Spröda brott i mantelrör

Report, 2005

Vid ett flertal tillfällen har Rapid Crack Propagation (RCP) inträffat i mantelröret hos stora fjärrvärmerör. RCP är ett mycket snabbt sprickförlopp där sprickan drivs fram av ringdragspänningar i mantelröret. Det är ett problem framför allt vid arbete på rören i låga temperaturer. Dels blir mantelrörsmaterialet sprödare då det kyls ned, och dels gör en temperatursänkning att ringdragspänningar byggs in i mantelröret då det förhindras att dra ihop sig av stålrör och PUR-skum. RCP-sprickor i fjärrvärmemantelrör har dokumenterats vid temperaturer kring –18 °C men sannolikt har fenomenet inträffat i enstaka fall redan vid några grader under noll. Tre olika polyetenmaterial utvärderades med avseende på risken för spröda brott i mantelrör. Dels ett unimodalt material av PE80-kvalitet som har använts i stor utsträckning tidigare, dels ett modernare unimodalt PE80-material som används emellanåt idag och slutligen ett bimodalt PE80-material av en kvalitet som för närvarande används av de flesta tillverkare. Generellt sett är modernare material avsevärt tåligare med avseende på spröda brott då det är en viktig utvecklingsparameter hos råmaterialtillverkarna. Provningar genomfördes på polyetenrör av både stor (upp till 630 mm diameter) och liten (160 mm) dimension. Ett hanteringsprov genomfördes där rören kyldes ned och bearbetades med elverktyg på samma sätt som sker i fält. Här uppstod ett RCP-brott vid –25 °C under skärarbete med vinkelslip på ett rör med diameter 500 mm av det modernare unimodala PE80 materialet. Samma material sprack även vid slagprovning enligt SS-EN 253 vid –20 °C på såväl liten som stor dimension. Den bimodala polyetenvarianten klarade båda provningarna utan brott. En serie slagprov genomfördes på rör med diameter 160 mm med en egenutvecklad provningsmetodik med avsikten att ringa in kritiska temperaturer och temperaturspänningsnivåer vid vilka man bör iaktta särskild försiktighet. Resultaten visar att det bimodala polyetenmaterial som provats är så tåligt med avseende på spröda brott att det knappast är förknippat med någon större risk att hantera dem i normalt vinterklimat. Det äldre materialet, som sprack vid hanteringsprov och slagprov enligt SS-EN 253, är dock betydligt känsligare och en spänningsanalys visar att det, för stora dimensioner, finns en påtaglig risk för sprödbrott redan vid temperaturer några grader under noll. Slagsegheten hos de olika materialen har också utvärderats med sk Charpyslagprovning, som provningsmässigt är betydligt enklare att genomföra än slagprov i fullskala på hela rör. Även här var syftet att bestämma en kritisk omslagstemperatur mellan segt och sprött beteende. Tydliga skillnader kunde ses mellan de olika polyetenkvaliteterna. Sannolikt finns en korrelation mellan resultaten från Charpyprov och rörslagprov. Emellertid saknas statistiskt underlag för att dra några kvantitativa slutsatser, men med mer underlag skulle metoden troligtvis kunna användas för klassificering och kravgränser.