Rörbrottsdatabas och rörbrottsanalys För Göteborg Vattens dricksvattendistributionsnät Database and analysis of pipeline failures In the water distribution network of Göteborg Vatten LJUNGQVIST, ALEXANDER NISSÉN SØRENSEN, DANIEL BO Institutionen för Material- och tillverkningsteknik CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Göteborg, Sverige 2011 Examinator: Kenneth Hamberg Examensarbete/rapport No. 60/2011
FÖRORD Vi som har skrivit denna rapport är två studenter som läser sista året på Chalmers Tekniska Högskola Maskiningenjörsprogram. Examensarbetet är gjort på uppdrag av Göteborg Vatten och omfattar dricksvattendistributionen i Göteborgs kommun. Vi vill rikta ett stort tack till våra handledare på Göteborg Vatten; Annika Malm och Frida Moberg samt till våra handledare på Chalmers; Peter Hammersberg och Kenneth Hamberg. Vi vill även tacka Olle Ljunggren på Göteborg Vatten för en mycket givande intervju. Göteborg, juni 2011 I
SAMMANFATTNING Tillgången till rent dricksvatten direkt från kranen ses som en självklarhet bland de flesta svenskar. Det är först vid frånvaron av kranvatten, efter exempelvis driftstörningar (ex vid långvariga strömavbrott), som vi inser hur beroende vi är av denna infrastruktur. Men bakom denna service ligger ett krävande arbete för att upprätthålla funktionen i dricksvattendistributionen. Det är därför viktigt att ständigt göra analyser av rörnätet för att hitta brister, styrkor eller samband som kan utnyttjas för att bibehålla eller förbättra rörnätet. I Göteborg är det relativt stora vattenförluster i dricksvattennätet vilket delvis kan förklaras av jordmånen som i många områden är mycket aggressiv och därmed främjande för korrosion. Korrosionen försvagar rören och påskyndar olika sorters rörbrott så som sprickor, hål eller att röret går av. För att få ett statistiskt underlag på rörbrotten i Göteborgs dricksvattendistributionsnät har vi på uppdrag av Göteborg Vatten skapat en samlad databas över rörbrotten mellan åren 1985-2009, sammanställd från ett antal olika databaser. Databasen innehåller information om rörbrotten, exempelvis hur röret fallerat, material, dimension, vattentemperatur och rörtryck. Då vattenrörnätet i Göteborg är stort, 1700km, med flertalet olika sorters material och tillämpningar har vi avgränsat till att inrikta arbetet med tyngdpunkt på grå- och segjärnsrör. Från denna information har vi sedan gjort analyser på beståndet som bland annat gett svar på hur brottfrekvensen påverkas av vattentemperatur, rörmaterial, rördimension och tryck. Med vetskapen från dessa resultat kan man påverka framtida val av rör och läggningsmetoder för att undvika faktorer som förkortar livslängden. II
ABSTRACT That fact that we can open the tap in the kitchen and water starts pouring out is something that is taken for granted. It is not until we open the tap and no water starts flowing, e.g. due to a power failure, that we realize how dependant of this service we really are. However, in order to maintain this service, a big maintenance effort is required, which is why it is very important to analyze the pipelines and discover what and where the strengths and weaknesses are. The water loss in Gothenburg is quite big, which can, to a certain extent, be explained by the very aggressive environment around Gothenburg. Because the environment is so aggressive, the pipes corrode much faster, and thereby their lifespan is shortened considerably. Resulting from an assignment from Göteborg Vatten, we have created a database of all pipeline failures from the period 1985-2009, from which all statistical data is taken. The database consists of information about the failures, e.g. how the pipes failed, the dimension and material of the pipe, the temperature of the water and air and the water pressure etc. Due to the sheer size of the pipeline network within Gothenburg, we have limited the assignment to cover the water distribution network, with focus on ductile- and grey cast iron. By analysing the data, we found out that breakage frequency is affected by water temperature, pipe dimension, pipe material and water pressure. By knowing these results, it is possible to adapt to them by making the right choices in order to avoid shortening the lifespan of the pipes. III
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Innehållsförteckning FÖRORD... I SAMMANFATTNING... II ABSTRACT... III INNEHÅLLSFÖRTECKNING... IV BETECKNINGAR... 1 1 INLEDNING... 2 1.1 Bakgrund... 2 1.2 Syfte... 3 1.3 Avgränsningar... 3 1.4 Precisering av frågeställning... 3 2 TEORETISK REFERENSRAM... 4 2.1 Gjutjärn... 4 2.2 Rörbrottstyper... 6 2.3 Korrosion... 10 2.4 Korrosionsskydd... 11 2.4.1 Katodisk skydd... 12 2.4.2 PE- skikt... 13 3 METOD... 15 3.1 Litteratursökning... 15 3.2 Databas... 15 3.3 Materialets inverkan på brottfrekvensen... 17 3.4 Tidens inverkan på brottfrekvensen... 17 3.5 Vattentemperaturens inverkan på brottfrekvensen... 18 3.6 Tryckets inverkan på brottfrekvensen... 18 3.7 Dimensionens inverkan på brottfrekvensen... 20 3.8 Materialets inverkan på livslängden... 20 3.9 Regressionsanalys... 20 4 RESULTAT OCH DISKUSSION... 22 4.1 Materialets inverkan på brottfrekvensen... 22 4.2 Tidens inverkan på brottfrekvensen... 23 4.3 Vattentemperaturens inverkan på brottfrekvensen... 28 4.4 Tryckets inverkan på brottfrekvensen... 38 4.5 Dimensionens inverkan på brottfrekvensen... 51 IV
5 SLUTSATS... 54 REFERENSER... 56 BILAGA 1. Sid 1(43)... V
BETECKNINGAR Tryck Trycknivå Rörtryck Rörbrott Läckage Korrosion Brottfrekvens Brottorsak Ledningsdimension Gjutjärn Katod Anod Enhet som mäter kraft/areaenhet. I denna rapport används enheten mvp = meter vattenpelare, som motsvarar trycket en vattenpelare utgör vid viss höjd. Det rådande trycket utifrån en nollnivå, t.ex. plus höjden på vattenytan i en reservoar (vattentorn) Tryck i aktuellt rör. Motsvarar differensen mellan trycknivån och rörets höjd. Skada på röret som resulterat i att det måste repareras eller bytas ut. Finns olika skadetyper som alla går under definitionen rörbrott. Röret har en skada som gör att vatten läcker ut Nerbrytning av material, främst metaller. Hur ofta ett brott inträffar per tidsenhet och ledningslängd Anledning till att skadan har inträffat Storlek på tvärsnittet av röret angivet i mm. Ett samlingsnamn på material som beroende på sammansättning och avsvalningshastighet skapar olika sorters gjutjärn. Ex. segjärn och gråjärn. En elektrod som upptar elektroner i en elektrisk krets En elektrod som avger elektroner i en elektrisk krets Dricksvattendistributionsnät Ledningar som distribuerar vatten Elektrolyt Jordmån Elektrolyten är en substans som innehåller rörliga joner och kan därmed leda ström I rapporten menas jordtyp och framförallt hur aggressiv den är (korrosionsmässigt) mot rören 1
1 INLEDNING I detta kapitel ges en introduktion och bakgrund. Det avslutas med avgränsning och precisering av uppdraget och arbetet. 1.1 Bakgrund Eftersom det är relativt stora förluster i Göteborg Vattens dricksvattenledningsnät, krävs det ett ständigt underhåll av ledningsnätet för att garantera leveranssäkerheten, och med nästan 300 rörbrott per år skulle det underlätta om man hade underlag på var man skulle fokusera sina resurser för bästa resultat. Fördelningen av rörmaterial i vattenledningsnätet visas i Figur 1 för Göteborg och Figur 2 för hela Sverige. Då segjärnsrören är relativt nya har man endast begränsad information om rören och deras hållbarhet och vilken typ av brottskada som är mest frekvent. När segjärns- och gråjärnsrören utgör största delen av dricksvattendistributionsnätet i Göteborg, och samtidigt står för en stor andel rörbrott, är det av stort intresse att göra analyser på utvecklingen av brottfrekvensen och även utvecklingen av brottsorsaken. Betong 2,5% Övrigt1,6% Stål 4,3% PVC 3,7% PE 22,7% Gråjärn 41,4% Segjärn 23,8% Figur 1 - Materialfördelning för vattenledningsnätet i Göteborg 2009. [15] 2
Betong 2,5% Övrigt 3,5% PVC 12,5% Stål 4% Gråjärn 35,3% PE 22,4% Segjärn 19,8% Figur 2 - Materialfördelning för vattenledningsnätet i Sverige 2008. Bilden är modifierad utseendemässigt för att likna Figur 1 [1] 1.2 Syfte Syftet med uppdraget är att sammanställa Göteborg Vattens databaser över alla rörbrott under perioden 1985-2009 och därefter göra en analys av rörbrotten och dess orsaker som ska hjälpa Göteborg Vatten att anpassa förnyelseåtgärder efter hur rörbrottsfrekvensen utvecklar sig de närmaste åren. 1.3 Avgränsningar En stor del av uppdraget är att sammanställa en rörbrottsdatabas för rörbrott, i dricksvattendistributionsnätet, från 1985-2009 inom Göteborg. Pga. databasens omfattning, fick uppdraget avgränsas till att göra de detaljerade analyserna på gråjärns- och segjärnrören. Några analyser på huruvida jordens aggressivitet mot rören påverkar brottfrekvensen har inte gjorts. 1.4 Precisering av frågeställning Göteborg Vatten vill veta huruvida tryck och-, vattentemperatur och gråjärns- och segjärnsrören påverkar brottfrekvensen och brottsorsaken. 3
2 TEORETISK REFERENSRAM I detta kapitel beskrivs teoretisk bakgrund, som är nödvändig att ha lite kunskap om, för att förstå uppgiftens problem. Det innehåller information om vad gjutjärn är, när det började användas som vattendistributionsmaterial mm. Frågor som vad är ett rörbrott?, vilka typer av brott finns det?, hur uppstår brotten? samt hur skyddar man rören mot korrosion? besvaras för att ge en djupare inblick i vilka typer av problem det finns. 2.1 Gjutjärn Gjutjärn är det gemensamma namnet på järnlegeringar med ett kolinnehåll på ca 2-4%. Beroende på övrig kemisk sammansättning och svalningshastighet vid tillverkningen blir det olika typer av gjutjärn där gråjärn och segjärn är de vanligast förekommande. Gråjärn är det äldsta och mest kända gjutjärnet, materialet är sprött och namnet kommer av att brottytan är gråaktig. Segjärnet är ett modernare gjutjärn där man tillsatt magnesium till smältan, detta gör materialet segt och med mycket högre hållfasthetsegenskaper än gråjärnet. Att gjutjärnen har så olika materialegenskaper beror på kolets grafitform i grundstrukturen. I gråjärn är kolet i form av fjällig grafit, se Figur 3, och i segjärn i form av kulformig grafit, se Figur 4. [13, 14] Figur 3 - Strukturen hos gråjärn med grafitfjäll i perlitisk grundmassa. [13] 4
Figur 4 - Strukturen hos segjärn med kulformig grafit omgiven av ferrit i perlitisk grundmassa. [13] Gråjärn togs i bruk i Sverige under 1800-talet och användes ända fram till ca 1970-talet då de allt oftare ersattes med segjärnsrör. [1] Segjärnsrör tillverkas med tunnare väggar än gråjärnsrören då den betydligt högre hållfastheten för segjärn tillåter detta. [10] När man i fackspråk talar om gjutjärn, syftar man ofta endast till gråjärn trots att segjärn också är en typ av gjutjärn. Även om gråjärn inte används vid nyinstallationer längre så är det fortfarande det vanligaste materialet för vatten och avlopp i Sverige och Göteborg (se Figur 1 och Figur 2). Det är också det materialet som har högsta felintensiteten per km och år, se Figur 21. Vissa av rören är väldigt gamla trots att gråjärn är ett sprött material och generellt har en kortare livslängd än exempelvis segjärnsrör. Det är en mängd faktorer som påverkar livslängden så som yttre laster, inre tryck, temperatur, om jordmånen främjar/katalyserar korrosionen, fabrikationsdefekter m.m. [1, 3, 15] 5
2.2 Rörbrottstyper Beroende på rörtypens funktion och dess ställda krav definieras rörbrott olika. I denna rapport definieras ett rörbrott som att röret är i så pass dåligt skick att det måste repareras eller bytas ut. I Sverige som har hög tillgänglighet på rent sötvatten har dricksvattenförluster p.g.a. läckor inte lika stor betydelse som för i många andra länder men det är trots det stort fokus på att ständigt minska förlusterna, se Figur 5. [1] Figur 5 Diagrammet visar hur mycket vatten varje invånare har tillgång till per år i några olika länder. När tillgången är mindre än 1700 m 3 talar man om vattenbrist, och när varje person har tillgång till mindre än 1000 m 3 kallas det kronisk vattenbrist. [19] Ett rörbrott kan uppkomma av ett otal anledningar och även i kombination med varandra. Yttre laster, rörtyp, rörmaterial, vattentemperaturer, läggningssätt, marksättningar och korrosion är bara några av faktorerna som kan orsaka eller snabba på en skada [2, 3, 18]. Dessa rörbrott kan visa sig på flertal sätt men har i denna rapport nästan uteslutande delats upp i följande kategorier: Röret av: Röret har ett runtomgående brott, Figur 6 Yttre krafter, ex. ojämna sättningar i marken orsakar detta rörbrott. I Figur 6 kan man se att röret kan knäckas nedåt av påtryckande frostlast i kombination med dåligt packad jord undertill, eller att röret knäcks uppåt av svällande lera i kombination med dåligt packad jord ovanpå röret. Ofta har korrosion först försvagat röret. Bit ur röret Bitar av röret har lossnat, se Figur 7. Ofta har korrosion försvagat röret så att det inte klarar av tryckstötar från vattnet och en bit faller ut. Långspricka 6
Röret har längsgående spricka, se Figur 8. Ofta har korrosion försvagat röret till den grad att inre tryckstötar från vattnet skapar en spricka. Skarv/koppling Röret har skadats i skarven/kopplingen mellan två rör, exempelvis trasig tätning Korrosion Lokal korrosion har skapat små hål på röret, se Figur 9. Åverkan Röret har skadats av misstag pga. mänskliga faktorn, exempelvis skadad i samband med grävarbete eller felaktigt monterad. Svacka Oftast sättningar i marken men kan även bero på svällande lera. Felaktig inkoppling Fel pga. mänskliga faktorn där inkopplingen är felaktig. Okänd Okänd brottorsak. [2,3] Figur 6 På figuren ses ett exempel på Röret av [2] Figur 7 På figuren ses ett exempel på Bit ur röret översatt till svenska [3] 7
Figur 8 På figuren ses ett exempel på Långspricka [3] Figur 9 På figuren ses ett exempel på Korrosion [3] Rörbrotten i kategorierna Röret av, Långspricka och Bit ur röret kan vara lite missvisande då det ofta är korrosion som först försvagat röret så pass mycket att det tillslut orsakat respektive skadetyp. [1] Brottets karaktäristik beror på flertalet faktorer och kan delas upp i följande kategorier[4]: Sprödbrott Segbrott Utmattningsbrott Samma material kan få sprödbrott eller segbrott beroende på temperatur. Denna temperatur kallas materialets omslagstemperatur se Figur 10. [4] 8
Figur 10 Ett material som är segt (ductile) vid en viss temperatur kan vara sprött (brittle) vid en lägre temperatur. [4] När ett ämne har en temperatur som innebär att det är sprött är materialet känsligare för påfrestningar så som exempelvis yttre krafter än när samma material befinner sig över omslagstemperaturen och därmed är segt, se Figur 11. [4] Figur 11 Hur mycket energi ett material kan absorbera vid kollision beroende på temperatur. [4] Utmattning på ett material kan uppstå om det utsätts för upprepad cyklisk spänning. Ett exempel på upprepad cyklisk spänning är kolven i en motor som gång på gång utsätts för spänningar. Även om spänningarna inte överstiger det totala materialets sträckgräns kan tillräckligt många upprepade cykler ändå skapa ett utmattningsbrott. Detta är möjligt då det med tiden kan bildas små sprickor i materialet, spänningar kan sedan överstiga sträckgränsen i 9
sprickans närhet då detta område är försvagat. De upprepade spänningarna gör att sprickan långsamt breder ut sig så att det slutligen får materialet att fallera. [4] Figur 12 - Brottseghet för bla.segjärn (ductile iron) och gråjärn (gray iron)[21] Ur Figur 12 illustreras att segjärn kan variera relativt mycket inom intervallet 0-25 C som är intressant för vattentemperaturskillnaderna i Göteborg. Däremot är Gråjärn redan så pass sprött att temperaturen inte spelar någon betydande roll för dess brottseghet. 2.3 Korrosion Korrosion är en reaktion som sker mellan ett material (vanligen metaller) och dess omgivande miljö. Detta kan ge oönskade effekter på materialets egenskaper i form av exempelvis lägre hållfasthet. Korrosionsprocessen är likt andra naturliga processer, förenklat, en drivkraft mot minsta möjliga energitillstånd. Lägsta energitillståndet för mineraler är ofta då dess molekylära struktur liknar den ursprungliga, dvs. strukturen de vanligtvis har i naturen. Mineralerna i en metall som har blivit manipulerad, exempelvis i gjutjärn, är mer instabil och kommer sträva mot att återgå mot något som liknar ursprungsstrukturen. Reaktionens intensitet beror utöver materialet på vilken sorts omgivning som är i direkt kontakt med materialet. De mest signifikanta faktorerna i omgivningen för korrosionen beror på [5,6,12]: Tillstånd Fast, flytande eller gas Kemisk sammansättning beståndsdelar och koncentrationer Temperatur När det gäller vattenrör finns det ytterligare faktorer som kan katalysera korrosionen, så som att det sker ett flöde längs materialet och även att det är mekaniska belastningar på röret. [5] För att en metall ska kunna angripas av korrosion krävs en så kallad korrosionscell, se Figur 13, denna består av katod, anod och elektrolyt. Vid anoden sker oxidation, en kemisk process där materialet avger elektroner. I katoden sker en reduktion, en kemisk process som innebär att ett ämne, exempelvis syre, upptar elektroner. Elektrolyten innehåller rörliga joner och kan därmed leda den elektriska strömmen i cellen, ju bättre elektrolyten är på att leda ström desto snabbare sker korrosionsprocessen. [5,6,8] 10
Figur 13 Korrosionscell under en vattendroppe som orsaker rost på en stål yta. [6] Hur aggressiv korrosionen är på en yta beror alltså på förhållandet mellan omgivningens korrosivitet och hur resistent materialet är mot korrosion, se Figur 14. Figur 14 Korrosionsangreppets hastighet, översatt till svenska [5] Jordmånen i Göteborg är generellt mycket korrosiv vilket skapar en aggressiv miljö för nedgrävda rör, i synnerhet om korrosionsskyddet är skadat eller saknas. Den höga korrosiviteten beror till stor del av att den marina leran har hög kloridhalt som i sin tur ger låg jordresistivitet och därmed främjar korrosionen. [10] Korrosionen kan visa sig på varierande sätt, exempelvis kan den vara jämn över ett rörs yta och kallas då allmän korrosion eller lokal vilket samlar angreppet mot en mindre yta och kan ge upphov till fräthål i materialet. Lokal korrosion gynnas exempelvis om jorden kring ett rör är heterogen så som i Göteborg där jorden skiktvis kan bestå av lera och sand. Sanden har högre luftgenomsläpplighet än leran som kan bidra med syre till reduktionen och leran är kloridhaltig vilket ger ett bra ledande elektrolyt, därmed kommer lokal korrosion skapas under leran vid dessa gränsområden av luftningsceller. Vid den allmänna korrosionen på ett markförlagt rör finns inga lokala delar med märkvärt högre utsatthet, vilket ger en jämn korrosionshastighet på hela röret, detta är att föredra framför lokal korrosion då det tar mycket längre tid innan röret blivit så försvagat att det måste ersättas. [5,6] Gråjärnsrör göts med relativt tjocka väggar pga. den låga hållfastheten och detta gav indirekt ett bra skydd mot korrosion då det tar lång tid att ge betydande skador på röret. När man övergick till segjärnsrör gjordes dessa med tunnare väggar eftersom den högre hållfastheten tillät detta. Korrosionshastigheten är ungefär lika snabb på gjutjärn som segjärn, vilket gör de tunna segjärnsrören känsligare om det inte finns något korrosionsskydd.[1] 2.4 Korrosionsskydd Sedan 50-60-talet har segjärnsrör varit det mest vanliga för vattendistribution [16]. Som alla andra metalliska rör, korroderar segjärnsrör också, och i dag är det ett stort problem man arbetar mycket med att undvika. En period försökte man skydda gråjärnsrören mot korrosion 11
med bl.a. en asfaltsbeläggning, men allt eftersom man, i mitten av 80-talet, började lägga segjärnsrör med en korrosionsskydd, gick man över till betongbeläggningen på insidan och utsidan av segjärnrören [9]. Beroende på hur aggressiv miljön är i det område rören läggs ner i marken, korroderar rören olika snabbt. I väldigt aggresiva miljön, korroderar rören otroligt snabbt, och det finns därför många verktyg och procedurer man kan ta hjälp av för att undersöka miljön man vill lägga ner rören i. För att inte kvaliten på vattnet ska försämras pga. dåliga rör, har man försökt att hitta sätt att undvika att rören ska korrodera för snabbt. I Göteborg har man mycket aggressiv miljö, vilket medför att de metalliska rör korroderar snabbt. [9] 2.4.1 Katodisk skydd Ett sätt att skydda nergrävda rör mot korrosion är katodiskt skydd. Katodiskt skydd är en elektrokemisk skyddsmetod som bygger på att göra rör ytan så elektriskt negativ att de elektrokemiska korrosionsreaktionerna hindras. Det kan utformas som elektrolytisk - eller galvanisk typ. Med hjälp av en svag likspänning sänks rör ytans elektrokemiska potential några tiondels volt så att ytan blir immun mot korrosion. Man gör rörledningen till en katod i en elektrokemisk cell [10]. En elektrolytisk typ förlitar sig på en yttre strömkälla, se Figur 15, till att förse ledningen med en svag likström, och använder sig av en mera eller mindre olöslig anod, vanligtvis av magnetit eller kiseljärn [10]. Figur 15 Katodiskt skydd med påtryckt ström (yttre strömkälla) av gjutjärns- eller stålledning. Rörledningen ansluts till minuspolen och anoden till pluspolen på en likströmskälla. Likström, skyddsströmmen, matas ut i jorden via anoden och går till rörledningen och skyddar denna.[10] 12
En galvanisk typ använder sig av en offeranod, oftast av magnesium eller zink, för att skapa den svaga skyddande likströmmen, se Figur 16. Men då strömmen kommer från anoden, förbrukas anodmetallen och den måste bytas ut med jämna mellanrum, se Figur 17. Denna typ fungerar bäst i jord med någorlunda god ledningsförmåga [10]. Figur 16 Katodiskt skydd med offeranoder av gjutjärns- eller stålledning. Offeranoden av magnesium eller zink är oädlare än gjutjärn och stål. När offeranoden ansluts till rörledningen avger anoden en galvanisk ström, skyddsströmmen, som går genom jorden till rörledningen och skyddar denna.[10] Figur 17 En ny offeranod till vänster och en gammal offeranod, som ska bytas, till höger [17] (Tillstånd från ägaren att använda bilden.) 2.4.2 PE- skikt Ett korrosionsskydd som används är ett Polyeten-skikt (Polyethylene, PE) på utsidan av segjärnsrören. Eftersom man började belägga rören med PE skiktet för första gången i 1958 [16], är rören inte riktigt gamla nog för att man ska kunna göra omfattande undersökningar med svar på om PE beläggningen hjälper eller inte. Däremot kan man undersöka rören och se 13
om PE skiktet är kvar och hur rören ser ut under skiktet och få en status på rören och skiktet efter bara några år. En sådan undersökning gjordes bl.a. i San Antonio, Texas USA på ett 20 år gammalt rör med ett PE skikt. Undersökning av jorden visade att det var en aggressiv miljö för röret att befinna sig i, men PE skiktet såg inte ut att ha påverkats synnerligen och var i bra skick. Röret under skiktet hade påverkats minimalt av den aggressiva miljö och var i utmärkt skick med endast små oxidations skador, se Figur 18. Figur 18 Uppgrävt segjärnsrör med 20 år gammalt PE- skikt med endast små oxidationsskador [16] 14
3 METOD I detta avsnitt beskrivs hur databasen har sammanställts, hur figurerna till vattentemperaturens, tryckets, materialets, tidens och dimensionens inverkan på brottfrekvensen, har skapats. I slutet av kapitlet finns en regressionsanalys av trycken och tryckens inverkan på brottfrekvensen. 3.1 Litteratursökning Under den obligatoriska litteratursökningen på Chalmers bibliotek på Lindholmen, genomförde vi sökningar i olika databaser för att få bakgrundsinformation om projektet. Vi hittade några artiklar i en databas, med namn Sci-Verse, som kunde användas i vårt arbete som referens. 3.2 Databas För att få ett samlat underlag på all väsentlig rörbrottsinformation (mellan åren 1985-2009) och underlätta vidare statistiska undersökningar har en databas sammanställts från flertalet andra databaser. Databasen, se Bilaga 1, är ett utdrag från den fullständiga databasen där endast information som behövs för våra uträkningar och grafer tagits med. Information som tagits bort i bilagan då det inte är av betydelse för att förstå rapporten är exempelvis; adress, fogtyp, X/Y-koordinater, vem som lagt in rörbrottet i databasen, avstängningsområde m.m. De kategorier med information som däremot finns med i bilagan för varje rörbrott är följande: SKADETYP (vilken kategori rörbrottet tillhör, se kap. 2.2) DATUM (Datumet då rörbrottet ägde rum) Vattentemperatur (Tagen från Lackarebäck 2001-2009) BEF_DIM (Dimensionen på rören angiven i mm.) MTRL_HLED (Material på rören) LAGGN_AR_HLED (Tid till brott för röret) MEDEL_TRYCKNIVA (Trycknivån i medeltal från rörets vattenkälla, dvs. Trycket vid aktuellt vattentorn) HOJD (Vilken markhöjd det är ovanför rörbrott) MEDEL_RORTRYCK (Trycket i röret där brottet skett) Tabell 1 Alla material som existerar i databasen AL Arkel (Btg) ALV Stål- Alvenius BA Bonna (Btg) BTG Betong eller B G Galvaniserat stål GAP Glasfiberarmerad polyester GJJ GJJ är en förkortning för gjutjärn. I 15
databasen betyder GJJ gråjärn, som är en variant av gjutjärn, och används med denna mening i rapporten. GUM Gummi K Koppar Okänd Okänd material eller Okänd brottsorsak PE Polyeten (plast). PEL är lågdensitet, PEM är medeldensitet och PEH är högdensitet PO Premo (Btg) PVC Polyvinylklorid Raderad Anmälda rörbrott där ingen reparation har utförts (alltså inget brott) RFS Rostfritt SB Sentab (Btg) SGN SGN är en förkortning för segjärn och är en annan variant av gjutjärn. SKR Skruvmuff (gammal beteckning, och används inte längre) ST Stål TN Tyton VRS Ett sätt att koppla samman segjärns och gjutjärnsrör så att fogen blir dragsäker Solen X Kartapplikation där man har tillgång till information som ligger lagrad i Göteborg Vattens GIS-databas (GIS - Geografiskt Informations System). Innehåller data som kan sökas upp med ett kartgränssnitt. KEA Göteborg Vattens gamla driftdatasystem där uppgifter om varje rörbrott har lagrats från 1985-1994. ALVA Göteborg Vattens affärssystem med ekonomiska och tekniska uppgifter, bl.a. om rörbrotten. Labmaster Göteborg vattens laboratoriums databas. Innehåller bl.a. information om daglig vattentemperatur i Lackarebäck mellan åren 2001-2009. Information uppslagen ur pärmar Har gjorts när det saknats information i databaserna. Mike Net Rörnätsmodell där vi har fått trycket i ledningsnoderna samt de olika tryckintervallens andel av rörnätet. 16
Den framtagna databasen är skriven i Excel, där man har möjlighet för att sortera data efter önskad kategori. Som nämnts tidigare i avgränsningar innehåller den endast information om rörbrotten som skett i Göteborg Vattens dricksvattennät mellan åren 1985-2009. För att hitta höjden på rörbrotten har brotten fått en position, i Solen X databasen, utifrån adressen. Brottets adress stämmer inte exakt överens med den riktiga geografiska positionen, och man har då kopplat brottet till närmaste adress. Det kan ge viss osäkerhet på höjdpositionen. 3.3 Materialets inverkan på brottfrekvensen För att kunna ta fram materialets inverkan på brottfrekvensen var det mest lämpligt att ta ett genomsnitt på alla åren då rörlängderna och brotten varierar från år till år. Därför var det nödvändigt att uppdela rörbrotten i respektive år de inträffade, varefter brotten sorterades på material så antal brott per material kunde avläsas. Härefter var det nödvändigt att hämta rörlängderna för varje material varje år från årsberättelserna 1985-2009. När rörlängderna för varje material varje år var kända, kunde brottfrekvensen beräknas för varje material varje år, se Formel 1. ö ä = Formel 1 Slutligen kunde ett genomsnitt av brottfrekvenserna för varje material beräknas med hjälp av Formel 2. å = ä Formel 2 Pga. att några typer av material har väldigt korta längder, -och väldigt få brott samlades dessa i en kategori kallad Övrigt. I kategori Övrigt ingick kategorin Okänd och materialen SKR, TN och VRS. Kategorin Okänd har vissa år haft många brott kombinerat med kort längd, vilket resulterade i att det blev extrema värden på hela Övrigt gruppen. Av den anledningen uteslöts kategorin från figuren, se Figur 21. 3.4 Tidens inverkan på brottfrekvensen Tidens inverkan på brottfrekvensen togs fram med databasen som underlag. För att få fram brottfrekvensen i km som funktion av tiden användes alla rörbrott (exkl. raderade poster), som sorterades på årtal. Totala längden på vattendistributionsnätet hämtades från årsberättelserna 1985-2009 varefter brottfrekvensen beräknades enligt Formel 3. 17
3.5 Vattentemperaturens inverkan på brottfrekvensen Vattentemperaturen är tagen dagligen (med vissa undantag) i Lackarebäck från 2001-01-02. Vi har valt att använda data t.o.m. 2009. Temperaturen varierar från 1,97 C som kallast till 22,2 C som varmast. Alla rörbrott i aktuell period delades upp i 22 grupper med 1 C ökning för varje grupp. Datum för rörbrott är givet för varje temperatur och därmed kan antalet rörbrott som inträffar för varje temperaturgrupp sammanställas. För att få ett rättvist mätvärde måste antalet rörbrott divideras med antalet dagar som aktuellt temperaturintervall varit uppmätt. Mätvärdet blir alltså antal rörbrott/dag som rättvist kan jämföras med brottintensiteten för ett annat temperaturintervall. Exempelvis är det fler antal rörbrott i Göteborg när det är 10 C än när det är 22 C då det i Göteborg (Lackarebäck) sällan blir så varm vattentemperatur. Vi har även valt att göra regressionsanalyser över resultatet. Regressionsanalysen blir ej helt korrekt då resultatvariabeln för inmatade värden kommer från medelvärden från varje temperaturgrupp, detta då det inte finns någon resultatvariabel till varje rörbrott utan denna räknats ut från totala antalet brott och antal dagar för ett visst temperaturintervall. Däremot kan regressionsanalys ge en bra uppskattning och underlätta tolkningen och jämförelse av de olika resultaten varför vi ändå väljer att ha med detta. 3.6 Tryckets inverkan på brottfrekvensen För att se tryckets inverkan på rören har vi först valt att kolla sambandet mellan rörtryck och rörbrottsfrekvensen/km*år men även fördjupat genom att kolla sambandet mellan tid till brott och rörtrycket inom de läggningsår med flest antal brott. För att få fram rörtryck krävs att det finns data på trycknivå samt markhöjd där röret är förlagt (finns för rörbrotten i åren 1994-2009). Tid till brott kan beräknas då man vet läggningsåret (gäller för rörbrotten 1994-2009) samt årtal för rörbrottet, se Formel 3. De rörbrott som visar negativt framräknad tid till brott tas ej med då dessa har inmatningsfel på antingen läggningsåret eller årtal för brott. Eftersom rörbrottsfrekvensen är per km och år måste man veta hur långa ledningarna är för aktuellt rör, här har vi använt oss av underlag om rörnätet från 2004 [20], vilket ger ett ungefärligt medelvärde. För att veta hur stor andel av rörnätet de olika rörtrycksintervall har, har vi använt oss av data från databasen Mike Net, som visar fördelningen för tryck i ledningsnoderna se Figur 19. Vi har sedan antagit att denna fördelning är lika med fördelningen för själva rören. 18
Figur 19 - Antal och andel ledningsnoder i dricksvattenrörnätet samt dess tryck =Å ö ö ä å Formel 3 Trycknivån i ett rör kräver data på: Trycknivå på aktuellt rörs vattenkälla (trycknivå vid vattentorn) Höjdnivån vid rörbrott Med hjälp av Solen får man information om marknivån ovanför brottet, och från denna höjd subtraheras 1,5 meter för att få fram rörets höjdnivå, då rören generellt grävs ner på detta djup. Exempel på hur trycknivån räknas ut ses i Figur 20, där rörets markdjup är 1,5 meter, vattentornets vattennivå är 150 m ö.h. samt marknivån ovanför röret är 100 m ö.h. Figur 20 Exempel på hur trycknivån kan beräknas Totalt finns det 4362 st. rörbrott i databasen som har al data som krävs för att kunna göra vidare analyser. Detta motsvarar ca 55 % av alla rörbrott. Se Formel 4. Formel 4 Totalt antal rörbrott (exkl. raderad): 7957 19
4362 ö =0,548 55% 7957 ö Vissa trycknivåer varierar en del och får därmed i databasen ett intervall över trycknivån vid normal drift, vid dessa har ett medeltryck, mintryck samt maxtryck tagits fram. Det är viktigt att inte förväxla trycknivån med rörtrycket, rörtrycket är det faktiska trycket som är i röret och trycknivån är lite förenklat vattentornets höjd över havet, se Figur 20. Det tas ej hänsyn till tillfälliga trycktoppar eller hur ofta vattenledningarna varit avstängda då det inte finns statistik på detta, det rörtryck som anges är under normala driftförhållanden. 3.7 Dimensionens inverkan på brottfrekvensen För att se skillnaden mellan gråjärn och segjärn skapades en figur för varje material. Figuren för gråjärn kunde skapas efter en sortering av enbart gråjärnsbrott, totalt 5843 rörbrott, varav alla dimensioner med kortare än 2 km rörlängd uteslöts ur figuren för att undvika missvisande resultat. Längderna för varje dimension hämtades från Årsberättelsen 2004 varefter brottfrekvensen beräknades enligt Formel 1 Figuren för segjärn skapades på samma sätt som figuren för gråjärn. Totalt 777 rörbrott, varav alla dimensioner med kortare än 1 km uteslöts för att undvika missvisande resultat. En liten skillnad för segjärn var att dimensionerna 100 + 102, 150 + 152 + 154, 200 + 203, 250 + 254 slogs ihop till fyra grupper för att få med så många rörbrott som möjligt. Slarvig registrering av rörbrotten är anledningen till att denna åtgärd fick göras. Alla rörbrott med okända dimensioner uteslöts. 3.8 Materialets inverkan på livslängden För att ta reda på om det finns ett samband mellan ett rörs material och dess livslängd har vi använt oss av informationen i databasen, se bilaga 1. Livslängden kan räknas ut då det finns information om tid till brott samt vilket år som rörbrottet uppstod. Differensen mellan rörbrottsår och tid till brott är densamma som rörets livslängd. Livslängden har sedan plottats mot ex. temperaturintervall i ett diagram för att visualisera samband. I analyserna av tryck är responsvariabeln livslängd svår att använda. Där passar exempelvis variabeln antal rörbrott per dag och år bättre, eftersom man känner till rörnätets längder för olika rörtryck, men inte totala medellivslängden för de olika tryckintervallen. Materialen kategoriseras och kan sedan jämföras med varandra enligt olika parametrar, exempelvis brott per km. 3.9 Regressionsanalys Regressionsanalys är en metod att ta fram en matematisk modell som på bästa möjliga sätt kan beskriva ett samband mellan två variabler. En som är beroende och en som är oberoende. Styrkan i modellen, R^2(adj), anger modellens förklaringsgrad, alltså hur stor andel av responsen y som kan förklaras av den matematiska modellen. Ekvationen kan vara av flera grader men det är vanligast att använda sig av linjära eller kvadratiska modeller då den sällan 20
blir tillförlitlig för upprepat försök vid högre grad. Exempelvis ska man välja en linjär modell om det kvadratiska inte avsevärt förbättrar värdena eller att teorin stödjer ett kvadratiskt samband alternativt att man grafiskt kan se ett tydligt kvadratiskt samband. Kurvan i regressionsanalysen tas fram genom minsta kvadratmetoden som är en metod att ta fram den kurva som i genomsnitt skapar minst avvikelse mellan mätvärdena och linjen. Ett annat viktigt mätetal inom regressionsanalysen är prediktionsvärdet, P, som visar om det finns ett samband mellan variablerna, om inte annat anges brukar gränsen för signifikant samband vara då P<0,05, vilket kallas signifikant inom ett 95 % -igt referensintervall. För att ha ett signifikant samband samt en matematisk modell med bra förklaringsgrad ska det både vara ett P-värde under 0,05 och ett R-Sq(adj)-värde över ca 80 %. Om sambandet är signifikant och förklaringsgraden hög innebär detta att man med stor sannolikhet mha. linje-ekvationen på förhand kan räkna ut vad responsen y kommer bli på ett givet x-värde för ett nytt mätvärde. Regressionsanalyserna som är gjorda i denna rapport har utritad heldragen reggresionslinje (linjär eller kvadratisk), prediktionsintervall (kortstreckad linje) samt konfidensintervall (långstreckad linje), intervallen är 95 % -tiga. Prediktionsintervallet, PI, visar med 95 % sannolikhet inom vilket intervall ett nytt mätvärde skulle hamna. Konfidensintervallet, CI, visar med 95 % sannolikhet inom vilket intervall den matematiska modellen (regressionslinjen) skulle hamna inom om man upprepar försöket med samma villkor. 21
4 RESULTAT OCH DISKUSSION I detta kapitel redovisas brottfrekvensen med hänsyn till rörbrottstyp, material, tid, temperatur och tryck i figurer. 4.1 Materialets inverkan på brottfrekvensen Brott/km 1985-2009 0,3 5879 0,25 0,2 352 Brott/km 0,15 0,1 82 193 783 Brott per km 0,05 160 50 0 Stål Gråjärn Koppar PE PVC Segjärn Betong Material Figur 21 Brottfrekvensen för varje material samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel för 1985-2009 På Figur 21 ser man att det finns flest brott per km av gråjärnsrören (GJJ). En anledning är att gråjärnsrören inte är motståndsduktiga mot korrosion. Eftersom gråjärn utgör 41,4 % av vattendistributionsnätet och att gråjärn har störst brottfrekvens, utgör gråjärnsrören största delen av alla rörbrott, se Figur 22. Segjärn och polyeten (PE) nästan lika representerade med respektive 23,8 % och 22,7 % av vattendistributionsnätet, och de resterande kategorierna har som högst 3,7 % [15]. Att polyeten har så låg brottfrekvens tyder på att korrosion har stor inverkan på gråjärns- och segjärnsrörens brottfrekvens. 22
Antal brott 1985-2009 7000 6000 74% 5000 4000 3000 Antal brott 2000 1000 0 10% 4% 6% 1% 2% 2% 1% Stål Gråjärn Koppar PE PVC Segjärn Betong Övrigt Material Figur 22 Antal brott per material 1985-2009. Övrigt- kategorin består av följande material: GUM, Okänd, SKR, TN, VRS och Övrigt. I samband med att gråjärn och segjärn har över 60 % av vattendistributionsnätets längd, [15] och att polyeten inte korroderar, står gråjärn för 70 %. Segjärn ligger nr. 2 på listan med 10 %, se Figur 22. Att gjutjärnsrören (gråjärn + segjärn) står för över 80 % av alla brott, i intervallet 1985-2009, styrker antagandet att korrosion och material har stor inverkan på rörens livslängd. 4.2 Tidens inverkan på brottfrekvensen 0,3 Brottfrekvens/år i perioden 1985-2009 0,25 0,2 Brott/km 0,15 0,1 Rörbrott/km Linear (Rörbrott/km) 0,05 0 Figur 23 Brottfrekvensen som funktion av tiden samt trendlinje, från 1985-2009 23
Även om Figur 21 och Figur 22 visar oroväckande värden för speciellt gråjärn men också segjärn, kan man se i Figur 23 att det totala antalet rörbrott har minskat med ungefär 0,06 brott/km, vilket motsvarar drygt 25 % de senaste 25 åren. Det finns fler anledningar till detta, men främst att kvaliteten på rören har blivit bättre och att man har börjat skydda rören mot korrosion med bättre korrosionsskydd. 4000 Antal rörbrott/skadetyp 1985-2009 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Bit ur röret Korrosion Långspricka Röret av Skarv/koppling Övrigt 0 Betong GJJ PE PVC SGN ST ÖVRIGT Figur 24 Fördelning av rörbrott per skadetyp och per material 1985-2009 Röret av är den mest frekventa förekommande typen av rörbrott, se Figur 24. Som Figur 24 visar, är det en överväldande mängd av dessa rörbrott under gråjärnsmaterialet, vilket kan förklaras med att gråjärnsrören är väldigt spröda. Röret av har nästan 50 % av alla brott på segjärn, men eftersom segjärn är mer flexibelt än gråjärn, är det fler segjärnsrör som går sönder till Korrosion än Röret av. 24
70,00% Brottfrekvens i % i perioden 1985-2009 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% Korrosion Röret av Linear (Korrosion) Linear (Röret av) 10,00% 0,00% Figur 25 Figuren visar de två mest frekventa rörbrotten, Röret av och Korrosion samt trendlinje, från 1985-2009 De två mest frekventa rörbrotten 1985-2009 är Röret av och Korrosion. Figur 25 visar att Röret av står för ungefär 50 % av alla rörbrott och Korrosion för ungefär 20 %. Att Röret av är stigande är oväntat, men det kan eventuellt förklaras med att de gråjärnsrör som finns i marken i dag blir äldre och äldre, och eftersom det inte läggs nya gråjärnsrör, kan denna trend riskera att fortsätta upp tills gråjärnsrören är utbytta mot segjärn eller polyeten rör Brottsorsak nummer två på listan är Korrosion, och den visar också en liten ökning. Denna ökning kan vara en effekt av att det inte läggs gråjärn mer, men enbart segjärn (av gjutjärnsmaterialen). Segjärn är mer tolerant och bryter inte av lika lätt. Dessutom är det täckt att ett korrosionsskydd, som ska hjälpa rören att motstå korrosionen bättre och förlänga livslängden av rören. 25
Andel rörbrott för GJJ & SGN beroende på läggningsår Andel brott 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Bit ur röret korrosion Långspricka Röret av Skarv/koppling Övrigt Årtal Figur 26 Andelen av de olika rörbrottstyperna för segjärn och gråjärn, samt dess förändring under åren 1900-2009 Figur 26 visar att de flesta kategorier är relativt stabila i dess andel av rörbrottsstatistiken förutom kategorierna Röret av och Korrosion. Det händer något under 70-talet som fick andelen rörbrott av typen korrosion att stiga markant samtidigt som andelen Röret av lika markant sjönk. Detta har troligen sin förklaring i att de låghållfasta och spröda gråjärnsrören ersattes med segjärnsrör, som är segare och har högre hållfasthet. Det betyder att kategorin Röret av, som har nära koppling till materialets sprödhet, minskar. De nya segjärnsrören hade däremot mycket dålig eller inget skydd mot korrosion och då dem pga. sin höga hållfasthet gjordes tunnare drabbades dessa snabbt av kritiska korrosionsskador vilket förklarar varför den rörbrottstypen ökade. Under 80-talet kom de första effektiva korrosionsskydden för segjärnsrören och som sedan dess har förbättrats allt efter som. Detta förklarar varför skadetypen Korrosion har haft en nedåtgående trend sedan toppen under 70-talet. Andelen Röret av stiger igen under 80-talet vilket kan ha sin förklaring i att det lades väldigt mycket spröda gråjärnsrör under 60-talet när man byggde miljonprogrammet. Dessa har påverkat statistiken för 70-talet för att sedan stabilisera sig och istället få en nedåtgående trend. 26
Antal rörbrott 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Antal rörbrott för GJJ beroende på läggnings år 1900-2009 Bit ur röret Korrosion Långspricka Röret av Skarv/koppling Övrigt Årtal Figur 27 Antal rörbrott för gråjärn beroende på tid till brott Enligt Figur 27 sjunker antalet rörbrott på gråjärn för tid till brott1970-1979 till nästan 0. Detta kan förklaras med att man slutar lägga gråjärn- rör i 1970, och jämför man Figur 27 med Figur 26, ser man att detta, då gråjärn har flest Röret av brott, är anledningen till andelen Röret av sjunker så markant i Figur 26. Eftersom det inte borde ha lagts några gråjärn sedan 1970, är det mycket möjligt att de rörbrott man ser efter tid till brott 1970-1979 är felregistrerade i databasen. Antal brott 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Antal rörbrott för SGN beroende på läggnings år 1900-2009 Bit ur röret Korrosion Långspricka Röret av Skarv/koppling Övrigt Årtal Figur 28 Antal rörbrott för segjärn beroende på tid till brott 27
Enligt Figur 28 sker det en stor ökning av skadetypen Korrosion på rör med tid till brott 1970-1979, vilket är en konsekvens av att man slutade lägga gråjärnsrör och började lägga segjärnsrör i 1970. Att Korrosion minskar lika markant i nästa årtionde kan till viss del förklaras med korrosionsskydd, då man började använda bättre skydd 1985. 4.3 Vattentemperaturens inverkan på brottfrekvensen Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, 2001-2009 1,4 382 Antal rörbrott/dag 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1 566 250 116 106 105 98 69 79 52 80 101 80 72 54 159141 85 57 14 1 0 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 Temperaturintervall C Figur 29 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, trendlinje samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel, 2001-2009 Figur 29 visar att det finns en nedåtgående trend totalt sett för hela rörnätet när vattentemperaturen stiger. Det kan självklart lika väl ses som att det är en uppåtgående trend för rörbrottsfrekvensen när vattentemperaturen sjunker och detta resonemang gäller för alla graferna. 28
Rörbrott/dag 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, 2001-2009 Rörbrott/dag = 1,016-0,02421 Temp Regression 95% CI 95% PI S 0,156205 R-Sq 51,5% R-Sq(adj) 49,1% 0,2 0,0 0 5 10 Temp 15 20 25 Analysis of Variance Source DF SS MS F P Regression 1 0,51918 0,519178 21,28 0,000 Error 20 0,48800 0,024400 Total 21 1,00718 Figur 30 - Regressionsanalys (linjär) för antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, 2001-2009 I Figur 30 utläses att P=0,000 (vilket är mindre än 0,05) men att förklaringsgraden, R-Sq(adj), endast är 49,1 % (vilket är mindre än 80 %), vilket tyder på att det inte finns ett signifikant samband mellan brottfrekvensen och vattentemperaturen. 29
Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, SGN, 2001-2009 Antal rörbrott/dag 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 20 53 21 9 15 13 14 7 8 8 17 14 13 11 7 25 21 14 12 2 0,04 0,02 0 0 0 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 Temperaturintervall C Figur 31 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, segjärnsrör, trendlinje samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel, 2001-2009 Figur 31 visar att det finns en svag uppåtgående trend för brottfrekvensen när vattentemperaturen stiger. Det är däremot ett ganska slumpmässigt utseende samt relativt få rörbrott som utgör det statistiska underlaget. 30
Rörbrott/dag Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, SGN, 2001-2009 Rörbrott/dag = 0,03180 + 0,01158 Temp - 0,000444 Temp**2 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Regression 95% CI 95% PI S 0,0360858 R-Sq 22,7% R-Sq(adj) 14,5% -0,05 0 5 10 Temp 15 20 25 Analysis of Variance Source DF SS MS F P Regression 2 0,0072549 0,0036274 2,79 0,087 Error 19 0,0247416 0,0013022 Total 21 0,0319964 Sequential Analysis of Variance Source DF SS F P Linear 1 0,0016798 1,11 0,305 Quadratic 1 0,0055751 4,28 0,052 Figur 32 - Regressionsanalys (kvadratisk) för antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, 2001-2009 I Figur 32 utläses att P=0,087 (vilket är större än 0,05) och att förklaringsgraden endast är 14,5 % (vilket är mindre än 80 %). Det tyder på att det inte finns ett signifikant samband mellan brottfrekvensen och vattentemperaturen för denna kategori. Dessutom känns det osannolikt att brottfrekvensen kan öka vid viss temperatur för att sedan sjunka. Detta styrker teorin om att det antagligen endast är ett resultat av slumpen. 31
Antal rörbrott/dag 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, SGN, röret av, 2001-2009 6 26 8 1 5 6 2 3 2 3 3 2 2 2 2 2 3 1 0 0 0 0 0 Temperaturintervall C Figur 33 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, segjärnsrör, skadekategorin Röret av, trendlinje samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel, 2001-2009 Figur 33 visar att det finns en uppåtgående trend för brottfrekvensen när vattentemperaturen sjunker. Det är däremot ett ganska slumpmässigt utseende samt relativt mycket få rörbrott som utgör det statistiska underlaget. 32
Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, SGN, röret av, 2001-2009 Rörbrott/dag = 0,02874-0,000908 Temp 0,06 0,05 Regression 95% CI 95% PI Rörbrott/dag 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00-0,01-0,02 S 0,0129359 R-Sq 17,9% R-Sq(adj) 13,8% -0,03 0 5 10 Temp 15 20 25 Analysis of Variance Source DF SS MS F P Regression 1 0,0007301 0,0007301 4,36 0,050 Error 20 0,0033468 0,0001673 Total 21 0,0040769 Figur 34 - Regressionsanalys (linjär) för antalet rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, segjärnsrör, skadekategorin Röret av, 2001-2009. I Figur 34 utläses att P=0,050 (vilket är lika med 0,05) men att förklaringsgraden endast är 13,8 % (vilket är mindre än 80 %). Det tyder på att det inte finns ett signifikant samband mellan brottfrekvensen och vattentemperaturen för denna kategori. 33
1,2 1 1 337 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, GJJ, 2001-2009 465 Antal rörbrott/dag 0,8 0,6 0,4 0,2 211 90 82 83 74 53 63 40 59 77 56 57 37 108 100 56 36 9 1 0 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 Temperaturintervall C Figur 35 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, gjutjärnsrör, trendlinje samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel, 2001-2009 Figur 35 visar att det finns en tydlig uppåtgående trend för brottfrekvensen när vattentemperaturen sjunker. 34
Fitted Line Plot, Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, GJJ Rörbrott/dag = 1,072-0,07411 Temp + 0,002037 Temp**2 Rörbrott/dag 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 Regression 95% CI 95% PI S 0,0984147 R-Sq 80,8% R-Sq(adj) 78,8% 0,2 0 5 10 Temp 15 20 25 Analysis of Variance Source DF SS MS F P Regression 2 0,775389 0,387695 40,03 0,000 Error 19 0,184023 0,009685 Total 21 0,959413 Sequential Analysis of Variance Source DF SS F P Linear 1 0,657778 43,61 0,000 Quadratic 1 0,117611 12,14 0,002 Figur 36 - Regressionsanalys (kvadratisk) för antalet rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, gråjärnsrör, 2001-2009. I Figur 36 utläses att P=0,000 (vilket är mindre än 0,05) och att förklaringsgraden är 78,8 % (vilket ungefär är lika med 80 %). Det tyder på att det finns ett signifikant samband mellan brottfrekvensen och vattentemperaturen för denna kategori. 35
Antal rörbrott/dag 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, GJJ, röret av, 2001-2009 1 1-2 240 2-3 321 3-4 130 55 47 55 43 41 26 25 24 35 23 26 19 4 39 43 16 10 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 Temperaturintervall C 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 0 22-23 Figur 37 Antal rörbrott/dag beroende på vattentemperatur, gjutjärnsrör, skadekategorin Röret av, trendlinje samt antalet rörbrott som utgör statistiken ovanför varje stapel, 2001-2009 I Figur 37 syns en mycket stark nedåtgående trend (tydligaste av alla grafer för antal rörbrott per dag beroende på vattentemperatur) för minskad felintensitet vid högre temperaturer där det går från över 0,6 rörbrott per dag till att närma sig nollstrecket i det varmaste temperaturintervallet. 36