Instrukcja stosowania RURY Z NOWEJ GENERACJI POLIPROPYLENU PP-RCT DO INSTALACJI WEWNĘTRZNYCH

Transkrypt

1 EL-47-1/XII-2006 Instrukcja stosowania RURY Z NOWEJ GENERACJI POLIPROPYLENU PP-RCT DO INSTALACJI WEWNĘTRZNYCH Zapraszamy do współpracy 1

2 Spis treści strona 1. Informacja o systemie instalacji 3 2. Wiadomości ogólne 3 3. Charakterystyka tworzywa 4 4. Wymiary rur 5 5. Wytrzymałość na ciśnienie i trwałość 6 6. Rozszerzalność liniowa rur PP-RCT 9 7. Odporność na korozję 9 8. Własności biologiczne 9 9. Gładkość rur Kumulacja ładunków elektrycznych Pakowanie, transport i składowanie Zasady montażu instalacji Rodzaje stosowanych połączeń Uwagi końcowe 11 2

3 1. Informacja o systemie instalacji System obejmuje rury ciśnieniowe z polipropylenu PP-RCT o zwiększonej długoczasowej wytrzymałości temperaturowej i hydrostatycznej i kształtki z polipropylenu PP-R (polipropylen randam-kopolimer, inaczej typu 3) oraz osprzęt do wykonywania instalacji sanitarnych. Rury i kształtki z polipropylenu stosuje się przy budowie sieci i instalacji przeznaczonych do: - przesyłania wody zimnej, ciepłej wody użytkowej (klasa 1) i (klasa 2), - instalacji niskotemperaturowego ogrzewania grzejnikowego (klasa 4), -grzejników wysokotemperaturowych (klasa 5) w budynkach i poza nimi. (klasyfikacja na podstawie normy PN-EN ISO ). Elementy systemu mogą być też używane wszędzie tam, gdzie ich własności i cechy konstrukcyjne okażą się przydatne. Dotyczy to w szczególności instalacji w budownictwie ogólnym w tym także instalacje do mediów agresywnych w wielu innych dziedzinach gospodarki. ELPLAST+" Sp. z o.o. poleca kompletną ofertę w/w systemu, którego podstawę stanowią : - rury PP-RCT oraz kształtki 2. Wiadomości ogólne Rury i kształtki polipropylenowe systemu produkowane są z polipropylenu o starannie dobranych własnościach. Polipropylen PP-RCT jest to polipropylen nowej generacji Beta-PP-R oznaczony jako PP-RCT zgodnie z PN-EN ISO o zwiększonej długoczasowej wytrzymałości temperaturowej i hydrostatycznej. Odznacza się szczególną trwałością i wytrzymałością. Jest całkowicie obojętny fizjologicznie. Nie ulega korozji oraz elektrokorozji. Tabela nr 1. Odpowiedniki rur PP-R i PP-RCT na podstawie normy PN-EN ISO Typ Klasa 1- Klasa 2- Klasa 4- Klasa 5- Klasa surowca zastosowania zastosowania zastosowania zastosowania p D [bar] PP-R SDR , , ,4 7,4 7,4 7,4 5 Odpowiednik SDR = = = - PP-RCT SDR , , ,4 13, 6-9 7,4 6 Powyższe porównanie wyraźnie wskazuje, że dzięki zastosowaniu rur z PP-RCT dla takich samych warunków zastosowań (min. klasa, ciśnienie) znacznie można zwiększyć przekrój wewnętrzny rury (strzałki pokazujące zmniejszenie SDR), a tym samym poprawić hydraulikę rur i zmniejszyć koszty wykonania instalacji. Z kolei wykonując rury z PP-RCT w takich samych szeregach wymiarowych jak dla PP-R znacznie zwiększa się długoczasową wytrzymałość temperaturową i hydrostatyczną. Typowy obszar zastosowania rur PP-RCT w nawiązaniu do normy PN-EN ISO dla poszczególnych klas zastosowań (*-klasa 3-nie jest objęta zakresem normy) podaje tabela nr 2. Tabela nr 2. Klasyfikacja warunków eksploatacji wg PN-EN ISO Klasa zastosowania Typowy obszar zastosowania 1 Dostarczanie ciepłej wody (60 C) 2 Dostarczanie ciepłej wody (70 C) 3* Niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe 4 Ogrzewanie podłogowe i niskotemperaturowe grzejniki 5 Grzejniki wysokotemperaturowe 3

4 Tabela nr 3. Warunki eksploatacji rur PP-RCT dla różnych zastosowań Temperatura projektowa Czas pracy Temp. maksymalna Czas pracy Temp. awaryjna Czas pracy T D w T D T max w T max T mal w T mal [ C] lata [ C] lata [ C] [h] , , Typowy obszar zastosowania Instalacja zimnej wody Klasa 1 Dostarczanie ciepłej wody (60 C) Klasa 2 Dostarczanie ciepłej wody (70 C) Klasa 4 Ogrzewanie podłogowe i niskotemperaturowe grzejniki Klasa 5 Grzejniki wysokotemperaturowe Legenda: T D - temperatura projektowa Tmax- maksymalna temperatura projektowa T mal - temperatura wadliwego działania instalacji-temperatura awaryjna 3. Charakterystyka tworzywa Tabela nr 4. Przykładowe własności tworzywa PP-RCT Właściwości Jednostka Wartość 1. Gęstość kg/cm Wskaźnik szybkości płynięcia MFR (230 C/2,16kg) g/10 min 0,3 3. Przewodność cieplna W m K 0,24 4. Liniowy współczynnik rozszerzalności α 1/K 1-1, Moduł E (1 mm/min) MPa Udarność metodą Charpy (+23 C) kj/m Naprężenie na granicy plastyczności (50 mm/min) MPa Odporność powierzchniowa Ω >

5 4. Wymiary rur W celu obliczenia i dobrania odpowiednich wymiarów rury należy obliczyć naprężenie projektowe (wytrzymałość projektowana) σ D [MPa] dla danych warunków roboczych (klasy zastosowania) za pomocą równania dla krzywych referencyjnych (krzywych regresji) przy użyciu reguły Minera, zgodnie z ISO i biorąc pod uwagę wymagania odpowiedniej klasy oraz współczynniki robocze (współczynniki bezpieczeństwa, patrz Tabela nr 5). Tabela nr 5: Ogólne współczynniki projektowe-bezpieczeństwa dla PP-RCT * Temperatura Ogólne współczynniki projektowe-bezpieczeństwa T oper D 1,5 T max 1,3 T mal 1,0 T cold 1,4 * współczynniki są takie same, jak dla standardowego PP-R (patrz załącznik A: PN-EN ISO ) Obliczone naprężenia (wytrzymałości) projektowe dla PP-RCT w porównaniu z PP-R są podane w Tabeli nr 6. Tabela nr 6. Wytrzymałość projektowana dla PP-R i PP-RCT Klasa zastosowania Naprężenie projektowe (wytrzymałość projektowana) σ D [MPa] PP-R PP-RCT zimna woda 20 C/50lat 6,93 8,24 1 3,09 3,63 2 2,13 3,40 4 3,30 3,67 5 1,90 2,92 Następnie należy obliczyć maksymalną obliczeniową wartość rury S calc,max. Wartość ta jest mniejszą wartością naprężenia projektowego (wytrzymałości projektowanej) σ D [MPa] podzielonej przez projektowane ciśnienie, (σ D / p D ) -σ D -naprężenie projektowe materiału rury wg tabeli nr 6. -p D ciśnienie projektowe wynoszące odpowiednio 4,6,8, 10 bar, wyrażone w MPa lub też wytrzymałości projektowanej przy 20 C w odniesieniu do okresu 50-letniego podzielonej przez ciśnienie projektowane 10 bar (σ cold / p D ) -σ cold -naprężenie projektowe w 20 C dla czasu eksploatacji 50 lat, -p D ciśnienie projektowe wynoszące 10 bar, wyrażone w MPa Wartości S calc,max dla PP-RCT w odniesieniu do każdej klasy warunków eksploatacji podano w poniższej tabeli. Tabeli nr 7. Wartości S calc,max dla PP-RCT Ciśnienie Klasa zastosowania projektowane Klasa 1 Klasa 2 Klasa 4 Klasa 5 p D [bar] 1 2 S calc,max ,2 3 6,1 4,5 3,6 8,2 3 5,7 4,3 3,4 8,2 3 6,1 4,5 3,7 7,3 4,8 3,6 2,9 1 1 bar = 10 5 N/mm 2 2 Wartości zaokrąglane są do pierwszego miejsca po przecinku 3 oparte o σ cold : p D 5

6 Następnie należy wybrać wymagany szereg wymiarowy rur w taki sposób, aby: S S calc, max Dobór odpowiedniego szeregu i wymiarów rur podany jest w tabeli nr 8. Tabela nr 8. Wymiary rur PP-RCT dla różnych klas zastosowań. Klasa 1-zastosowania Klasa 2-zastosowania Klasa 4-zastosowania Klasa 5-zastosowania p D dn S calc, max 8,2 6,1 4,5 3,6 8,2 5,7 4,3 3,4 8,2 6,1 4,5 3,7 7,3 4,8 3,6 2,9 S , , ,2 6,3 4 3,2 2,5 SDR , , ,4 13,6 9 7,4 6 gr. ścianek e n 16-1,8 1,8 2,2-1,8 1,8 2,2-1,8 1,8 2,2-1,8 2,2 2,7 20-1,9 2,3 2,8-1,9 2,3 2,8-1,9 2,3 2,8 1,8 2,3 2,8 3,4 25 1,8 2,3 2,8 3,5 1,8 2,3 2,8 3,5 1,8 2,3 2,8 3,5 1,9 2,8 3,5 4,2 32 1,9 2,9 3,6 4,4 1,9 2,9 3,6 4,4 1,9 2,9 3,6 4,4 2,4 3,6 4,4 5,4 40 2,4 3,7 4,5 5,5 2,4 3,7 4,5 5,5 2,4 3,7 4,5 5,5 3,0 4,5 5,5 6,7 50 3,0 4,6 5,6 6,9 3,0 4,6 5,6 6,9 3,0 4,6 5,6 6,9 3,7 5,6 6,9 8,3 63 3,8 5,8 7,1 8,6 3,8 5,8 7,1 8,6 3,8 5,8 7,1 8,6 4,7 7,1 8,6 10,5 75 4,5 6,8 8,4 10,3 4,5 6,8 8,4 10,3 4,5 6,8 8,4 10,3 5,6 8,4 10,3 12,5 90 5,4 8,2 10,1 12,3 5,4 8,2 10,1 12,3 5,4 8,2 10,1 12,3 6,7 10,1 12,3 15, ,6 10,0 12,3 15,1 6,6 10,0 12,3 15,1 6,6 10,0 12,3 15,1 8,1 12,3 15,1 18,3 Legenda: p D - ciśnienie projektowe S calc, max wartość obliczeniowa rury S serie rurowe e n - nominalna grubość ścianki SDR-szereg wymiarowy rur SDR=dn/en 5. Wytrzymałość na ciśnienie i trwałość W celu określenia wytrzymałości długoczasowej (żywotności) rur PP-RCT dla zadanych warunków eksploatacji należy posługiwać się wykresem naprężenie-czas-temperatura tzw. krzywymi regresji. Wykresy takie informują o spadku wytrzymałości jaki następuje wraz z upływem czasu i wzrastająca temperatura. Zmiany dopuszczalnych ciśnień w czasie, dla PP-RCT pokazuje poniższy wykres starzenia się rur polipropylenowych. 6

7 Naprężenie dopuszczalne (obwodowe) MPa Okres eksploatacji h Rys. nr 1. Wykres naprężenie-czas-temperatura tzw. krzywe regresji dla PP-RCT. 7

8 Naprężenie dopuszczalne (obwodowe) σ [MPa] w ściance rury przy zadanym ciśnieniu wewnętrznym dla rury PP-RCT można obliczyć wg równoważnych wzorów: SDR 1 d n en σ = p [ MPa] σ = p x S [MPa] σ = p [ MPa] 2 2e gdzie: σ naprężenie obwodowe w ściance w [MPa], p ciśnienie wewnętrzne w [MPa], SDR- znormalizowany stosunek wymiarów bezwymiarowa liczba związana z geometrią rur d n wyrażona zależnością SDR = en d n nominalna średnica zewnętrzna rury w [mm], e n nominalna grubość ścianki w [mm], S bezwymiarowa liczba ze standardowego szeregu rur, Najistotniejszym z punktu widzenia eksploatacji przewodów rurowych jest: - przebieg krzywej niszczącego naprężenia obwodowego w ściance rury w czasie dla określonej temperatury stosowania (krzywa regresji), - graniczna wartość czasu pracy (trwałość) w określonych warunkach (ciśnienie, temperatura). Porównując krzywe regresji dla PP-R i PP-RCT widać wyraźne różnice (parz rys. nr 2). Krótkotrwała odporność ciśnieniowa PP-RCT jest na nieco niższym poziomie niż standardowego PP-R. Ponieważ jednak krzywa jest znacznie bardziej płaska, odporność długotrwała jest na znacznie wyższym poziomie. Odporność ta w długim czasie jest czynnikiem decydującym dla wymiarowania systemu rur. Co więcej, PP-RCT nie wykazuje punktów przegięć widocznych dla PP-R. Należy pamiętać, że odporność ciśnieniowa PP-RCT nie jest przesunięciem równoległym standardowego PP-R. Krzywe regresji dla PP-R Krzywe regresji dla PP-RCT n Naprężenie obwodowe [MPa] Czas do uszkodzenia w godzinach Rys. nr 2. Wykres naprężenie-czas-temperatura tzw. krzywe regresji dla PP-R i PP-RCT. 8

9 Tabela nr 9. Porównanie przykładowych wartości naprężenia obwodowego dla PP-R i PP-RCT. Temperatura eksploatacji Okres eksploatacji Naprężenie obwodowe σ [MPa] PP-R PP-RCT 20 C 50 lat 9,7 11,5 60 C 50 lat 4,9 6,1 70 C 50 lat 3,2 5,1 95 C 5 lat 1,9 3,3 110 C 1 rok 1,9 2,6 6. Rozszerzalność liniowa rur PP-RCT Rozszerzalność liniowa PP-RCT jest taka sama jak dla PP-R i jest znacznie większa niż stali czy miedzi. Współczynniki rozszerzalności wynoszą: - dla polipropylenu 0,15 [mm/m K] -dla stali 0,012 [mm/m K] - dla miedzi 0,0165 [mm/m K] W instalacjach wykonywanych z polipropylenu mamy więc do czynienia ze stosunkowo dużymi wydłużeniami przewodów. Zjawisko to praktycznie nie występuje w instalacjach tradycyjnych. Problem rozszerzalności należy rozwiązać już na etapie projektowania poprzez wyznaczanie niezbędnych kompensacji. 7. Odporność na korozję Polipropylen jest całkowicie odporny na działanie soli, kwasów i zasad. Jest on jednak nieodporny na działanie substancji silnie utleniających, takich jak stężony (50%) kwas azotowy, kwas siarkowy (98%), chlor, brom oraz nieliczne związki organiczne. Promieniowanie ultrafioletowe oddziałuje niekorzystnie na wyroby z polipropylenu i w związku z tym rury narażone na działanie promieniowania UV powinny być osłonięte lub zabezpieczone z zewnątrz. 8. Własności biologiczne Wyroby z polipropylenu są całkowicie obojętne biologicznie. Posiadają dopuszczenie Państwowego Zakładu Higieny do stosowania w instalacjach przesyłania wody do picia. 9. Gładkość rur Przewody z polipropylenu są bardzo gładkie w porównaniu do zwykłych rur stalowych (współczynnik chropowatości wynosi ok. 0,007 mm). Pozwala to na stosowanie większych prędkości przepływu niż w rurach stalowych. 10. Kumulacja ładunków elektrycznych Polipropylen kumuluje elektryczność statyczną na swej powierzchni i nie należy go stosować do przesyłania substancji łatwo palnych i wybuchowych 9

10 11. Pakowanie, transport i składowanie Pakowanie 1. Rury standardowo pakowane są w rękaw (worki) foliowe. 2. Standardowe ilości rur o długości L=4m w opakowaniu podano w poniższej tabeli. Tabela nr 10. Standardowe ilości rur w opakowaniu. Średnica nominalna rur PP-R [mm] Ilość sztuk [szt] Ilość metrów [mb] Transport i składowanie 1. Rury podczas transportu i składowania powinny być zabezpieczone przed uszkodzeniami. 2. Rury PP-RCT należy przewozić i składować w pozycji poziomej, na równym, płaskim podłożu pozbawionym ostrych i wystających krawędzi, oraz aby uniknąć ich wyginania. 3. Składować w stosach, których wysokość nie powinna przekraczać 1,2 m. 4. Chronić rury PP-RCT przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych (UV). 5. Zachować szczególną ostrożność w niskich temperaturach (około 0 C i poniżej). Polipropylen staje się kruchy i należy się z nim obchodzić szczególnie ostrożnie-unikać uderzeń, szczególnie w końce rur, nadmiernych obciążeń i zginań. 6. Nie rzucać rur. 12. Zasady montażu instalacji Wytyczne odnośnie instalacji ciśnieniowych systemów rurowych z PP-RCT do wody zimnej i ciepłej wewnątrz budynków są takie same jak dla PP-R i podane są w normie PN-ENV oraz Informatorze Technicznym EL Rodzaje stosowanych połączeń Rury z PP-RCT można łączyć za pomocą typowych kształtek polipropylenowych produkowanych w systemie PP-R. Typowe metody połączeń to: - Zgrzewanie : a) polifuzyjne (przy użyciu kształtek kielichowych do zgrzewania) b) doczołowe (bez użycia kształtek) - Mechaniczne : a) kształtki z gwintem wykonanym w tworzywie b) kształtki z wtopionym gwintem metalowym Procedury połączeń są takie same jak dla PP-R i opisane są w Informatorze Technicznym EL

11 14. Uwagi końcowe 1. Pozostałe zasady wykonywania, montażu i odbioru rur z PP-RCT są takie same jak dla PP-R i ujęte są w Informatorze Technicznym EL Zawarte uwagi należy traktować jako ogólne, nie zwalniające wykonawcę montażu od stosowania wszelkich przepisów, norm i instrukcji obowiązujących w tym zakresie. Przestrzeganie powyższego będzie warunkiem rozstrzygania wszelkich roszczeń. 3. Rury z PP-RCT mogą być wykorzystane do recyklingu (po oczyszczeniu). 11

12 Opracował: inż. T. Kaczmarczyk Zatwierdził: mgr inż. Z. Piskalski Opracowanie zawiera 11 stron Wydanie 1 grudzień 2006r. 12