Wykorzystanie polietylenu w systemach rurowych

W ostatnich latach polietyleny osiągnęły niesamowity sukces na rynku materiałów wykorzystywanych do budowy systemów wodociągowych. Trudno dzisiaj praktycznie wyobrazić sobie tego typu instalacje bez wykorzystania polietylenu.

Rury z polietylenu charakteryzują się przede wszystkim ogromną trwałością. Pierwsze systemy korzystające z rur polietylenowych zostały zainstalowane ponad 40 lat temu i nadal są w użyciu, choć już niebawem dobiegnie końca okres na jaki były projektowane. Był to z reguły czas 50 lat, bo na tyle projektowane były polietyleny pierwszej generacji. Oczywiście w tym czasie nie przerwano dostarczania na światowy rynek polietylenów o najwyższej jakości i nieosiągalnych jeszcze kilka dekad temu właściwościach.

Nowoczesne, niedawno opracowane materiały polietylenowe wykazują oczekiwaną trwałość przekraczającą sto lat przy transporcie wody o temperaturze nie wyższej niż 20 st. C. Ich odporność na skutki uszkodzeń jakich rury mogą doznać podczas prac instalacyjnych, również poprawiała się na przestrzeni lat. Najnowsze dedykowane surowce do produkcji rur mogą być uznane nawet za niewrażliwe na skutki uszkodzeń powierzchni zewnętrznej i tym samym pozwalające na układanie rur w bardzo trudnych warunkach.

Ponadto unikatowa elastyczność polietylenu umożliwia nawijanie na bębny rur o średnicach do 180 mm, co przy możliwości produkcji długich, nawet kilkusetmetrowych odcinków ułatwia transport i układanie rurociągów. Rury dostarczane w tak długich odcinkach wymagają podczas prac montażowych wykonywania mniejszej liczby połączeń, umożliwiając szybszą i tańszą instalację, jednocześnie redukując ryzyko wystąpienia nieszczelności. Rury polietylenowe można łatwo układać nawet w dość krętych wykopach i to bez konieczności każdorazowego stosowania kształtek przy zmianie kierunku trasy rurociągu. Ta giętkość oznacza również, że rury polietylenowe, w przeciwieństwie do materiałów sztywnych, poddają się ruchom gruntu, co się zwykle zdarza podczas użytkowania systemu rurowego. W ekstremalnych sytuacjach, np. trzęsieniach ziemi, systemy polietylenowe zawsze wykazują najmniejszą awaryjność. Potwierdziły to badania przeprowadzone po trzęsieniu ziemi, które miało miejsce w Japonii.

Rury metalowe, np. żeliwne i stalowe ulegają awariom na skutek korozji przy czym prędkość jej rozwoju jest trudna do przewidzenia. Używane czasami powłoki ochronne mogą zostać uszkodzone, a to prowadzi do jeszcze większych szybkości korozji. Niektóre rodzaje gleby mogą być przyczyną korozji rur metalowych na zewnętrznej powierzchni. Produkty korozji wpływają na obniżenie jakości wody w rurach żeliwnych i stalowych. Rury z polietylenu ze względu na swoją dużą odporność chemiczną są bardzo odporne na korozję, obniżając w ten sposób koszty eksploatacji systemu i wydłużając jego trwałość.

Ze względu na swoje termoplastyczne własności systemy rurowe z polietylenu mogą być łączone przy użyciu metody zgrzewania elektrooporowego lub zgrzewania doczołowego.

Obecnie cała sieć wodociągowa może być wykonana z polietylenu. Zostały opracowane różne rodzaje polietylenu, oferujące możliwość optymalnego wykonania poszczególnych jej fragmentów. Dla małych średnic, gdzie elastyczność i zwijalność są najważniejsze, polietylen o średniej gęstości jest najlepszym rozwiązaniem. Takie gatunki polietylenu produkowane przy użyciu nowoczesnej technologii bimodalnej łączą właściwości z unikalną odpornością na powolny wzrost pęknięć, który może być zainicjowany przez uszkodzenia powierzchni zewnętrznej. To wszystko czyni je najlepiej sprzedawanym surowcem do produkcji rur o mniejszych średnicach, np. rur na przyłącza domowe.

Dla rur o większych średnicach polietylen wysokiej gęstości oferuje dodatkowe zalety. W szczególności większą wytrzymałość, co pozwala na stosowanie cieńszych ścianek w porównaniu do rur wykonanych z polietylenu średniej gęstości. Oprócz standardowych właściwości nowoczesnego polietylenu wysokiej gęstości, podczas wytłaczania nie spływa po wewnętrznej powierzchni rury w takim stopniu, by powodować duże wahania grubości ścianki na jej obwodzie. Umożliwia to produkcję rur o jeszcze większych średnicach i grubościach ścianek, poszerzając w ten sposób obszar ich zastosowań. Dzięki temu specjalnemu materiałowi można produkować rury polietylenowe o średnicy 2000 mm i ściance grubości 120 mm.

Dla przykładu koncern Borealis opracował nowy materiał polietylenowy przeznaczony do produkcji kształtek ciśnieniowych metodą wtryskową. Ten unikalny materiał umożliwia produkcję kształtek najwyższej jakości.

Polietylen jest też materiałem neutralnym względem wody i niewrażliwym na zmianę jej jakości, m.in. wartość pH i twardość. Może to mieć natomiast miejsce podczas użytkowania rurociągu. Rury z polietylenu mają niski współczynnik tarcia. Typowe wartości chropowatości stosowane przez projektantów sieci wodociągowych to 0,05 mm dla polietylenu, podczas gdy dla żeliwa sferoidalnego przyjmowane są wartości z zakresu od 0,5 do 1,0 mm.

Co więcej, rury polietylenowe w przeciwieństwie do rur metalowych nie doświadczają inkrustacji, osadów lub korozji, zmniejszających wewnętrzną średnicę przewodu. Wielkość przepływu wody pozostaje niezmienna przez cały czas. Właściwości organoleptyczne i stopień mikrobiologicznego wzrostu w rurach jest regularnie kontrolowany przez zewnętrzne laboratoria, by zapewnić, że rury nie wpływają na smak i zapach transportowanej wody.

Z różnych przyczyn stosowanie rur polietylenowych można uznać za przyjazne środowisku. Relatywnie niska waga rur pomaga zmniejszać koszty transportu i montażu rurociągów, w tym ograniczać koszty nośników energii.

Trwałość rurociągów i ich szczelność pomagają chronić zasoby wodne. Rury z tego tworzywa mogą być poddane recyklingowi i przetworzone na energię po zakończeniu cyklu ich użytkowania. Charakteryzują się niskim zużyciem energii w całym okresie życia produktu.

Oczywiście w sukcesie rur tworzywowych kluczową rolę odegrała innowacyjność. Cała branża budowlana zawsze starała się poprawiać właściwości materiału, zaś każdą nową jego generację cechowała lepsza charakterystyka w stosunku do poprzedniej. Dobór rur i polietylenów powinien być zawsze dokonywany z myślą, aby projektowany system miał trwałość przekraczającą 50 lat. Ponadto materiały te muszą spełniać nie tylko wymogi w zakresie długotrwałej wytrzymałości na ciśnienie hydrostatyczne, ale także i inne, jak np. odporność na powolny wzrost pęknięć.