Rury z tworzyw termoplastycznych służą społeczeństwu

Rozmowa z Piotrem Falkowskim, dyrektorem biura Polskiego Stowarzyszenia Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych.

Panie dyrektorze, minęło już sporo czasu od awarii systemu przesyłowego do warszawskiej oczyszczalni ścieków ''Czajka''. Jednak przez co najmniej kilka tygodni był to temat numer jeden. W mediach pojawiło się dużo sprzecznych ze sobą komunikatów i informacji. I jakkolwiek jesteśmy przyzwyczajeni do zalewu fake newsów, to przekłamania i nieścisłości w artykułach, które aspirowały do wyjaśnienia opinii publicznej kwestii związanych z budową oraz eksploatacją tego fragmentu sieci kanalizacyjnej, zostały przez branżę tworzywową bardzo źle odebrane.

Tak, nieszczęśliwie zdarzyło się, że w doniesieniach medialnych – szczególnie tych, których autorami byli dziennikarze niebędący fachowcami w branży instalacyjnej – padały dość niezręczne sformułowania, takie jak np. ''rury plastikowe''. Należy więc wyjaśnić, że najczęściej rozumiemy przez nie tworzywowe systemy przewodowe wykonane z polichlorku winylu (PVC-u), polietylenu (PE) lub polipropylenu (PP). Feralny odcinek rurociągu kanalizacyjnego pod dnem Wisły został zaś wykonany z rur GRP (żywica poliestrowa wzmacniana włóknem szklanym). Pod względem właściwości oraz technologii produkcji materiał ten nie może być bezpośrednio porównywany z systemami, o których wspomniałem wcześniej.

Co więcej, możemy pokusić się o stwierdzenie, że to właśnie rury ''plastikowe'', tutaj w postaci rur polietylenowych, wręcz uratowały sytuację, skracając czas awaryjnego zrzutu ścieków do Wisły. Przypomnę, że systemy polietylenowe PEHD świetnie sprawdzają się w najtrudniejszych warunkach, nawet na terenach objętych wpływami eksploatacji górniczej, co świadczy o ich bardzo wysokich parametrach jakościowych i wytrzymałościowych. I właśnie ze względu właściwości tych systemów oraz możliwość ich szybkiego montażu podjęto decyzję o budowie tymczasowego rurociągu z rur PE, który pomógł opanować kryzysową sytuację w ''Czajce''.

Pojawiły się również opinie, że awarii można było uniknąć, stosując inny typ rur. Spójrzmy więc na kwestię rur z tworzyw sztucznych od strony technicznej. Jak wyglądają ich właściwości eksploatacyjne w porównaniu z rurami kanalizacyjnymi wykonanymi z innych materiałów?

Uszkodzenia przewodów kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych stanowią zaledwie 1/5 liczby uszkodzeń odnotowywanych w przypadku rur kanalizacyjnych z materiałów tradycyjnych (sztywnych). Powyższe dane oparto na wynikach rozległego projektu badawczego dotyczącego właściwości eksploatacyjnych istniejących systemów kanalizacyjnych w Niemczech, Niderlandach i Szwecji. W ramach projektu wykonano inspekcję telewizyjną CCTV 1800 kilometrów istniejących sieci kanalizacyjnych, przy czym, dla zapewnienia porównywalności wyników, wszystkie poddane inspekcji rurociągi były eksploatowane co najmniej przez okres 12 lat. 

Wszelkie uszkodzenia były zapisywane zgodnie z systemem kodowania określonym w normie PN-EN 13508-2 ''Stan zewnętrznych systemów kanalizacyjnych – Część 2: System kodowania inspekcji wizualnej''. Sama zaś analiza danych została wykonana przez czołową europejską firmę konsultingową Stein & Partners. Następnie raport został poddany ocenie niezależnych ekspertów europejskich w celu zapewnienia pełnego obiektywizmu wyników i wniosków w nim zawartych.

Z raportu wynika m.in., że oddziaływanie na środowisko średniej długości odcinka kanalizacji wykonanej z rur termoplastycznych stanowi zaledwie 15% tego, jaki wpływ na środowisko wywiera odcinek wykonany z materiałów tradycyjnych (sztywnych). Biorąc zaś pod uwagę uszkodzenia, które wpływają na środowisko (infiltracja wód gruntowych i eksfiltracja ścieków), częstotliwość ich wystąpienia w przypadku rur kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych stanowi średnio tylko 25% częstotliwości uszkodzeń rur z materiałów tradycyjnych (sztywnych).

A co z odpornością chemiczną? Czy można stosować systemy z tworzyw termoplastycznych do ścieków zawierających substancje ropopochodne?

Odporność chemiczna rur z tworzyw termoplastycznych jest bardzo duża. Jeśli chodzi o typowe ścieki sanitarne, mieści się ona w zakresie pH2 do pH12. Odporność chemiczna każdego materiału zależy od wielu czynników, m.in. rodzaju samego materiału, stężenia i temperatury substancji chemicznych. W przypadku większości popularnych tworzyw termoplastycznych stosowanych w systemach wodociągowych i kanalizacyjnych ich odporność na transportowane płyny została przedstawiona w PKN-ISO/TR 10358 ''Rury i kształtki z tworzyw sztucznych – Zbiorcza tablica klasyfikacji odporności chemicznej''. 

Jeżeli mamy do czynienia z występowaniem specyficznego składu ścieków (przemysłowych), należy rozważyć zastosowanie innych rozwiązań tworzywowych, np. z polifluorku winylidenu (PVDF).

Oczywiście, systemy rurowe z tworzyw termoplastycznych można wykorzystywać do transportu ścieków zawierających substancje ropopochodne, jednak bardzo istotną rzeczą jest ich stężenie w tych ściekach. W Polsce dopuszczalna ilość substancji ropopochodnych, którą można wprowadzić do sieci kanalizacyjnej, nie może przekroczyć stężenia 15 mg/l. W przeciwnym przypadku należy zastosować urządzenia do podczyszczania.

Przed wprowadzeniem ścieków zawierających substancje ropopochodne należy sprawdzić odporność chemiczną poszczególnych tworzyw w raporcie technicznym PKN-ISO/TR 10358 oraz odporność chemiczną materiału, z którego wykonane są elementy uszczelniające w połączeniach kielichowych rur i kształtek. Może okazać się, że dla niektórych stężeń konieczne będzie zastosowanie uszczelnień w wersji olejoodpornej.

Czy zużycie ścierne, czyli tzw. ścieralność, stanowi problem związany z eksploatacją rur kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych?

W przypadku rur kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych zużycie ścierne jest tak niewielkie, że zupełnie nie ma wpływu na ich właściwości użytkowe. Przeprowadzone szczegółowe badania wykazały, że zużycie ścierne tego typu rur jest praktycznie niezauważalne. 

Szacowana rzeczywista ścieralność podczas stuletniej eksploatacji rur z tworzyw termoplastycznych była poziomem odniesienia dla określenia w normie PN-EN 13476 minimalnej wymaganej grubości ścianki dla rur o ściankach strukturalnych. Zużycie ścierne w prostych odcinkach rur z tworzyw termoplastycznych występujące przy transporcie piasku, np. w kanalizacji deszczowej, w stuletnim okresie eksploatacji, nie przekracza 0,5 milimetra. Rury z tworzyw termoplastycznych posiadają bardzo dużą odporność na zużycie ścierne w porównaniu do rur z takich materiałów jak kamionka, beton, czy żelbet. 

Tworzywa sztuczne nie są tak odporne na temperaturę, jak materiały tradycyjne. W jakim zakresie temperatur można stosować rury z tworzyw termoplastycznych?

Polskie normy określają maksymalną temperaturę ścieków dla sieci kanalizacji zbiorczej na poziomie 45°C (przepływ ciągły). W praktyce, temperatura może dochodzić chwilowo nawet do 70°C, ale zależy to od konstrukcji ścianki rury (lita, strukturalna). W takiej sytuacji możliwość zastosowania konkretnego rozwiązania rurowego z tworzyw termoplastycznych należy skonsultować z dostawcą. 

Należy pamiętać, że na rynku istnieją systemy rurowe z tworzyw termoplastycznych przeznaczone do wyższych temperatur. W instalacjach kanalizacji wewnętrznej temperatury odprowadzanych ścieków mogą dochodzić do 60°C, a chwilowo nawet do 90°C.

Wspomniał pan o konstrukcji ścianki rury. Czy rury kanalizacyjne o ściankach litych i strukturalnych posiadają podobne właściwości? 

Tak, rury o ściankach strukturalnych i rury o ściankach litych spełniają te same wymagania w zakresie właściwości. Rury o ściankach strukturalnych zostały opracowane pod kątem optymalnego wykorzystania materiału. Polska norma dotycząca termoplastycznych rur kanalizacyjnych o ściankach strukturalnych (PN-EN 13476) obejmuje szeroki zakres badań właściwości, z których większość została wzięta z istniejących norm odnoszących się do rur kanalizacyjnych o litych ściankach. 

Badania takich parametrów, jak sztywność obwodowa, udarność, szczelność połączeń czy odporność na cykliczny przepływ gorącej i zimnej wody, również zaczerpnięto z norm dla rur kanalizacyjnych o litych ściankach. Aby dostarczyć miary porównawczej właściwości wytrzymałościowych rur o ściankach strukturalnych i rur o ściankach litych, rury strukturalne dodatkowo poddawane są badaniu elastyczności obwodowej.

Wróćmy jeszcze do zagadnień związanych z temperaturą. Czy roboty montażowe systemów z rur z tworzyw termoplastycznych można prowadzić wtedy, gdy spadnie ona poniżej zera?

Jak najbardziej, układanie rur z tworzyw termoplastycznych w temperaturach ujemnych jest możliwe. Jednak należy pamiętać, że tworzywa takie jak PVC w temperaturach niższych niż 5°C są bardziej narażone na uszkodzenia mechaniczne. Chociażby w Skandynawii, prace instalacyjne są prowadzone przez cały rok. Niemniej należy zwrócić uwagę na zachowanie reżimu instalacyjnego, w szczególności wymagań odnośnie do materiału podsypki i obsypki w strefie rurociągu. W warunkach mrozu trzeba zachować ostrożność w operacjach transportowych i chronić rury przed uderzeniami. Wyznacznikiem podwyższonej wytrzymałości materiału jest cechowanie znakiem kryształu lodu. Znak ten informuje, że zostały przeprowadzone badania udarnościowe w temperaturze -10°C.

Czy istnieją specjalne wymagania i czynniki, które należy wziąć pod uwagę podczas instalacji rur kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych?

Jakość prac i dobra praktyka montażowa są najważniejszymi czynnikami zapewniającymi dobre właściwości użytkowe systemu kanalizacyjnego z tworzyw termoplastycznych. W projekcie TEPPFA ''Buried Pipe'' (''Rura ułożona w gruncie'') wykazano, że jakość prac instalacyjnych (obsypka/ zagęszczanie) w 80% wpływa na wielkość ugięcia rury. Sztywność obwodowa rury ma niewielki wpływ na wielkość jej ugięcia, gdy rurociąg jest układany przy zastosowaniu właściwych technik instalacyjnych. Również obciążenie ruchem kołowym nie wpływa na końcową wielkość ugięcia rury, lecz jedynie przyspiesza proces samozagęszczania gruntu po zakończeniu prac instalacyjnych. 

Jak długo rury z tworzyw termoplastycznych można składować bez utraty ich funkcjonalności? I co z promieniowaniem UV?

Nie ma ograniczenia czasowego związanego z magazynowaniem kanalizacyjnych rur z tworzyw termoplastycznych. Należy jednak unikać ich składowania w miejscach nasłonecznionych oraz o podwyższonej temperaturze, bez zapewnienia swobodnego przepływu powietrza i bez opakowań fabrycznych, gdyż w takim przypadku może dojść do ich niekontrolowanego odkształcenia lub zniszczenia. Powierzchnia zewnętrzna rur z tworzyw termoplastycznych składowanych przez dłuższy czas bezpośrednio na słońcu może ulec odbarwieniom. Płowienie nie wpływa jednak na utratę ich właściwości mechanicznych. Jeżeli producent rur nie wskazuje inaczej, warunki prawidłowego magazynowania rur są opisane w pkt. 6.4 ''Warunki składowania'' w normie PN-C-89224:2018.

Na rynku istnieje wielu producentów rur. Czy systemy rurowe z tworzyw termoplastycznych są zamienne?

Rury o tej samej geometrii i tolerancji oraz o tym samym typie ścianki są wzajemnie zamienne. Właściwości poszczególnych tworzyw termoplastycznych są zróżnicowane, a o możliwości ich zamiennego stosowania ostatecznie decyduje autor projektu. W polskich normach dla termoplastycznych rur kanalizacyjnych o gładkich ściankach, powstających w wyniku wytłaczania, zostały szczegółowo określone wymagania wymiarowe dla średnic zewnętrznych (średnice nominalne DN/OD). Obejmują one rury o średnicach w zakresie DN/OD oraz DN/ID od 110 do 3000 milimetrów. 

Polska norma dotycząca systemów (rur i kształtek) kanalizacyjnych o ściankach strukturalnych określiła tak samo wąskie tolerancje, jak dla systemów o gładkiej powierzchni zewnętrznej (rury wielowarstwowe). Pola tolerancji dla systemów (rur i kształtek) z profilowaną powierzchnią zewnętrzną zostały sprecyzowane w taki sposób, że spełnione są te same ścisłe wymagania wymiarowe. Dostępna jest również szeroka oferta kształtek przejściowych pozwalających na łączenie systemów rurowych z tworzyw termoplastycznych z rurami z innych materiałów. 

Czy należy przez to rozumieć, że istnieją polskie normy dla wszystkich kanalizacyjnych systemów rurowych z tworzyw termoplastycznych?

Większość typów rur kanalizacyjnych z tworzyw termoplastycznych jest objęta normami europejskimi oraz polskimi. Oprócz tego istnieją systemy rurowe objęte krajowymi ocenami technicznymi, wydanymi zgodnie z obowiązującym prawem. Określone w tych dokumentach wymagania w zakresie badania właściwości zostały na tyle zracjonalizowane, że osoby tworzące specyfikacje techniczne mogą być pewne, że niezależnie od tego, jaki materiał lub typ rury kanalizacyjnej z tworzyw termoplastycznych wybiorą, wyrób będzie właściwy dla przedmiotowej aplikacji.

Obecnie wiele mówi się o recyklingu tworzyw sztucznych. Jak to wygląda w branży wodno-kanalizacyjnej? Czy rury wykopane z ziemi mogą być ponownie wykorzystane?

Tak, polskie normy wyjaśniają, jak i gdzie materiał z recyklingu rur może być wykorzystany ponownie przy produkcji nowych rur. Środkowa warstwa kanalizacyjnych rur wielowarstwowych (typ A1) może być w 100% wykonana z materiału pochodzącego z recyklingu rur i kształtek (w tym starych, zużytych). W przypadku innych typów rur ze ścianką strukturalną, wytyczne i zastrzeżenia zostały określone w załącznikach do normy PN-EN 13476. 

Należy podkreślić, że wszystkie rury kanalizacyjne z tworzyw termoplastycznych, nawet te zawierające materiał z recyklingu, spełniają te same wymagania polskich norm. Nie ma tutaj żadnych odstępstw. Stosowanie takich systemów rurowych w granicach ich przeznaczenia jest bezpieczne i gwarantuje taki sam okres ich bezawaryjnej eksploatacji, czyli co najmniej 100 lat.

Wspominam o recyklingu, gdyż ostatnio jest to jeden z głównych tematów, którym żyje przemysł. Odzysk tworzyw sztucznych to podstawa gospodarki o obiegu zamkniętym w branży przetwórczej. Zagadnienia związane z obiegiem surowców stały się niezwykle istotne w obliczu zagrożeń związanych z zaśmiecaniem środowiska przez odpady tworzywowe i wynikających z tego faktu legislacji.

Wszystko to, o czym rozmawialiśmy wcześniej dowodzi, że systemy z tworzyw sztucznych stosowane w projektach infrastrukturalnych są bardzo dalekie od ''plastiku'' jednorazowego użytku, którego nadmierne wykorzystanie wywołuje zasadne kontrowersje na całym świecie. Za największego emitenta odpadów uznaje się obecnie sektor wyrobów z tworzyw sztucznych jednorazowego użytku, zaś branża producentów rur z tworzyw sztucznych znajduje się na drugim końcu tej skali.

Rury ułożone w gruncie służą społeczeństwu, wykonując niezbędne zadania polegające na bezpiecznym i wydajnym transporcie wody oraz ścieków przez 7 dni w tygodniu i 24 godziny na dobę. I to właśnie dzięki systemom z tworzyw sztucznych, które dostarczają czystą wodę, odprowadzają ścieki, a także zagospodarowują wody opadowe, diametralnie zmieniła się jakość życia setek milionów ludzi na naszej planecie.

Z kolei jeśli chodzi o legislację, to muszę przyznać, że środowisko producentów rur z tworzyw sztucznych z zadowoleniem przyjęło nową dyrektywę w sprawie wody pitnej (DWD), która została zatwierdzona na sesji plenarnej Parlamentu Europejskiego 15 grudnia 2020 r. Zapewni ona lepszy dostęp do wysokiej jakości wody wodociągowej, także osobom znajdującym się w trudnej sytuacji. Po raz pierwszy postawione zostały ujednolicone wymagania dla materiałów mających kontakt z wodą pitną, w tym systemów rur z tworzyw sztucznych. 

Nowe przepisy mają zapewnić wysoką jakość wody wodociągowej w całej UE. Dyrektywa stanowi odpowiedź na inicjatywę obywatelską ''Right2Water'' na rzecz poprawy dostępu wszystkich Europejczyków do bezpiecznej wody pitnej, podpisaną przez ponad 1,8 mln osób. Tym samym jest to pierwsza europejska inicjatywa obywatelska, która stała się prawem. 

Rozmawiała: Agata Mojcner