Żeliwne rury do kanalizacji zewnętrznej: rodzaje, cechy zastosowania i montażu

Rury żeliwne używane w budowie sieci kanalizacyjnych pozostają wciąż aktualnym materiałem. Pomimo silnej konkurencji ze strony plastiku, z żeliwnych wyrobów buduje się niezawodne rurociągi, przeznaczone do najdłuższej eksploatacji. Mają one zarówno mocne, jak i słabe strony, z którymi warto się zapoznać. Czy zgadza się Pan?

Opowiemy o tym, które rury żeliwne do kanalizacji zewnętrznej są idealne, a które stosowane są wyłącznie w układaniu systemów wewnętrznych. W przedstawionym przez nas artykule podano cechy oznakowania, opisano typy połączeń w montażu żeliwnych instalacji. Wymieniono także alternatywne opcje.

Żeliwna rura o wysokiej wytrzymałości

Projektowe decyzje dotyczące ograniczenia żeliwa w sieciach kanalizacyjnych są tradycyjnie podyktowane względami ekonomicznymi. Jeśli chodzi o niezawodność i trwałość – nie ma po prostu materiałów dorównujących żeliwnej rurze.

Produkty wykonane z żeliwa o wysokiej wytrzymałości są szeroko stosowane w budowie maszyn, zaopatrzeniu w wodę, odprowadzaniu ścieków, a także w sektorze wydobycia gazu i ropy naftowej.

Znaczną część tej produkcji stanowią żeliwne rury o wysokiej wytrzymałości.

Ich właściwości eksploatacyjne, w porównaniu do zwykłych rur, uzupełniają następujące cechy mechaniczne:

• wysoka udarność;
• mała granica plastyczności;
• niskie tymczasowe naprężenie;
• mały współczynnik wydłużenia względnego.

Uzyskanie tych właściwości osiągnięto dzięki wprowadzeniu grafitu w postaci sferoidalnej (lub płatkowej) do struktury żeliwa.

Innymi słowy, struktura metalu nasyca się znaczną ilością węgla, co w praktyce dodaje produktom końcowym również takie właściwości, jak:

• odporność na zużycie;
• wytrzymałość na ściskanie;
• wytrzymałość zmęczeniowa;
• łatwość obróbki mechanicznej;
• dobre właściwości odlewnicze.

O żeliwnych rurach o wysokiej wytrzymałości wspomniano nie bez powodu. Realizacja projektów kanalizacji zewnętrznej zazwyczaj przewiduje budowę linii odprowadzania ścieków od obiektów, układanych pod warstwą gruntu. Taki system kanalizacji klasyfikowany jest skrótem TML.

Eksploatacja linii kanalizacyjnych pod ziemią charakteryzuje się zwykle zwiększonymi obciążeniami fizycznymi i temperaturowymi, z którymi łatwo radzą sobie żeliwne rury o wysokiej wytrzymałości. Głębokość układania rur kanalizacyjnych w ziemi jest regulowana normami budowlanymi.

Klasyfikacja rur według konstrukcji

W przypadku żeliwnych rur kanalizacyjnych klasyfikacji TML istnieje ich umowne podzielenie ze względu na właściwości funkcjonalne na dwa rodzaje:

1. Bezkielichowe (SML).
2. Kielichowe (SME).

Pierwsze różnią się tym, że konstrukcyjnie są wykonane jako jedynie gładkie elementy od początku do końca na całej długości. Drugie natomiast posiadają na jednym z końców lekko poszerzony kielich.

Rury żeliwne przeznaczone do systemów odprowadzania wody z budynków produkowane są w różnych wariantach konstrukcyjnych. Najczęściej stosowane w praktyce są bezkielichowe i kielichowe rury żeliwne

Bezkielichowe rury żeliwne są uważane za najlepszy wybór do montażu zewnętrznych systemów kanalizacyjnych, które zgodnie z klasyfikacją należą do systemów TML. Rury typu SML zapewniają większy komfort w warunkach układania, umożliwiają łatwy i szybki demontaż w razie potrzeby.

Oba rodzaje rur produkowane są z nominalną średnicą wewnętrzną 100 mm, natomiast średnica zewnętrzna wynosi 110 mm. Z reguły nominalny i każdy inny wymiar średnicy podawany jest oznaczeniem (np. DN100).

Często stosowane średnice rur żeliwnych (kielichowych i bezkielichowych) mieszczą się w zakresie 100–400 mm. Ogólnie jednak ten zakres obejmuje średnice do 1000 mm. Standardowa długość wynosi 3000 mm.

Rura bezkielichowa, wykonana na bazie żeliwa płatkowego i należąca do grupy klasyfikacyjnej SML, a także kształtki niezbędne do prawidłowego montażu systemów odwadniania.

Istnieją również wyroby należące do innych grup klasyfikacyjnych. Na przykład produkty klasyfikacji SMU są funkcjonalnie przeznaczone do systemów odwadniania budynków i systemów drenażowych.

Istnieją rury do transportu agresywnych chemicznie mediów. Klasyfikuje się je jako MLK. Natomiast produkty żeliwne pod klasyfikatorem MLB nadają się do systemów odwadniania dróg i mostów.

Cechy konstrukcji i składu użytego przy odlewaniu rur żeliwnych są oznaczone w oznaczeniu:

Jak łączy się rury SML i SME?

Bezkielichowe rury kanalizacyjne z żeliwa łączy się ze sobą za pomocą specjalnych urządzeń zaciskowych mocujących. Te elementy łączące składają się ze stalowej opaski zaciskowej i elastycznej tulei, którą nakłada się na obszar złącza.

W praktyce stosuje się dwie modyfikacje opaski stalowej – z jedną śrubą (CE) lub z dwoma śrubami (CV). Materiał elastycznej tulei zapewnia wysoką jakość szczelności, a właściwości stali opaski zaciskowej wykluczają występowanie korozji.

Metalowe opaski i tuleje, uzupełnione elastycznymi wkładkami, są zwykle używane do łączenia ze sobą bezkielichowych rur żeliwnych. Istnieje kilka modyfikacji takich elementów łączących.

Opaski łączące są używane nie tylko do łączenia pojedynczych odcinków rur przy budowie rurociągu. Te same komponenty stosuje się do połączeń z kształtkami.

Opaski są produkowane pod różne średnice montażowe i są przystosowane do pełnego zakresu ciśnień roboczych. Istnieją warianty opasek z efektem tłumienia dźwięku, stosowane w instalacji kanalizacji bezgłośnej. Ich montaż nie wymaga stosowania dodatkowej izolacji akustycznej w miejscach przejść rurociągów przez stropy.

Elementy kielichowe łączy się poprzez włożenie gładkiego końca jednej rury do kielichowej części drugiej. Elastyczność połączenia i szczelność zapewnia zazwyczaj gumowy pierścień wtłoczony w rowek na wewnętrznej powierzchni kielicha żeliwnej rury.

Istnieje również schemat, w którym szczelność połączenia w kielichu (i elastyczność) osiąga się przez wypełnienie szczeliny między rurami materiałem uszczelniającym.

Praktyka budowania systemów kanalizacyjnych na bazie rur żeliwnych z kielichami przewiduje zastosowanie jednego z pięciu wariantów połączeń (A, B, C, D, E). Cztery z nich z uszczelkami w postaci gumowych pierścieni (5, 6) i jeden w postaci smołowanego sznura (3).

Dla elementów kielichowych charakterystyczne są następujące rodzaje uszczelnienia i mocowania połączeń:

1. Uszczelnienie wypełniaczem azbestocementowym.
2. Zastosowanie uszczelki zaciskowej.
3. Zastosowanie pierścienia samouszczelniającego.
4. Zastosowanie kołnierza nakręcanego z mocowaniem śrubowym.
5. Zastosowanie kołka oporowego.

Praktykowana jest również metoda mocowania połączenia rur za pomocą spawania na gorąco i na zimno, ale stosuje się ją niezwykle rzadko. Tłumaczy się to złożonością technologii spawania żeliwa. Ponadto do wykonywania prac spawalniczych na żeliwie wymagani są specjaliści, profesjonalny sprzęt spawalniczy i drogie elektrody na bazie niklu.

Z cechami doboru rur do budowy wewnętrznej instalacji kanalizacyjnej zapozna artykuł, w którym szczegółowo przedstawiono wszystkie argumenty i omówiono charakterystyki różnych rodzajów.

Cechy struktury i zastosowanie

Główną cechą rur żeliwnych z grupy klasyfikatora TML jest ich przeznaczenie do montażu pod ziemią na głębokości od 0,8 do 6 metrów. Stworzone specjalnie jako elementy systemów zewnętrznych TML, rury charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością i ochroną antykorozyjną.

Parametry eksploatacyjne odporności na ściskanie pozwalają bez obaw o uszkodzenia układać linie kanalizacyjne, na przykład pod nawierzchnią drogi o dużych obciążeniach wagowych. Jednak podczas montażu należy przestrzegać norm DIN EN 877, 1610, GOST, które przewidują wykonanie odpowiedniego fundamentu nośnego i stropów.

Struktura nowoczesnej bezkołnierzowej rury żeliwnej składa się z dwuwarstwowej wewnętrznej powłoki z żywicy epoksydowej (1), zewnętrznej powłoki z lakieru epoksydowego (2), warstwy roboczej żeliwa z grafitem płatkowym lub sferoidalnym (3) oraz ochronnej powłoki cynkowej (4).

Wśród cech wysokowytrzymałej rury żeliwnej należy również podkreślić obecność skutecznej powłoki (zewnętrznej i wewnętrznej), w tym na elementach kształtowych. Powłoka jest wykonywana z zastosowaniem cynku i żywic epoksydowych, co zapewnia wysoką niezawodność ochrony przed korozją nawet w warunkach silnie agresywnego środowiska.

Rury te mogą być z powodzeniem stosowane do układania w gruntach o wysokim pH (0-10). Wewnętrzna lakierowana powłoka epoksydowa żeliwnych rur kanalizacyjnych ma gładką (ślizgową) strukturę, co minimalizuje współczynnik oporu podczas przepływu ścieków.

Struktura nowoczesnej żeliwnej rury TML:

1. Powłoka z modyfikowanej żywicy epoksydowej w dwóch warstwach (grubość warstwy 120 µm).
2. Ochronna powłoka z lakieru epoksydowego (grubość warstwy 60 µm).
3. Żeliwna warstwa podstawowa z podwyższoną zawartością węgla.
4. Ochronna powłoka z proszku cynkowego (gęstość natrysku 130 g/m²).

Standardowa długość rury (3000 mm) w razie potrzeby łatwo skraca się do wymaganego rozmiaru, na przykład za pomocą elektrycznej przecinarki do rur. Podczas przycinania rury żeliwnej należy zapewnić dokładne, równe cięcie. Takie podejście gwarantuje niezawodność uszczelnienia podczas montażu linii odwadniających.

Ponadto krawędzie cięcia są zwykle malowane specjalną farbą i oklejane taśmą izolacyjną typu Pro-Cut. Dla środowisk agresywnych stosuje się specjalne uszczelki. Te środki dodatkowo zwiększają i niwelują ryzyko przecieków.

W ten sposób powstaje złącze na krawędzi przyciętej rury żeliwnej, gdy jako element ochronny i uszczelniający stosuje się taśmę izolacyjną Pro-Cut.

Lista cech żeliwnych rur kanalizacyjnych robi wrażenie. W porównaniu z wyrobami polimerowymi, które szybko zyskują popularność ze względu na niską cenę, produkty żeliwne mają wiele zalet.

Żeliwo nie boi się ognia i wysokich temperatur, podczas gdy rury plastikowe miękną już przy T=100º, a przy wyższych temperaturach zaczynają się odkształcać i mogą się stopić.

Rurociągi żeliwne charakteryzują się niskim poziomem hałasu podczas pracy systemu i nie wymagają montażu kompensatorów rozszerzalności. Można je układać w grubości betonu, nie obawiając się pęknięć spowodowanych ściskaniem/rozszerzaniem materiałów.

Zatem koszty zakupu bardzo szybko zwracają się dzięki ekonomicznej eksploatacji rur żeliwnych. Ich stosowanie nie wymaga tworzenia izolacji przeciwpożarowej i akustycznej, a okres między przeglądami jest kilkakrotnie dłuższy niż dla instalacji plastikowych. Czas eksploatacji nie jest ograniczony nawet 100-letnim okresem.

Wyroby wstępnie izolowane

Wyroby żeliwne z grupy klasyfikatora TML uzupełniają produkty, które są wstępnie izolowanymi rurami żeliwnymi. Takie modyfikacje są z powodzeniem stosowane w środowisku o niskich temperaturach.

W istocie są to te same rury bez kielichów lub z kielichami o wysokiej wytrzymałości (1), dodatkowo pokryte warstwami technologicznymi (2, 3, 4) izolacji termicznej.

Wariant rury żeliwnej bez kielicha, uzupełniony elementem izolacji termicznej. Wyroby w takim wykonaniu noszą nazwę „rury preizolowane”. Są przeznaczone do eksploatacji w warunkach niskich temperatur otoczenia.

Jako skuteczny izolator termiczny stosuje się piankę termoutwardzalną (3) lub podobny materiał o gęstej strukturze i właściwościach niepalności klasy „A2”. Izolator termiczny jest zamykany płaszczem z blachy stalowej ocynkowanej (4). Grubość blachy płaszcza wynosi co najmniej 1 mm. Płaszcz jest mocowany za pomocą opasek (2), również wykonanych ze stali ocynkowanej.

Wstępnie izolowane rury żeliwne są przystosowane do eksploatacji w warunkach wilgotności do 75%. Izolacja zapobiega powstawaniu kondensatu w warunkach niskich i krytycznie niskich temperatur. Istnieją modyfikacje z wprowadzeniem kabla grzejnego bezpośrednio w strukturę izolatora termicznego.

Przyczyny zastępowania żeliwa polimerami

Czym jest spowodowana rosnąca popularność wyrobów polimerowych, którymi dąży się do zastąpienia żeliwa?

Jak się okazuje, głównymi przyczynami są:

• ryzyko korozji żeliwa spowodowanej uszkodzeniami przez prądy błądzące pól elektromagnetycznych;
• brak dodatkowej ochrony wewnętrznych ścianek rur przed agresywnymi środowiskami;
• sztywność wyrobów, która pozytywnie wpływa na pojedynczą rurę, ale powoduje przenoszenie całkowitych obciążeń gruntu na punkty połączeń w rurociągu złożonym z dziesięciu i więcej rur;
• trudności techniczne, które nieuchronnie pojawiają się podczas naprawy lub w przypadku tworzenia nowych wcięć instalacyjnych.

Rury polimerowe znacznie częściej niż żeliwne są stosowane przy tworzeniu systemów autonomicznej kanalizacji w domach prywatnych.

O tym, jakie rury najlepiej zastosować przy budowie zewnętrznej części systemu kanalizacyjnego na działce podmiejskiej, dowiecie się Państwo z następującego artykułu, poświęconego tej niełatwej kwestii.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Kilka przydatnych porad dotyczących wyboru rur przyda się do samodzielnego tworzenia systemów kanalizacyjnych:

Tymczasem wyroby polimerowe pod względem parametrów technicznych i eksploatacyjnych ustępują produktom wykonanym z żeliwa. Mają one znacznie więcej wad w porównaniu z żeliwnymi rurami kanalizacyjnymi.

Polimery wygodnie i racjonalnie stosować w systemach kanalizacji wewnętrznej, ale do poważnych zewnętrznych instalacji rozsądne z każdego punktu widzenia jest stosowanie właśnie żeliwa.

Dysponują Państwo przydatnymi informacjami na temat budowy zewnętrznej kanalizacji z rur żeliwnych? Chcą Państwo opowiedzieć, jak budowali system na swojej działce? Proszę pisać komentarze w poniższym bloku, publikować zdjęcia związane z tematem artykułu, zadawać pytania.