Kunststoffrohre aus Polyethylen (PE) sind in vielen Anwendungsbereichen verbreitet, von Wasserleitungen bis hin zu industriellen Anwendungen. PE ist aufgrund seiner Flexibilität, Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit ein geschätztes Material. Eine häufig auftretende technische Frage ist, ob Rohre aus älterem PE80-Material mit neueren Rohren aus PE100 verschweißt werden können, beispielsweise bei Reparaturen oder Systemerweiterungen. Dieser Beitrag beleuchtet die technische Machbarkeit und die Voraussetzungen für eine solche Verbindung.
Was sind PE80 und PE100 Rohre?
PE steht für Polyethylen. Die Zahlen 80 und 100 geben die Mindestfestigkeit (MRS – Minimum Required Strength) des Materials an. Dieser Wert beschreibt die Spannung in Megapascal (MPa), die das Material bei 20 °C über 50 Jahre aushalten kann.
- PE80 hat eine MRS von 8 MPa (8 N/mm²).
- PE100 hat eine höhere MRS von 10 MPa (10 N/mm²).
Praktisch bedeutet dies, dass PE100 bei gleicher Wanddicke eine höhere Druckbeständigkeit aufweist als PE80. Alternativ können für den gleichen Druck bei PE100 Rohre mit geringerer Wanddicke eingesetzt werden, was Materialeinsparungen ermöglicht.
PE100 besitzt eine etwas höhere Dichte (ca. 0,95 g/cm³) als PE80 (ca. 0,93 g/cm³), was zu einer höheren Steifigkeit führt. PE80 ist etwas flexibler. In der Praxis spielt dies meist nur eine untergeordnete Rolle.
Heute ist PE100 der Standardwerkstoff für viele Anwendungen, insbesondere für Druckleitungen. PE80 findet sich häufiger in älteren Installationen oder spezifischen Niederdruckanwendungen. Weiterentwicklungen wie PE100-RC bieten eine erhöhte Beständigkeit gegen langsames Risswachstum. Die Entwicklung von PE80 zu PE100 und PE100-RC spiegelt den Fortschritt in der Materialtechnologie wider.
Die wichtigsten Unterschiede im Überblick:
| Eigenschaft | PE80 | PE100 | Praktische Bedeutung |
|---|---|---|---|
| Festigkeit (MRS) | Niedriger (8 MPa / 8 N/mm²) | Höher (10 MPa / 10 N/mm²) | PE100 ist stabiler & druckbeständiger |
| Dichte | Mittel (ca. 0,93 g/cm³) | Hoch (ca. 0,95 g/cm³) | PE100 ist etwas steifer |
| Druckfestigkeit | Geringer (bei gleicher Wanddicke) | Höher (bei gleicher Wanddicke) | Geringere Wanddicke bei PE100 für gleichen Druck möglich |
| Flexibilität | Flexibler | Weniger flexibel | PE80 kann leichter biegbar sein |
| Typische Nutzung | Ältere Systeme, Niederdruck | Neuere Systeme, Druckanwendungen | PE100 ist der moderne Standard |
Hinweis: Die MPa- bzw. N/mm²-Werte beziehen sich auf die Materialfestigkeit über 50 Jahre, nicht direkt auf den zulässigen Betriebsdruck des Rohres im System, der durch Sicherheitsfaktoren geringer ausfällt.
PE-Rohre schweißen: Funktionsprinzip
Polyethylen ist ein Thermoplast, der bei Erwärmung erweicht und beim Abkühlen wieder fest wird. Beim Schweißen werden die zu verbindenden Teile an den Fügeflächen erhitzt, bis das Material plastifiziert. Anschließend werden sie unter kontrolliertem Druck zusammengefügt. Während der Abkühlung verbinden sich die Molekülketten, und es entsteht eine stoffschlüssige, dichte Verbindung.
Die gängigsten Schweißverfahren für PE-Rohre sind:
- Heizelementstumpfschweißen (HS): Plangeschnittene Rohrenden werden mit einem Heizelement (Schweißspiegel) erhitzt. Nach Entfernen des Heizelements werden die Rohrenden ausgerichtet und mit definiertem Druck zusammengepresst, bis sie abgekühlt sind. Charakteristisch ist der Schweißwulst an der Nahtstelle.
- Heizwendelschweißen (HM): Hierbei werden spezielle Formstücke (z. B. Muffen) mit integriertem Heizdraht verwendet. Rohr und Formstück werden zusammengesteckt. Das Schweißgerät liefert Strom an die Heizwendel, die sich erhitzt und die Kontaktflächen von Muffe und Rohr aufschmilzt. Nach dem Abkühlen entsteht eine feste Verbindung.
Beide Verfahren erfordern eine präzise Steuerung von Temperatur, Druck und Zeit gemäß den Vorgaben für Material und Dimension.
Die Kernfrage: Lassen sich PE80 und PE100 verschweißen?
Die technische Antwort lautet: Ja, das Verschweißen von PE80- und PE100-Rohren ist grundsätzlich möglich und gemäß relevanter technischer Regelwerke wie der DVS-Richtlinie 2207-1 zulässig. Sowohl Heizelementstumpfschweißen als auch Heizwendelschweißen können angewendet werden.
Die Zulässigkeit ist jedoch an folgende technische Bedingungen geknüpft:
- Passende Abmessungen (SDR-Klasse): Die Rohre müssen die gleiche Druckstufe bzw. die gleiche SDR-Klasse (Standard Dimension Ratio = Verhältnis Außendurchmesser zu Wanddicke) aufweisen. Nur bei übereinstimmenden Wanddicken im Fügebereich kann eine dauerhafte Schweißverbindung gewährleistet werden. Eine Ausnahme bilden laut Regelwerk die SDR-Klassen 17 und 17,6, die miteinander verschweißt werden dürfen.
- Materialverträglichkeit (MFR): Die Materialien müssen ein ähnliches Schmelzfließverhalten aufweisen, charakterisiert durch den Schmelzindex (MFR – Melt Flow Rate). Die DVS-Richtlinie 2207-1 definiert einen MFR-Bereich (MFR 190/5 zwischen 0,20 und 1,70 g/10 min), innerhalb dessen PE-Materialien als schweißgeeignet gelten. Liegen die MFR-Werte außerhalb dieses Bereichs oder zu weit auseinander, ist ein gesonderter Nachweis der Schweißeignung erforderlich. Leichte Unterschiede im Fließverhalten können zu einem ungleichmäßigen Schweißwulst führen, was die Qualität der Verbindung nicht zwangsläufig beeinträchtigt, sofern die Vorgaben eingehalten wurden.
- Korrekte Schweißparameter: Die Einhaltung der spezifischen Parameter (Temperatur, Druck, Zeiten) für die jeweilige Materialkombination, Dimension und das Verfahren ist entscheidend. Diese sind in den DVS-Richtlinien festgelegt.
Die explizite Erlaubnis in technischen Regelwerken wie DVS 2207-1 bestätigt die grundsätzliche technische Machbarkeit.
Stabilität der gemischten Verbindung
Bei fachgerechter Ausführung gemäß den technischen Regeln ist die Schweißnaht selbst eine stabile, homogene und dauerhaft dichte Verbindung.
Entscheidend ist jedoch: Die Belastbarkeit des gesamten Rohrleitungsabschnitts, der eine solche gemischte Verbindung enthält, wird immer durch die Komponente mit der geringeren Festigkeit bestimmt, in diesem Fall das PE80-Rohr. Das System muss daher auf den maximal zulässigen Betriebsdruck des PE80-Rohres ausgelegt werden, welcher von dessen SDR-Klasse abhängt und entsprechende Sicherheitsfaktoren berücksichtigt. Die höhere Druckfestigkeit des PE100-Materials kommt nur in Abschnitten zum Tragen, die durchgehend aus PE100 bestehen.
Wie sieht es mit anderen PE-Sorten, wie z. B. PE40 aus?
Das Verschweißen von PE-Typen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften, wie z.B. PE40 (typischerweise niedrigere Dichte/Festigkeit) und PE100 (hohe Dichte/Festigkeit), ist aufgrund der abweichenden Schmelzfließeigenschaften (MFR) in der Regel nicht nach Standardverfahren möglich oder empfehlenswert. Solche Verbindungen würden eine gesonderte Eignungsprüfung erfordern, da die Kompatibilität für eine zuverlässige Schweißnaht normalerweise nicht gegeben ist.
Die wichtigsten Punkte
Zusammenfassend die technischen Fakten:
- Ja, PE80 und PE100 Rohre können technisch miteinander verschweißt werden. Voraussetzung ist die Einhaltung spezifischer Bedingungen: gleiche SDR-Klasse (Wanddicke) und kompatibles Materialfließverhalten (MFR-Bereich gemäß DVS 2207-1).
- Die Gesamtbelastbarkeit der Leitung wird nach der Verbindung durch das PE80-Rohr begrenzt.
- Das Schweißen von PE-Rohren erfordert spezielle Ausrüstung und die genaue Einhaltung technischer Regelwerke (insbesondere DVS 2207-1 und zugehörige Blätter) bezüglich Verfahrensparametern und Vorbereitung.
- Für sicherheitsrelevante Anwendungen (z.B. Gas- und Wasserversorgung) ist der Einsatz von qualifiziertem Personal (z.B. geprüft nach DVGW GW 330 oder DVS 2212) und oft eine qualifizierte Schweißaufsicht (nach DVS 2213 oder DVGW GW 331) vorgeschrieben, um die Einhaltung der Standards und die Qualität der Verbindung sicherzustellen.