Laboratorium Badawcze Heat-Tech Center Veolia Energia Warszawa S.A. ul. Puławska 2, 02-566 Warszawa/ Heat- Tech Center, ul. Majewskiego 3, 02-104 Warszawa INFORMACJE OGÓLNE Laboratorium Badawcze (LB) HTC wykonuje kompleksowe badania elementów preizolowanych oraz izolacji przeznaczonych do stosowania na rurociągach ciepłowniczych. Od 2009 roku Laboratorium znajduje się na liście referencyjnej laboratoriów badawczych rekomendowanych do badań rur preizolowanych przez europejskie stowarzyszenie ciepłowników EuroHeat&Power. Od 2003 roku Laboratorium posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji na stosowane metody badawcze. Zakres akredytacji LB obejmuje metody badań wg najnowszych wydań norm PN, EN oraz ISO - w tym ostatniej edycji normy PN-EN 253:2009+A2:2015. Aktualny zakres akredytacji nr AB 414 znajduje się na stronie www.pca.gov.pl. Laboratorium wyposażone jest w stanowiska badawcze, unikalne w skali krajowej i europejskiej, zaprojektowane i wykonane przez pracowników HTC, przeznaczone do badań: współczynnika przewodzenia ciepła, wytrzymałości na ścinanie, pełzania promieniowego, obciążenia od gruntu, oraz procesów przyspieszonego starzenia: przed badanem współczynnika przewodzenia ciepła, przed badaniem wytrzymałości na ścinanie. Laboratorium wyposażone jest ponadto w takie urządzenia pomiarowe i pomocnicze, jak np.: mikroskop stereoskopowy do określania średnich rozmiarów komórek, maszyna Instron do badania wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie, piknometr gazowy do wyznaczania udziału komórek zamkniętych w sztywnych materiałach porowatych, czujnik zegarowy zębaty, do pomiaru współosiowości rur pojedynczych, szczelinomierze do pomiaru skręcenia rur podwójnych, wysokościomierz suwmiarkowy do pomiaru współosiowości rur podwójnych, wagosuszarka do wyznaczania wilgotności piasku. PARAMETRY IZOLACJI BADANE W LB HTC współczynnik przewodzenia ciepła λ, W/(m K) Współczynnik przewodzenia ciepła to podstawowy parametr charakteryzujący właściwości cieplne izolacji termicznych. Badania izolacji cylindrycznych oraz odcinków rur preizolowanych prowadzone są na aparacie rurowym, zgodnie z PN-EN ISO 8497 oraz PN-EN 253. Badania izolacji płaskich prowadzone są wg normy PN-EN ISO 8301 na aparacie płytowym. współczynnik przewodzenia ciepła po starzeniu λ, W/(m K) Badanie współczynnika przewodzenia ciepła poprzedzone być może naturalnym lub sztucznym starzeniem izolacji. Proces sztucznego (przyspieszonego) starzenia preizolowanego zespołu rurowego prowadzony jest wg normy PN-EN 253 w komorze grzejnej przez 150 dni, w temperaturze t = 90 C. Zmiana współczynnika przewodzenia ciepła po przyspieszonym starzeniu ma odzwierciedlać zmianę współczynnika przewodzenia ciepła po naturalnym starzeniu rury preizolowanej ułożonej w gruncie przez 30 lat, przy temperaturze czynnika t 1 = 120 C i temperaturze gruntu t 2 = 8 C. obciążenie od gruntu złączy preizolowanych Badanie obciążenia od gruntu ma na celu sprawdzenie wytrzymałości złącza preizolowanego na działanie sił występujących podczas pracy rurociągu ułożonego bezpośrednio w gruncie. Test wytrzymałościowy w skrzyni z piaskiem zapewnienia symulację warunków, jakie oddziałują na złącze w trakcie eksploatacji, zaś próba nieprzepuszczalności wody służy do oceny tego testu. Podstawą badania jest norma PN-EN 489. pełzanie promieniowe ΔS, % Pełzanie jest to odkształcenie pod wpływem stałego obciążenia. Badanie prowadzone jest dla elementów preizolowanych. Jego podstawą jest norma PN-EN 253. Badanie jest wykonywane w temperaturze 140 C przez 10 000 godzin, przy stałym obciążeniu próbki F rad = 1,50 ± 0,01 kn. Celem badania jest sprawdzenie wytrzymałości izolacji z rury preizolowanej na załamaniach kompensacyjnych oraz odgałęzieniach.
wytrzymałość na ścinanie w kierunku osiowym i stycznym τ, MPa Badanie to ma na celu sprawdzenie zdolności systemu zespolonych rur preizolowanych do przenoszenia sił tarcia od gruntu. Podstawą badania jest norma PN-EN 253. wytrzymałość na ścinanie po starzeniu τ, MPa Proces przyspieszonego starzenia realizowany jest przy temperaturze rury przewodowej znacznie przekraczającej rzeczywistą temperaturę pracy ciągłej pianki PUR. Zespół rurowy, którego przewidywana trwałość przy ciągłej temperaturze pracy t = 120 C wynosi 30 lat, starzony jest w temperaturze t 1 = 160 C przez 3600 godzin lub w temperaturze t 2 = 170 C przez 1450 godzin. Podstawą badania jest norma PN-EN 253. wytrzymałość na ściskanie σ, MPa Podstawa badania PN-EN 253, PN-EN 826, PN-C-89071. W przypadku izolacji cylindrycznych badanie polega na określeniu wytrzymałości na ściskanie w kierunku promieniowym, przy 10% odkształceniu względnym. wydłużenie przy zerwaniu A, % Badanie poddaje się płaszcz osłonowy HDPE rur preizolowanych. gęstość pozorna ρ, kg/m 3 Badanie wykonywane jest według norm: PN-EN ISO 845, PN-EN 1602, PN-EN 13470, PN-EN 253. Gęstość pozorna to ważny parametr wytrzymałościowy materiału izolacji. Duża gęstość pozorna zapewnia właściwą wytrzymałość mechaniczną pianki oraz odporność preizolowanego zespołu rurowego na pełzanie i ścinanie. Jednocześnie ze wzrostem gęstości nowej izolacji pogarszają się jej właściwości termoizolacyjne, gdyż rośnie wartość współczynnika przewodzenia ciepła. średni wymiar komórek d śr, mm Badanie ma na celu wyznaczenie średniego wymiaru komórek izolacji porowatej. udział procentowy komórek zamkniętych ψ, % Podstawa badania: PN-EN 253, PN-EN ISO 4590 metoda 1. Badanie jest wykonywane za pomocą piknometru gazowego, mierzącego zmiany ciśnienia. powierzchnia pustych przestrzeni i pęcherzy Badanie prowadzone jest dla izolacji z rur preizolowanych. Puste przestrzenie i pęcherze nie powinny stanowić więcej niż 5% powierzchni przekroju poprzecznego izolacji. Pozostałe pojedyncze przestrzenie powinny stanowić mniej niż 1/3 nominalnej grubości izolacji pomiędzy stalową rurą przewodową i płaszczem osłonowym. chłonność wody w podwyższonej temperaturze W AV, % Podstawa badania: PN-EN 253. Badanie ma na celu sprawdzenie odporności izolacji porowatej na zniszczenie wskutek zalania gorącą wodą. chłonność wody przez zanurzenie WA V, % Podstawa badania PN-C-89084. Badanie ma na celu sprawdzenie nasiąkliwości tworzywa izolacji porowatej poprzez pomiar zmiany wyporu hydrostatycznego próbki zanurzonej w zimnej wodzie. odchylenie od współosiowości e, mm Badanie ma na celu sprawdzenie współosiowości rury osłonowej w stosunku do rury stalowej. Odchylenie od współosiowości oznacza, że grubość izolacji w przekroju rury nie jest równomierna, a to wiąże się z utrudnieniem prawidłowego wykonania zespołu złącza. badania rur preizolowanych podwójnych Podstawa badań PN-EN 15698-1. Badania mają na celu sprawdzenie: - położenia względem siebie końców rur przewodowych, - odległości między rurami przewodowymi, - skręcenia rur przewodowych, - współosiowości rur. odporność termiczna izolacji cylindrycznych Podstawa badania procedura własna PB-01. Badanie ma na celu sprawdzenie, jakie wystąpiły zmiany: - wymiarów liniowych w każdym z trzech prostopadłych do siebie kierunków - wytrzymałości na ściskanie w próbkach po wygrzewaniu przez 24 godziny w określonej temperaturze. Badanie ma na celu sprawdzenie temperatury, w jakiej następuje pogorszenie cech użytkowych materiału. rozkład temperatury w izolacjach dwuwarstwowych Podstawa badania procedura własna PB-07. Badanie ma na celu wyznaczenie rozkładu temperatury w przekroju izolacji dwuwarstwowej. Badanie służy do weryfikacji zastosowanych grubości warstw izolacji i sprawdzeniu czy warstwa wewnętrzna w wystarczającym stopniu ograniczy oddziaływanie temperatury czynnika grzewczego na warstwę zewnętrzną. Badanie umożliwia także wyznaczenie jednostkowych strat ciepła izolacji dwuwarstwowej. odporność na pękanie naprężeniowe Podstawa badania normy PN-EN 253, PN EN 489 oraz ISO 16770. Badanie ma na celu sprawdzenie odporności na pękanie naprężeniowe próbek wyciętych z płaszcza HDPE oraz złączy preizolowanych zgrzewanych elektrycznie. maksymalna temperatura użytkowania otulin ze sztywnej PUR/ PIR Podstawa badania norma EN 14707. Wersja 17.02.2016 strona 2
STANOWISKA BADAWCZE W LB HTC 1. Stanowisko do badania współczynnika przewodzenia ciepła λ - aparat rurowy układ sterowania i kontroli pracy stanowiska oraz rejestracji danych pomiarowych. Fot. 1. Stanowisko badawcze tzw. aparat rurowy Stanowisko badawcze - aparat rurowy (fot. 1) zostało zbudowane w oparciu o normę PN-EN ISO 8497. Głównymi elementami stanowiska są: komora termostatyczna, zapewniająca utrzymanie stałej temperatury powietrza otaczającego badaną próbkę, rura badawcza, której zadaniem jest wprowadzanie strumienia ciepła do wnętrza izolacji przy założonej temperaturze badania i zapewnieniu zerowego strumienia ciepła w kierunku osiowym, układ sterowania i kontroli pracy stanowiska oraz rejestracji danych pomiarowych. Konstrukcja zapewnia eliminację zjawiska konwekcji w trakcie badania. Badaniom poddawane są izolacje cylindryczne oraz odcinki rur preizolowanych DN20, DN50, DN80 i DN250. 2. Stanowisko do badania wytrzymałości na ścinanie W skład stanowiska badawczego (fot. 2) wchodzą następujące elementy: maszyna wytrzymałościowa realizująca działanie sił ścinających, układ regulacji temperatury, którego zadaniem jest podgrzanie rury przewodowej badanej próbki do temperatury 140 C i jej utrzymanie w granicach dopuszczalnych odchyłek przez okres wygrzewania wstępnego oraz podczas całego badania układ sterowania i kontroli pracy stanowiska. Wartości siły ścinającej oddziałującej na próbkę, wartość przemieszczenia i prędkości posuwu tłoka są rejestrowane. Na stanowisku wykonywane są badania rur preizolowanych o średnicach DN 400. 3. Stanowisko do badania pełzania promieniowego W skład stanowiska badawczego (fot. 3) wchodzą następujące elementy: hydrauliczny układ obciążania, którego zadaniem jest realizacja ciągłego narastającego obciążenia próbki DN50 w kierunku prostopadłym do jej osi wzdłużnej, układ regulacji temperatury próbki, którego zadaniem jest podgrzanie rury przewodowej badanej próbki do wymaganej temperatury i utrzymanie tej temperatury przez okres całego badania, tj. 10.000 godzin, Fot. 2. Stanowisko do badań wytrzymałości na ścinanie Fot. 3. Stanowisko do badania pełzania promieniowego 4. Stanowisko do badania obciążenia od gruntu skrzynia z piaskiem W skład stanowiska badawczego wchodzą dwa moduły: skrzynia z piaskiem oraz zbiornik z wodą. Można na nim badać złącza wykonane na rurach o średnicach do DN 150. Moduł skrzynia z piaskiem (fot. 4 i 5) składający się z następujących elementów: prostopadłościennej stalowej konstrukcji bez pokrywy o wymiarach 1,80 x 1,00 x 1,80 m, warstwy piasku o grubości 1 m, którą zasypywane jest badane złącze, układ napędu realizującego działanie na badane złącze sił osiowych przez przemieszczanie go z zadaną prędkością do przodu i do tyłu. Zadawanie i odliczanie liczby cykli przemieszczeń zapewnia program komputerowy obsługujący stanowisko. układ regulacji temperatury, który zapewnia podgrzanie rury przewodowej próbki do wymaganej temperatury i jej utrzymanie w granicach dopuszczalnych odchyłek przez cały czas trwania badania. układ sterowania i kontrola pracy stanowiska oraz rejestracji danych. Wersja 17.02.2016 strona 3
Moduł zbiornik z wodą (fot. 6) to poziomy stalowy cylindryczny zbiornik, który zapewnia realizację działania na złącze ciśnienia zewnętrznego poprzez zalanie wodą o stałej temperaturze i stałym ciśnieniu. Zbiornik wyposażony jest w układ regulacji temperatury i ciśnienia. Proces sztucznego starzenia próbek płaskich jest przeprowadzany w komorze klimatycznej (fot. 9) wyposażonej w układ regulacji temperatury i wilgotności względnej. Proces suszenia prowadzony jest jest przeprowadzany w komorze suszącej (fot. 10) wyposażonej w układ regulacji temperatury. Komora jest odpowiedzialna za utrzymanie izolacji w podwyższonej temperaturze przez określony czas. Fot. 7. Komora grzejna do starzenia rur preizolowanych przed badaniem współczynnika przewodzenia ciepła Fot. 4, 5. Skrzynia z piaskiem Fot. 8. Stanowisko do starzenia próbek przed badaniem wytrzymałości na ścinanie Fot. 6. Zbiornik z wodą 5. Stanowiska do realizacji procesów suszenia i przyspieszonego starzenia Proces przyspieszonego starzenia rur preizolowanych przed badaniem współczynnika przewodzenia ciepła (fot. 7) realizowany jest w komorze grzejnej wyposażonej w układ regulacji temperatury zapewniający wygrzewanie całego zespołu rurowego w podwyższonej temperaturze otoczenia płaszcza osłonowego przez zadany czas. Proces przyspieszonego starzenia rur preizolowanych przed badaniem wytrzymałości na ścinanie (fot. 8) realizowany jest na stanowisku umożliwiającym wygrzewanie rury przewodowej badanego zespołu rurowego w podwyższonej temperaturze, podczas gdy płaszcz osłonowy zespołu rurowego znajduje się w temperaturze otoczenia. Stanowisko wyposażone jest w układ regulacji temperatury zapewniający równomierny rozkład temperatury na obwodzie próbki oraz rejestrację ciągłą procesu. Fot. 9. Komora klimatyczna Wersja 17.02.2016 strona 4
Fot. 10. Komora susząca 6. Stanowisko do badania współczynnika przewodzenia ciepła λ - aparat płytowy Fot. 11. Stanowisko Badawcze SB-6 aparat płytowy Aparat płytowy z miernikami strumienia ciepła (fot. 11) skonstruowany jest wg normy PN-EN ISO 8301. Badania prowadzone są na próbkach o wymiarach 305 mm x 305 mm x t, gdzie t jest grubością izolacji (max. 10 cm). 7. Stanowisko do badania odporności na pękanie naprężeniowe (fot. 12) KLIENCI LABORATORIUM Z usług Laboratorium Badawczego korzystali: Przedsiębiorstwa oraz firmy ciepłownicze i energetyczne: ZEC Łódź, PEC Stargard Szczeciński, PEC Bełchatów, OPEC Puławy, PEC Kutno, GPEC Gdańsk, PEC Suwałki, SYDKRAFT EC Słupsk, Szczecińska Energetyka Cieplna, Energetyka Cieszyńska, Therma Bielsko-Biała, ZEC Katowice, MPEC Chełm, Energoterm Toruń, Vattenfall Polska, PEC Jelenia Góra, Energetyka Cieplna Opolszczyzny, Toruńska Energetyka Cergia SA., PEC Tychy, KPEC Bydgoszcz, SPEC Warszawa, Dalkia Warszawa, OPEC Gdynia, Dalkia Łódź, Dalkia Poznań, Veolia Energia Warszawa, Veolia Czechy, ZEC Starachowice, Elbląskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej, PEC Siedlce, Veolia Energia Łódź, Veolia Energia Poznań Producenci rur preizolowanych: FINPOL Warszawa, ZPU Jońca Międzyrzecz, STAR-PIPE Poznań, LOGSTOR Polska, Logstor Dania, PRIM Lublin, ISOPLUS Katowice, ISOPLUS Niemcy, Logstor Dania, KVY Pipe OY Finlandia Producenci izolacji termicznych i systemów surowcowych: MAT Łódź, ELEKTROTERMEX Ostrołęka, EURICO Ożarów Mazowiecki, HYDROMAT Kobylnica Widziano, Euro Invest Bud Poznań, METALPUR Bydgoszcz, POLYCHEM Poznań, IZOTERM Cząstków Mazowiecki; FOLIMPEX Warszawa, IZOTERMA Przygodzice, MINOVA EKOCHEM S.A. Siemianowice Śląskie, PURINOVA Tarnów, KUTE JA EHITUS AS (Tartu, Estonia), MAGWENT Zduńska Wola, BASF Śrem, INTER WW Tuchom, HIT TERM Celestynów, Eutherm Ożarów Mazowiecki, PRODEX Warszawa, KUTE JA EHITUS AS (Tartu, Estonia) Producenci zespołów złączy oraz wyrobów termokurczliwych: RADPOL Człuchów, BRUGG Płochocin, PROB Radom, Sarmat-Inżynieria (Mińsk, Białoruś), ENERGOFIT Człuchów, CEGA Warszawa, Canusa Kanada, HANTECH Szwecja, TERMOGUM Warszawa, Kamitech Dzierżoniów, Sarmat-Inżynieria (Mińsk, Białoruś), CANUSA Kanada, HANTECH Szwecja, MITTEL Szwecja, BERRY PLASTICS (Seal for Life) Belgia, Instytuty: Instytut Chemii i Techniki Jądrowej Warszawa, Instytut Chemii Przemysłowej Warszawa Firmy wykonawcze i inne: Firma Inżynierska KPW Motycz, Firma Jadran Piotr Słowik Lublin, Firma HTM Castro Barros Argentyna, Firma Tesi S.P.A. Włochy Fot. 12. Stanowisko do badania odporności na pękanie naprężeniowe Wersja 17.02.2016 strona 5