Wybór tworzywa do budowy instalacji przemysłowej

Stoisz przed wyborem tworzywa do instalacji przemysłowej? Doradzamy, na jakie parametry i czynniki zwrócić uwagę, aby zapewnić sobie długie i bezawaryjne działanie rurociągu.

Przemysłowe instalacje z tworzyw sztucznych rozwijają się na świecie od kilkudziesięciu lat. W coraz większym stopniu wypierają instalacje ze stali, której produkcja oraz montaż niosą ze sobą duże koszty energetyczne, a także finansowe. Dodatkowym pozytywnym aspektem wskazującym na instalacje z tworzyw sztucznych jest fakt, że materiały takie jak PVC-U, PVC-C, ABS, PP-H, PE, PVDF czy ECTFE wykazują często dużo lepszą odporność chemiczną na różnorakie media oraz, co najważniejsze, nie korodują.

Temat zalet instalacji ciśnieniowych z tworzyw sztucznych poruszyliśmy szerzej w opisach poszczególnych materiałów:

• PVC-U,
• PVC-C,
• ABS,
• PE,
• PP,
• PVDF,
• PB,
• ECTFE.

Georg Fischer +GF+ od wielu lat rozwija swoją ofertę, wzbogacając ją o nowe materiały i rozwiązania, mając na celu wypracowanie jak najlepszych i najdłużej działających produktów. Wybór odpowiedniego tworzywa sztucznego do budowy instalacji przemysłowej pozwala na osiągnięcie korzyści ekonomicznych oraz gwarantuje bezpieczne i długotrwałe działanie rurociągu.

Wracając do głównego tematu artykułu – jak więc dobrać najlepsze rozwiązanie? Przy wyborze odpowiedniego materiału należy dokładnie przyjrzeć się transportowanemu medium, poszczególnym jego parametrom, a nawet warunkom zewnętrznym, które mogą wpływać na taki rurociąg.

Pierwszy krok to określenie medium. Przyjmijmy dla przykładu bardzo popularny kwas siarkowy o wzorze chemicznym H₂SO₄. W dalszej kolejności określamy jego stężenie oraz temperaturę roboczą (ważny punkt – nie określamy temperatury nominalnej, tylko roboczą). Oczywiście bardzo istotnym elementem jest również ciśnienie – ale o tym za chwilę.

Posiadając wyżej wspomniane dane – rodzaj aplikacji, stężenie i temperaturę możemy skorzystać z narzędzia online ChemRes PLUS, które dostępne jest na stronie +GF+. Pokazuje ono w prosty, graficzny sposób, czy dany materiał i uszczelnienie są odpowiednie dla danego medium oraz w jakim zakresie temperatur możemy z niego korzystać. Wróćmy więc do naszego kwasu siarkowego. Załóżmy, że ma stężenie 75%, temperaturę roboczą 40 stopni Celsjusza, a ciśnienie robocze to 5 bar. Po wejściu na ChemRes PLUS i po akceptacji warunków korzystania z serwisu, w wyszukiwarce aplikacji wpisujemy wzór chemiczny naszego medium bądź jego angielską nazwę:

W następnej kolejności pojawia się poniższa tabelka: 

W ChemRes PLUS korzystamy z bardzo prostej legendy, która wskazuje na:

• pełną odporność (++),
• odporność z ograniczeniem ciśnienia o dany współczynnik (+),
• rekomendacja po dokładnej konsultacji z producentem (O),
• brak rekomendacji stosowania danego materiału (-).

Należy także zwrócić uwagę na dodatkowe komentarze nad tabelką. Często zawierają one ważne obostrzenia bądź wskazówki dotyczące sposobów łączenia.

W przypadku wybranego wcześniej medium (H₂SO₄ o stężeniu 75%, przy 40 stopni C) możemy bez ograniczenia zastosować materiał PVC-C, PE oraz ECTFE (++). W przypadku PVC-U, PP oraz PVDF producent rekomenduje te tworzywa z uwzględnieniem współczynnika ograniczenia ciśnienia. Mówiąc prościej, jeśli używamy systemu PVC-U o ciśnieniu nominalnym PN16, należy podzielić go przez współczynnik 1.1. Otrzymujemy więc proste równanie 16/1,1, dające w zaokrągleniu wynik 14,5. Otrzymana wynikowa wskazuje więc, że możemy użyć tworzywa PVC-U do wybranej przez nas aplikacji, jednak tylko do ciśnienia nominalnego 14,5 bar.

Tabelka wskazuje nam również, który rodzaj uszczelnienia armatury (EPDM bądź FKM) będzie odporny dla danej aplikacji. W przypadku tworzyw sztucznych, które łączone są za pomocą klejów rozpuszczalnikowych – PVC-U, PVC-C oraz ABS producent podaje, który klej będzie odpowiedni do łączenia. Tutaj też możemy znaleźć informację, że do łączenia PVC-U oraz PVC-C w przypadku kwasu siarkowego powinniśmy użyć kleju DTX i przyjąć współczynnik ograniczający ciśnienie połączenia klejonego 1.6.

Tabela ChemRes PLUS jest stale aktualizowana o nowe doświadczenia oraz wyniki badań, które na bieżąco przeprowadzane są w szwajcarskich laboratoriach firmy Georg Fischer +GF+. Jest to narzędzie bardzo wygodne, miarodajne i w większości przypadków jasno wskazujące, które tworzywo spełnia wymagania, gwarantując długą i bezpieczną pracę. Oczywiście należy brać pod uwagę sytuacje, kiedy narzędzie nie rekomenduje żadnego z dostępnych materiałów. Może się tak stać przy specyficznych warunkach pracy – wysokim stężeniu medium, temperaturze bądź ciśnieniu roboczym, a także mieszaninie mediów. W takim przypadku należy skonsultować się z nami, żeby dokonać indywidualnej rekomendacji, która pozwoli na znalezienie odpowiedniego rozwiązania (dla przykładu czasem takim rozwiązaniem jest specjalny rurociąg podwójny Contain-It Plus). Z reguły w przypadku wysoko stężonych kwasów oraz innych agresywnych substancji zaleca się dokładną analizę aplikacji i ewentualną konsultację z naszym działem technicznym.

Jeśli mamy do czynienia z prostą aplikacją chemiczną, powyższe rozwiązania (w postaci tabeli odporności chemicznej ChemRes PLUS) są zazwyczaj wystarczające i pozwalają na dobranie odpowiedniego materiału. Trudności występują jednak w momencie, gdy mamy do czynienia z mieszaniną wielu różnych substancji chemicznych. Jak wiadomo, związki chemiczne reagują ze sobą, niejednokrotnie tworząc nowe substancje, o całkowicie nowych właściwościach chemicznych. W takim przypadku musimy określić, jakie substancje i o jakim stężeniu oraz w jakiej proporcji składają się na daną mieszaninę. Oczywiście niezbędne w tym wypadku będzie podanie temperatury pracy oraz ciśnienia roboczego. Jeśli mieszanina to gotowy, kupowany od producenta wytwór, to najłatwiejszym sposobem, będzie uzyskanie karty charakterystyki, która najczęściej zawiera odpowiednie informacje. Te wszystkie dane należy przesłać do naszych specjalistów, którzy pomogą w doborze odpowiedniego systemu.

Mamy więc możliwość skorzystania z narzędzia online ChemRes PLUS bądź konsultacji z chemikami firmy Georg Fischer +GF+ (oczywiście z naszą pomocą!).

Wróćmy teraz do naszego kwasu siarkowego. Z podanych przez nas warunków pracy wynika, że możemy użyć wszystkich materiałów poza ABS. Uszczelnienie armatury odpowiednie dla tego medium to FKM, a klej stosowany w przypadku PVC-U oraz PVC-C to DTX.

To dalej jednak nie odpowiada na nasze pytanie, który materiał będzie najbardziej odpowiedni do naszego zastosowania. Oczywiście warto poczytać dokładnie o poszczególnych tworzywach, ich właściwościach fizycznych, parametrach oraz różnorakich aspektach. Dodatkowe parametry, które mogą wskazać na najlepszy materiał to:

• Miejsce instalacji danego systemu – jeśli instalacja przebiega na zewnątrz budynków, to rurociąg narażony jest na promieniowanie UV oraz działanie temperatur w szerokim zakresie (w zimę temperatury spadają poniżej 0, natomiast w miesiącach letnich długa ekspozycja na światło słoneczne może prowadzić do mocnego nagrzania się rurociągów). W tym wypadku najlepszym rozwiązaniem jest użycie PE bądź PVDF. Oba materiały są odporne na promieniowanie UV oraz na działanie niskich temperatur. Co w przypadku, jeśli żaden z powyższych się nie nadaje? Rozwiązaniem jest wtedy użycie odpowiedniej izolacji lub kabla grzewczego.
• Budżet – mając do wyboru kilka odpornych materiałów, możemy wybrać te, których zakup będzie najbardziej opłacalny. Dla przykładu, najdroższymi tworzywami w ofercie firmy Georg Fischer +GF+ są ECTFE oraz PVDF, a najbardziej ekonomicznymi – PVC-U, PE oraz PP-H. Oczywiście trzeba pamiętać o tym, że bardzo często bardziej opłacalne jest zainwestowanie większej kwoty na początku instalacji, niż ponoszenie kosztów napraw i związanymi z nimi przestojów. Aczkolwiek zdarzają się przypadki, że jeden z najdroższych materiałów nie nadaje się na konkretne medium, a najtańszy – czyli PVC-U, żywotność ma bardzo długą.
• Możliwości techniczne i umiejętności – w zależności od użytych tworzyw, możemy łączyć je za pomocą klejenia bądź zgrzewania. Klejenie nie wymaga posiadania odpowiedniej zgrzewarki, natomiast przy montażu musimy uwzględnić czas od momentu klejenia do próby ciśnieniowej (zazwyczaj to 24 godziny). W przypadku firm profesjonalnie zajmujących się montażem instalacji z tworzyw sztucznych, nie będzie problemu z wykonaniem klejenia czy też zgrzewania.
• Inne czynniki – każdy z materiałów używanych do budowy tworzywowych systemów rurociągowych firmy Georg Fischer +GF+ posiada różną odporność na uderzenia, inną specyfikę wydłużalności oraz właściwości fizyczne. Każdorazowo planując daną instalację, należy te wszystkie czynniki uwzględnić.
• Istniejąca infrastruktura – jeśli istnieje już instalacja z danego tworzywa, a chcemy ją rozbudować bądź zmodyfikować (oraz przy założeniu, że istniejące rozwiązania się sprawdzają), to powinniśmy pozostać przy tym samym materiale. Po pierwsze zazwyczaj dobór materiału był już dokonany na etapie projektowania pierwotnej instalacji, a więc wtedy zostały podjęte odpowiednie decyzje. Druga sprawa – dzięki jednorodności instalacji, mamy pewność, że przy zamawianiu odpowiednich elementów nie pomylimy się przy zakupie.
• Nasze doświadczenia i preferencje – oczywiście nic nie zastąpi konsultacji z producentem oraz tabeli odporności, ale w sytuacji, kiedy do wyboru mamy kilka rozwiązań, to możemy wybrać to, które znamy i preferujemy.

Istotnym tematem, o którym wspominaliśmy wcześniej, jest ciśnienie. Załóżmy, że mamy ciśnienie robocze powyżej 10 bar. Wykluczamy wtedy automatycznie zastosowanie systemu z PP-H, który jest na PN10 (warto w takich sytuacjach zawsze spojrzeć na wykres zależności między ciśnieniem a temperaturą, który dostępny jest na naszej stronie – Wykres ciśnienia i temperatury).

Na zakończenie prosimy zwrócić uwagę na to, że powyższe wskazówki dotyczą instalacji przemysłowych z tworzyw sztucznych. Należy pamiętać, że przy doborze materiału do rurociągów przesyłowych wody i gazu oraz instalacji związanych z centralnym ogrzewaniem, będziemy brali pod uwagę inne czynniki oraz aspekty.

Autor: Paweł Tomas

Korekta: Krzysztof Maćkowiak