Polietilén gázvezetékek csatlakoztatása fémelemekhez
2002/10. lapszám | VGF&HKL online | 6646 |
Figylem! Ez a cikk 23 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A hetvenes évektől alkalmazott PE csövek szerelésének kritikus pontja a fém-elemekhez történő biztos csatlakoztatás. Az első időkben ennek egyszerű formáját, a kötőgyűrűs, laza karimás kötést alkalmazták minden csőátmérőhöz. Ez a szerelhető és oldható kivitelű kötés könnyen kialakítható, azonban kevés helyen ideális. A földbe kerülő kötések bizonytalan korrózióvédelme miatt a feszítőcsavarok korróziója, illetve a PE-tárcsák deformációja jelentette a rendszer gyenge pontját.
A föld alatt nagy számban elhelyezett, feleslegesen oldható kötések általi veszélyeztetést az e kötések fölé helyezett szaglócsővel csökkentették. Később a kisebb átmérőjű csövek alkalmazásához a DGÁZ szakemberei fejlesztették ki a ma is általánosan használt, sajtolt vagy fröccsöntött összekötő elemet, mely hegesztéssel kerül beépítésre (1.ábra). A DDGÁZ és jelenleg a Vörsas társaság által milliós darabszámban gyártott elemek ma is üzemelnek a föld alatt. E kötések az elmúlt évtizedek tapasztalatai szerint az alacsony és kismértékben változó hőmérsékletű talajban elhelyezve megbízhatók, hosszú élettartamúak. Sajnálatos, hogy korábban csak DN 110 mm csőméretig építették be ezeket, s DN 160-315 mm méretben jelentős számú karimás kötés került a föld alá. Az utóbbi években a műanyag acélkötések bő választéka jelent meg hazánkban, melyek között e mérettartományban a nagy átmérőjű, sajtolt PE-acél összekötők alkalmazása oldotta meg a problémát. A sokféle kötőelem közötti eligazodáshoz érdemes végiggondolnunk a kötőelemmel szembeni igényeket, illetve megismerni az eddigi fejlődés folyamatát.
A gázipari PE-acél kötések kiválasztódása
Két folyamat van, melyek elméleti ismerete fontos az összekötők működésének megértéséhez. Egyrészt a PE mint szerkezeti anyag viszonylag kis igénybevétel hatására – a rugalmas alakváltozáson túl, a hőmérséklettől jelentősen függve – folyamatosan deformálódik. Másrészt külső hatás híján, szintén a hőmérsékletétől függő sebességgel, az anyagban keltett belső feszültség leépül, relaxálódik. Az első összekötő elemek, a lazakarimás és a fröccsöntött PE-acél kötések tömörtelensége javarészt e folyamatok következménye volt. A karimás kötésben a szerelés során a csavarok meghúzásával állítják elő – a PE kötőgyűrűben és a tömítésben – a szükséges feszültséget. A sajtolt vagy fröccsöntött összekötőkben a gyártás során a PE anyag lehűlése közben kialakuló hőfeszültség az, mely – ellentartva a gáz belső túlnyomásának – megakadályozza a gázkifúvást. A feszültségleépülés ideje – az összekötő élettartama – nagyrészt a hőmérsékleten múlik. Ezen kötések – ha a behegesztés hőviszonyát elviselték – a föld alatt közel állandó, alacsony hőmérsékleten üzemelve sokáig tömörek maradnak. A felszín fölötti üzemelésnél a napi 20-40 0C, az évi 40 – 60 0C hőmérsékletváltozás és az esetenként 50 0C-ot elérő üzemi hőmérséklet miatt hónapok, illetve egy- két év alatt tömörtelenné válhatnak.
Mindezek ismeretében azt hiszem világos, mik voltak az elmúlt évtizedekben a PE-acél összekötők fejlesztésének sikerei és tévutai. Az egyik ilyen első szerelhető kötőelem, a HKA idom, egy speciális acélkúpos csővég volt, melyet a PE csőbe sajtoltak. A sajtolás során a PE cső szétfeszítésével hoztak létre oly mértékű gyűrűfeszültséget, mely a gáz belső túlnyomásának ellentartva átmenetileg tömör zárást eredményezett. Az SDR 11-es PE cső gyűrűfeszültsége hamar leépülve gyorsan szivárgást okozott, ezért e rendszer nem terjedt el. Hasonló, de karmantyúba helyezett PE cső kúpos gyűrűvel történő tágításával készülő kötőelemet fejlesztettek és állítottak rendszerbe Dél-Magyarországon (2. ábra). Ezen kötések a két merev fémgyűrű közé szorított PE csőanyaggal sokáig megbízható tömörséget biztosítottak. A PE cső rögzítése a hornyolt kúpos felületek között jelentősen lassította az anyag elmozdulását, a feszültség leépülését. Ezen kúpos-gyűrűs szerelhető összekötőknél a cső falvastagságának tűréséből adódó szerelési problémák jelentettek további gondot, melyek végül is az alkalmazás megszűnésével végződtek.
Az épületgépészet a fűtés és egyéb műanyag vezetékeinek csatlakoztatásához hasonló külső-belső rögzítésű, szerelhető összekötő idomot kezdett alkalmazni. Míg a vízhálózat és a vízbekötés föld alatti kötéseinek ideális eleme a behegesztendő fröccsöntött PE-acél összekötő lett, a kis falvastagságú és átmérőjű vezetékek kötéseit többnyire szereléssel készítik. A kötőelemek alapvetően kétfélék. A merev rendszerű kötéseknél merev fémszerkezetek közé szorított, viszonylag lágy műanyag cső feszültségleépülésekor – kisméretű tömörtelenség esetén – a szorítás fokozható, helyreállítható a tömörség. Ehhez állítható – azaz véletlenül oldható – kötés szükséges (3. ábra).
A rugalmas rendszerű kötésekben a PE anyagban létrehozott feszültség mellett valamely más, rugalmas elemben is (O gyűrű, rézgyűrű vagy hüvely) feszültséget hoznak létre az összeszereléssel, mely a PE anyagban leépülő feszültség ellen hat (4. ábra).
Az épületgépészetben mindkét típus alkalmazott, a gáziparban a rugalmas rendszerű kötés vált általánossá szerelhető, oldhatatlan kivitelben. Amíg pár csepp víz kiszivárgása nem jelent problémát, csupán jelzés az utánhúzás szükségességére, a gázszivárgás nem engedhető meg. Hasonlóképpen gondot jelent az állítható, feszíthető kivitel, mivel lehetséges a kötés véletlenszerű megoldása. S ami műszakilag lehetséges, az időnként be is következik (pl. retesszel biztosított csapok széttekerése is megtörtént már középnyomáson).
Ezért úgy fejlesztették a hegesztés nélküli gázbekötés PE-acél összekötő elemét, hogy szerelhető rendszerű, oldhatatlan kivitelű legyen, és szabadtéri üzemvitelre alkalmas, rugalmas rendszerű kötéssel készüljön. Míg a nyugat-európai gyakorlatban az oldható típusú kötések is használatosak, addig először hazánkban, majd a környező országokban a KÖGÁZ által kifejlesztett, oldhatatlan kötésű, előfeszített rézhüvelyű, szerelhető PE-acél összekötők váltak általánossá (5. ábra). Nem véletlen, nem országos utasítás, előírás, hanem a biztonság és célszerűség kényszeríttette ki ezen elemek alkalmazását.
A PE anyagban fellépő kisméretű elmozdulás, illetve feszültségleépülés kivédésére tágulni képes, előfeszített rézhüvely van a PE csövön belül elhelyezve, mely fenntartja a tartósan tömör záráshoz szükséges feszültségállapotot a merev házhoz szorított anyagban. A helyszínen szerelhető, de oldhatatlan kötés védett a véletlen szétszereléstől. A rézhüvely, a megfolyt PE-csőanyag a külső ház által takarva van, minden mechanikai hatást e külső ház fog fel (6. ábra).
Rendszerbe állítás előtt az ISO 3503 előírásainak és a várható igénybevételnek megfelelően bevizsgálták a próbadarabokat. A tömörség és élettartam vizsgálatán túl a hajlító, húzó és csavaró igénybevétellel szembeni ellenállóképesség ellenőrzése is megtörtént (7. ábra). A hajlító- és húzópróbák a PE cső tönkremeneteléig bizonyították, hogy a PE-acél kötés beépítésével nem csökkent a rendszer biztonsága. Csavaró igénybevétel vizsgálatára az összekötő fém elemei között nincs lehetőség (és szükség), mivel csak az összekötő külső háza érhető el. Így a szerelést követően az összekötőre menetesen rögzített fémcsap, idom fel- és leszerelése során esetlegesen fellépő nyomaték az összekötő házának megfogásakor nem terheli a PE-acél kötést. A ház megfogása nélkül a kötésben maximálisan fellépő nyomaték a PE cső elcsavarodását kiváltó nagyságú lehet. Miután ilyen szerelés esetén a PE cső a szerszámmal való újrafogás során visszacsavarodik, e kötéstípus nem terhelhető túl.
Új PE-acél kötőelemek megjelenése
A nyugat-európai gyakorlatban alkalmazott kötőelemek magyarországi alkalmazása a korábbi technológiához képest helyenként előrelépést, más területeken visszalépést jelent. A fröccsöntött PE-acél összekötő elemek fali átvezetésre történő integrálása új minőséget; a pincében acél-, a munkaárokban PE-végződésű és -csatlakoztatású elemet hozott létre (8. ábra). Az elem beépítésével elkerülhető a föld alatt acélcső beépítése az építmények megközelítése során. A korrózióveszély ilyen mértékű csökkenése jelentősen növeli a gázbekötés biztonságát; nem véletlen, hogy minden gázszolgáltató alkalmazni kezdte. A szerelhető PE-acél összekötő több új formában – pl. főelzáró gömbcsappal integrált – kivitelben készül.
A PE-acél összekötőt tartalmazó főelzárók rugalmas kivitelű kötésekkel készülnek, mind a Nyugat-Európában már használt O gyűrű tömítésű, oldható kivitelű, mind az előfeszített rézhüvelyű – így oldhatatlan – összekötőt tartalmazó, Magyarországon készülő főelzáró (9. ábra). Ezek szabadtéri telepítés esetén is hosszú élettartamú, biztos kötést adnak, csupán a véletlen szétszerelhetőség veszélyében különböznek. Alkalmazásuk esetén elmarad egy menetes kötés készítése, mely a költséget csökkenti, a rendszer biztonságát pedig növeli. Az oldhatatlan kivitelű kötést tartalmazó gömbcsapos összekötő majd mindenhol, az oldható kivitelű helyenként engedélyezett a gáziparban.
Újabban az iparágban már nem használt merev kötésű összekötők új változata jelent meg: a kúpos menetű összekötő. Szerelése során belső menetes karmantyúval kívülről megtámasztott, három milliméter falvastagságú PE csőbe kúpos, menetes csőtoldat kerül behajtásra (10. ábra). Az így elvékonyított falú PE csőben létrehozott belső feszültségnek kell biztosítania a gáztömör kivitelt. Kialakítása révén (összeszerelt kivitelben) megtévesztésig hasonlít az előfeszített rézhüvelyű, szerelhető PE-acél összekötőhöz. Egyes helyeken engedélyezett a beépítése. Új elemek alkalmazása a költségcsökkentés vagy a biztonság növelése érdekében indokolt. Fontos, hogy e két szempont ne kerüljön szembe egymással, s lényeges, hogy a jelenlegi biztonsági szint csökkentése nélkül alkalmazzuk az új kötési módokat.
Juhász László
