Acélcsövek az épületgépészetben
2008/12. lapszám | Szőr Attila | 21 964 |
Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az építőipar, ezen belül az épületgépészet mai gazdaságunk egyik legdinamikusabban fejlődő területe. Bár a felhasznált anyagok, termékek igen sokfélék, e cikkben az acélcsövekre szeretném a figyelmüket irányítani, arra a kohászati termékre, amely évtizedek óta az iparág kipróbált, hagyományosan stabil szereplője, és bátran kijelenthetjük, hogy még sokáig az is marad. Fűtés, hűtés, gázvezetékek, sprinkler-rendszerek, technológiai vezetékek kivitelezése szinte elképzelhetetlen az acélcsövek nélkül. Az a szándékom, hogy cikkemet elolvasva a gépész szakemberek könnyebben tudjanak eligazodni a különféle technológiai eljárással előállított acélcsövek között, és a célnak legjobban megfelelő terméket tudják kiválasztani a csőgyárak és kereskedők kínálatából.
Mindenekelőtt szeretném leszögezni, hogy vizsgálódásunk tárgya elsősorban az ötvözetlen acélból készült csövek halmaza, mivel az épületgépészet legnagyobb tömegben ilyen acélcsöveket használ. Az acélcsöveket előállításuk két alapvető technológiai módszere alapján varrat nélküli és hegesztett (varratos) kivitelben gyártják. A klasszikus varrat nélküli acélcső-gyártás egy többlépcsős, viszonylag bonyolult képlékeny-alakító eljárás, melynek során tömör anyagból kiindulva, a képlékeny-alakítás hőmérsékleti intervallumában több, egymásra épülő alakítástechnológiai művelet eredményeként létrejön a keresztmetszetében anyagfolytonos melegen hengerelt, varrat nélküli acélcs
A varrat nélküli kifejezés csak az ilyen technológiával készült acélcsöveket illeti. Fontos azonban tudni, hogy vannak olyan hegesztettcső-gyártó eljárások, melyek során a belső és külső varratot egyaránt eltávolítják, vagy a varrat a technológia jellegéből adódóan szabad szemmel alig látható. A varrat hiánya azonban nem azonos a varratnélküliség előbb részletezett fogalmával. Nem kell azért megijednünk, hogy majd a felhasználónak kell megállapítania egy acélcsőről, hogy az varrat nélküli vagy hegesztett nyújtva redukált, hiszen a termékszabványok és a gyártóművek által biztosított minőségi bizonyítványok szabatosan, egyértelműen leírják a terméket.
Térjünk vissza még a varrat nélküli acélcsövek előállításához. A gyártás legfontosabb lépései az alábbiak:
- Hevítés (1150-1180 °C). Kör vagy négyszög keresztmetszetű acéltuskókat gáztüzelésű karusszel kemencékben a képlékeny-alakítás hőmérsékletére hevítenek.
- Lyukasztás (1100-1150 °C). (Mannesmann ferde eljárás, Stiefel-rendszerű lyukasztás, Erchardt-féle kitöltő lyukasztás, sajtoló lyukasztás.) A lyukasztással egy vastag falú csövet hoznak létre.
- Nyerscső- (lupé) hengerelés (1000-1100 °C). (Pilger-eljárás, tolópadi csőnyújtás, Assel-eljárás, PSW, folytatólagos eljárás.) Az előző művelettel kialakított vastag falú csövet falvastagságának és átmérőjének jelentős mértékű csökkentésével csővé hengerlik.
- Redukálás (850-1000 °C, nyújtva redukálás). A nyers csövet többállványos görgősoron tovább alakítják, nyújtva redukálják, átmérőjét és falvastagságát a képlékeny alakváltozás fizikai határai között folyamatosan csökkentik az elérendő méretre.
- Melegdarabolás. A redukáló sorról kifutó csövet repülő fűrésszel a megrendelés szerinti hosszra vágják.
- Hűtés. Hűtőpadon üzemi hőmérsékletre történő hűtés (normalizált állapot).
- Kikészítés (egyengetés, hidegdarabolás, jelölés). A csöveket szobahőmérsékleten, hiperboloid hengerek között egyengetik, majd az előírás szerinti hosszakra darabolják, jelölik, végeit sorjamentesítik, rézselik, duzzasztják, kalibrálják stb.
- Vizsgálatok, minősítés, kötegelés.
A csövek méreteit, felületét ellenőrzik, tömörségvizsgálatát roncsolásmentes módszerrel és/vagy víznyomáspróbával végzik. Lefolytatják a mechanikai vizsgálatokat, és dokumentálják azokat. Végül a csöveket kötegelik. A teljesség igénye nélkül a gyártástechnológiák közül emeljük ki a két legrégebbi eljárást, a Manessmann-Pilger és a tolópadi eljárást. Mindkettőt Magyarországon is alkalmazták a néhai Csepel Művekben, sőt a tolópadi eljárást magyar szakemberek tökéletesítették még a múlt század elején. A melegen hengerelt varratnélküli acélcsövek az utolsó alakítási hőmérsékletről legtöbbször szabad levegőn hűlnek le, így hőkezeltségi állapotukat illetően normalizált kivitelűek. Ennek következtében ezek a csövek feszültségmentesek, így jól alakíthatók, megmunkálhatók. Az épületgépészet ma már egyre kevesebb varrat nélküli acélcsövet használ fel, elsősorban azok viszonylag magasabb árfekvése miatt. Vannak viszont olyan acélcsövek, melyeket csak varrat nélküli technológiával lehet előállítani. Látnunk kell azonban, hogy a hegesztett acélcsövekkel összehasonlítva az árak elsősorban a nagyobb fajlagos energia- és alapanyag-felhasználás miatt magasabbak, de a jobb minőséggel arányosak. Kritikus helyekre, a műszaki balesetek kockázatának minimalizálása céljából mindig megfontolandó a varrat nélküli acélcsövek beépítése.
A varrat nélküli acélcsövek nagy versenytársai a hegesztett acélcsövek, de nem csak az épületgépészetben, hanem az ipar valamennyi területén. A varrat kialakításának geometriája alapján itt hossz- és spirálvarratos hegesztett acélcsöveket állítanak elő. Kisebb méretek gyártására elsősorban a hosszvarratos eljárások terjedtek el, míg a nagy átmérőjű csöveket spirálhegesztett kivitelben készítik. A határ DN 300 körül van.
A hegesztett acélcső-gyártó eljárások alapanyaga a melegen vagy hidegen hengerelt szélesszalag (tekercs). Erről a kohászati félkész termékről érdemes tudni, hogy rendkívül keresett cikk, mert belőle nemcsak acélcsöveket, hanem egyéb profilokat, zártszelvényeket is előállítanak. Ármozgása jelentősen eltérhet a belőle készíthető termékekétől, nehéz helyzetbe hozva ezzel azokat a gyártóműveket, melyek szélesszalagot maguk nem gyártanak, csupán felhasználói a terméknek. A közelmúltban ilyen piaci ármozgásoknak régiónkban is több csőgyár esett áldozatául, vagy került igen nehéz helyzetbe. A hosszvarratos hegesztett acélcsövek előállításának főbb mozzanatai:
- Szalaghasítás (a szélesszalagot a gyártandó acélcső kerületének megfelelő csíkokra hasítják).
- Csőkialakítás (a szalag széleinek görgők között történő fokozatos felhajlításával kialakítják a csőtestet, hidegen vagy melegen).
- Csőhegesztés (a hideg- vagy a melegalakítás hőmérsékletén lévő szalag széleit összehegesztik, kialakítják a varratot). A hidegszalag-eljárások az elektromos ellenállás-hegesztés (ERW), a nagyfrekvenciás indukciós hegesztés (HFIW), plazma- vagy lézerhegesztés elvén nyugszanak, míg a melegszalagos eljárásnál magas hőmérsékleten nagy nyomással a szalag széleit egyesítik (Fretz -Moon eljárás).
- Redukálás, kalibrálás (a gyártási eljárástól függően a kialakított acélcsövek átmérőjét vagy kalibrálják, vagy a képlékeny-alakítás hőfokára hevítve melegen nyújtva redukálják).
- Darabolás (a csöveket repülő fűrésszel a megrendelésnek megfelelő hosszra darabolják).
- Kikészítés (egyengetés, hidegdarabolás, jelölés). A csöveket itt is szobahőmérsékleten, hiperboloid hengerek között egyengetik, majd az előírás szerinti hosszakra darabolják, jelölik, végeit sorjamentesítik, rézselik.
- Vizsgálatok, minősítés, kötegelés. Méret- és felületellenőrzés, tömörségvizsgálatát roncsolásmentes módszerrel és/vagy víznyomáspróbával. Végrehajtják a mechanikai vizsgálatokat, és dokumentálják azokat. A csöveket kötegelik, szignóval látják el.
A spirálcsőgyártás kiszélesítette a gyárthatóság határait, elsősorban az acélcsövek átmérőjét illetően. A spirálvonalban húzódó varrat viszont egyben korlátozza a termék felhasználásának lehetőségét is. A spirálcsőgyártás hegesztéstechnológiájában napjainkban szinte kizárólag a fedőpor alatti ívhegesztést alkalmazzák, elsősorban annak termelékenységi és minőségi paraméterei miatt. A technológiafejlesztések jellemzően az egy hegfürdőben történő többszörös ívkialakításra koncentrálnak, így alakult ki az ikerhuzalos és a tandemhegesztés.
A spirálcsőgyártás az alábbi technológiai lépésekből áll:
- tekercslefejtés,
- szalagvégtelenítés toldóhegesztéssel,
- szalagegyengetés,
- szalagszélezés,
- szalagszél előkészítése a hegesztéshez,
- csőtest-alakítás,
- spirálvonalú, belső és külső fedőpor alatti ívhegesztés,
- inline varrat-, palást- és falvastagság-ellenőrzés ultrahangos egységgel,
- méretre vágás lángvágással,
- csővég-rézselés, -jelölés,
- víznyomáspróba,
- röntgenvizsgálat,
- roncsolásos vizsgálatok,
- minősítés, dokumentálás,
- kötegelés.
A gyártástechnológiák rövid áttekintésével is nyilvánvaló, hogy a hegesztett acélcsövek olcsóbbak, mert a varrat nélküli csövekhez képest kisebb fajlagos anyag- és energiaköltséggel előállíthatók. Minőségük azonban a gyártáshoz felhasznált szélesszalag és hegesztési technológia függvényében változó. Egyes célokra korlátozottan használhatók fel a hideg eljárással készült hosszvarratos acélcsövek, míg a meleg technológiával előállított hegesztett acélcsövek minősége a varrat nélküli csövekével vetekszik. Minőségen a méretpontosság, a garantált tömörség és a megfelelő mechanikai tulajdonságok együttes meglétét értjük. A tömörséget emeljük ki elsőként, mert ez a feltétele annak, hogy az acélcső alkalmas legyen valamilyen közeg veszteség nélküli szállítására. Mivel a hegesztett acélcső leggyengébb láncszeme a varrat, így annak jósága a tömörség elsődleges garanciája. A tömörség vizsgálata és dokumentálása a késztermék-kibocsátás elengedhetetlen feltétele. Ezek hiányában a hegesztett acélcsövek csak szerkezeti célra valók.
A méretpontosság a menetvágás és a különféle idomok csatlakoztatása miatt fontos. A mechanikai tulajdonságok döntik el, hogy milyen mértékben alakítható, megmunkálható, igénybe vehető a hegesztett acélcső. A választék nagy, de a beszerzési döntéseket ma elsősorban az ár alapján hozzák meg. Az acélpiacon az idén tapasztalható rendkívüli mértékű áremelkedés miatt mindez érthető, de a minőség azért továbbra is fontos szempont marad. A hegesztett acélcsövek további előnye a varrat nélküli csövekkel szemben a vékonyabb falvastagsággal történő gyártás lehetősége. Amíg például 60,3 mm átmérőjű varrat nélküli acélcsövet nyújtva redukálással (melegen hengerelt kivitelben) legfeljebb 2,9 mm falvastagsággal képes az ipar előállítani, addig ugyanilyen külső átmérővel hegesztett acélcsövek melegen hengerelt szélesszalagból 2 mm falvastagsággal is készülnek. A két csőtípus között 43% súlydifferencia van, amely az egységárban is kifejezésre jut, tovább növelve a hegesztett acélcsövek árelőnyét.
A súlycsökkentés a gyártóművek közötti versenynek is egyik eleme. Természetesen a felhasználás módja is korlátozza a falvastagság csökkentésének határait.(Menetvágásra alkalmas acélcsövek.) A gyártóművek azonban szinte kivétel nélkül élnek a termékre vonatkozó méretek minimalizálásának lehetőségével. Nem megengedett azonban az acélcsövek valamennyi méretének minimális határértéken történő tartása, mert a termékszabványok a súly tűrésének is határt szabnak. Az acélcsövek közötti választásban, eligazodásban a szabványokra támaszkodhatunk. A csőgyárak rendkívül nagy méret- és minőségválasztékkal állnak az ipar rendelkezésére. Melegen hengerelt varrat nélküli acélcsöveket általában 17,2-660 mm átmérőtartományban, míg hegesztett acélcsöveket 10,2-2540 mm átmérőtartományban állítanak elő. Természetesen hidegalakítással az átmérők és falvastagságok tovább csökkenthetők. Precíziós kivitelben már 4 mm átmérőjű acélcsövet is gyártanak.
A cső átmérőjét és falvastagságát a szabványok szerint kell kiválasztani. A méretszabványok közül az épületgépészek leggyakrabban az EN 10220, a DIN 2448, a DIN 2458, EN 10255, DIN 2440 szabványokból választanak. Az átmérő kiválasztásánál elterjedten alkalmazzák a DN (NA) megjelölést is (névleges átmérő). Megjelentek az új MSZ EN előírások, bár szívesen használjuk még a megszokott DIN szabványokat is. Az előírások egyaránt kiterjednek a méretekre és a műszaki feltételekre. A táblázatban az épületgépészet által leggyakrabban használt acélcsövek DIN és MSZ EN szabványait foglaltam össze.
A kiválasztott acélcső tulajdonságait, paramétereit a gyártóművek írásban közlik, és igazolják, hogy a termék megfelel a szabványban előírt követelményeknek. Ezt a dokumentumot, összefoglaló nevén a minőségi bizonyítványt, minden gyártómű és kereskedő köteles a megrendelők rendelkezésére bocsájtani. A minőségi bizonyítványok tartalmát és típusait szintén nemzetközi szabvány, az MSZ EN 10204:2004 részletezi. A vizsgálati bizonylatok tartalma, részletessége típusonként jelentősen eltérő. Tartalmukat a következők szerint foglalhatjuk össze:
- 2.1. típus - a megrendelésnek való megfelelést deklarálja,
- 2.2. típus - vizsgálati jegyzőkönyv, melyben a gyártó kijelenti, hogy a termékek megfelelnek a megrendelésnek, kiegészítve a nem specifikus vizsgálat eredményeivel,
- 3.1. típus - vizsgálati bizonyítvány, melyben a gyártó kijelenti, hogy a termékek megfelelnek a megrendelésnek, a specifikus vizsgálatok eredményeivel kiegészítve,
- 3.2. típus - az előző szerinti vizsgálati bizonyítvány, de harmadik fél is jóváhagyja.
Ha a terméket nem a gyártómű, hanem kereskedő szállítja, akkor neki kell változtatás nélkül a felhasználó számára átadni a dokumentumot. A vizsgálati bizonylatoknak biztosítaniuk kell, hogy a termék és a dokumentáció kapcsolata nyomon követhető legyen. Természetesen ez együtt jár az acélcsövek szabvány szerinti jelölésével. A minőségi bizonyítvány és a termék között feltétlenül kell az összetartozást bizonyító kapcsolatnak lennie. Ez általában az acélcsőre felírt vagy beütött jel, adagszám, mely a bizonyítványon is szerepel. Kisebb méretű acélcsövek esetén elterjedten alkalmazzák a csőköteghez hozzáerősített szignókat, melyeken az azonosításhoz szükséges összes adat szerepel. Több kereskedelmi vállalat nem az eredeti gyártóművi bizonylatokat adja tovább, hanem azokat saját nevében és formátumában újra kiadja. Véleményem szerint ez ellentétes a termékfelelősség és a vizsgálati bizonylatokra vonatkozó szabvány szellemiségével. Ilyen esetekben többnyire a gyártómű nevének titokban tartására hivatkoznak, de egyéb megfontolások is lehetnek a bizonylatkezelés ilyen módja mögött. Ha azonban a felhasználó kéri, a kereskedő köteles kiadni az eredeti gyártóművi bizonylatokat is. Nem tartom követendő példának a műbizonylatok pénzért történő rendelkezésre bocsájtását sem, mert a gyártóművek a termék árában fizettetik meg a vizsgálatok költségét.
Az acélból készült rendszerek egyik nagy ellensége a korrózió. A kiépített acélcső-vezetékeket ezért korrózió elleni védelemmel látják el, leggyakrabban festik, újabban szinterezik, műanyagalapú bevonattal látják el (porszórás, powder coating). Igen jelentős mennyiségben használják fel még ma is az acélcsöveket tűzihorganyzott kivitelben. Elsősorban a menetvágásra alkalmas falú varrat nélküli és hosszvarratos acélcsöveket horganyozzák. Tűzihorganyzás során az acélcsöveket tisztítás után 435-450 °C hőmérsékletű folyékony horganyba (cinkbe) mártják. A cink hő hatására az acél felületébe diffundál, és mintegy 45-55 µm vastagságú bevonatot képez a cső felületén. A horganyréteg vastagsága elsősorban a horganykádban eltöltött időtől és az acél szilíciumtartalmától függ. A csöveket horganyzás után az EN 10255 vagy DIN 2440 szabvány előírásai szerint jelölik, felületükön legalább az alábbi jeleket kell feltüntetni: gyártómű jele; falvastagságra utaló jel H = heavy, vastag; M = middle, normál; L = light, vékony); S betű, ha varrat nélküli (seamless), W betű, ha hegesztett (welded); szabvány száma (EN 10255/EN 10240; DIN 2440/DIN 2444).
| Acélcső-szabványok | |||
| A szabvány megnevezése | Méretek/kivitel szabvány | Minőség jele | Minőségszabvány |
| Hegesztett acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Szobahőmérsékleten szavatolt tulajdonságú ötvözetlen acélcsövek | MSZ EN 10217-1 | P195TR1; P195TR2 | MSZ EN 10217-1 |
| P235TR1; P235TR2 | |||
|
P265TR1; P265TR2 |
|||
| Hegesztett acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Növelt hőmérsékleten szavatolt tulajdonságú, villamos hegesztéssel készült acélcsövek | MSZ EN 10217-2 | P195GH | MSZ EN 10217-2 |
| P235GH | |||
| P265GH | |||
| Hegesztett acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Kis hőmérsékleten szavatolt tulajdonságú ötvözetlen acélcsövek | MSZ EN 10217-4 | P215NL | MSZ EN 10217-4 |
| P265NL | |||
| Menetvágásra alkalmas, normál falú fekete acélcsövek (Hegesztett és varrat nélküli acélcsövekre egyaránt vonatkozik) | DIN 2440 | St33-2 | DIN 17100 |
| Menetvágásra alkalmas, normál falú horganyzott acélcsövek (Hegesztett és varrat nélküli acélcsövekre egyaránt vonatkozik) | DIN 2440/DIN 2444 | St33-2 | DIN 17100 |
| Hegesztésre és menetvágásra alkalmas ötvözetlen fekete acélcsövek (M - normál fal, H - vastag fal, L - vékony fal) (Hegesztett és varrat nélküli acélcsövekre egyaránt vonatkozik) | MSZ EN 10255 | S 195 T | MSZ EN 10255 |
| Hegesztésre és menetvágásra alkalmas ötvözetlen horganyzott acélcsövek (M - normál fal, H - vastag fal, L - vékony fal) (Hegesztett és varrat nélküli acélcsövekre egyaránt vonatkozik) | MSZ EN 10255 | S 195 T | MSZ EN 10255 |
| MSZ EN 10240 | |||
| Általános rendeltetésű, ötvözetlen melegen hengerelt varrat nélküli acélcső (gázcső, gőzcső) | DIN 2448 | St37.0; St44.0 | DIN 1629 |
| DIN 1629 | St52.0 | ||
| Varrat nélküli acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Szobahőmérsékleten szavatolt tulajdonságú, ötvözetlen acélcsövek | MSZ EN 10216-1 | P195TR1; P195TR2 | MSZ EN 10216-1 |
| P235TR1; P235TR2 | |||
| P265TR1; P265TR2 | |||
| Fokozott követelményű melegen hengerelt, varrat nélküli acélcső (Vezetékcsövek ütőmunka garantálásával) | DIN 1630 | St37.4; St44.4 | DIN 1630 |
| St52.4 | |||
| Varrat nélküli acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Kis hőmérsékleten szavatolt tulajdonságú (ütőmunkás) csövek | MSZ EN 10216-4 | P215NL; P255QL | EN 10216-4 |
| P265NL; …X10Ni9 | |||
| Melegen hengerelt varrat nélküli kazáncsövek | DIN 2448 | St35.8; St45.8;15Mo3 | DIN 17175 |
| DIN 17175 | 17Mn4;13CrMo44… | ||
| Varrat nélküli acélcsövek nyomástartó berendezésekhez Növelt hőmérsékleten szavatolt tulajdonságú acélcsövek | MSZ EN 10216-2 | P195GH; P235GH | EN 10216-2 |
| P265GH; 16Mo3 …X20CrMoV11-1 | |||
| Fokozott követelményű hegesztett, hosszvarratos acélcső (gázcső) | DIN 2458 | St37.0; St44.0;St52.0 | DIN 1626 |
| St37-4;St44-4; St52-4 | DIN 1628 | ||
| Hidegen alakított, hegesztett, szerkezeti zárt idomacélok Ötvözetlen és finomszemcsés acélokból | MSZ EN 10219-2 | S235JRH; S275J0H | MSZ EN 10219-1 |
| S275J2H; S355J0H | |||
| S355J2H; S355K2H | |||
| S275NH; S275NLH | |||
| S355NH; S355NLH | |||
| S460NH; S275MH…S460MLH | |||
A horgany tisztaságától, elsősorban ólomtartalmától függ, hogy a horganyzott acélcső alkalmas-e például ivóvíz szállítására. Erről szóló igazolásokat, nyilatkozatokat a horganyzóüzemek általában kiadnak, az ilyen igényeket azonban előre jelezni kell. Itt említsük meg azt is, hogy a horganyzott acélcsövek és rézből készült vezetékelemek egy rendszerben történő alkalmazásánál nem mindig tartják be az alapszabályokat, így sok esetben kialakulnak az elektrokémiai korrózió feltételei, és a horganyzott cső 1-2 éven belül átlyukad, nagy költségeket és kárt okozva kivitelezőnek, beruházónak egyaránt.
