Wstęp

Rury metalowe są używane i instalowane w aplikacjach płynów i gazów od połowy XIX wieku. Rury metalowe są mocne, bezpieczne i zapewniają doskonałą wydajność w wielu zakładach. Rury z tworzyw sztucznych są alternatywą dla rur metalowych. Znajdują wiele zastosowań szczególnie związanych z płynami. Nie mają tych samych parametrów wytrzymałości na wysokie ciśnienie, ale są wysoce odporne na korozję. Nie rdzewieją, nie zbierają się w nich osady, w miejszym stoni występuje na nich efekt skraplania. Są lekkie i łatwe w montażu, co czyni je doskonałym wyborem do wielu zastosowań. Przez dziesięciolecia użytkownicy nauczyli się, że prawidłowo dobrany i zainstalowany system rur z tworzyw sztucznych będzie wymagał bardzo niewielkiej konserwacji i zapewni wieloletnią trwałość. Ponieważ rury z tworzyw termoplastycznych są idealnym wyborem do transportu płynów, to jak rury z tworzyw sztucznych zachowywałyby się ze sprężonym powietrzem? W tym artykule skupimy się na przydatności systemów rur z tworzyw sztucznych oraz metodologii łączenia w zastosowaniach sprężonego powietrza.

 

Materiały do rur termoplastycznych

Istnieją dwa podstawowe rodzaje tworzyw sztucznych – termoplastyczne i termoutwardzalne. Skoncentrujemy się na tworzywach termoplastycznych i omówimy niektóre z zawartych w nich materiałów. Materiały termoplastyczne można przetwarzać w stanie stopionym. Żywice termoplastyczne można poddawać obróbce cieplnej i wytłaczać w kształty, takie jak rury, lub formować w komponenty, takie jak złączki. Termoplast oznacza, że materiał jest formowany i może być ponownie przetwarzany przez topienie i formowanie z wykorzystaniem ciepła. Istnieją trzy główne grupy materiałów termoplastycznych używanych do rur: winyle, olefiny i fluoropolimery. Materiały winylowe obejmują polichlorek winylu (PVC) i chlorowany polichlorek winylu (CPVC). Materiały olefinowe obejmują polietylen (PE) i polipropylen (PP). Istnieje kilka materiałów fluoropolimerowych, takich jak Halar (ECTFE) i PVDF. Dodatkowo,

 

Rury z tworzyw sztucznych do sprężonego powietrza i standardów OSHA (wyeliminowanie opcji)

Zastosowanie rur termoplastycznych jest ograniczone dla sprężonego powietrza. Wynika to przede wszystkim z możliwości pękania wielu tworzyw sztucznych. Jest to główny powód, dla którego PVC i CPVC nie powinny być stosowane w systemach sprężonego powietrza. Rury PVC i CPVC ulegają awarii w niebezpieczny, katastrofalny sposób. Normy OSHA stwierdzają, że jeśli termoplastyczne materiały rurowe mają być używane do zastosowań w sprężonym powietrzu lub gazie, „rury muszą być wykonane z materiału odpornego na pękanie lub osłonięte nim”. (Interpretacja standardu OSHA z dnia 28 lutego 1991 r.).

Rury z polipropylenu (PP) mogą być niebezpieczne w niskich temperaturach bez osłony, ponieważ stają się bardziej kruche wraz ze spadkiem temperatury. Dostępne są rury ABS, przeznaczone do sprężonego powietrza, ale nie są kompatybilne ze wszystkimi smarami do sprężarek i mogą ulec uszkodzeniu z powodu użycia niekompatybilnego smaru. Materiały fluoropolimerowe, takie jak PVDF i Halar, są w cenach zaporowych.

 

Materiał polietylenowy (PE)

Polietylen może być zaprojektowany do sprężonego powietrza. Posiada doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne oraz szeroką odporność chemiczną. Materiał zachowuje swoje właściwości plastyczne znacznie poniżej -20°C. Gdyby ciśnienie było zbyt wysokie ten odporny na pękanie materiał po prostu pęcznieje i rozdziera się.

 

Metody łączenia rur PE100

Rury i kształtki PE100 można łączyć za pomocą zgrzewania i skręcania. Termicznie łączy się ze sobą dwie stopione powierzchnie i następnie pozwala się im schłodzić. W tym procesie tworzy się jednorodny rurociąg, wolny od jakichkolwiek innych materiałów lub połączeń. Spoina jest tak wytrzymała jak sama rura. Rury i kształtki PE100 są łączone przez zgrzewanie kielichowe lub doczołowe. W przypadku łączenia kielichowego rura jest wkładana do kształtek kielichowych, które mają niewielki stożek; złączka stożkowa zwiększa ciśnienie rury aż do oporu w złączce. Cała głębokość wsunięcia to obszar spoiny. Złączki do zgrzewania doczołowego mają taką samą średnicę wewnętrzną i średnicę zewnętrzną jak. Dwie rury można łączyć ze sobą doczołowo bez złączki. Fuzja doczołowa zawsze wytwarza wypływ zewnętrzny i wewnętrzny. Powszechnie akceptowana jest niezawodność i integralność spoin doczołowych z PE. Przemysł gazu ziemnego od dziesięcioleci stosuje rury PE zgrzewane doczołowo do podziemnych instalacji gazowych.

Dwie połączone filozofie dla rur sprężonego powietrza

Zrozumienie sposobu łączenia rur jest ważne. Przecieki są kosztowne i nieekonomiczne. Nieszczelności połączeń są częstą przyczyną marnowania energii sprężonego powietrza. Należy wziąć pod uwagę dwie połączone filozofie:

1. Łączenie mechaniczne: Połączenia systemowe, w których stosuje się uszczelkę, o-ring, teflon lub tym podobne, mające wpływ na uszczelnienie w połączeniu systemowym. Przykłady obejmują połączenia kołnierz-kołnierz, połączenia gwintowane, połączenia zaciskowe, wciskane i typu „press”.
2. Łączenie niemechaniczne: Połączenia systemowe, które zapewniają coś, co jest uważane za połączenie trwałe. Zwykle określane jako połączenia metodą termiczną. Obejmują zgrzewane tworzywa, lutowaną miedź oraz spawaną stal i materiały ze stali nierdzewnej.

 

Dlaczego przemysł sprężonego powietrza potrzebuje obu metod łączenia?

Istnieje wiele obiektów, które wymagają rutynowej kontroli i rekonfiguracji swoich instalacji. Browary, zakłady produkujące niestandardowe maszyny, a także drukarnie wykonujące określone zadania muszą rozmontowywać i ponownie montować części swojego systemu sprężonego powietrza. W takich przypadkach konieczny jest system, który zawiera złącza mechaniczne. Na rynku dostępnych jest wiele wysokiej jakości aluminiowych systemów rurowych, które zapewniają możliwość montażu, demontażu i ponownego montażu systemu, zachowując przy tym integralność działania systemu.

Oczywiście istnieje wiele instalacji, które są trwalsze, a po zainstalowaniu są zaprojektowane tak, aby pozostawały na swoim miejscu przez wiele lat. Zakłady produkcyjne często posiadają centralne sprężarkownie z których wychodzi magistrala zasilająca zakład. W takich przypadkach linia (lub linie) instalowane są jako stacjonarne i można z powodzeniem zastosować połączenia stałe..

W wielu przypadkach przewody sprężonego powietrza są pod ziemią lub pod posadzką. Kampusy produkcyjne, instalacje wojskowe, producenci ciężkiego sprzętu, składy kolejowe i drzewne oraz parki rozrywki to przykłady obiektów z rozległymi instalacjami podziemnymi, w których przecieki są przekleństwem. Tutaj idealny byłby trwale połączony, odporny na korozję system, taki jak jednorodny system zgrzewany PE100 lub PP.

 

Dlaczego przemysł sprężonego powietrza potrzebuje zarówno rur metalowych jak i plastikowych?

Większość aplikacji ma różne wymagania systemowe, a jeden rodzaj rur nie pasuje do wszystkich wymagań. Nawet w wyżej wymienionych zastosowaniach system ze stałą magistralą może  mieć liczne przewężenia i wymagać, aby spowodowane przez to spadki można było łatwo wyeliminować lub instalację dostosować do zmieniających się potrzeb. Dlatego można powiedzieć, że łączenie mechaniczne i niemechaniczne oraz rury metalowe i tworzywowe są niezbędne, aby sprostać zróżnicowanym wymaganiom aplikacji sprężonego powietrza.

Podanie	Stosowność
	Metal	PE100
Ciśnienie powyżej 16 bar	TAK	NIE
Temperatura powyżej 50 ° C	TAK	Ograniczona żywotność
Atmosfera morska lub żrąca	Ograniczona żywotność	TAK
Poniżej ziemi	Połączenia mechaniczne – NIE	TAK
Nad ziemią	TAK	TAK
Ruchliwość	Połączenia mechaniczne – TAK	Łączenie fuzyjne – NIE
Typowy sklep	TAK	TAK
Typowy zakład przemysłowy	TAK	TAK
Czysty — wolny od zanieczyszczeń	TAK – (aluminium/miedź)	TAK
50 lat trwałości	?	TAK

Powyższy wykres pokazuje, że zarówno systemy rur metalowych, jak i PE100 mają pewne ograniczenia, które są oznaczone jako „NIE” lub „ograniczona żywotność”. Jednak obie opcje prawdopodobnie obsłużyłyby większość rzeczywistych aplikacji. W przypadku tych zastosowań należy wziąć pod uwagę koszt posiadania, łatwość użytkowania i elastyczność systemu, eliminację punktów nieszczelności i żywotność.

 

Wniosek

Konsultanci ds. sprężonego powietrza muszą mieć na uwadze zarówno mechaniczne, jak i niemechaniczne opcje połączeń orurowania, a także opcje metalowe i PE100, aby spełnić potrzeby swoich klientów. Ponieważ PE100 można łączyć z systemami metalowymi za mechanicznie, możliwy byłby system hybrydowy z rurami metalowymi i rurami PE100; w rzeczy samej, niektórzy mogą nazwać to „najlepszym z obu światów”.