Rozwiązanie na lata: rury z polietylenu sieciowanego PE-Xc do wody pitnej

Systemy zaopatrzenia w wodę pitną stawiają rurom wysokie wymagania. Dotyczy to zarówno modernizacji miejskich sieci wodociągowych, jak i budowy nowych osiedli mieszkaniowych czy instalacji w szpitalach, placówkach opieki społecznej, hotelach, obiektach sportowych i szkołach. PE-Xc znajduje również zastosowanie w budowie statków wycieczkowych jako składnik rur wielowarstwowych. W tych zastosowaniach kluczowe znaczenie mają bezpieczeństwo higieniczne wody pitnej, brak wpływu na jej smak, stabilność wymiarowa, odporność na ciśnienie i temperaturę, a także certyfikacja dopuszczająca do stosowania w żegludze. Polietylen sieciowany wiązką elektronów zastępuje tradycyjne materiały rurowe i sprawdza się wszędzie tam, gdzie w obiegu znajduje się duża ilość świeżej wody o wysokiej zawartości tlenu, która jest regularnie pobierana. Rury i pręty z PE-Xc sieciowanego radiacyjnie charakteryzują się wysoką odpornością na ciśnienie, temperaturę i obciążenia mechaniczne. Nadają się zatem do zastosowań wymagających długotrwałej stabilności i spełnienia rygorystycznych wymagań higienicznych.

Poprawa właściwości rur z tworzyw sztucznych poprzez sieciowanie radiacyjne

Systemy rurowe z PE-Xc przeznaczone do przesyłu wody pitnej oferują istotne korzyści w porównaniu z tradycyjnymi materiałami, takimi jak żeliwo, PVC i stal. Wysokoenergetyczne jonizujące promieniowanie elektronowe pozwala w kontrolowany sposób poprawiać właściwości rur, kształtek i złączek. Powstająca struktura usieciowana znacznie zwiększa ich odporność cieplną oraz odporność na pękanie naprężeniowe. Właściwości te w istotnym stopniu przyczyniają się do niezawodności eksploatacyjnej i długiej trwałości w wymagających warunkach. Szczególne znaczenie mają większa długotrwała wytrzymałość hydrostatyczna w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia wewnętrznego, a także lepsza stabilność wymiarowa.

Do napromieniania wykorzystuje się wiązki elektronów wytwarzane w akceleratorach, zazwyczaj o energii do 10 megaelektronowoltów (MeV). Podczas sieciowania rura przechodzi przez wiązkę elektronów. Energia wiązki wywołuje w tworzywie kontrolowane reakcje chemiczne, w wyniku których poszczególne łańcuchy polimerowe łączą się ze sobą, tworząc trójwymiarową sieć. Tak równomiernie usieciowaną rurę oznacza się jako PE-Xc. Litera „X” oznacza usieciowanie, a litera „c” - fizyczną metodę sieciowania za pomocą promieniowania. Efektem jest trwała poprawa odporności cieplnej i chemicznej, odporności na pełzanie pod długotrwałym obciążeniem oraz odporności na ścieranie. Tak zmodyfikowana rura może zatem pracować w bardziej wymagających warunkach i zachowywać swoje właściwości przez znacznie dłuższy czas. Sieciowanie radiacyjne jest procesem, którym można precyzyjnie sterować: dobór dawki promieniowania pozwala uzyskać wymagane właściwości materiału i zapewnić ich powtarzalność. Napromienianie stanowi ostatni etap przetwarzania przed dostawą wyrobów.

Szczegółowe omówienie poprawy właściwości materiałowych

Rury z polietylenu o dużej gęstości (HDPE) poddaje się sieciowaniu radiacyjnemu od dziesięcioleci, aby nadać im wymagane właściwości użytkowe. W przypadku rur do przesyłu wody pitnej istotna jest jednak nie tylko odporność na temperaturę i ciśnienie. Zwłaszcza w przemyśle stoczniowym i hotelarstwie ważną rolę odgrywają również masa, odporność na korozję, łatwość montażu, właściwości dźwiękochłonne oraz bezpieczeństwo higieniczne wody. Sieciowanie radiacyjne i uzyskiwane dzięki niemu właściwości materiałowe zapewniają rurom PE-Xc szereg korzyści zależnych od konkretnego zastosowania:

• Znacznie mniejsza masa w porównaniu z metalowymi systemami rurowymi ułatwia transport, przenoszenie i montaż.
  
• Materiał nie ulega korozji, dzięki czemu rury PE-Xc są mniej podatne na powstawanie osadów rdzy oraz uszkodzenia korozyjne.
  
• Szybki montaż i swoboda prowadzenia instalacji wynikają z łatwości obróbki rur z tworzyw sztucznych oraz ich dostosowania do warunków budowlanych, na przykład podczas remontów lub przy skomplikowanym przebiegu instalacji rurowych w hotelach.
  
• Zdolność do tłumienia drgań i dźwięków może przyczyniać się do ograniczenia wibracji oraz hałasu eksploatacyjnego na statkach i w hotelach.
  
• Po uzyskaniu odpowiedniej certyfikacji rury nadają się również do instalacji wody pitnej o wysokich wymaganiach higienicznych. Ponieważ ich powierzchnia nie koroduje, do wody pitnej nie przedostają się z niej cząstki będące produktami korozji.
  

Sieciowanie radiacyjne rur i prętów z PE-Xc

Sieciowanie radiacyjne odbywa się w sposób ciągły po wytłaczaniu, z wykorzystaniem wysokoenergetycznych elektronów. Zapobiega ono gwałtownemu spadkowi wytrzymałości, który w przypadku rur termoplastycznych występuje zwykle podczas długotrwałych badań odporności na ciśnienie wewnętrzne, zwłaszcza w wysokiej temperaturze, sięgającej 95°C. Jednocześnie zmniejsza podatność rur na pękanie naprężeniowe i zwiększa ich odporność na substancje chemiczne oraz agresywne media.
W jednym etapie technologicznym można sieciować również rury wielowarstwowe, zarówno zwinięte w kręgi, jak i dostarczane w odcinkach prostych. Wiązka elektronów bez trudu przenika przez cienką warstwę metalu. Proces ten poprawia jednocześnie wytrzymałość połączenia między warstwą metalową a tworzywem na ich granicy. W przeciwieństwie do rur PE-Xa i PE-Xb sieciowanych chemicznie, w rurach PE-Xc sieciowanych radiacyjnie nie występuje ryzyko obecności pozostałości chemicznych środków sieciujących. W porównaniu z metodami chemicznymi fizyczny proces sieciowania radiacyjnego zapewnia również bardzo wysoką niezawodność procesu oraz znacznie większą szybkość produkcji.

Rury PE-Xc sieciowane radiacyjnie w łańcuchu logistycznym

W przypadku rur PE-Xc sieciowanie radiacyjne przeprowadza się jako ostatni etap po uformowaniu wyrobu, przed jego dostawą do klienta końcowego. Zaletą obróbki promieniowaniem jonizującym jest to, że po prostej procedurze dopuszczenia wyrobów do dalszego wykorzystania można je od razu użytkować lub poddawać dalszemu przetwarzaniu, bez konieczności dodatkowych badań, magazynowania czy zachowywania okresów oczekiwania.

Napromienianie z reguły zleca się wyspecjalizowanym usługodawcom, ponieważ budowa i eksploatacja niezbędnych urządzeń są wymagające. Operatorzy akceleratorów elektronów muszą między innymi spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące zabezpieczeń budowlanych oraz dysponować rozbudowanymi systemami monitorowania. Korzystanie z usług zewnętrznych zapewnia wyraźne korzyści zwłaszcza w produkcji seryjnej. Dzięki wysokiemu wykorzystaniu mocy produkcyjnych i specjalistycznemu doświadczeniu usługodawcy stosują wysoce zautomatyzowane procesy, które zapewniają wymaganą szybkość i wysoki poziom jakości.

Przejście rur PE-Xc przez urządzenie do napromieniania trwa kilka sekund. Następnie za pomocą znormalizowanej metody badawczej sprawdza się, czy osiągnięto wymagany stopień usieciowania. Wyrób jest wówczas gotowy do natychmiastowego użycia. W optymalnym przypadku usługodawca zapewnia pełną identyfikowalność, rejestrując każde zlecenie od przyjęcia towaru, przez napromienianie, aż po dostawę oraz dokumentując cały przebieg procesu zgodnie z odpowiednimi przepisami.

Autor:
Dr. Michal Daněk
BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG
Tel: +420 518 324 510
Email: danek@bgs.eu
https://bgs.eu/en/radiation-crosslinking/