Kompozitní materiály a jejich využití při údržbě, opravách a ochraně potrubí, nádrží a konstrukcí

vakinfocz

Kompozitní materiál, nebo zkráceně kompozit, je obecně vzato materiál ze dvou nebo více substancí s rozdílnými vlastnostmi, které dohromady dávají výslednému výrobku nové vlastnosti, které nemá sama o sobě žádná z jeho součástí. Jedním z nejznámějších kompozitních materiálů je železobeton, což je také kompozit z ocelových drátů a betonu – beton je pak opět kompozit a to z kameniva a cementu. Pro běžná použití je velice známým zástupcem skelný laminát, kompozit ze skleněných vláken a epoxidové pryskyřice, například pro laminátové lodě, lopatky větrných turbín. Hojně užívaný kompozitní materiál je asfaltová směs na výrobu povrchu komunikací. Dalšími zástupci jsou kompozity z vláken uhlíkových a aramidových (kevlarových), ze kterých se vyrábějí extrémně pevné a lehké díly a neprůstřelné vesty. Pro konstrukce letadel a raket či v automobilovém průmyslu pak našla využití vlákna uhlíková.

Kompozitní oprava je oprava, při které je využit kompozitní materiál. Tato oprava je považována za trvalou a garantovanou v případech, pokud jsou při kalkulacích, pracovních postupech a aplikaci použity některé z norem. Např. pro navrhování a provádění kompozitních oprav potrubí platí ČSN EN ISO 24817, případně ASME PCC-2.

Opravy se provádějí dle návodu výrobce a v souladu s podmínkami pro použití. Posouzení závažnosti vad a určení zbytkové pevnosti potrubí se provádí například podle norem ASME B31G nebo API RP 579-1 či ASME FFS-1.

Obrázek 1 – Náhled provedení opravy kompozitem
dle norem a standardů
Obrázek 2 – Detailní náhled na provedení opravy
kompozitem dle norem a standardů

V případech, kdy je kompozitní materiál použit pro opravu bez přihlédnutí k výše zmíněným normám a protokolu, má oprava:

  • trvalý charakter opravy – bez záruky; nelze zpětně kontrolovat; může mít stejnou/vyšší životnost jako opravované dílo; životnost se odvíjí od použití (průmysl × municipalita × domácnost); na základě přechozí zkušenosti a osvědčení se této opravy atd.
  • dočasný charakter opravy – typicky v případech záměrného/nouzového použití tam, kde je potřeba opravu řešit okamžitě; s odstupem času je možno použít opravu trvalého charakteru.
Obrázek 3 – Sada OrtoKit QuickFix (pro dočasnou
opravu), a OrtoKit UP (pro trvalou opravu) a
některé z komponent. Řešení pro GasNet Služby,
s.r.o. na NTL a STL plynovody pod tlakem
s únikem/netěsností, včetně zaškolení pracovníků
regionálních oblastí.

Toto řešení využily například Vodovody a kanalizace Přerov (eternitové potrubí DN400) nebo Služby města Jihlavy (ČOV a potrubí DN150 vyhnilého kalu).

Následující fotografie zobrazují postup opravy potrubí s průchozím defektem 5 mm, při pracovním tlaku 4 bar s využitím sady OrtoKit UP312:

Obrázek 4 – Jeden z možných typů defektu. Pokud je to možné, očistíme a odmastíme potrubí. Pokud nelze, uděláme tak až v případě zatěsnění defektu, např. po zastavení úniku kompresní páskou.
Obrázek 5 – Rukou rozmísený dvousložkový tmel naneseme před defekt a silikonovou kompresní pásku přichytíme k potrubí dvěma závity.
Obrázek 6 – Pomocí silikonové kompresní pásky vtlačíme dvousložkový tmel do defektu. Pásku odmotáváme tak dlouho, dokud není únik média z defektu zastaven. Zkontrolujeme těsnost. V případě potřeby je možno opakovat. Můžeme odebrat přebytečný tmel.
Obrázek 7 – Předimpregnovanou bandáž ze skelného vlákna namočíme alespoň na 10 sekund do vody. Odvíjíme ve stejném směru jako silikonovou kompresní pásku. Doporučený přesah 50 % ve 2 až 4 ovinech. V průběhu aplikace přidáváme vodu podle potřeby.
Obrázek 8 – Odvinutou skelnou bandáž navlhčíme vodou a uhladíme v rukavicích tak, abych povrch bandáže propojila impregnovaná bílá pryskyřice. Bandáž necháme vytvrdnout a odpařit přebytečnou vodu a vlhkost. Můžeme dodatečně ochránit vůči UV záření, koroznímu prostředí atd.
Obrázek 9 – Plošná důlková koroze na ocelovém potrubí
Obrázek 10 – Potrubí po otryskání a očištění na stupeň čistoty Sa 2½
jsou defektní místa vyplněna tmelem.
Obrázek 11 – Aplikovaní čtyř vrstev kevlarového
vlákna saturovaného pryskyřicí
Obrázek 12 – Stav po opravě

Obrázek 14 – K ochraně svarů se polyuretanem předimprenované skelné vlákno ovíjí spirálovitě s 50% přesahem, k aktivaci a tvrzení se používá voda.

Obrázek 13 – Životnost VTL plynovodu byla
prodloužena minimálně o 20 let

Postup ochrany potrubí DN159

Použitím předimpregnovaného skelného vlákna OrtoGuard HDD jako ochrany 15 svarů při řízeném směrovém tažení pod místní komunikací a vodním tokem, Břeclavsko, červen 2022.

Obrázek 14 – K ochraně svarů se polyuretanem
předimprenované skelné vlákno ovíjí spirálovitě
s 50% přesahem, k aktivaci a tvrzení se používá
voda.
Obrázek 15 – Následně se izolovaná oblast stáhne
kompresní fólií a perforuje válečkem s ostny, což
umožní dokonalé spojení vrstev kompozitu,
odpaření přebytečné vody a uvolnění zachyceného
vzduchu.
Obrázek 16 – Hladký povrch kompozitu po jeho
vytvrzení, potrubí je připraveno k tažení či
směrovému vrtání.

Kompozitní páska OrtoGuard HDD je možno použít rovněž jako mechanickou ochranu v případech statického zatížení, kdy se jinak běžně používají cemento-vláknité pásky nebo geotextílie. Aplikuje se po celé délce potrubí spirálovitě se stanoveným přesahem nebo v několika vrstvách na jednom místě, typicky pro obvodové/svarové spoje.

Související články