Instrukcja EL-47-1/XII-2006 Rury z polipropylenu PP

EL-47-1/XII-2006
Instrukcja stosowania
RURY Z NOWEJ GENERACJI
POLIPROPYLENU PP-RCT
DO INSTALACJI WEWNĘTRZNYCH
Zapraszamy do współpracy
1
Spis treści
strona
1. Informacja o systemie instalacji
2. Wiadomości ogólne
3. Charakterystyka tworzywa
4. Wymiary rur
5. Wytrzymałość na ciśnienie i trwałość
6. Rozszerzalność liniowa rur PP-RCT
7. Odporność na korozję
8. Własności biologiczne
9. Gładkość rur
10. Kumulacja ładunków elektrycznych
11. Pakowanie, transport i składowanie
12. Zasady montażu instalacji
13. Rodzaje stosowanych połączeń
14. Uwagi końcowe
3
3
4
5
6
9
9
9
9
9
10
10
10
11
2
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 15874-1). 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 1043-1 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 15874
Klasa 5zastosowania
4
6
8
10
Klasa 1zastosowania
4
6
8
10
Klasa 2zastosowania
4
6
8
10
Klasa 4zastosowania
4
6
8
10
SDR
11
11
7,4
6
11
7,4
6
5
11
11
7,4
7,4
7,4
7,4
5
Odpowiednik
SDR
↓↓
=
↓
↓
↓
↓
↓
↓↓
↓↓
=
↓
=
↓
↓
↓↓
-
17
11
9
7,4
17
11
9
7,4
17
11
9
7,4
13,
6
9
7,4
6
Typ
surowca
Klasa
pD
[bar]
PP-R
PP-RCT
SDR
-
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 15874-1
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 15874-1
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
Tabela nr 3. Warunki eksploatacji rur PP-RCT dla różnych zastosowań
Temperatura
Czas
Temp.
Czas
Temp.
Czas
projektowa
pracy maksymalna
pracy
awaryjna
pracy
TD
w TD
Tmax
w Tmax
Tmal
w Tmal
[°C]
lata
[°C]
lata
[°C]
[h]
20
50
-
-
-
-
60
49
80
1
100
100
70
49
80
1
100
100
70
2,5
100
100
90
1
100
100
20
40
60
20
60
80
Legenda:
2,5
+
20
+
25
14
+
25
+
10
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
TD- temperatura projektowa
Tmax- maksymalna temperatura projektowa
Tmal- temperatura wadliwego działania instalacji-temperatura awaryjna
3. Charakterystyka tworzywa
Tabela nr 4. Przykładowe własności tworzywa PP-RCT
Właściwości
Jednostka
Wartość
1. Gęstość
2. Wskaźnik szybkości płynięcia MFR (230°C/2,16kg)
kg/cm3
g/10 min
890÷910
≤ 0,3
W
m⋅K
0,24
1/K
MPa
kJ/m2
MPa
1-1,5·10-4
900
40
25
Ω
>10 12
3. Przewodność cieplna
4.
5.
6.
7.
Liniowy współczynnik rozszerzalności α
Moduł E (1 mm/min)
Udarność metodą Charpy (+23°C)
Naprężenie na granicy plastyczności (50 mm/min)
8. Odporność powierzchniowa
4
4. Wymiary rur
W celu obliczenia i dobrania odpowiednich wymiarów rury należy obliczyć naprężenie projektowe
(wytrzymałość projektowana) σD [MPa] dla danych warunków roboczych (klasy zastosowania)
za pomocą równania dla krzywych referencyjnych (krzywych regresji) przy użyciu reguły Minera,
zgodnie z ISO 13760 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
Toper D
1,5
Tmax
1,3
Tmal
1,0
Tcold
1,4
* współczynniki są takie same, jak dla standardowego PP-R (patrz załącznik A: PN-EN ISO 15874-2)
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) σD [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 Scalc,max.
Wartość ta jest mniejszą wartością naprężenia projektowego (wytrzymałości projektowanej)
σD [MPa] podzielonej przez projektowane ciśnienie, (σD/ pD)
-σD -naprężenie projektowe materiału rury wg tabeli nr 6.
-pD –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 (σcold/ pD)
-σcold -naprężenie projektowe w 20°C dla czasu eksploatacji 50 lat,
-pD –ciśnienie projektowe wynoszące 10 bar, wyrażone w MPa
Wartości Scalc,max dla PP-RCT w odniesieniu do każdej klasy warunków eksploatacji podano w
poniższej tabeli.
Tabeli nr 7. Wartości Scalc,max dla PP-RCT
Klasa zastosowania
Ciśnienie
projektowane
Klasa 1
Klasa 2
Klasa 4
pD [bar] 1
Scalc,max 2
4
8,2 3
8,2 3
8,2 3
6
6,1
5,7
6,1
8
4,5
4,3
4,5
10
3,6
3,4
3,7
1
5
2
1 bar = 10 N/mm
2
Wartości zaokrąglane są do pierwszego miejsca po przecinku
3
oparte o σcold : pD
5
Klasa 5
7,3
4,8
3,6
2,9
Następnie należy wybrać wymagany szereg wymiarowy rur w taki sposób, aby:
S ≤ Scalc, 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
pD
dn
Klasa 2-zastosowania
Klasa 4-zastosowania Klasa 5-zastosowania
4
6
8
10
4
6
8
10
4
6
8
10
4
6
8
10
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
8
5
4
3,2
8
5
4
3,2
8
5
4
3,2
6,3
4
3,2
2,5
SDR
17
11
9
7,4
17
11
9
7,4
17
11
9
7,4 13,6
9
7,4
6
Scalc,
max
gr. ścianek en
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
90
5,4
8,2
10,1 12,3
5,4
8,2
10,1 12,3 5,4
110
6,6
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:
8,4 10,3 12,5
8,2 10,1 12,3 6,7 10,1 12,3 15,0
pD- ciśnienie projektowe
Scalc, max –wartość obliczeniowa rury
S – serie rurowe
en - 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
Naprężenie dopuszczalne (obwodowe) MPa
Okres eksploatacji
h
Rys. nr 1. Wykres naprężenie-czas-temperatura tzw. „krzywe regresji” dla PP-RCT.
7
Naprężenie dopuszczalne (obwodowe) σ [MPa] w ściance rury przy zadanym ciśnieniu wewnętrznym dla rury
PP-RCT można obliczyć wg równoważnych wzorów:
σ = p
SDR − 1
[ MPa ]
2
σ = p x S
[MPa ]
σ = p
d n − en
[ MPa ]
2e n
gdzie:
σ – naprężenie obwodowe w ściance w [MPa],
p – ciśnienie wewnętrzne w [MPa],
SDR- znormalizowany stosunek wymiarów – bezwymiarowa liczba związana z geometrią rur
d
wyrażona zależnością SDR = n
en
dn – nominalna średnica zewnętrzna rury w [mm],
en – 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.
Naprężenie obwodowe [MPa]
Krzywe regresji dla PP-R
Krzywe regresji dla PP-RCT
Czas do uszkodzenia w godzinach
Rys. nr 2. Wykres naprężenie-czas-temperatura tzw. „krzywe regresji” dla PP-R i PP-RCT.
8
Tabela nr 9. Porównanie przykładowych wartości naprężenia obwodowego dla PP-R i PP-RCT .
Temperatura
eksploatacji
Naprężenie obwodowe σ [MPa]
Okres eksploatacji
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
11. Pakowanie, transport i składowanie
11.1. 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]
50
16
50
20
25
25
15
32
10
40
8
50
5
63
3
75
2
90
2
110
Ilość metrów [mb]
200
200
100
60
40
32
20
12
8
8
11.2. 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 12108 oraz Informatorze
Technicznym EL-04.
13. 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-04.
10
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-04
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.
Rury z PP-RCT mogą być wykorzystane do recyklingu (po oczyszczeniu).
2.
3.
11
Opracował:
Zatwierdził:
inż. T. Kaczmarczyk
mgr inż. Z. Piskalski
Opracowanie zawiera 11 stron
Wydanie 1 grudzień 2006r.
12