Rury do wody. Wady i zalety różnych rur do wody. Z jakich rur budować wodociąg?
Wybierając materiał na rury do wody, należy zwrócić uwagę na cechy eksploatacyjne rur (oddziaływanie na wodę pitną, łatwość wymiany elementów, możliwość renowacji), a także wytrzymałość konstrukcyjną rur do wody, podatność na obciążenia i uszkodzenia, łatwość montażu.
Rury do wody są elementem instalacji wodociągowej, czyli układu, w którym łączy się przewody, armaturę i urządzenia służące do zaopatrywania budynków w zimną i ciepłą wodę użytkową. Taka instalacja podlega również wymaganiom jakościowych (określonym w przepisach), jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do spożycia przez ludzi.
Najważniejsze właściwości rur do wody
Trwałość rur do wody wiąże się z ich odpornością na korozję. Naturalnie odporne na korozję są tworzywa sztuczne. W rurach żeliwnych i stalowych stosuje się natomiast powłoki ochronne na zewnętrznej i wewnętrznej ściance rury. Powłokę wewnętrzną najczęściej wykonuje się z cementu. Chroni on przed korozją, a rury do wody mają dzięki niemu małą chropowatość. Cement jako surowiec mineralny pochodzenia naturalnego nie wpływa negatywnie na jakość wody pitnej, a tym samym na zdrowie ludzkie. Wkładka cementowa jest bardzo gładka, dlatego warunki przepływu są lepsze niż w nowej rurze bez wykładziny. Powłoki zewnętrzne zabezpieczają rurę do wody przed korozyjnym działaniem gruntu, wód gruntowych oraz prądów błądzących.
Ważna jest również wytrzymałość rur do wody. Decyduje ona o tym, czy rury z danego materiału mogą zostać użyte do budowy wodociągów w szczególnych warunkach gruntowych (np. w gruntach narażonych na obciążenia dynamiczne, przy pokonywaniu przeszkód terenowych). Największą wytrzymałość konstrukcyjną mają rury z żeliwa sferoidalnego i stali, najmniejszą tworzywa sztuczne.
Szybkość i sprawność budowy wodociągu zależy od rodzaju złącz, ciężaru elementów, długości odcinków rur, zakresu przygotowania podłoża pod wodociąg. Złącza kielichowe z pierścieniem uszczelniającym przyspieszają montaż rurociągu. Wolniej przebiega zgrzewanie. Najdłużej trwa łączenie metodami tradycyjnymi, np. spawanie. Długie odcinki i mały ciężar rur do wody umożliwiają szybki montaż. Najlepsze pod tym względem są rury stalowe i tworzywowe. Należy również pamiętać, że rury do wody z PVC i PE mają mniejszy zakres średnic w porównaniu z rurami stalowymi czy żeliwnymi.
Jakość wymaganego podłoża zależy głównie od rodzaju gruntu, a tylko w niewielkim stopniu od materiału rury. Wodociągi z żeliwa sferoidalnego i stali mają w tym zakresie mniejsze wymagania niż rury do wody z tworzyw sztucznych.
W użytkowaniu wodociągu ważna jest łatwość eksploatalacji. Rurociągi, niezależnie od rodzaju materiału, z którego są wykonane, muszą być przecież poddawane renowacji. Odnawianie może się jednak różnić zakresem. Odcinki przewodów, które po uszkodzeniu tracą konstrukcję, muszą być wymienione na nowe (rury do wody z tworzyw). Te, które utrzymały jeszcze swoją konstrukcję (żeliwo i stal), mogą być rekonstruowane przy zachowaniu starego rurociągu.
Podczas eksploatacji wodociągów uciążliwe są uderzenia hydrauliczne. Szybkość rozchodzenia się fali uderzeniowej zależy od materiału rury do wody i grubości ścianki. Najkorzystniejsze jest stosowanie rur z tworzyw sztucznych, w których prędkość rozchodzenia się fali ciśnienia jest najmniejsza.
Rury do wody z żeliwa i stali
Ze względu na materiał, z którego wykonane są rury do wody, możemy je podzielić na dwie grupy: metalowe i z tworzyw sztucznych.
Do produkcji rur do sieci wodociągowych zewnętrznych używa się takich metali jak stal, żeliwo szare i żeliwo sferoidalne. Ze względu na podatność tych materiałów na korozję (oprócz żeliwa szarego), rury są zabezpieczone powłokami ochronnymi w wewnątrz i od zewnątrz. Rury metalowe są szczelne, nie przepuszczają związków chemicznych i gazów, dlatego można je stosować np. w gruntach silnie skażonych.
Rury do wody stalowe mają dobre właściwości mechaniczne (duża wytrzymałość na rozciąganie, zginanie i ściskanie). Połączenia spawane muszą jednak wykonywać wykwalifikowani pracownicy. Łatwa jest lokalizacja przewodu. Niestety, konieczność stosowania powłok ochronnych pociąga za sobą wzrost kosztów inwestycji. Uszkodzenie powłok powoduje szybką korozję zewnętrzną i wewnętrzną. Powłoki wewnętrzne w rurach stalowych to zazwyczaj zaprawa cementowa lub powłoki tworzywowe a zewnętrzne - asfaltowe i tworzywowe (PE). Podstawowym sposobem łączenia rurociągów z rur stalowych jest spawanie. Mogą być również łączone na kielich lub kołnierze.
Rury do wody z żeliwa szarego są odporne na korozję nawet bez specjalnych zabezpieczeń. Wadą rur z tego materiału jest jednak kruchość oraz mała odporność na uderzenia i zginanie. Ścianki rur są więc stosunkowo grube. Zwiększa to ich ciężar, a więc podwyższa koszty transportu i montażu. Ciężar rur ogranicza ich długość (3-6 m), dlatego montaż jest pracochłonny. Potrzebna jest także duża ilość złączy, które mogą być przyczyną nieszczelności.
Korzystniejsze parametry mają rury do wody z żeliwa sferoidalnego. Ich właściwości mechaniczne są porównywalne lub lepsze od właściwości stali. Charakteryzują się większą niż żeliwo szare wytrzymałością na zginanie, ściskanie i rozciąganie, dobrą twardością i odpornością na obciążenia dynamiczne. Są ciężkie, choć lżejsze od żeliwa szarego. Nie są również tak odporne na korozję jak żeliwo szare. Muszą więc być stosowane powłoki ochronne. Jako zewnętrzne - cynk + bitumity + PE, a jako wewnętrzne - zaprawa cementowa. Rury z żeliwa łączy się przeważnie na kielich. Tam, gdzie może zachodzić potrzeba wymiany rury lub kształtki czy elementu uzbrojenia, stosuje się także połączenia kołnierzowe. Przy połączeniu kielichowym bowiem trzeba byłoby ciąć rury.
Rury do wody z tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne są lekkie, co ułatwia układanie rurociągu. Rury do wody z tworzyw są całkowicie odporne na korozję i na prądy błądzące. Mają małą chropowatość ścianki wewnętrznej, dlatego strata ciśnienia wody jest niewielka. Rury do wody z tworzyw sztucznych są również bardzo elastyczne. Pozwala to tłumić uderzenie hydrauliczne.
Tworzywa można bez obaw łączyć z innymi materiałami. Na styku tych dwóch materiałów nie powstają mikroogniwa elektryczne, powodujące korozję elektrochemiczną.
Rury do wody tworzywowe mają mniejszą od metalowych wytrzymałość mechaniczną. W temperaturze ujemnej większa jest ich kruchość, dlatego zaleca się wówczas ostrożny montaż i transport. Z uwagi na współpracę rur tworzywowych z gruntem wymaga się przestrzegania warunków dotyczących przygotowania podłoża i zagęszczania gruntu.
Przewody wodociągowe z tworzyw sztucznych wykonuje się z polichlorku winylu (PVC) i polietylenu (PE). PE do rur sieci wodociągowych jest produkowany w dwóch klasach: PE 80 i 100. Różnią się one wytrzymałością. PE 100 może wytrzymać ciśnienie do 1,6 MPa, zaś PE 80 do 1,0 MPa. Polietylen jest lżejszy od innych materiałów (nawet od PVC). Przy składowaniu rur należy zwrócić uwagę na to, by nie były narażone na długotrwałe działanie promieni słonecznych, ponieważ są szczególnie wrażliwe na promieniowanie UV.
Łączenie rur do wody z polietylenu wymaga specjalistycznego sprzętu (zgrzewarek) i starannie przeszkolonych pracowników. Przy połączeniach zgrzewanych często powstają nadlewy. Powodują one opory miejscowe i straty ciśnienia. Najczęściej stosowaną metodą łączenia rur średnicy powyżej 90 mm z polietylenu jest zgrzewanie doczołowe, a rur do 90 mm zgrzewanie za pomocą elektrozłączek. Można także stosować połączenia za pomocą kołnierzy i kształtek zaciskowych. Przy wykonywaniu połączenia zgrzewanego należy przestrzegać wymogów producenta, ponieważ niemożliwa jest kontrola szczelności połączeń metodami nieniszczącymi. Zgrzewane końcówki rur muszą być czyste i suche. Trzeba pamiętać, aby zgrzewać rury o tym samym wskaźniku szybkości płynięcia i grubości ścianki.
PVC jest najtańszym surowcem spośród tworzyw sztucznych stosowanych do produkcji rur ciśnieniowych. Ma bardzo dobrą wytrzymałość i udarność. Rury do wody z PVC są sztywniejsze od polietylenowych. Podstawowym sposobem łącznia rur z PVC są połączenia kielichowe. Na połączeniach z armaturą (np. zasuwy) wykonywane są złącza kielichowe lub kołnierzowe. Montaż złącza kielichowego może być wykonany za pomocą specjalnego urządzenia wciskowego (przy większych średnicach) lub ręcznej dźwigni.
Układanie rur do wody w gruncie
Przewody wodociągowe układa się w ziemi na głębokości: większej o 40 cm od głębokości przemarzania - rury do wody średnicy do 1000 mm, a o 20 cm rury do wody średnicy 1000 mm i większej.
Do budowy wodociągu wykonuje się wykopy liniowe, wąskoprzestrzenne, o ścianach pionowych odeskowanych i rozpartych lub ścianach skarpowanych bez obudowy. Wybór rodzaju zależy od głębokości wykopu i warunków hydrogeologicznych. Przy głębokościach większych niż 1 m, niezależnie od rodzaju gruntu i nawodnienia, wszystkie wykopy powinny mieć pionowe ściany odeskowane i rozparte. Na gruntach suchych i półzwartych dopuszcza się deskowanie ażurowe - nieszczelne. Wykonując wykopy za pomocą sprzętu zmechanizowanego, nie wolno dopuścić do przekroczenia projektowanej głębokości. Powoduje to naruszenie podłoża rodzimego i nierównomierne osiadanie przewodu. Rury mogą leżeć na gruncie rodzimym, gdy jest on mineralnym gruntem sypkim. Materiał podłoża nie powinien zawierać cząstek większych niż 20 mm oraz kamieni o ostrych krawędziach. Nie może być także zmrożony.
Podsypkę stosuje się na gruntach skalistych i kamienistych. Rury można montować w wykopie i na powierzchni terenu (rury tworzywowe).
Przed przekazaniem rurociągu do użytku należy przeprowadzić próbę szczelności. Szczegółowe wymagania odnośnie szczelności rurociągu zawarte są w normie PN-B-10725:1981 Wodociągi. Przewody zewnętrzne. Wymagania i badania. Próbę tę przeprowadza się po zasypaniu warstwy ochronnej. Jest to warstwa przykrywająca przewód, grubości 30 cm i zabezpieczająca go przed poruszeniem się w trakcie próby szczelności. Złącza rur powinny zostać odkryte, aby łatwiej było wykryć nieszczelności. W czasie próby szczelności sieć wodociągową należy napełnić wodą i odpowietrzyć. Ciśnienie jest wówczas o 50% wyższe od najwyższego ciśnienia roboczego.
Wykopy pod wodociąg po zakończeniu budowy należy oczywiście zasypać. Zasyp wykopu składa się z dwóch warstw: obsypki (warstwy ochronnej rury) i zasypki (warstwy wypełniającej). Materiałem zasypu warstwy ochronnej powinien być grunt mineralny - piasek sypki, drobno- lub średnioziarnisty bez grud i kamieni. Obsypkę wykonuje się warstwami, zagęszczając każdą warstwę w tym samym czasie po obu stronach przewodu, by uniknąć przemieszczenia się rurociągu.
Mechaniczne zagęszczanie nad rurą można rozpocząć dopiero wtedy, gdy nad jej wierzchem została wykonana warstwa obsypki grubości co najmniej 30 cm. Zalecane zagęszczenie obsypki dla przewodów umieszczonych pod drogami (aby uniknąć osiadania gruntu) nie powinno być mniejsze niż 95% zmodyfikowanej wartości Proctora. Tam, gdzie przykrycie przekracza 4 m, boczna obsypka powinna być zagęszczona do 90%, a do 85% w pozostałych wypadkach. Pozwala to na przenoszenie przez rurę nacisków z góry i zapobiega występowaniu obciążeń miejscowych. Zasypka może być wykonana z gruntu rodzimego, jeżeli maksymalna wielkość cząsteczek nie przekracza 300 mm. Nie można używać dużych kamieni i głazów narzutowych.
Ostatnią czynnością przed oddaniem przewodu do eksploatacji jest płukanie i dezynfekcja. Płukanie odbywa się wodą wodociągową. Dezynfekcja polega na powolnym wypełnieniu przewodu wodą wraz ze środkiem dezynfekującym. Po przeprowadzeniu dezynfekcji przewód należy ponownie przepłukać.
Przyłącza wodociągowe
Służą do doprowadzenia wody z przewodu rozdzielczego sieci wodociągowej do budynku. Przyłącze wodociągowe można wykonać dwoma sposobami - wstawiając trójnik lub za pomocą opaski. Zastosowanie na przyłączeniu trójnika wymaga wyłączenia odcinka przewodu z eksploatacji i opróżnienia rury. Za pomocą opaski przyłącze wodociągowe można wykonać w trakcie normalnej pracy sieci - bez konieczności opróżniania przewodu. Na przewodzie umieszcza się opaskę z gwintowanymi końcówkami, wraz ze specjalną kształtką z kołnierzową lub gwintowaną końcówką przyłączeniową. Uszczelkę, znajdującą się pomiędzy kształtką a rurociągiem, dociska się poprzez dokręcenie śrub na opasce. Zapewnia to szczelność połączenia. Na kształtce umieszcza się zasuwę lub kurek (otwarte w czasie wiercenia), a następnie ramę z frezem. Po wyfrezowaniu otworu cofa się frez i zamyka zasuwę lub kurek i montuje przewód przyłącza. Na rynku jest w tej chwili duży wybór specjalnych opasek z nawiertkami.
