3.5 Prüfung und Überwachung von Gasrohrleitungen

1. Druckprüfverfahren für Gasrohrleitung (Dichtheitsprüfung)

Rohrleitungsanlagen müssen nach ihrer Fertigstellung bzw. vor ihrer Inbetriebnahme einer Dichtheitsprüfung oder Innendruckprüfung unterzogen werden; also Dicht sein. Diese Aussage trifft für Freiluftanlagen und Anlagen in Gebäuden genau so zu, wie für überregionale und kommunale Leitungssysteme. Bereits bei der Planung sind die Bau- bzw. Prüfabschnitte und Verfahren zur Druckprüfung sowie die Prüfdrücke von Gasleitungen festzulegen. In den jeweiligen Bauvorschriften wird empfohlen, dass nach dem Verfüllen des Rohrgrabens die Gasleitung zusammenhängend oder abschnittsweise einer Druckprüfung nach dem DVGW Arbeitsblatt G 469 zu unterziehen ist. Auf jeden Fall muss vom Rohrleitungsbetreiber bzw. Auftraggeber (AG) eine schriftliche Verfahrensweise verfasst und mit dem Auftragnehmer (AN) vereinbart werden (Leistungsbeschreibung bzw. Leistungsverzeichnis).

Folgende Punkte müssen gemäß DIN EN 12327 festgelegt werden:

·         Prüfverfahren

·         Prüfdruck

·         Prüfdauer

·         Prüfmedium

·         Akzeptanzkriterien

·         zulässige Schwankungen von Druck und Volumen

·         minimaler Druck im existierenden Gasversorgungssystem

·         Lecknachweismethoden

·         Entleerung von Prüfmedien

·         Entsorgung von Wasser

1.1. Allgemeines, Vorbereitung der Druckprüfung, Druckbezeichnung

Mit der Innendruckprüfung soll außer der Dichtheit auch die ordnungsgemäße Ausführung der Rohrverlegung bzw. -installation, der einwandfreie Einbau von Formteilen und Armaturen sowie aller Verbindungen festgestellt werden. Druckprüfungen dürfen nicht gegen geschlossene Absperreinrichtungen vorgenommen werden. Nicht längskraftschlüssige Rohrverbindungen sind unter Berücksichtigung des Prüfdruckes gegen Auseinanderziehen zu sichern. Hierzu bieten sich Muffensicherungen oder Widerlager an. Bei der Auslegung von Widerlagern sind die örtlichen Platzverhältnisse, die unterschiedlichen Bodenarten und zulässige Flächenpressungen (Bodenpressung) bei der Ableitung von Kräften zu beachten. Die Beurteilung des Bodens setzt Erfahrung und Kenntnisse der Bodenmechanik voraus. Bei Böden mit geringer Tragfähigkeit bzw. bei Platzmangel - in Kraftrichtung hinter der abzusichernden Rohrleitungsanlage - sind ggf. Sonderkonstruktionen notwendig (z. B. Spundbohlen). Die Abbindezeiten von notwendigerweise eingebauten Betonwiderlagern sind einzuhalten. Erst wenn die sichere Lage bzw. Verankerung der Rohrleitungsanlage erfolgt ist, kann mit der Druckprüfung begonnen werden. Es ist darauf zu achten, dass Rohrabschlussteile und andere vorübergehend eingebaute Abschlussformstücke entsprechend der zulässigen Bodenpressung abgestützt sind und die Belastung ausreichend verteilt ist. Vor der Druckprüfung müssen die Rohre so mit Verfüllmaterial abgedeckt werden, das Lageänderungen, die zu Undichtheiten führen können, vermieden werden und der Temperatureinfluss möglichst geringgehalten wird. Erdverlegte Rohrleitungen werden im kommunalen Bereich oft in engen Straßen mit hoher Verkehrsbelastung verlegt. Deshalb werden die Baustellen in der Praxis kurzgehalten, so dass das Freilassen der Rohrverbindungen nicht zwingend notwendig ist. Freiliegende Leitungsteile müssen jedoch durch Abdecken gegen direkte Sonneneinstrahlung geschützt werden. Bei der offenen Bauweise wird nach der Rohrverlegung das vor der Druckprüfung zur Abdeckung der Rohrleitungsanlage eingebrachte steinfreie Verfüllmaterial nach Vorgabe der entsprechenden Verlegevorschrift und des Straßenbauregelwerkes bzw. des Straßenbaulastträgers (Klassifizierung von Straßen) im Rohrgraben verdichtet. So werden schädliche Lageveränderungen beim Aufbringen des Prüfdruckes weites gehend vermieden. Auch der Temperatureinfluss an der Rohrwand wird vermindert. Während der Druckprüfung sind die Baugruben und -gräben gegen unbefugten Zugang zu sichern. Das Baustellenpersonal ist über die Prüfung und mögliche Auswirkungen zu informieren. Arbeiten in den Baugruben und Rohrgräben, die nicht im Zusammenhang mit der Prüfung stehen, sind während der Prüfung nicht zulässig. Die einschlägigen Sicherheitsvorschriften sind einzuhalten (Gefährdungsabschätzung). Geeignete Sicherheitsausrichtung und persönliche Schutzausrüstung ist vorzuhalten bzw. zu tragen. Das ausführende Unternehmen muss neben den für die Druckprüfung geeigneten Geräten ausreichend qualifiziertes, sachkundiges, zuverlässiges und unterwiesenes Personal einsetzen.

 Voraussetzungen für die Mitarbeiter sind:

·         einschlägige Kenntnisse in der Rohrleitungstechnik,

·         Kenntnisse in der Durchführung von Duckprüfungen,

·         einschlägige Kenntnisse in der Messtechnik,

·         Wissen über die Sicherheitsvorschriften.

Die Rohrgräben sind nach der Rohrverlegung bis zum Abschluss der Wiederherstellungsarbeiten gesichert zu belassen. Vor dem Aufdrücken ist sicherzustellen, dass die Prüfausrüstung kalibriert und betriebsbereit mit der zu prüfenden Rohrleitungsanlage verbunden ist. Während der gesamten Prüfung ist die Folge und jede Änderung des Verfahrensablaufes zu überwachen und zu dokumentieren. Erforderlichenfalls sind die Trasse und die offenliegenden Teile der Gasleitung (z. B. durch Schilder) zu kennzeichnen. Der Prüfdruck ist nach der Prüfung mit Gasen über geeignete Vorrichtungen, z. B. Ausblasvorrichtungen und ggf. Schalldämpfer, kontrolliert abzusenken. Die mit Wasser oder anderen geeigneten Flüssigkeiten gefüllten Rohrleitungen sind nach der Prüfung langsam zu entspannen und bei geöffneten Belüftungseinrichtungen zu entleeren. Vorübergehend eingebaute Abstützungen oder Sicherungen an den Enden der Prüfabschnitte dürfen vor Druckentlastung der Rohrleitung nicht entfernt werden. Über das Ergebnis der Prüfung ist ein Prüfbericht zu erstellen und in die Bauakte (Abrechnungsakte) zu übernehmen.  Die Anwendung der Verfahren der Dichtheitsprüfung von Rohrleitungsanlagen wird neben den Vereinbarungen zwischen AN und AG, von den jeweiligen Vorgaben der Bauvorschriften für Gasrohrleitungen bestimmt. Für die Errichtung und den Betrieb von Gasrohrleitungssystemen werden die jeweiligen Verfahren nach G 469 empfohlenen.  Auf Grund praktischer Erfahrungen kann es sinnvoll sein, bekannte Verfahrensweisen zu ändern bzw. zu ergänzen. Dabei muss der in der Verantwortung stehende Fachmann die Einhaltung der „Allgemein anerkannten Regeln der Technik“ gewährleisten. Die Druckprüfverfahren unterscheiden sich grundsätzlich durch das angewendete Verfahren (Sicht- oder Messverfahren) bzw. die Prüfmethode und die Prüfmedien, z. B. Wasser, Luft oder Betriebsgas (Bild 3-155). Die Prüfmedien (Flüssigkeiten oder Gase) bzw. deren Beimischungen dürfen die Materialien der Rohrleitungsanlage nicht korrosiv schädigen. Bei den Rohrleitungsmaterialien ist die Volumenänderung (Länge, Umfang) durch Temperaturänderungen oder Dehnung des Rohrmaterials und das materialbezogene Elastizitätsmodul zu beachten. Um Messungenauigkeiten bzw. Ablesefehler auszuschließen sollten nur geeignete Geräte, die elektronisches Messen, Registrieren und Rechnen ermöglichen verwendet werden.       

1.2. Druckmessverfahren B

Beim Druckmessverfahren werden die Festigkeit und die Dichtheit der Leitungsanlage durch Feinmessung geprüft. Die Verfahren werden besonders bei erdverlegten Leitungen oder Relinigverfahren angewendet, da eine Besichtigung der Verbindungen nicht möglich ist. 

Druckmessverfahren B2 mit Wasser, zweimalig

Auf Grund des Gefährdungspotentials hoch verdichteter Luft sollte bei Rohrleitungen mit Betriebsdrücken (OP) über 16 bar das B2-Verfahren angewendet werden. Der Prüfdruck (STP) beträgt mindestens das 1,3-fache des maximal zulässigen Betriebsdruckes (MOP) am Hochpunkt der Leitung, wobei am Tiefpunkt der Leitung 95 % der Mindestdehngrenze der Rohre nicht überschritten werden dürfen. Die genaue Höhe des Prüfdruckes wird vor der Prüfung festgelegt. Bei der Beurteilung der Druckänderung müssen die Temperaturschwankungen des Prüfmediums, der Rohrwand, des umgebenden Erdreichs und/oder der umgebenden Atmosphäre berücksichtigt werden. Mit der eigentlichen Druckprüfung wird erst nach erfolgter Temperaturangleichung zwischen Prüfmedium und Erdreich bzw. Atmosphäre begonnen. Während der Prüfung sind freiliegende Leitungsteile gegen Temperatureinflüsse (z. B. Frost, Sonnenstrahlung zu schützen). Um während der Prüfzeit die Temperaturschwankungen gering zu halten, ist der Rohrgraben möglichst weitgehend zu verfüllen. Der nicht verfüllte Anteil an der Leitungslänge soll weniger als 3 % betragen. Armaturen und lösbare Verbindungen sollen möglichst frei zugänglich sein. Die Prüfabschnitte sollen eine Länge von 15 km oder ein Volumen von 3000 m³ nach Möglichkeit nicht überschreiten. Bei Volumina über 3000 m³ ist die Messgenauigkeit zu erhöhen. Der prinzipielle Ablauf der Prüfung ist aus Bild 3-156 zu entnehmen. Die ausreichende Luftfreiheit sollte vor Prüfbeginn festgestellt werden, damit die Dichtheitsmessung nicht zu einem falschen Ergebnis führt. Nach der ersten Haltezeit ist durch eine Kontrollprüfung („Ablasstest“) zu prüfen, ob die Leitung ausreichend entlüftet wurde.

Hierzu sind mindestens zwei Druckabsenkungen vorzunehmen. Nur die zuletzt abgelassene Wassermenge ΔVAB in Litern und die zugehörige Druckabsenkung Δp in bar sind für die Auswertung zu berücksichtigen. Die in Litern errechnete Ablassmenge ΔVA für den Ablasstest und die Volumenänderung ΔV des zu prüfenden Leitungsabschnittes kann berechnet werden. 

Druckmessverfahren mit Luft B 3

Das Verfahren wird in der Regel für Nenndruckstufen bis 5 bar angewendet. Der Prüfdruck (STP) muss den maximal zulässigen Betriebsdruck (MOP) um mindestens 2 bar übersteigen. Das Prüfverfahren wird bei möglichst vollständig eingeerdeten Leitungen angewendet. Andernfalls ist der Temperatureinfluss auf freiliegende Leitungsteile zu berücksichtigen. Der Druck in der Leitung ist während der Messung durch ein schreibendes Druckmessgerät aufzuzeichnen. Die Dauer der Druckprüfung wird auf Grund des geometrischen Inhaltes der zu prüfenden Rohrleitung ermittelt:

Die Mindestprüfdauer beträgt 30 Minuten; bei frei verlegten Leitungen beträgt die Mindestprüfdauer 2 Stunden. Die zulässige Druckänderung Δp_zul beträgt 50 mbar. Nach dem Aufbringen des Prüfdruckes (Druckzunahme max. 3 bar/min) und dem Erreichen des Beharrungszustandes beginnt die Messung (Bild 3-157).

Anmerkung:

Als Anhaltswert für die Temperaturangleichung nach dem Auffüllen kann für je 1 bar Prüfdruck eine Stunde angenommen werden, falls nicht durch geeignete Maßnahmen (z. B. Kompressor mit Nachkühlung) die Angleichzeit verkürzt werden kann. Der Einfluss der Messleitung auf die Messergebnisse muss möglichst geringgehalten werden.

1.3. Druck-/Volumenmessverfahren D

Bei der Prüfung werden die Rohre und Rohrbogen bis an den Bereich der Streckgrenze der Rohre unter Beachtung der zulässigen integralen plastischen Verformung der Rohrleitung beansprucht. Die Zusammenhänge können dem Spannungs-/Dehnungsdiagramm entnommen werden. Die Dichtheitsprüfung wird als Wasserdruckprüfung, das dem Druckmessverfahren B 2 weitgehend entspricht, durchgeführt (siehe auch Druckabfallprüfung beim Normalverfahren bzw. Kontraktionsverfahren im DVGW-Arbeitsblatt W 400-2). Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe.

Stresstest (Merkblatt VdTÜV 1060)

Die Durchführung des Druck-/Volumenmessverfahrens wird in dem VdTÜV-Merkblatt Rohrleitungen 1060 „Richtlinien für die Durchführung des Stresstests“ beschrieben. Hierbei wird die Rohrleitung in Höhe der tatsächlichen Streckgrenze beansprucht. Bei der Beurteilung der Zweckmäßigkeit dieser Felddruckprüfung spielt die Höhe des maximalen Stressdrucks eine wichtige Rolle, weil Rohre überlastet werden können, so dass eine Betrachtung der Auswirkung des Stressdrucks auf die Eigenschaften einzelner Rohre, insbesondere mit Blick auf die heutige Werkstoff- und Rohrqualität, notwendig ist.

Druck-/Volumenmessverfahren D2 mit Wasser (zweimalig)

Die Prüfung ermöglicht im besonderen Maße das Auffinden von Schwachstellen. Sie ist eine integrale und aussagekräftige Schlussprüfung und begünstigt die Gesundung von kerb- und rissähnlichen Fehlern dadurch, dass die Kerb- und Rissspitzen eine Plastifizierung und Abrundung erfahren. Sie kann Spannungen in Schweißnähten abbauen, was einer thermischen Entspannung in der Wirkung gleichkommt. Im Anschluss an die Prüfung nach dem Druck-/Volumen-Messverfahren ist unmittelbar eine Dichtheitsprüfung mit herabgesetztem Prüfdruck (STP) analog dem Druckmessverfahren B 2 durchzuführen.            

2. Betrieb, Überwachung, Lecksuche und Ortung, Schadensklassifizierung

Die Betriebssicherheit und Funktion der Leitungsanlagen wird im Rahmen der Instandhaltung (Inspektion, Wartung, Instandsetzung) von den Betriebsbereichen eines Unternehmens gewährleistet. Eine rationale, bedarfsorientierte Erfassung und statistische Auswertung der Betriebs- und Stördaten des Rohrnetzes bildet hierbei die Grundlage aller Arbeiten. Wesentliche Betriebsparameter sind der Druck im Verteilnetz (ND, MD, HD), die Qualität (Brenn- bzw. Heizwert) des Gases und die Lieferkapazität des Rohrnetzes (Druckverlust). Eine wesentliche Aufgabe ist die Gaslecksuche (Bild 3-163). Als Handlungsempfehlung stehen ein umfangreiches technisches Regelwerk und die Vorschriften der Berufsgenossenschaften zu Verfügung, welche die Mitarbeiter der Gas-Versorgungs-Unternehmen (GVU) kennen und interpretieren müssen.

Wesenliche Regelwerke des DVGW, die zu beachten sind (Auswahl):

·         G 402 „Netz- und Schadensstatistik – Erfassung und Auswertung von Daten zum Aufbau von Instandhaltungsstrategien für Gasversorgungsnetze“,

·         G403 „Entscheidungshilfen für die Instandhaltung von Gasverteilungsnetzen“

·         G 410 „Bestands- und Ereignisdatenerfassung“

·         G 465-1 „Überprüfen von Gasrohrnetzen mit einem Betriebsdruck bis 4 bar“

·         G 465-2 „Gasleitungen mit einem Betriebsdruck bis 5 bar - Instandsetzung

·         G 465-3 „Beurteilung von Leckstellen an erdverlegten und freiliegenden Gasleitungen in Gasrohrnetzen“

·         G 465-4 „Gasspür- und Gaskonzentrationsmessgeräte für die Überprüfung von Gasanlagen“

·         G 495 „Gasanlagen – Instandhaltung“

Zu den Aufgaben der Betriebsabteilung gehört die regelmäßige Überwachung der gastechnischen Anlagen und im Rahmen der Instandsetzung die ausführung kleinere Reparaturen oder auch die Auswechslung einzelner Anlagenkomponenten (z. B. Armaturen, Mess- und Regelgeräte, Hausanschlüsse). Ein wesentlicher Teil der notwendigen Arbeiten im Verteilungsnetz ist planbar und wird in standardisierte (gewöhnliche) oder außergewöhnliche Maßnahmen bzw. Sondermaßnahmen unterteilt. Als standardiesierte Maßnahmen werden regelmäßig wiederkehrende Maßnahmen, die auf Grund des Regelwerkes oder betriebsinterner Vorgaben ausgeführt werden. Außergewöhnliche Maßnahmen beziehen sich auf Störmeldungen oder witterungsbedingte Ursachen (Wetter- bzw. Naturereignisse). Die nichtplanbaren Aktionen werden im Rahmen des Entstör- und Betreitschaftsdienstes abgewickelt.

2.1. Gasausbreitung im Untergrund bei Leckagen an Gasleitungen

Beschädigungen der Gasleitungen können durch Material- oder Montagefehler, Korrosion, Bodenbewegungen, Wurzel- oder Baggerangriff hervorgerufen werden. Zahlreiche Aspekte sind während der Gasrohrnetzüberprüfung und Beurteilung von den ausführenden Personen einzubezehen.

Einflussgrößen der Gasausbreitung:

• Dichtheit der Oberfläche (z. B. Oberflächenbefestigung, Straßenaufbau, gefrorene Böden),
• Bodenart und Höhe der Rohrdeckung,
• Weg des Gases im Boden bzw. in Hohlräumen („Schleichwege“),
• Neigung der Leitung im Boden,
• Verlauf der Leitung im Boden bzw. Bodenklima (Temperatur),
• Mögliche Bakterienaktivitäten im Boden und Gase aus Zersetzungsprozessen,
• Auto- und / oder Industriegase,
• Bebauungsdichte und Verkehrslasten.

In den verschiedenen Schichten des Bodens, sucht das Leckgas den leichtesten Weg an die Oberfläche (Bild 000 und 000)). Es kann an der Rohrleitung entlang kriechen bevor es die aufgebrachte Abdeckung an einer leicht durchgängigen Stelle (Fuge, Riss) durchdringt. Hohlräume wie Kanäle, stillgelegte Rohrleitungen oder Kabeltrassen ermöglichen dem Leckgas, abseits von der eigentlichen Leckstelle, an die Oberfläche zu gelangen. Deswegen müssen bei der Lecksuche alle Straßenöffnungen der Fremdsparten z. B. Telefon-, Abwasser- oder anderen unterirdischen Anlagen mit überprüft werden.

Bei Regen werden die kleinsten Flächenausdehnungen gefunden. Feuchte und überfrorene Oberflächen stoppen die Diffusion des Gases. Bei Bodenfrost wird die Gasausbreitung gravierend größer (Bild 000).

2.2. Kontollpunkte und Sondenlöcher

Eine punktgenaue Lokalisierung von Leckstellen im erdverlegten Gasrohrsystem mit Gasspürgeräten bzw. Teppichsonden ist in der Regel nicht möglich. Die genaue Ermittlung der Schadensstellen kann durch Einbringen von Sondenlöchern und anschließendem Ausmessen der höchsten Gaskonzentration in der Bodenluft erfolgen (Bild 000).

Die Sondensuchlöcher (Bild 000) werden im gesamten Bereich des Gasaustrittes, bis über die Grenzen hinaus, mit Hilfe von Schlagsonden oder Bohrern hergestellt. Die maximale Tiefe sollte zum Schutz anderer erdverlegter Anlagen 30 cm nicht überschreiten. Zur Lokalisation wird in jedem Sondenloch mit einer Bohrlochsonde die gleiche Menge der Bodenluft ca. fünf Sekunden angesaugt und mit einem Gaskonzentrationsmessgerät gemessen.

So kann nach der höchsten Gaskonzentration, bis zur „Nullanzeige“, unter Berücksichtigung der bereits genannten Bedingungen eine relativ genaue Ortung des Gasaustritts aus der Leitungsanlage erreicht werden.

2.3. Dokumentation der Schäden bzw. der Rohrnetzüberprüfung

Von jeder Schadensstelle wird vom Gasspürer von jedem Leckstellenhinweis eine Handskisse so angefertigt, dass auch ein anderer Gasspürer jederzeit in der Lage ist den Schaden zu finden.

Folgende Informationen sind zur Weiterverarbeitung enzutragen:

·         Eindeutige und fortlaufende Nummerierung der Schäden,

·         Datum, Unterschrift

·         Ortsangaben (Gemeinde, Straße, Hausnummer, Bordsteinkante etc.),

·         Klassifizierung mit den notwendigen Angaben,

·         An wen, wann und zu welcher Urzeit weitergegeben,

·         Überprüfung des Bauwerkes, Ergebnis (A1 / A2),

·         Oberflächenbeschaffenheit

·         Angabe über das Messsystem mit dessen Hilfe lokalisiert wurde,

·         Leitungsverlauf mit Nennweite und Druckstufe,

·         Angabe der Schadensstelle mit Maßen, Höhen, Konzentrationen, Gasausbreitung, Befunde

·         Festgelegte Maßnahmen bis zur Reparatur 

Nach Abschluss der Überprüfung erfolgt die Dokumentation in den Bestands- oder Übersichtsplänen oder in Straßenlisten. Beim Einsatz von GPS-Systemen in Verbindung mit der grafischen Datenverarbeitung können die Daten zeitnah in die Bestandspläne überspielt werden.