Kompleksowy przewodnik

Rury są wszechobecne w naszym życiu – znajdziemy je w instalacjach wodociągowych, systemach kanalizacyjnych, sieciach gazowych, a także w konstrukcjach maszyn i urządzeń przemysłowych. Służą do transportu wody, gazów, olejów oraz wielu innych substancji, zapewniając funkcjonowanie domów i infrastruktury. Z czego robi się rury? To pytanie może wydawać się banalne, ale odpowiedź jest zaskakująco złożona. Istnieje wiele materiałów, z których wykonuje się rury, a każdy z nich ma unikalne właściwości i zastosowania. Na przestrzeni lat do produkcji rur wykorzystywano m.in. metal, tworzywa sztuczne, beton, ceramikę, a nawet szkło czy drewno. W poniższym przewodniku przedstawiamy najpopularniejsze materiały używane do wytwarzania rur, omawiamy ich cechy, zalety i wady, a także przykładowe zastosowania. Dzięki temu dowiesz się, jakie rodzaje rur sprawdzają się w różnych sytuacjach i dlaczego wybór materiału ma tak duże znaczenie.

Rury metalowe

Metalowe rury należą do najstarszych typów przewodów – były stosowane już w XIX wieku do budowy wodociągów czy sieci gazowych i do dziś cieszą się dużą popularnością w wielu dziedzinach. Metal zapewnia rurom wysoką wytrzymałość mechaniczną oraz odporność na wysokie ciśnienie i temperaturę. Rury wykonane z metalu są sztywne i trwałe, co czyni je odpowiednimi do wymagających zastosowań przemysłowych. Jednocześnie większość metali jest podatna na korozję, dlatego metalowe rury często wymagają zabezpieczenia (np. przez ocynkowanie, malowanie lub stosowanie stopów nierdzewnych). Poniżej omawiamy najważniejsze rodzaje rur metalowych, takie jak stalowe, miedziane, żeliwne czy aluminiowe, wraz z ich właściwościami.

Rury stalowe

Stal jest jednym z najpowszechniej używanych materiałów do produkcji rur. Rury stalowe wyróżniają się wysoką wytrzymałością na ciśnienie i odpornością na uszkodzenia mechaniczne. Mogą bezpiecznie przewodzić wodę, gaz czy parę pod dużym ciśnieniem, a także wytrzymują wysokie temperatury, dlatego stosuje się je m.in. w instalacjach centralnego ogrzewania oraz przemysłowych rurociągach parowych. Stalowe rury zachowują stabilność wymiarową i nie odkształcają się w normalnych warunkach pracy. Ich istotną zaletą jest również łatwość łączenia poprzez spawanie lub gwintowanie.

Rury stalowe mogą być wykonywane jako bezszwowe lub ze szwem. Rury bezszwowe powstają z jednolitego kawałka stali (np. poprzez przeciąganie lub walcowanie), dzięki czemu nie mają linii łączenia i charakteryzują się największą odpornością na ciśnienie. Z kolei rury ze szwem produkowane są z arkusza blachy stalowej zwiniętego w kształt tuby i zespawanego wzdłuż krawędzi. Spotyka się także stalowe rury spawane spiralnie, gdzie spoinę poprowadzono spiralnie wokół rury. Rury ze szwem są zazwyczaj tańsze w produkcji od bezszwowych, ale mogą mieć nieco niższą wytrzymałość (szczególnie na długotrwałe wysokie ciśnienie).

Tradycyjne rury stalowe wykonywane są ze stali węglowej, która niestety rdzewieje w kontakcie z wodą. Dlatego często stosuje się rury stalowe ocynkowane – powleczone warstwą cynku chroniącą przed korozją. Dawniej ocynkowane rury stalowe powszechnie układano w instalacjach wodnych. Z czasem okazało się jednak, że we wnętrzu takich rur mogą odkładać się osady i kamień kotłowy, a po wielu latach warstwa cynku ulega zużyciu, co sprzyja pojawieniu się rdzy. Obecnie w nowych budynkach odchodzi się od rur stalowych w instalacjach wody pitnej na rzecz trwalszych materiałów. Nadal jednak stal dominująco wykorzystywana jest w sieciach gazowych (gdzie wymagana jest szczególna wytrzymałość) oraz w instalacjach hydrantowych, przeciwpożarowych czy przemysłowych. Rury stalowe znajdują też zastosowanie poza typowymi instalacjami – z grubych rur stalowych wykonuje się konstrukcje nośne, ogrodzenia, rusztowania, a nawet elementy mebli industrialnych.

Zaletami rur stalowych są przede wszystkim:

• bardzo duża wytrzymałość mechaniczna i odporność na ciśnienie,
• wysoka odporność na temperaturę – stalowe przewody mogą transportować gorące media,
• sztywność i stabilność kształtu (nie wyginają się samoistnie, zachowują kierunek instalacji),
• łatwe łączenie przez spawanie, skręcanie na gwint lub kołnierze,
• uniwersalność zastosowań (od instalacji wodnych i gazowych po konstrukcje).

Wadą stali jest natomiast podatność na korozję. Niezabezpieczona stal w kontakcie z wodą lub wilgocią szybko pokrywa się rdzą, co osłabia ścianki rury i może prowadzić do przecieków. Problem korozji rozwiązuje się przez stosowanie powłok ochronnych (cynkowanie, malowanie antykorozyjne) lub przez wybór stali nierdzewnej. Ponadto rury stalowe są ciężkie, co utrudnia transport i montaż, zwłaszcza w trudno dostępnych miejscach. Sztywność rury stalowej oznacza też, że nie da się jej w prosty sposób wyginać na miejscu – wszelkie zmiany kierunku wymagają odpowiednich kolanek lub gięcia w warunkach warsztatowych.

Rury ze stali nierdzewnej

Aby wyeliminować problem rdzewienia, opracowano stal nierdzewną – stop stali z chromem i innymi pierwiastkami, który sam w sobie jest odporny na korozję. Rury wykonane ze stali nierdzewnej nie wymagają dodatkowego ocynkowania ani malowania, ponieważ na ich powierzchni tworzy się cienka warstwa tlenku chromu zabezpieczająca metal przed rdzą. Rury nierdzewne są używane tam, gdzie wymagana jest wyjątkowa czystość i trwałość instalacji. Można je spotkać w przemyśle spożywczym (np. w browarach, mleczarniach – transport płynnej żywności), w instalacjach farmaceutycznych i chemicznych (ze względu na odporność na agresywne media), a także w medycynie. W gospodarstwach domowych stal nierdzewna bywa wykorzystywana do przyłączy wody pitnej (choć to kosztowne rozwiązanie) oraz do budowy systemów kominowych i elementów ogrzewania (np. dwuścienne rury kominowe ze stali kwasoodpornej czy elastyczne przewody do kolektorów słonecznych).

Rury nierdzewne dzielą zalety zwykłej stali pod względem wytrzymałości i odporności termicznej, a przy tym eliminują jej największą wadę, czyli rdzę. Są jednak droższe od zwykłych rur stalowych, zarówno jeśli chodzi o materiał, jak i obróbkę (spawanie stali nierdzewnej wymaga specjalnych umiejętności i sprzętu). W niektórych zastosowaniach wybiera się więc tańsze rury stalowe z powłokami, jeśli środowisko pracy nie jest bardzo korozyjne.

Rury miedziane

Drugim bardzo popularnym metalem używanym do produkcji rur jest miedź. Rury miedziane od kilkudziesięciu lat dominują w instalacjach wody użytkowej i ciepłej oraz w systemach grzewczych (c.o.) wielu budynków. Miedź charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję – w kontakcie z czystą wodą na wewnętrznej ściance miedzianej rury tworzy się ochronny osad (patyna), który zapobiega dalszemu rozkładowi metalu. Dzięki temu dobrze wykonana instalacja z miedzi może przetrwać kilkadziesiąt lat bez przecieków i awarii. Co więcej, materiał ten ma właściwości bakteriostatyczne, co oznacza, że hamuje rozwój bakterii na swojej powierzchni. Jest to ważne w kontekście higieny wody pitnej – w rurach miedzianych ryzyko rozmnażania się drobnoustrojów jest mniejsze niż w przypadku niektórych tworzyw sztucznych.

Rury miedziane mają gładkie wewnętrzne ścianki, na których rzadziej osadza się kamień kotłowy i zanieczyszczenia. Ponadto miedź dobrze znosi wysoką temperaturę – może przewodzić wrzącą wodę czy gorącą parę, nie topiąc się ani nie deformując (temperatura topnienia miedzi przekracza 1000°C, więc typowe temperatury w instalacjach ciepłej wody i ogrzewania są dla niej bezpieczne). Z tego powodu miedź świetnie nadaje się do instalacji grzewczych, także tych pracujących w układzie zamkniętym pod ciśnieniem.

Rury miedziane dostępne są w różnych średnicach i dwóch podstawowych odmianach: jako twarde rury proste w odcinkach (sztywne) oraz jako rury miękkie w kręgach, które można łatwo wyginać. Twarde rury miedziane stosuje się np. przy prowadzeniu długich prostych odcinków i pionów, zaś miękka miedź sprawdza się do gięcia na zakrętach i przyłączeń armatury, pozwalając ograniczyć liczbę złączek. Łączenie rur miedzianych odbywa się najczęściej przez lutowanie (miękkie lub twarde) za pomocą odpowiedniego spoiwa na bazie cyny lub srebra. Można też stosować złączki zaciskowe albo gwintowane (np. przy podłączaniu do stalowej armatury).

Do zalet rur miedzianych należy niewątpliwie wysoka trwałość, odporność na korozję i temperaturę oraz wspomniane działanie antybakteryjne. Instalacja z miedzi jest stosunkowo trwała, a same rury mają relatywnie małą średnicę zewnętrzną (cienkie ścianki), co ułatwia ich prowadzenie w bruzdach ściennych. Miedź jest także materiałem niepalnym – w razie pożaru rury nie ulegną zniszczeniu od ognia, co ma znaczenie np. w instalacjach tryskaczowych. Pewnym plusem jest również estetyka – miedziane rurki o charakterystycznym rudawym połysku są czasem pozostawiane odkryte we wnętrzach w stylu industrialnym lub steampunk, pełniąc rolę dekoracji.

Wadą miedzi jest natomiast jej wysoka cena. Rury miedziane i osprzęt (kształtki, złączki) są dużo droższe od tworzyw sztucznych, dlatego w budownictwie deweloperskim miedź jest coraz częściej zastępowana przez tańsze systemy z tworzyw. Ponadto miedź, choć odporna na większość zjawisk korozyjnych, może ulegać korozji elektrochemicznej w kontakcie z niektórymi metalami (np. aluminium) lub w wodzie o bardzo kwaśnym odczynie. W praktyce zjawiska te są rzadkie i łatwo im zapobiec, ale warto mieć świadomość, że miedź nie jest absolutnie niezniszczalna. Rury miedziane dobrze przewodzą ciepło, co jest zaletą w przypadku grzejników, ale może być wadą w przypadku ciepłej wody użytkowej (szybsze wystyganie wody w rurach, jeśli nie są zaizolowane termicznie). Dodatkowo, instalacja miedziana wymaga nieco większej fachowości przy montażu (lutowanie) niż instalacje z tworzyw, choć dla doświadczonego instalatora nie stanowi to problemu.

Rury żeliwne

Żeliwo to materiał, który odegrał ogromną rolę w historii infrastruktury wodno-kanalizacyjnej. Żeliwne rury stosowano już w XIX i XX wieku do budowy sieci wodociągowych oraz kanalizacyjnych w miastach. Żeliwo jest stopem żelaza z węglem o dużej zawartości węgla (ponad 2%), co nadaje mu kruchość, ale też pewne pożądane cechy – jest bardzo trwałe w czasie, odporne na korozję (tworzy się na nim ochronna warstwa tlenków), nie przepuszcza światła i nie pali się. Klasyczne rury kanalizacyjne z żeliwa przetrwały w wielu starych budynkach dziesiątki lat, wykazując się znakomitą szczelnością i odpornością na zniszczenie.

Tradycyjne rury żeliwne są grubościenne i ciężkie. Wykonuje się je zwykle w formie odlewów o standardowych długościach (np. 1 metr, 2 metry). Ich średnice mogą sięgać od kilku do kilkudziesięciu centymetrów. Dawniej końce takiej rury formowano jako kielich i bosy koniec – po wsunięciu gładkiego końca jednej rury w kielich drugiej uszczelniano złącze pakułami konopnymi i zalewano stopionym ołowiem lub kitem asfaltowym. Dawało to trwałe, lecz nierozłączne połączenie. Współcześnie produkuje się też żeliwne rury kielichowe z fabrycznie uformowanymi rowkami, w których umieszcza się uszczelki z gumy – dzięki temu montaż jest łatwiejszy, a połączenie elastyczne. Innym rozwiązaniem są tzw. rury bezkielichowe – odcinki żeliwnych rur łączy się za pomocą specjalnych obejm ze stali nierdzewnej i gumowych uszczelek obejmujących końce rur.

Żeliwo jako materiał ma wysoką odporność na ściek i chemikalia obecne w kanalizacji – nie ulega korozji jak stal, nie rozpuszcza się pod wpływem kwasów organicznych z ścieków. Jest też niepalne i odporne na bardzo wysokie temperatury – gorące ścieki czy para go nie uszkodzą (wytrzymuje temperatury nawet około 100°C). Dodatkowo, dzięki swojej masywności, rury żeliwne doskonale tłumią hałas przepływających ścieków, co nadal jest atutem względem lekkich rur plastikowych (w nowoczesnych budynkach, gdzie zależy nam na cichej kanalizacji, czasem stosuje się rury z tworzywa sztucznego o zwiększonej gęstości lub właśnie wraca do żeliwa na pionach kanalizacyjnych).

Główną wadą klasycznego żeliwa jest jego kruchość – materiał ten źle znosi uderzenia i silne naprężenia rozciągające. Długie, ciężkie rury żeliwne mogą pękać przy upadku lub pod wpływem ruchów gruntu. Z uwagi na ciężar, transport i montaż wymagają większego nakładu siły i sprzętu. Ponadto żeliwo trudno poddaje się modyfikacjom – nie da się go wyginać, a cięcie i wiercenie otworów jest utrudnione w porównaniu ze stalą czy plastikiem.

Obecnie żeliwo zostało w większości zastąpione przez lżejsze tworzywa sztuczne w instalacjach sanitarnych budynków mieszkalnych. Niemniej wciąż spotyka się jego zastosowanie, szczególnie w kanalizacji zewnętrznej i sieciach miejskich. Co ciekawe, we współczesnym wodociągownictwie bardzo często wykorzystuje się specjalny rodzaj żeliwa – żeliwo sferoidalne (zwane też żeliwem duktylnym). Jest to żeliwo, w którym odpowiednimi dodatkami uzyskano kulisty kształt grafitu w strukturze (zamiast płytkowego jak w żeliwie szarym). Dzięki temu materiał ten łączy wytrzymałość stali z odpornością żeliwa na korozję. Rury z żeliwa sferoidalnego są stosowane masowo do budowy podziemnych magistrali wodociągowych i głównych linii sieci hydrantowej czy przesyłowej wody. Są one lżejsze i cieńsze od dawnych rur żeliwnych, a jednocześnie bardziej elastyczne (mniej kruche), co pozwala wytrzymać naprężenia od gruntu i ciśnienie wody. Zewnętrznie i wewnętrznie są pokrywane warstwami ochronnymi (np. zaprawą cementową wewnątrz i powłoką bitumiczną lub epoksydową na zewnątrz), dzięki czemu ich trwałość w ziemi sięga dziesiątek lat. Takie rurociągi montuje się zwykle z wykorzystaniem połączeń kielichowych z uszczelkami gumowymi lub za pomocą złączy mechanicznych zaciskowych, co przyspiesza prace montażowe w terenie.

Podsumowując, żeliwo odegrało historyczną rolę jako materiał rur, zapewniając długowieczne i ognioodporne przewody, zwłaszcza w kanalizacji. Współcześnie stosuje się je rzadziej w budynkach, ale w infrastrukturze miejskiej nowoczesne odmiany żeliwa nadal należą do podstawowych materiałów.

Rury aluminiowe

Aluminium to metal lekki, który również znalazł zastosowanie przy produkcji niektórych rur i profili rurowych. Rury aluminiowe są znacznie lżejsze od stalowych – gęstość aluminium stanowi około jedną trzecią gęstości stali. Jednocześnie czyste aluminium jest miękkie i mniej wytrzymałe mechanicznie, ale w formie stopów (np. z krzemem, magnezem) zyskuje lepsze właściwości. Najczęściej rury z aluminium powstają metodą wyciskania (ekstruzji) – rozgrzany metal przeciska się przez odpowiednią matrycę, uzyskując długie, bezszwowe odcinki o żądanym przekroju.

Rury aluminiowe nie są tak rozpowszechnione w typowych instalacjach sanitarnych jak stal czy miedź. Niemniej wykorzystuje się je w wielu specjalistycznych zastosowaniach. Ze względu na dobrą przewodność cieplną i odporność na korozję (aluminium pokrywa się ochronną warstwą tlenku glinu podobnie jak stal nierdzewna), rury aluminiowe bywają stosowane w systemach klimatyzacji i chłodnictwa (np. przewody czynnika chłodniczego). Spotyka się również aluminiowe rury w instalacjach sprężonego powietrza w zakładach przemysłowych – modułowe systemy dystrybucji sprężonego powietrza często bazują na lekkich rurkach aluminiowych, które łatwo montować za pomocą złączek. Aluminium nie rdzewieje, więc do sprężonego powietrza jest idealne (brak rdzawego nalotu przedostającego się do narzędzi pneumatycznych).

W budownictwie mieszkaniowym czyste rury aluminiowe nie są używane do wody pitnej czy ogrzewania, natomiast aluminium pojawia się jako element rur wielowarstwowych (o których napiszemy w sekcji o tworzywach sztucznych). Ponadto z aluminium wykonuje się wiele elementów instalacji osłonowych i konstrukcyjnych: kanały wentylacyjne (często mają postać giętkich rur aluminiowych), obudowy przewodów, a także wspomniane konstrukcje balustrad, masztów, znaków drogowych i innych elementów, gdzie używa się rur o dużej średnicy. Aluminium jako materiał na rury ma tę zaletę, że jest odporne na warunki atmosferyczne – nie ulega korozji nawet w wilgotnym środowisku, dlatego świetnie sprawdza się na zewnątrz. Jest też nieiskrzące (co bywa istotne w przemyśle, przy przewodzeniu np. pyłów grożących wybuchem – rura aluminiowa nie da iskry jak stal uderzona stalowym narzędziem).

Minusem aluminium jest niższa wytrzymałość na ciśnienie w porównaniu do stali. Rura aluminiowa o cienkiej ściance może ulec odkształceniu lub pęknięciu pod wpływem wysokiego ciśnienia, dlatego do zadań wymagających mocnego obciążenia wciąż częściej wybiera się stal. Ponadto aluminium ma wyższą rozszerzalność cieplną – bardziej zmienia wymiary pod wpływem temperatury – co trzeba uwzględniać w projektowaniu długich rurociągów aluminiowych (stosowanie kompensatorów wydłużeń).

Podsumowując, rury metalowe obejmują szeroką gamę materiałów: od tradycyjnej stali i żeliwa, przez miedź, po lżejsze metale jak aluminium. Każdy z nich ma specyficzne zalety – stal zapewnia wytrzymałość, miedź trwałość i higienę, żeliwo długowieczność, a aluminium lekkość i odporność na korozję. Wybór metalowego materiału zależy od wymagań danej instalacji: środowiska pracy, ciśnienia, temperatury, wymogów higienicznych oraz oczywiście budżetu inwestycji.

Rury z tworzyw sztucznych

Od drugiej połowy XX wieku nastąpiła rewolucja w technice instalacyjnej za sprawą tworzyw sztucznych. Rury plastikowe zdobyły ogromną popularność dzięki swoim licznym zaletom – są lekkie, tanie, nie korodują i łatwo się je montuje. W instalacjach domowych (wodnych, grzewczych, kanalizacyjnych) materiały polimerowe w dużej mierze zastąpiły tradycyjne metale. Współcześnie do budowy kanalizacji wewnętrznych i zewnętrznych najczęściej stosuje się właśnie rury z tworzyw (zamiast dawnych żeliwnych czy kamionkowych), a w sieciach wodociągowych czy systemach nawadniania coraz częściej spotkać można elastyczne rury z polietylenu zamiast stalowych.

Oczywiście rury z plastiku nie są pozbawione wad. Większość tworzyw sztucznych jest mniej wytrzymała mechanicznie od stali czy miedzi – oznacza to większą podatność na uszkodzenia przy uderzeniu, rozciąganiu czy długotrwałym obciążeniu. Pewnym ograniczeniem bywa odporność termiczna: plastik może się topić lub mięknąć w wysokiej temperaturze, dlatego do przesyłania bardzo gorącej wody lub pary wciąż chętniej używa się metalu. Ponadto tworzywa mają większą rozszerzalność cieplną – pod wpływem ciepła rury plastikowe wydłużają się bardziej niż stalowe, co wymaga stosowania specjalnych kompensacji (dylatacji) w długich odcinkach instalacji. Mimo to zalety, takie jak odporność na korozję (plastiku nie imają się ani rdza, ani większość związków chemicznych obecnych w wodzie), gładkość wewnętrznych ścianek (utrudniająca zarastanie kamieniem) czy niska masa sprawiają, że tworzywa sztuczne zdominowały rynek rur do standardowych zastosowań.

Najczęściej spotykane materiały plastikowe wykorzystywane na rury to: PVC (polichlorek winylu), PE (polietylen), PP (polipropylen) oraz specjalne odmiany tych polimerów, jak PE-X (polietylen sieciowany) czy PB (polibutylen). Często stosuje się także rury wielowarstwowe, które łączą warstwę tworzywa i metalu – są one szczególnie popularne w instalacjach grzewczych. Poniżej omawiamy poszczególne rodzaje rur z tworzyw sztucznych, ich specyfikę i zastosowania.

Rury PVC (PCV – polichlorek winylu)

Najbardziej rozpowszechnionym tworzywem do produkcji rur jest PVC (polichlorek winylu), w Polsce często nazywany potocznie PCV. Rury z PVC są sztywne, stosunkowo twarde, o gładkich ściankach i zazwyczaj mają kolor szary, pomarańczowy lub biały (w zależności od przeznaczenia). Materiał ten cechuje się dobrą odpornością chemiczną – nie koroduje i nie wchodzi w reakcje z wodą, ściekami czy większością środków chemicznych spotykanych w gospodarstwie domowym. Dlatego rury PVC stały się standardem w systemach kanalizacyjnych i odpływowych. Wewnętrzne rury kanalizacyjne (np. odprowadzające ścieki z kuchni i łazienek) są często wykonane właśnie z PVC o średnicach 50 mm, 100 mm itp. Także zewnętrzne rury do kanalizacji (np. pomarańczowe rury do układania w ziemi) produkowane są z ulepszonego PVC o odpowiedniej wytrzymałości.

Rury PVC łączy się zazwyczaj poprzez połączenia kielichowe z uszczelką gumową lub przez klejenie. W systemach kanalizacyjnych powszechne jest wsuwanie gładkiego końca rury w kielich drugiej rury z uszczelką – montaż odbywa się bez użycia narzędzi i pozwala na ewentualny demontaż. W przypadku instalacji ciśnieniowych z PVC (np. przydomowe systemy nawadniania, basenowe czy niekiedy wodociągowe) częściej stosuje się klejenie specjalnym klejem do PVC. Klej ten działa poprzez nadtrawienie i stopienie powierzchni tworzywa, a następnie zespolenie ich – powstaje trwałe połączenie przypominające zgrzaną jedną całość.

Polichlorek winylu ma jednak pewne ograniczenia. Przede wszystkim standardowe rury PVC nie są odporne na wysoką temperaturę – długotrwała temperatura powyżej ~60°C może powodować zmiękczenie i odkształcenie rury. Dlatego nie stosuje się zwykłych rur PVC do transportu gorącej wody użytkowej ani do centralnego ogrzewania. Istnieje odmiana tworzywa o nazwie CPVC (chlorowany PVC), która wytrzymuje wyższe temperatury (nawet do ok. 90–100°C) i bywa stosowana w systemach ciepłej wody w niektórych krajach, ale w Polsce jest mało popularna. Drugim minusem PVC jest jego kruchość w niskich temperaturach – na mrozie plastik ten staje się mniej udarny, co oznacza, że uderzenie czy nacisk mogą łatwo doprowadzić do pęknięcia. Z tego względu instalacje zewnętrzne z PVC należy zabezpieczać przed przemarzaniem. Rury PVC nie są też zbyt elastyczne – to materiał do instalacji prowadzonych prostoliniowo, gdzie kierunek zmienia się przy pomocy kształtek (kolanek, trójników).

Pomimo tych wad, PVC pozostaje jednym z najtańszych i najłatwiej dostępnych materiałów. Wykorzystuje się go na szeroką skalę w budownictwie i przemysłowych instalacjach chemicznych (rury z PVC dobrze znoszą np. przepływ agresywnych kwasów, gdzie metalowe by korodowały). Przykładowe zastosowania rur PCV to: wewnętrzne i zewnętrzne systemy kanalizacji grawitacyjnej, rury wentylacyjne (np. odprowadzenie powietrza z okapów kuchennych), przydomowe systemy rozsączające wody deszczowe, a po odmianę zbrojoną (PVC o grubszych ściankach) sięga się czasem przy budowie basenów czy instalacji basenowych.

Rury polipropylenowe (PP)

Kolejnym bardzo popularnym tworzywem jest polipropylen (PP). Stał się on wręcz synonimem nowoczesnych instalacji wodnych w domach – wiele systemów rur do wody zimnej, ciepłej oraz centralnego ogrzewania bazuje na rurach z polipropylenu, często nazywanych potocznie „rurami PP” lub „rurami zgrzewanymi”. Rury polipropylenowe są zwykle koloru białego, szarego albo zielonego (zależnie od producenta) i mają stosunkowo grube ścianki. Polipropylen jest dość twardy, ale bardziej elastyczny niż PVC – można go minimalnie ugiąć, choć zasadniczo rury PP prowadzi się też prosto, zmieniając kierunek za pomocą kolanek.

Ogromną zaletą polipropylenu jest jego odporność na wysoką temperaturę. Rury PP wytrzymują stale około 70–90°C, a krótkotrwale nawet wyższe temperatury, więc nadają się zarówno do ciepłej wody użytkowej, jak i do ogrzewania (choć w instalacjach c.o. woda ma zwykle do 70–80°C). Polipropylen dobrze też znosi niskie temperatury (do ok. -20°C), dzięki czemu rzadziej dochodzi do kruszenia materiału na mrozie niż przy PVC. W instalacjach wewnętrznych zaleca się jednak chronić rury PP przed wychłodzeniem, bo zamarznięcie wody w każdej rurze może ją rozerwać.

Rury z polipropylenu montuje się przez zgrzewanie (spawanie termiczne). Wykorzystuje się do tego specjalną zgrzewarkę elektryczną z wymiennymi końcówkami o średnicach dopasowanych do rur. Koniec rury oraz wewnętrzną powierzchnię kształtki (mufy, kolanka) nagrzewa się jednocześnie na takiej zgrzewarce, po czym nasuwa się je na siebie. Roztopiony plastik łączy się w jedną całość, tworząc trwałe, jednolite połączenie bez dodatkowych uszczelek. Zgrzewanie polipropylenu jest stosunkowo proste i szybkie, stąd instalacje tego typu cieszą się dobrą opinią monterów – złączki są tanie, a tempo pracy wysokie. Trzeba jedynie przestrzegać zaleceń odnośnie czasu podgrzewania i głębokości wsunięcia elementów, aby złącze było solidne.

Polipropylenowe rury i kształtki cechują się pełną odpornością na korozję – nie rdzewieją, nie ulegają też korozji elektrochemicznej. Są obojętne w kontakcie z wodą pitną (posiadają atesty higieniczne), nie wpływają na smak ani zapach wody. Wewnątrz nich nie osadza się kamień w takim stopniu jak w stalowych, bo ścianki są gładkie. Z powodu grubych ścianek przewód z PP ma jednak mniejszą średnicę wewnętrzną niż analogiczny z miedzi czy stali – przepływ wody jest minimalnie bardziej dławiony (trzeba to uwzględnić przy doborze średnic).

Polipropylen ma dość duży współczynnik wydłużalności cieplnej, nawet kilkanaście razy większy niż stal. Oznacza to, że rury z PP wyraźnie wydłużają się po nagrzaniu w nich wody. Przykładowo dziesięciometrowy odcinek rury polipropylenowej może wydłużyć się o kilka centymetrów przy różnicy temperatur rzędu 50°C. W praktyce radzi się z tym poprzez kompensatory (specjalne U-kształtne odcinki rury lub luzy montażowe) albo przez stosowanie odmian rur PP z wkładką aluminiową – o czym poniżej.

Zastosowania polipropylenu obejmują praktycznie wszystkie rodzaje instalacji sanitarnych w budynkach: od zimnej wody, przez ciepłą wodę użytkową, po centralne ogrzewanie i ogrzewanie podłogowe (chociaż do podłogówki częściej wybiera się jednak PEX). Istnieją także rury kanalizacyjne z PP do odprowadzania ścieków wewnątrz budynków – są one zazwyczaj brązowe lub szare, podobne z wyglądu do rur PVC, ale wykonane z polipropylenu ze względu na jego lepszą odporność na gorące ścieki z pralek czy zmywarek. Pod względem odporności chemicznej PP jest znakomity – oprócz rozpuszczalników organicznych (ropa, benzyna itp.) znosi większość substancji.

Rury polietylenowe (PE)

Polietylen (PE) to materiał, z którego powstają głównie rury do instalacji zewnętrznych i specjalistycznych. Najbardziej znane zastosowanie polietylenu to rury wodociągowe do transportu wody pitnej na zewnątrz budynków oraz rury gazowe do przesyłu gazu ziemnego. Polietylenowe rury do wody mają zazwyczaj czarny lub ciemnoniebieski kolor z niebieskimi paskami, zaś rury gazowe są czarne lub pomarańczowe z żółtymi paskami – to dla odróżnienia funkcji. Wykorzystuje się polietylen o wysokiej gęstości (HDPE, nazywany też PE-HD lub PE 100), który charakteryzuje się dużą wytrzymałością na ciśnienie i niewrażliwością na pękanie. Dostępne są również klasy polietylenu PE 80 czy PE 63, ale obecnie standardem w sieciach jest mocniejszy PE 100.

Rury z polietylenu sprzedawane są najczęściej w postaci giętkich rur w zwojach (np. po 50 m, 100 m), co umożliwia układanie długich odcinków z minimalną liczbą połączeń. Średnice takich przewodów wahają się od 16–20 mm (przyłącza do budynków) poprzez 40–63 mm (sieci rozdzielcze na osiedlach), aż do kilkuset milimetrów (główne magistrale). Polietylen jest elastyczny i miękki – rury można wyginać w łuki, dostosowując do terenu. Dzięki temu montaż w wykopach jest szybszy, bo nie potrzeba tylu kolanek co przy sztywnych rurach.

Łączenie rur PE odbywa się poprzez zgrzewanie doczołowe lub elektrooporowe. Zgrzewanie doczołowe polega na tym, że końce dwóch rur PE ogrzewa się płytą grzejną, a następnie dociska do siebie – po ostygnięciu tworzą jednolitą spoinę. Natomiast zgrzewanie elektrooporowe wykorzystuje specjalne kształtki z wbudowaną spiralką grzewczą (tzw. elektromufa): po włożeniu końców rur do kształtki przepuszcza się prąd przez spiralę, która topi tworzywo i spaja elementy. Obie metody dają bardzo wytrzymałe, nierozłączne połączenia. W warunkach amatorskich używa się też niekiedy złączek skręcanych (mechanicznych) do rur PE – z nakrętką zaciskającą uszczelkę na rurze – ale w sieciach profesjonalnych dominują zgrzewy.

Polietylen ma świetną odporność na niskie temperatury. Nawet w -30°C zachowuje udarność (nie pęka pod wpływem uderzeń), więc nadaje się do układania w gruncie, gdzie zdarzają się mrozy. Co ważne, zamarznięcie wody w rurze PE rzadziej kończy się rozsadzeniem – elastyczna rura minimalnie się rozszerzy, a po rozmrożeniu wody wróci do poprzedniego kształtu. To sprawia, że jest to materiał bardzo bezpieczny dla wodociągów. Wadą polietylenu jest natomiast ograniczona odporność na wysoką temperaturę. Standardowy PE HD zniesie krótkotrwale około +80°C, ale pod ciągłym obciążeniem termicznym powyżej 60–70°C może ulec deformacji. Dlatego rur polietylenowych nie stosuje się raczej do przesyłu gorącej wody w budynkach – tu lepszy będzie polipropylen lub PEX.

Zastosowania rur PE poza wodociągami i gazociągami obejmują m.in. instalacje do nawadniania pól (systemy irygacyjne), rurociągi do przesyłu różnych płynów w przemyśle (chemikalia, szlamy – polietylen jest odporny chemicznie i ścieralnie, dlatego może transportować np. zawiesiny piasku), a także jako rury osłonowe do kabli elektrycznych i telekomunikacyjnych (peszle HDPE). Podobnie jak inne tworzywa, PE jest obojętny dla wody pitnej i nie koroduje, co czyni go idealnym zamiennikiem stali w podziemnych instalacjach.

Rury PE-X (polietylen sieciowany)

W zwykłym stanie polietylen jest termoplastem – mięknie po podgrzaniu. Jednak opracowano jego modyfikację zwaną polietylenem sieciowanym (PE-X), która cechuje się znacznie lepszą odpornością termiczną i mechaniczną. Sieciowanie polega na tworzeniu między łańcuchami polimeru dodatkowych wiązań chemicznych (poprzecznych), wskutek czego materiał staje się trójwymiarową siecią. Taki polietylen nie topi się łatwo, zachowuje formę nawet przy temperaturach rzędu 90–100°C, a także jest bardziej odporny na pękanie naprężeniowe.

Rury z PE-X zrewolucjonizowały branżę instalacji grzewczych, zwłaszcza ogrzewania podłogowego. Są dostępne jako giętkie rurki w zwojach (zwykle o średnicy 16–20 mm) i umożliwiają szybkie ułożenie wężownic ogrzewania podłogowego w wylewce. Ich elastyczność i odporność na wysoką temperaturę (do ok. 90–95°C) sprawiają, że nadają się również do standardowych instalacji grzejnikowych oraz do ciepłej i zimnej wody użytkowej. W porównaniu z rurami PP, PEX ma tę przewagę, że jest elastyczny i sprzedawany w długich odcinkach – dzięki czemu instalacja może mieć mniej łączeń (np. cały obwód ogrzewania podłogowego w pokoju kładzie się jednym odcinkiem rury bez połączeń po drodze).

PE-X występuje w kilku wariantach (oznaczanych literami A, B, C, D), różniących się metodą sieciowania. Wszystkie jednak mają podobny końcowy efekt – rurka jest odporna na temperaturę, dość miękka i „pamięta” nadany jej kształt (to akurat bywa wadą przy prostowaniu zwoju – ma tendencję do zawijania się z powrotem). Dlatego wiele rur z PE-X wyposażonych jest w warstwę zapobiegającą przenikaniu tlenu (tzw. bariera antydyfuzyjna). Dzięki niej do wody grzewczej nie przenika powietrze z zewnątrz przez ścianki rury, co mogłoby powodować korozję metalowych elementów instalacji (np. stalowego kotła lub grzejników).

Łączenie rur PEX odbywa się bez lutowania czy zgrzewania – wykorzystuje się różnego typu złączki mechaniczne. Popularne są systemy zaprasowywane (złączki z pierścieniem, który zaciska się specjalną zaciskarką) lub połączenia skręcane. Istnieją też złączki samouszczelniające (tzw. push-fit), które działają na zasadzie wsunięcia rury do oporu – zatrzask wewnątrz blokuje rurę, zapewniając jednocześnie szczelność dzięki uszczelce. Te rozwiązania przyspieszają montaż i nie wymagają użycia ognia czy prądu na miejscu pracy.

Pex jest odporny na osadzanie się kamienia i nie zarasta korozją. Woda płynąca w rurach PEX zachowuje swoją jakość, nie nabiera żadnego posmaku (rury mają atest do wody pitnej). Trzeba jednak pamiętać, że polietylen sieciowany jest tworzywem, które nie powinno być wystawiane na długotrwałe działanie promieni UV – dlatego rury PEX przechowuje się i montuje z dala od słońca (np. schowane w podłodze, ścianie lub osłonięte otuliną).

Rury wielowarstwowe (PEX/Al/PEX i inne)

Ciekawą grupą produktów są tzw. rury wielowarstwowe, zwane też rurami kompozytowymi. To połączenie zalet metalu i tworzywa w jednym przewodzie. Typowa rura wielowarstwowa zbudowana jest z kilku warstw: wewnętrzna warstwa z tworzywa (często PE-X lub PE-RT – polietylen o podwyższonej odporności termicznej), środkowa warstwa z cienkiej folii aluminiowej, oraz zewnętrzna warstwa z tworzywa (znów PE lub PE-X). Wszystkie warstwy są trwale zgrzane lub sklejone w procesie produkcji, tworząc jednolitą strukturę.

Dzięki takiej budowie rura wielowarstwowa łączy cechy plastików i metalu. Aluminiowy rdzeń sprawia, że rura jest bardziej odporna na wysoką temperaturę i ciśnienie (folia aluminiowa przejmuje część naprężeń) oraz znacznie mniej rozszerza się cieplnie – aluminium redukuje wydłużanie przy nagrzewaniu prawie do poziomu rur metalowych. Ponadto metalowa warstwa pełni rolę bariery antydyfuzyjnej, niewpuszczając tlenu do wnętrza (ważne dla instalacji c.o.). Z kolei warstwy polietylenowe (wewnątrz i na zewnątrz) zapewniają odporność na korozję i gładką powierzchnię przepływu, a także chronią aluminium przed kontaktem z wodą i czynnikami zewnętrznymi.

Rury PEX/Al/PEX (bo tak często się je oznacza – polietylen + aluminium + polietylen) są sztywne, ale dają się wyginać i trzymają nadany kształt. Można je giąć ręcznie lub przy pomocy giętarki, co pozwala formować łuki bez użycia kolanek. Po wygięciu rura nie próbuje wrócić do pierwotnego kształtu tak mocno jak jednolity PEX (dzięki warstwie aluminium działa jak gięty metal). Montaż odbywa się przeważnie poprzez złączki zaprasowywane lub skręcane, analogicznie jak przy czystym PEX. Popularne są systemy zaprasowywane z tzw. złączkami typu press, które gwarantują pewność połączeń.

W instalacjach ogrzewania i ciepłej wody użytkowej rury wielowarstwowe zdobyły dużą popularność. Łączą bowiem łatwość obróbki tworzyw z wytrzymałością metalu. Są też stosunkowo niedrogie – droższe od samego PEX, ale tańsze od miedzi. Wiele współczesnych domów ma rozprowadzenia ciepłej i zimnej wody wykonane właśnie z rur PE-X/Al/PE-X (często o średnicach 16, 20 czy 25 mm). Sprawdzają się one zarówno w układaniu podtynkowym (są na tyle sztywne, że można je prowadzić prosto, mocując klamrami), jak i w wylewkach podłogowych. Maksymalna temperatura pracy takich rur zwykle wynosi ok. 95°C, a ciśnienie do 10 bar – spełnia to wymagania typowych instalacji domowych z dużym zapasem.

Inne tworzywa i dodatki

Warto wspomnieć, że poza wyżej wymienionymi głównymi tworzywami istnieją też inne polimery używane w niszowych zastosowaniach. Przykładowo polibutylen (PB) był kiedyś stosowany do instalacji ciepłej wody i ogrzewania – ma podobne właściwości do PE-X (elastyczny, odporny do ok. 90°C), ale obecnie jest rzadko używany z uwagi na konkurencję tańszego PEX-u. Polietylen chlorosulfonowany (CSPE) czy polipropylen kopolimerowy to kolejne specjalistyczne tworzywa, które mogą się pojawić w specyficznych systemach rurociągów przemysłowych.

Tworzywa sztuczne mogą być modyfikowane różnymi dodatkami zwiększającymi ich wytrzymałość. Przykładem są rury wzmacniane włóknem szklanym – np. niektóre rury PP do ciepłej wody mają strukturę trójwarstwową: polipropylen – włókno szklane – polipropylen. Dodatek włókna minimalizuje rozszerzalność cieplną i poprawia sztywność, nieznacznie zwiększając odporność na ciśnienie. Nadal jednak dominują proste, jednorodne rury z czystego tworzywa, ewentualnie z warstwą aluminium w systemach wielowarstwowych.

Poniżej zestawiamy główne zalety i wady rur z tworzyw sztucznych:

Zalety rur z tworzyw sztucznych:

• całkowita odporność na korozję i brak ryzyka rdzewienia,
• gładkie ścianki wewnętrzne, utrudniające gromadzenie osadów i zmniejszające opory przepływu,
• niska masa, ułatwiająca transport i montaż (rury może układać jedna osoba bez użycia ciężkiego sprzętu),
• łatwa obróbka i łączenie (zgrzewanie, klejenie lub montaż złączek bez skomplikowanych narzędzi),
• dobra izolacyjność termiczna i akustyczna w porównaniu z metalem (woda w plastikowej rurze wolniej stygnie, a przepływ jest cichszy).

Wady rur z tworzyw sztucznych:

• niższa wytrzymałość mechaniczna – możliwość uszkodzenia przy silnym uderzeniu lub nacisku, szczególnie w niskich temperaturach,
• ograniczona odporność na wysoką temperaturę (większość tworzyw wytrzymuje maksymalnie 60–90°C, powyżej może ulec deformacji lub zniszczeniu),
• duża rozszerzalność cieplna, co wymaga stosowania kompensacji (rury mogą się wydłużać nawet o kilka centymetrów na kilkanaście metrów przy zmianie temperatury),
• problemy ekologiczne – tworzywa sztuczne są trudniejsze w utylizacji i recyklingu, a ich produkcja wiąże się z obciążeniem dla środowiska,
• przy długotrwałym wystawieniu na promieniowanie UV (słońce) wiele plastików ulega degradacji, więc wymagają ochrony (np. osłonięcia lub stosowania stabilizatorów UV w materiale).

Mimo pewnych ograniczeń, rury plastikowe zdominowały współczesne instalacje wewnątrz budynków i niektóre sieci zewnętrzne. Ich atuty – odporność na korozję, niska cena i prostota montażu – przeważają w większości typowych zastosowań, od kanalizacji po ogrzewanie. Do zadań specjalnych lub tam, gdzie warunki przekraczają możliwości tworzyw, sięga się natomiast po inne materiały, o których więcej poniżej.

Rury betonowe i ceramiczne

Materiały takie jak beton czy ceramika były wykorzystywane do budowy rurociągów przede wszystkim w infrastrukturze komunalnej. Choć w instalacjach domowych praktycznie się ich nie spotyka (ze względu na duży ciężar i trudność montażu), to rury betonowe i ceramiczne odgrywają ważną rolę w systemach kanalizacji zbiorczej, melioracji czy odwodnień.

Rury betonowe

Beton jest mieszaniną cementu, kruszywa i wody, która po związaniu tworzy kamiennopodobny materiał. Rury betonowe wytwarza się przez wylewanie tej mieszanki do form (pionowo lub poziomo) albo przez wirowanie betonu w formie – powstają w ten sposób prefabrykowane odcinki rur o określonej średnicy i długości (zwykle 1, 2 lub 3 metry). Dla zwiększenia wytrzymałości, zwłaszcza w przypadku rur o dużych średnicach, stosuje się zbrojenie stalowym drutem lub prętami – wtedy mówimy o rurach żelbetowych (beton zbrojony stalą).

Rury betonowe mają zastosowanie głównie w kanalizacji deszczowej i sanitarnej, szczególnie przy większych średnicach (np. kolektory zbiorcze o średnicy 500 mm, 1000 mm i więcej). Są dość ciężkie – segment betonowej rury wymaga do transportu i ułożenia sprzętu (dźwigów, koparek). Ich wewnętrzna powierzchnia nie jest tak gładka jak u tworzyw sztucznych, co skutkuje większymi oporami przepływu wody. Ponadto porowatość betonu sprawia, że z czasem mogą się w niej osadzać drobiny i powstawać zatory, a woda może częściowo wsiąkać w ścianki (choć cement tworzy z czasem warstwę nabytą, która ogranicza przesiąkanie).

Zaletą rur betonowych jest natomiast duża odporność na warunki gruntowe – potrafią wytrzymać spore obciążenia zewnętrzne (np. ciężar ziemi, przejeżdżających pojazdów) bez załamania. Dobrze znoszą także zmiany temperatur otoczenia – beton nie odkształca się ani nie topi pod wpływem gorąca czy mrozu. Są też stosunkowo tanie w produkcji przy większych średnicach – wykonanie ogromnej rury z tworzywa byłoby kosztowne i technicznie trudne, a betonowe segmenty można wytwarzać seryjnie.

Trzeba jednak zabezpieczyć beton przed agresywnym chemicznie środowiskiem. Ścieki komunalne, zwłaszcza w kanalizacji sanitarnej, wytwarzają kwasy (np. siarkowy) i gazy (siarkowodór), które mogą z czasem korodować beton – powodować jego kruszenie i erozję. Dlatego we współczesnych rozwiązaniach często stosuje się rury betonowe z wykładziną wewnętrzną z tworzywa sztucznego lub dodaje do mieszanki betonowej specjalne składniki zwiększające odporność chemiczną.

Rury kamionkowe (ceramiczne)

Zanim tworzywa sztuczne przejęły rynek kanalizacji, powszechne były rury kamionkowe. Kamionka to rodzaj ceramiki – wyrabiana z gliny z domieszkami i wypalana w wysokiej temperaturze, dzięki czemu staje się twarda i nienasiąkliwa. Rury kamionkowe mają zazwyczaj kolor jasnobrązowy lub ceglasty i błyszczącą, szkliwioną powierzchnię wewnętrzną. Szkliwienie (pokrywanie glazurą) sprawia, że wewnątrz rury powierzchnia jest gładka i mniej przyczepna dla zanieczyszczeń oraz odporna na działanie ścieków.

Dawniej kamionka była podstawowym materiałem na kanalizację grawitacyjną zarówno wewnątrz budynków, jak i w ziemi. Produkowano rury o średnicach od kilku do kilkudziesięciu centymetrów, często w odcinkach 1-metrowych. Łączenie odbywało się na kielich z uszczelnieniem kitem bitumicznym lub cementem. Cechą rur kamionkowych jest wysoka odporność chemiczna – ścieki, nawet agresywne, nie są w stanie rozpuścić ceramiki tak łatwo jak betonu czy metalu. Rury te nie rdzewieją, nie korodują gazowo. Są także całkowicie niepalne i odporne na wysoką temperaturę ścieków.

Istotną wadą kamionki jest jej kruchość. Rury kamionkowe łatwo pękają pod wpływem uderzenia lub nacisku punktowego. Aby ułożyć je w ziemi, konieczne jest staranne przygotowanie podłoża (podsypka z piasku) i zabezpieczenie przed przemieszczaniem gruntu. Ze względu na niewielką długość odcinków, przy budowie przewodu potrzeba wielu połączeń, co wydłuża czas instalacji i stanowi dodatkowe ryzyko nieszczelności w każdym złączu. Ponadto, choć ceramika jest wytrzymała na ściskanie, długa linia rur kamionkowych może ulec uszkodzeniom w wyniku ruchów podłoża lub drgań (brak elastyczności). Ciężar kamionki jest mniejszy niż betonu czy żeliwa, ale wciąż znaczący – transport i montaż wymaga ostrożności, by nie rozbić elementów.

Współcześnie rury kamionkowe zostały prawie całkowicie wyparte przez tańsze i łatwiejsze w montażu rury z tworzyw sztucznych (PVC, PP) w przypadku mniejszych średnic kanalizacyjnych. Jednak nadal czasem stosuje się kamionkę w specjalnych sytuacjach, np. do kanalizacji przemysłowej odprowadzającej bardzo agresywne chemicznie ścieki, gdzie wytrzymałość ceramiki okazuje się bezcenna. Dostępne obecnie rury kamionkowe mają ulepszone systemy łączenia (np. uszczelki w rowkach na końcach rur) i spełniają wyśrubowane normy szczelności. Mimo to, ze względu na koszt i trudniejszy montaż, są to rozwiązania niszowe.

Rury azbestowo-cementowe

Szczególnym rodzajem rury, łączącym cechy cementu i włókien mineralnych, jest rura azbestowo-cementowa. Materiał ten, zwany też czasem eternitem (choć eternit to nazwa handlowa pokrewnego wyrobu), powstaje z mieszanki cementu i włókien azbestu. Włókna azbestowe, bardzo wytrzymałe na rozciąganie, pełnią rolę zbrojenia rozproszonego, podobnie jak stal w żelbecie. Dzięki temu cienkościenne rury azbestocementowe były dość wytrzymałe, a zarazem lżejsze od pełnego betonu.

W drugiej połowie XX wieku rury tego typu stosowano powszechnie w wodociągach oraz kanalizacjach deszczowych. Spotykało się je w średnicach np. 100–300 mm, często łączone na kielich z uszczelką lub kitami uszczelniającymi. Były tańsze i lżejsze niż żeliwo, a przy tym niewrażliwe na korozję w gruncie. Niestety z czasem okazało się, że włókna azbestu uwalniające się z takiego rurociągu mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia (szczególnie niebezpieczne jest wdychanie pyłu azbestowego). W przypadku rur wodociągowych ryzyko przenikania azbestu do wody jest co prawda niewielkie, ale niezerowe – zwłaszcza gdy rury ulegają starzeniu i erozji wewnętrznej.

Obecnie nie produkuje się już rur azbestowo-cementowych, a istniejące odcinki są stopniowo wycofywane z użytku. Zostały zastąpione przez bezpieczniejsze tworzywa sztuczne lub rury z żeliwa sferoidalnego. Niemniej w wielu starszych sieciach wodociągowych w Polsce wciąż można natknąć się na działające rurociągi z azbestocementu. Ich usuwanie wymaga zachowania szczególnych środków ostrożności (ze względu na azbest odpadający przy cięciu czy kruszeniu), dlatego często pozostawia się je w ziemi aż do końca żywotności, sukcesywnie wymieniając na nowe materiały przy modernizacjach.

Inne nietypowe materiały rur

Poza głównymi materiałami, które zdominowały rynek (metal, plastik, beton, ceramika), istnieją też specjalistyczne materiały wykorzystywane przy produkcji rur do zadań szczególnych. Niektóre pojawiły się wraz z postępem technologicznym, inne mają charakter czysto niszowy lub eksperymentalny. Poniżej kilka ciekawych przykładów.

Rury z kompozytów włóknistych (GRE/GRP)

We współczesnych systemach kanalizacyjnych i przemysłowych coraz większe znaczenie zyskują rury wykonane z kompozytów – najczęściej żywic poliestrowych lub epoksydowych wzmacnianych włóknem szklanym. Znane są one pod skrótami GRP (Glass Reinforced Plastic) lub GRE (Glassfiber Reinforced Epoxy). Takie rury kompozytowe powstają poprzez nawijanie włókien szklanych nasączonych żywicą na obrotowy rdzeń albo poprzez odlewanie warstwowe – w efekcie tworzy się lekka, a zarazem mocna rura z tworzywa sztucznego zbrojonego włóknem.

Zaletą rur kompozytowych jest znakomita odporność chemiczna (porównywalna z czystym tworzywem) połączona z dużo większą wytrzymałością mechaniczną niż zwykłe plastiki. Rury GRE/GRP mogą mieć stosunkowo cienkie ścianki, a wytrzymują wysokie ciśnienie i duże obciążenia. Są przy tym niewrażliwe na korozję, co czyni je idealnym materiałem np. do przesyłu substancji chemicznych, słonej wody morskiej, ścieków przemysłowych itp. W kanalizacji miejskiej wykorzystuje się duże rury z żywicy poliestrowej wzmacnianej włóknem szklanym jako alternatywę dla betonowych kolektorów – są lżejsze, łatwiejsze w montażu (mniej masywne elementy) i absolutnie odporne na agresywne ścieki.

Technika łączenia takich rur zależy od systemu – często stosowane są łączniki kielichowe z uszczelkami lub klejenie (żywicą) poszczególnych segmentów. Średnice dostępne w technologiach kompozytowych sięgają kilku metrów, co pozwala budować nawet duże tunele techniczne. Koszt tego materiału jest wyższy niż tradycyjnych, ale przy specyficznych wymaganiach (np. środowisko silnie korozyjne, gdzie stal nierdzewna byłaby zbyt droga) kompozyty okazują się najlepszą opcją.

Rury szklane

Choć brzmi to nietypowo, rury mogą być wykonywane także ze szkła. Oczywiście nie używa się zwykłego kruchego szkła okiennego, lecz specjalne szkło borokrzemowe o wysokiej wytrzymałości termicznej i chemicznej (takie, z jakiego powstają np. naczynia laboratoryjne). Szklane rury mają tę unikalną cechę, że są przezroczyste, co bywa pożądane w niektórych zastosowaniach – pozwalają obserwować przepływające media, reakcje chemiczne, osady itp.

Najczęściej rury szklane spotyka się w aparaturze laboratoryjnej oraz przemyśle chemicznym i farmaceutycznym. W laboratoriach używa się systemów szklanych rurek połączonych za pomocą szlifów lub węży, do destylacji, przepływu gazów, cieczy itp. W skali przemysłowej istnieją rurociągi ze szkła borokrzemowego łączone specjalnymi złączami kołnierzowymi z uszczelkami – wykorzystuje się je np. przy wytwarzaniu kwasu siarkowego czy innych żrących substancji, gdzie czystość i odporność na korozję są szczególnie istotne. Szkło jest całkowicie odporne na większość kwasów i rozpuszczalników, przenosi wysokie temperatury (do ok. 200°C w przypadku szkła borokrzemowego) i nie starzeje się w normalnym sensie (nie koroduje, nie degraduje się UV).

Oczywiście kruchość nawet wzmocnionego szkła jest wadą – rury takie są podatne na rozbicie przy uderzeniu czy nagłym szoku termicznym. Dlatego stosuje się je tam, gdzie zagrożenia mechaniczne są minimalne lub gdzie można zastosować osłony. Nie używa się rur szklanych w typowych instalacjach domowych czy miejskich ze względu na ryzyko stłuczenia. Niemniej warto wiedzieć, że i taka technologia istnieje, bo bywa niezastąpiona w pewnych szczególnych procesach technologicznych.

Rury z tworzyw przeźroczystych

Alternatywą dla szkła mogą być niektóre tworzywa sztuczne o przeźroczystości, np. poliwęglan lub akryl (PMMA). Z tych materiałów również wykonuje się czasem fragmenty rurociągów, przez które trzeba podejrzeć przepływ (np. wstawki rewizyjne, wizjery). Poliwęglanowe rury są dużo odporniejsze na uderzenia niż szklane i lżejsze, ale z kolei mogą nie wytrzymywać wysokiej temperatury czy rozpuszczalników. Tego typu rozwiązania są więc stosowane doraźnie i zwykle na krótkich odcinkach, w celach inspekcyjnych.

Historyczne materiały rur

Na koniec warto wspomnieć o materiałach, które kiedyś używano do budowy rur, a które dziś wyszły już z użycia (poza wyjątkowymi sytuacjami). Historia inżynierii sanitarnej i wodnej sięga starożytności – ludzie od dawna kombinowali, jak transportować wodę na odległość lub odprowadzać nieczystości, zanim wynaleziono nowoczesne materiały.

Rury ołowiane

Jednym z najstarszych materiałów do produkcji przewodów był ołów. Już starożytni Rzymianie wykorzystywali ołowiane rury do budowy wodociągów i systemów doprowadzających wodę (od łacińskiej nazwy ołowiu plumbum pochodzi zresztą angielskie słowo plumber, czyli hydraulik). Ołów ma bardzo niską temperaturę topnienia i jest miękki, co pozwalało łatwo formować z niego rury – wylewano płynny ołów w formach lub zwijano blachę ołowianą i lutowano krawędzie. Ołowiane przewody były elastyczne (jak na metal), odporne na korozję (ołów nie rdzewieje) i dość trwałe, dlatego rozpowszechniły się w dawnych czasach.

Niestety już kilkaset lat temu zauważono szkodliwość ołowiu. Metal ten jest silnie toksyczny dla organizmu – woda przepływająca przez ołowiane rury ulegała zanieczyszczeniu jonami ołowiu, co mogło prowadzić do przewlekłych zatruć (podejrzewa się, że chroniczne zatrucie ołowiem dotykało część populacji starożytnego Rzymu). Mimo to, rury ołowiane stosowano także później, np. w średniowieczu i czasach nowożytnych do budowy zewnętrznych wodociągów w miastach. Jeszcze do połowy XX wieku w wielu krajach (również w Polsce) używano krótkich odcinków ołowianych rur jako przyłączy domowych do wodociągu czy wewnętrznych pionów wodnych.

Dopiero w drugiej połowie XX wieku ołów został masowo zastąpiony przez stal i miedź, a później przez tworzywa sztuczne. Współcześnie stosowanie ołowiu w instalacjach wody pitnej jest zakazane ze względów zdrowotnych. Stare rury ołowiane, jeśli jeszcze gdzieś istnieją, są sukcesywnie wymieniane (np. podczas remontów kamienic czy modernizacji miejskich sieci). Ich miejsce zajmują bezpieczne dla zdrowia materiały jak polietylen czy stal nierdzewna.

Drewniane rury

Choć trudno to sobie wyobrazić, w przeszłości używano również drewnianych rur do przesyłania wody. Technologia ta była stosowana od starożytności aż po XIX wiek. W najprostszej formie wykorzystywano wydrążone pnie drzew – na przykład w starożytnym Egipcie czy później w Europie drążono długie otwory w pniach sosnowych, tworząc z nich rury do transportu wody na krótkie odległości (np. od studni do domostwa).

W epoce nowożytnej popularność zdobyły tzw. rury drewniane z klepek. Były to konstrukcje podobne do beczek: kilka drewnianych listew (klepek) łączono w okrąg, a całość ściskano metalowymi obręczami. Powstawała w ten sposób rura o stosunkowo dużej średnicy. Wnętrze często uszczelniano smołą lub innymi substancjami, aby zapobiec przeciekom przez szczeliny w drewnie. Takie drewniane wodociągi istniały np. w XVIII i XIX wieku w miastach – znane są wykopaliska fragmentów drewnianych rur w wielu europejskich metropoliach. Drewno, szczególnie gdy pozostaje mokre, może przetrwać pod ziemią kilkadziesiąt lat, nim całkiem spróchnieje.

Zaletą drewnianych rur była łatwa dostępność materiału i stosunkowo prosty wyrób bez zaawansowanej technologii metalurgicznej. Drewno nie rdzewiało i nie było kruche jak ceramika. Jednak miało poważne wady: ograniczoną żywotność (gnicie, korozja biologiczna), niską wytrzymałość na ciśnienie (rury drewniane nadawały się głównie do grawitacyjnego przepływu wody, a nie do dużych ciśnień) oraz podatność na przecieki na łączeniach. Wraz z upowszechnieniem rur żeliwnych w XIX wieku, drewno szybko wyszło z użycia.

Dziś drewniane rurociągi są ciekawostką historyczną. Zachowane fragmenty można zobaczyć w muzeach techniki. W praktyce nie stosuje się już drewna do transportu wody czy innych mediów, choć drewno nadal wykorzystuje się np. w konstrukcjach studni czy zabytkowych akweduktów (lecz pełni tam głównie funkcje konstrukcyjne, nie przesyłowe).