VGF&HKL szaklap

Műanyagcsövek az ipari, technológiai rendszerekben

2015. június 5. | Lantos Tivadar |  1473 | |

Az alábbi tartalom archív, 5 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Műanyagcsövek az ipari, technológiai rendszerekben

A műanyagcsövek egyre nagyobb szerephez jutnak az ipari alkalmazásokban is, mert számos tulajdonságuk kedvezőbb, mint az acélvezetékekéi. Előfeszített technológiával szerelve a PE-Xa alapanyagú műanyagcsövek üzemi körülmények között kisebb igénybevételnek vannak kitéve, ezáltal élettartamuk, egyéb paramétereik javulnak. A VGF a különböző csőszerelési technikáknak járt utána.

Mintaprojekt a Pollackon

A Pécsi Tudományegyetem Pollack Mihály Műszaki és Informatikai Karán átadták azt a labort, ahol a hallgatók saját szemükkel is meggyőződhetnek a műanyag csővezetékek ipari alkalmazásának lehetőségeiről, valamint az új, ún. előfeszített technológia előnyeiről. A laboratórium előtti folyosón elhelyezett demonstrációs összeállítás három csőszakaszt tartalmaz.

1. kép A műanyagcsövet toldókötéssel rögzítették a szakítógépbe, így indul a nyújtás.

Az első csővezeték szabadon szerelt, kompenzálás nélküli. A második csőszakasz esetében a klasszikus megoldásokat alkalmazták a hőtágulásból adódó hosszváltozás kezelésére: támasztóhéjakat, csőlírákat építettek be a kompenzációhoz. A harmadik csőszakasz esetében a magyar szerelőipar számára kevésbé ismert technológiát használtak, ún. előfeszítéssel szerelték be a műanyagcsövet. A technika alkalmazása során a szereléskori és az üzemi hőmérséklet közötti különbségből kiszámolják azt a hosszváltozást, amit a csőszakasz elszenvedne. Ezzel a mérettel megrövidítik a csővezetéket, azaz levágják a hosszváltozásnak megfelelő rövid csőszakaszt a vezetékből. A térhálósított polietilénből készült csővezetékek alkalmasak arra, hogy speciális technika nélkül meghúzzák a kivágott szakasz méretével, hogy elérje a kivágás nélküli hosszt, azaz a hozzá tartozó rögzítéstechnikát, így hideg állapotban lesz feszültség alatt a csővezetékrendszer, amikor pedig eléri az üzemi hőmérsékletet, akkor nyugalmi állapotba kerül.

A demonstráció során 70 °C hőmérsékletű vizet keringtettek át a három csőszakaszon. Alig 10 perc elteltével látványos különbség mutatkozott a három csőszakasz esetében. A nem kompenzált csővezeték tartószerkezetek közötti belógása elérte a 15-20 cm-t is. A csőlírás kompenzációval és az előfeszített technológiával szerelt csővezeték esetén semmilyen változás nem volt tapasztalható.

Térhálósított polietilén csövek

A többszörösére nyújtott cső melegítés hatására visszaáll eredeti állapotába a térhálósított polimer anyagnak köszönhetően.

A térhálósított polietilén csöveket kezdetben elsősorban padlófűtésekhez használták, később az ivóvízvezeték-rendszerekben is megjelentek. Napjainkban ezek a műanyag csővezetékrendszerek az iparban is egyre inkább megtalálják a helyüket. A térhálósított polietilén tulajdonságainak kapcsán Baumann Mihály, a Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar Épületgépészeti Tanszékének vezetője elmondta, hogy attól térhálós egy molekulaszerkezet, hogy a molekulák térben sokfelé „kapaszkodnak”, így amikor az anyagot nyújtani kezdjük, a polimer bizonyos szálait erősebben meghúzzuk, másokat kevésbé. Ennek köszönhetően melegítés hatására az anyag képes visszaállni az eredeti állapotába. Az ilyen csöveknek az is nagy előnyük, hogy hiába történt rajtuk fizikai sérülés (megtört, összetaposták), képesek újrarendezi magukat (memory effect). Ez sok esetben jó tulajdonság, például a sérüléseket nyom nélkül el lehet tüntetni, vagy a csőkötésnél a feltágított cső az idomra visszazsugorodik, ezáltal ráfeszül.

Ezt a tulajdonságot kezelni kell, mert a meghajlított cső a benne áramló meleg víz hatására ki akar egyenesedni. Egy osztó-gyűjtő felállásnál – teszi hozzá a tanszékvezető –, ahol sok cső van, meg kell fogni, megfelelően le kell bilincselni a csöveket, hogy az osztó-gyűjtőre ne adjon át terhelést. Kis ívű iránytörések sem valósíthatók meg a térhálósított polietilénnel, ezért idomokat kell alkalmazni.

A műanyag csővezetékek élettartamát a nyomás és a hőmérséklet határozza meg. Ez a technológia annyira új, hogy nincsenek még hosszú távú tapasztalatok az üzemidő tekintetében, ezért jelleggörbékből határozható meg az élettartam, valamint extrém körülmények között üzemeltetett csővezetékek adataiból következtetnek vissza az átlagos használatra.

Az előfeszített technológia előnye

A Pollackon létesített demonstrációs eszköz elsősorban azt hivatott megjeleníteni, hogy mi történik abban az esetben, ha különféle módokon kezeljük a hőtágulás problémáját. Kugler Géza okl. épületgépész mérnök elmondta, hogy az előfeszítéses technológia PE-Xa alapanyagú a műanyag csőrendszereknél alkalmazható, így a hosszú, egyenes szakaszokon a csőlírákat vagy a kényszerű irányváltoztatásokat kiküszöbölhetjük. Ezzel csökkennek a létesítés költségei, kevesebb csőre van szükség, a szerelés gyorsabb lesz, csökken a kötések száma is. Nincs szükség speciális szerszámra, szaktudásra, bár szereléstechnikailag szokatlan, hogy egy kötés kialakításánál rövidebbre kell levágni a csövet, és emiatt látszólag nem ér össze, de bármilyen feszítőeszközzel, csörlővel a cső egyik szakasza könnyen megnyújtható, és létrehozható a kötés. Amire viszont sokkal jobban oda kell figyelni, az a rögzítéstechnika. Alaposan meg kell tervezni, hogy a csőszakasz melyik részére kell fix, melyikre csúszó megfogás. A gyártónál különböző méretező és „számoló” táblázatok állnak rendelkezésre, amelyek meghatározzák a csőszakaszon ébredő erőket a szerelés során.

Toldóidom ráhúzása a csőre speciális szerszámmal

Tartószerkezetek, megfogások

Az előfeszített csőrendszer tengelyirányú terhelései fordítva működnek, mint a hagyományos esetben, előfeszítésnél, ha a csővezetékben eléri az üzemi hőmérsékletét a közeg, akkor jut nyugalmi állapotba a cső. Egy csővezeték élettartamának legnagyobb részében üzemi hőmérsékleten van, így az előfeszített csövekben üzem közben nem ébrednek feleslegesen olyan terhelő erők, amelyek az épületszerkezetre is befolyással lehetnek. Csabai Balázs mérnöktanácsadó szerint általánosan elmondható, hogy a fixpontokra, valamint a csúszó megfogásokra azért van szükség, hogy a csőmozgásokat, amelyek a hőmérsékletkülönbségből adódnak, kontrollálni lehessen, így nem léphetnek fel olyan károsan nagy elmozdulások, amelyek megcsavarhatják, leszakítják a tartószerkezetet. Ha nem előfeszített technológiát, hanem U- vagy L-kompenzátorokat alkalmazunk, akkor különösen fontos a tartószerkezet – célszerű tehát jól megtervezni, a rajzokon is jelölni, hogy melyek azok a pontok, amelyeket meg kell fogni, melyek azok a pontok, ahol pedig engedni kell a szerkezet elmozdulását. Ezért különböző megfogási rendszerek léteznek. Egy U alakú csőlíra esetében például a két végpont fixen van megfogva, viszont tudjuk, hogy amikor emelkedik a hőmérséklet, akkor kezd el befelé tágulni az U alakú cső, és ott biztosítanunk is kell, hogy ez a tágulat létrejöjjön.

A kivitelezők, tervezők többsége sajnos a megfogásokkal kevésbé törődik, inkább leegyszerűsíti a kérdést. Pedig a szakszerű munkához elkerülhetetlen a jó megfogások biztosítása. Ne felejtsük el, hogy a csővezeték mindenképpen megtalálja a maga útját. Ha nincs a rendszer megfelelően kitalálva, megtervezve, például hogy hol legyenek a fix, hol a csúszó megfogások, nagy problémák keletkezhetnek. Hiába van egy megfogás 20 kN-ra méretezve, kompenzáció nélkül a csővezetékben akár 200-300 kN-os erők is ébredhetnek, amelyek valamiben biztosan kárt fognak tenni. Műanyagcső esetén a vezeték megy tönkre, míg acélcsőnél a tartószerkezet sínyli meg a szakszerűtlenséget. A tervezőknek itt nagy a felelősségük. A fix megfogási pontokat ma már egyre inkább betervezik a rendszerbe, de a végleges változatot mindenképp a kivitelezőkkel közösen kell kitalálni, akik gyakorlatiasabb oldalról közelítik meg a kérdést.

Acélcső vs műanyagcső

A műanyagcsövek hőtágulási együtthatója lényegesen nagyobb, kb. a tízszerese, mint a fémcsöveké. A tervezés, kivitelezés során acél- és rézcsövek esetén a hőtágulás kezelése a nagyméretű csöveknél (például hosszú egyenes szakaszok távfűtési vezetékek esetén) kritikus. Robusztus csőlírákat kell beépíteni, különleges csőmegfogásokat kell alkalmazni a fizikai probléma kezelésére.

A csővezeték bekerülési költségét egyrészt az anyagköltség, másrészt a szerelési díj határozza meg. A díjoldal a műanyagcsövek kivitelezése esetén kedvezőbb, mint az acélcsöveknél, ugyanis a műanyag esetében elmarad a rozsdamentesítés, a festési munka, valamint a tartószerkezetek kisebb méretűek, a kötéstechnika lényegesen egyszerűbb, gyorsabb a szerelés. (Példaként nézzünk a 110 mm-es műanyagcsövet, melynek métersúlya 3,11 kg – ezzel szemben a 110 mm-es acélcső métersúlya 11 kg.)

7. kép Térhálósított polimer cső nyomáspróbája.

A menetes vagy hegesztési technológiával szerelt acélcsövek esetében lényegesen bonyolultabb az installáció. Előfordulhat, hogy az acélvezetékekhez állványozni kell, de a fémvezeték esetében felmerül még a korrózió kérdése is. Hideg vezetékek esetén a páralecsapódás hatására korrózió lép fel. Az acél csővezetékeket éppen ezért rendszeresen karban kell tartani, bár párazáró szigetelés ugyan alkalmazható, de az könnyen megsérülhet, és alatta észrevétlenül megindulhat a korróziós folyamat. A szigetelés jó elkészítése – pláne, hogy szerelvények, leágazások kapcsolódnak hozzá – felkészült szakembergárdát igényel. Sok előnye van a műanyagcsöveknek, azonban van határa az alkalmazásuknak. A hőtágulási együtthatóról már beszéltünk (bár csőalátámasztó héj segítségével, bizonyos feltételek esetén annak értéke 0,15-ről 0,04-re csökkenthető. A műanyagcsőre rákerül egy fémhéj, ami akár a negyedére visszafogja a hosszváltozását), azonban meg kell említeni azt is, hogy sűrűbben kell alátámasztani.

A térhálósított polietilén műanyag csővezetékek jelenleg 20 mm-től 160 mm átmérőig állnak rendelkezésre.

Műanyagcsövek a gyakorlatban

A műanyag csővezetékrendszerek lassan elfoglalják a maguk pozícióját az ipari létesítményekben is. Erre nagyon jó példa az Audi győri gyára, ahol több műanyagcső is beépítésre került. Hűtővezetékeknek, különböző robotokat mozgató közegek továbbítására (gázok, sűrített levegő) szolgáló vezetékeknek ezek a csőrendszerek stabilan megfelelnek. A gyakorlati tapasztalatok alapján elmondható, hogy a sűrített levegő szállításában kiemelkedő az alkalmazásuk. Megfelelő kötéstechnikával, hegesztéseket nem alkalmazva, nem kell résveszteségekkel számolni. Magyarországon előfeszített csővezeték ipari körülmények között még nem került beépítésre. Németországban már több helyen alkalmazzák a technológiát, sikerrel. Hazai viszonylatban van egyfajta bizonytalanság mind a tervezők, mind a kivitelezők részéről. Pedig a csővezeték megnyújtása egy egyszerű folyamat, amelyet a gyártó a saját laboratóriumában is tud demonstrálni. A kötéstechnika biztos, a megnyúlás következtében semmilyen káros folyamat nem indul el. Németországban az üzemeltetési tapasztalatok igen kedvezők, minden esetben problémamentes üzemet biztosítanak az előfeszített műanyag csővezetékek.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem