Asbestzementrohre (AC-Rohre) wurden Mitte des 19. Jahrhunderts in Trinkwasserverteilungssystemen, insbesondere im Westen der Vereinigten Staaten, in großem Umfang verwendet. Das Chrysotile Institute schätzt die Lebensdauer von AC-Rohren auf 70 Jahre, aber die tatsächliche Lebensdauer hängt weitgehend vom Zustand der Rohre und der Arbeitsumgebung ab. Da Tausende von Kilometern an AC-Rohren, die in den USA in Verteilungssystemen installiert sind, sich dem Ende ihrer Nutzungsdauer nähern, müssen im kommenden Jahrzehnt eine Zustandsbewertung der AC-Rohre und eine strategische Ersatzplanung vorgenommen werden. 
Im Laufe der Zeit unterliegen AC-Rohre einer allmählichen Degradation in Form von Korrosion (d.h. interne Kalziumauslaugung durch gefördertes Wasser und/oder externe Auslaugung durch Grundwasser). Diese Auslaugung führt zu einer Verringerung des wirksamen Querschnitts, was zu einer Erweichung der Rohre und einem Verlust der mechanischen Festigkeit führt. Dementsprechend steigt mit der Alterung des Wasserverteilungssystems die Zahl der Rohrbrüche in Wechselstromleitungen mit der Zeit an. Angesichts dieser Risiken ist eine Zustandsbewertung der AC-Rohre unerlässlich, um die verbleibende Nutzungsdauer zu bestimmen und einen geeigneten, proaktiven Austauschplan für das Verteilungssystem zu entwickeln.
Exponent-Ingenieure und -Wissenschaftler unterstützen Wasserbehörden bei der Entwicklung strategischer und kosteneffizienter Austauschpläne für Wechselstromleitungen, die auf die individuellen Herausforderungen des Verteilungssystems zugeschnitten sind.
Der Prozess der Zustandsbewertung und proaktiven Austauschplanung besteht aus folgenden Schritten:
1. Sammlung von Systemdaten
- Identifizierung der vorherrschenden AC-Rohrversagensmechanismen (Balkenversagen, Bersten unter Druck, Verbindungsversagen usw.)
- Analyse historischer AC-Rohrleckaufzeichnungen in Bezug auf die geografische Lage im Verteilungssystem unter Einbeziehung eines geografischen Informationssystems (GIS)
- Identifizierung von Faktoren, die die Neigung zum Versagen von AC-Rohren beeinflussen, wozu gehören können:
- Rohralter
- Rohrdurchmesser
- Rohrklasse
- Rohrhersteller
- Interne/externe Wasserchemie
- Interne Wasser Druck
- Physikalische und chemische Eigenschaften des Bodens
- Höhe des Grundwasserspiegels
- Oberboden
- Klima
2. Systemweite Probenahme, Zustandsbewertung und Labortests
- Restfestigkeitsuntersuchungen:
- Bruchfestigkeitsprüfung (ASTM C 500)
- Hydrostatische Druckprüfung (ASTM C 500)
- Biegefestigkeitsprüfung (ASTM C 500)
- Spaltzugfestigkeit (ASTM C 496)
- Bewertung der Abbautiefe
- Bestimmung der Kalziumauslaugungstiefe
- Rasterelektronenmikroskopie
- Energiedispersive Röntgen-Strahlenspektroskopie
- Petrographische Untersuchung (ASTM C 856)
- Matrixhärtetest
- Bewertung des O-Ringzustandes
- Druckverformungstest (ASTM D 395)
- Härteprüfung (ASTM D 1415)
- Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR)
3. Entwicklung eines Lebensdauervorhersagemodells
Abhängig von der Qualität der historischen Leckaufzeichnungen, der Größe des Verteilungssystems und der Anzahl der für Labortests entnommenen Proben können die folgenden Arten von Lebensdauervorhersagemodellen entwickelt werden:
- Historisches Modell auf der Grundlage der Leckrate:
- Leckratenmodell basierend auf Einflussfaktoren (identifiziert in Punkt 1)
- Restlebensdauer bestimmt durch akzeptable Leckratenschwelle
- Rohrdegradations-/Restfestigkeitsmodell:
- Modell zur Vorhersage der Geschwindigkeit der Rohrdegradation und/oder des Festigkeitsverlusts auf der Grundlage von Labortests, Rohreigenschaften und Betriebsumgebungsmerkmalen
- Versagensschwelle für Degradationstiefe/Restfestigkeit aus ausgefallenen Rohrproben
- Restnutzungsdauer auf der Grundlage der Projektion der Degradationsrate/des Festigkeitsverlusts bis zur Versagensschwelle
4. Entwicklung eines Master-Erneuerungsplans
- Basierend auf einem systemweiten Modell zur Vorhersage der verbleibenden Lebensdauer
- Unter Berücksichtigung hydraulischer, betrieblicher und finanzieller Erwägungen, kritischer Kunden, seismischer Risiken, optimaler, durchführbarer Erneuerungsdauer und anderer Faktoren
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