RURY I KSZTAŁTKI POLIESTROWO-SZKLANE W TYM Z WEWNĘTRZNYMI WYKŁADZINAMI I PREIZOLOWANE STOSOWANE W PRZEMYŚLE WYDOBYWCZYM

Transkrypt

1 RURY I KSZTAŁTKI POLIESTROWO-SZKLANE W TYM Z WEWNĘTRZNYMI WYKŁADZINAMI I PREIZOLOWANE STOSOWANE W PRZEMYŚLE WYDOBYWCZYM

2 ZAKRES ŚREDNIC I CIŚNIEŃ PRODUKOWANYCH RUR Średnica nominalna połączenia kołnierzowego DN [mm] Średnica wewnętrzna rury GRP Dw [mm] Średnica wewnętrzna rury GRP/W Dw [mm] Ciśnienie wewnętrzne [bar] 2,5; 6; Zakres produkcji

3 WYZNACZANIE GRUBOŚCI ŚCIANKI RURY s = pd w 2σ p s grubość ścianki [mm] p ciśnienie robocze [N/mm2] Dw średnica wewnętrzna rury [mm] σ naprężenie obwodowe 50 N/mm 2 (z wykresu MRS)

4 POŁĄCZENIA RUR

5 ZESTAWIENIE PARAMETRÓW FIZYKOCHEMICZNYCH LAMINATÓW PLASTON-P CECHA Długotrwała wytrzymałość płaszcza rury na ciśnienie wewnętrzne (MRS) Wytrzymałość doraźna na rozciąganie - obwodowa - osiowa (wzdłużna) Moduł sprężystości przy rozciąganiu WARTOŚĆ DEKLAROWANA 100 N/mm 2 dla t = 1000 h 50 N/mm 2 dla t = 50 lat BADANIE WG NORMY PN-EN 705 PN-EN 1447 min. 160 N/mm 2 PN-EN 1394 min. 80 N/mm 2 PN-EN 1393 min. 6 GPa (max 30 Gpa) PN-EN 1393 Wytrzymałość na zginanie 140 MPa PN-EN ISO 2003 PN-82/C Początkowa właściwa sztywność obwodowa min. 10 kn/m 2 PN-EN 1228 Udarność TIR 10 PN-EN J PN 1411 Współczynnik pełzania 3 PN-EN 761 Rezystancja powierzchniowa laminatu na poziomie 10 6 Ω/m PN-EN ISO 8031 Palność materiału płaszcza rury V 0 PN-EN ISO Odporność ogniowa test płomieniowy 15 sekund PN-EN ISO 340 Indeks tlenowy płaszcza rury 27 PN-EN ISO Wytrzymałość na ciśnienie wewnętrzne w temp. 40 C min. 2 x PN PN-EN 1229 szczelność połączenia Chropowatość powierzchni laminatu 0,01 mm Wartość średnia 0,016 Współczynnik strat liniowych ( dla V=1,8 m/s przy D przepływu (przykładowo) 160 mm) PN 76/M Współczynnik przewodności cieplnej 0,1 W/mK PN-EN 12667

6

7 WYKRES PEŁZANIA PRÓBEK PIERŚCIENIOWYCH WG PN-EN 761

8 RURY PREIZOLOWANE PARAMETRY CIEPLNE 1. Rura laminatowa (GRP) 2. Wewnętrzna wykładzina (PVC, elastomer PU) 3. Izolacja sztywna pianka PU 4. Płaszcz ochronny (GRP)

9 Płaszcz rury laminatowej może być izolowany pianką PU i zewnętrzną warstwą osłonową z laminatu Parametry izolacyjności: Gęstość pianki >0,38 kg/m 3 Współczynnik przewodności cieplnej pianki PU <0,03 W/mK Współczynnik przewodności cieplnej laminatu ~0,1 W/mK

10 WSPÓŁCZYNNIKI PRZENIKANIA CIEPŁA DLA RUR PREIZOLOWANYCH PLASTON-P DN Średnica wewnętrzna Dw, mm D1, mm D2, mm D3, mm Średnica zewnętrzna D4, mm Współczynnik przenikania ciepła k, W/(mK) DN ,0774 DN ,1018 DN ,1102 DN ,1519 DN ,1800 Dla wyznaczenia wartości liczbowych współczynników α z i α w : prędkość powietrza na zewnątrz rurociągu: w z = 1 m/s, temperatura powietrza: t z = 28 C, temperatura wody wewnątrz rurociągu t w = 2,5 C, prędkość wody w rurociągu w w = 0,3 m/s.

11

12

13 RUROCIĄGI NIEIZOLOWANE PRZEPŁYWY HYDRAULICZNE Rura GRP/PVC Rura stalowa T 1śr 23 C 27,5 C Q wśr 1,7 m 3 /min 1,5 m 3 /min

14 Zależność strat ciśnienia od prędkości przepływu wody i typu rury, przy k(pvc) = 0,05 mm, k(stal) = 0,13 mm

15 TESTY EKSPLOATACYJNE Parametry pomp podczas pompowania w rurociągu stalowym Ø 400 Parametry pomp podczas pompowania w rurociągu laminatowym Ø OW 200/6 nr 3 wydajność m 3 /h, ciśnienie 2,9 MPa przepustnica na rurociągu tłocznym otwarta na 100% 2. OW 200/6 nr 3 wydajność 405m 3 /h, ciśnienie 3,1 MPa przepustnica na rurociągu tłocznym otwarta na 100% 1. OW 200/6 nr 3 wydajność 440 m 3 /h, ciśnienie 2,9 MPa przepustnica na rurociągu tłocznym otwarta na 100% 2. OW 200/6 nr 3 wydajność 470 m 3 /h, ciśnienie 3,1 MPa przepustnica na rurociągu tłocznym otwarta na 75% - dławienie Pomimo zmniejszenia średnicy z Ø 400 na Ø 315 uzyskano zwiększenie wydajności na rurociągu laminatowym.

16 TESTY ŚCIERALNOŚCI

17

18 Wyniki badań porównawczych przeprowadzonych na aparacie Schoppera (obracający się walec z przyklejonym płótnem ściernym o granulacji 60) wg PN-ISO 4649 oraz PN-EN 295 na tzw. kołysce przy użyciu zawiesiny żwirowej. Rodzaj wykładziny Zużycie ścierne wg Schoppera [mg 3 ] Wg PN-EN 295 przy cyklach Żelkot z napełniaczem ceramicznym Elastomer PU na bazie poliolu poliestrowego (sieciowany na gorąco ok. 120 C) Elastomer PU na bazie poliolu polieterowego (sieciowany w temp. otoczenia ~25 C) 52 0,1 68 0, ,09 4. Tworzywa termoplastyczne ,12-0,18

19

20 TESTY UDARNOŚCI

21 TESTY CIŚNIENIOWE I SZCZELNOŚCI

22 TESTY PALNOŚCI WG PN-EN 60695

23 BADANIE PALNOŚCI Schemat podpalania próbki wg PN-EN Norma PN-EN ISO 8030 przeznaczona jest również do badania palności węży gumowych o średnicy do 50 mm i zakłada podpalanie węża od pobocznicy i obserwację czasu palenia i żarzenia.

24 Schemat budowy sztolni pełnowymiarowej oraz parametry techniczne procesu spalania

25 PALNIK GAZOWY STOSOWANY W METODZIE C WG PN-EN

26 SCHEMAT BADANIA PALNOŚCI WG DIN-EN-ISO 4590 ORAZ GOST palnik; 2 komora reakcyjna; 3 mechanizm wprowadzania próbki; 4 próbka

27 Próbka z trudnopalnego GRP (V0) po wyjęciu z komory

28 PRZYKŁADY SKŁADOWANIA I MONTAŻU

29

30

31 PODSUMOWANIE Cechami wyróżniającymi rury z laminatów poliestrowo szklanych w stosunku do rur z tworzyw termoplastycznych są: wyższa wytrzymałość laminatów o rząd wielkości w stosunku do tworzyw termoplastycznych, a wytrzymałość właściwa (stosunek wytrzymałości do masy) jest kilkakrotnie wyższa od stali sztywność laminatów, a tym samym i rur oraz ich sprężystość jest niezmienna w całym zakresie wytrzymałości (brak zjawiska pełzania, obwisania przy podwieszaniu), proste metody obliczeń wytrzymałościowych oparte na teorii sprężystości materiałów (prawie Hooke`a) takie same jak dla rur stalowych, w odróżnieniu od rur termoplastycznych, które należą do materiałów lepko sprężystych i wymagają wyznaczania wskaźników pełzania materiału, wyższa odporność na wyboczenie, szczególnie istotna w rurociągach szybowych co umożliwia zwiększenie rozstawu podpór prowadzących oraz rur wsporczych, większy dopuszczalny rozstaw zawiesi w rurociągach poziomych podwieszanych, brak odprysków (odłamków) przy zniszczeniu rury co występuje w rurach PVC-U, odporność na niskie i wysokie temperatury (od -20ºC do +40ºC) bez zmiany właściwości, możliwość składowania rur na otwartej przestrzeni bez zadaszania lub przykrycia, w warunkach temperaturowych występujących w naszym klimacie.

32 PODSUMOWANIE cd. udarność porównywalna z rurami termoplastycznymi TIR 10, a rzeczywisty stopień udarności TIR = 0, zachowanie się w pożarze: rury laminatowe ulegają miejscowemu zwęgleniu i nie przenoszą ognia wzdłuż rurociągu praz na spąg, możliwość wykonania wewnętrznych powłok trudnościeralnych z żelkotu trudnościeralnego, elastomerów PU i tworzyw termoplastycznych, możliwość wykonywania kształtek o dowolnej konfiguracji oraz rur wsporczych, możliwość regeneracji miejscowych uszkodzeń w prosty sposób, w miejscu eksploatacji, płaszcza rury jak również niektórych wykładzin np. żelkotu trudnościeralnego, uzupełnienia ubytku żelkotu na kształtkach (łukach), znacznie większa średnica wewnętrzna rury od rur termoplastycznych przy tej samej średnicy nominalnej połączenia i ciśnieniu. Rury laminatowe mają około 20% większą średnicę wewnętrzną a tym samym około 40% większą powierzchnię przekroju wewnętrznego, co przekłada się na większą wydajność rurociągu. rury laminatowe spełniają, stawiany od lat przez kopalnie, warunek wytrzymałej i lekkiej rury do zastosowań w kopalniach. Zalety te wpływają na cechy ogólne rurociągów laminatowych a w szczególności: lekkość i sztywność instalacji, łatwy montaż, odporność korozyjną, niskie opory przepływów, niskie współczynniki przewodnictwa cieplnego rur preizolowanych, co przekłada się na niskie koszty montażu i eksploatacji.

33