For og imot PE-sveising med høyt trykk

PE-spesialist Henrik Carlsson fra Sverige retter kritiske innvendinger mot PE-sveising med høyere trykk, den såkalte SHP-metoden. Plastspesialist Elg Ragnar Thunes i norske Bluegreen svarer på kritikken.

Tekst: Jørn Søderholm

PE-rør sveises til robuste ledninger med lang levetid. PE-sveising er et eget fag med strenge krav til sertifisering og utstyr. Sveising skjer hovedsakelig ved to metoder:

• Elektromuffer – PE-muffer som træs over rørendenene og sveises fast i plastrørene med innebygde varmetråder
• Speilsveis – rørendene varmes opp av en plate (et “speil”), og presses deretter sammen

I begge tilfeller dannes en tett skjøt ved at oppvarmet PE-plast i rørendene smelter sammen til en homogen og solid skjøt.

PE-sveising på Rørbloggen

Denne artikkelen handler om speilsveising. Nærmere bestemt om to ulike sveisemetoder, og de kritiske innvendingene deler av plastrørbransjen har mot den ene av metodene. 
Artikkelen er satt sammen av to artikler vi har laget for Rørbloggen (utgiver Hallingplast AS):
Dette er viktig å vite om PE-sveisemetoden SHP - High pressure
(Henrik Carlsson, november 22). 
Derfor bør vi sveise mer med PE med High Force-metoden 
(Elg Ragnar Thunes, mars 23)

“High pressure” og “High Force” er to begreper som brukes om den samme metoden. Forkjemperne mener SHP-metoden gjør det mulig å sveise flere skjøter pr dag, mens kritikerne mener metoden er for dårlig dokumentert og at vi vet for lite om langtidsegenskapene i skjøter sveiset med den metoden.

Speilsveising av PE

Speilsveising generelt skjer ved at to rørender varmes opp og presses sammen under trykk. Først må endene høvles plane, renses for alt av fukt og forurensing. De rene endene varmes opp med “speilet” og presses deretter sammen. Skjøten står i press til plasten er avkjølt og det hele har blitt en skjøt som er minst like solid som selve røret.

Varme- og kjøletid følger strenge regler, som er regulert i standarder. Jo større rør og jo tykkere vegg, jo lengre tid for oppvarming og avkjøling. Veggtykkelsen øker med hvor høyt trykk røret er laget for.

I VA-bransjen i Norge brukes for det aller meste sveiseutstyr og -prosedyrer satt opp etter den norske standarden NS-INSTA 2072. Den tok nylig over etter standarden DS/INF 70. I Sverige følger man den tyske standarden DVS 2207-1 og SS-INSTA 2072.

Både DVS og INSTA baserer seg på et trykk på 0,15 Mpa, som er det trykket sveisemaskinen presser rørendene sammen med under avkjøling. SHP-metoden – “Single High Pressure” – er på vei inn i Skandinavia. Den baserer seg på et høyere trykk.

ISO 21307 er en internasjonal norm for PE-sveising. Normen spesifiserer tre ulike prosedyrer for speilsveising av PE rør og rørdeler:

SLP – Single Low Pressure
DLP – Dual Low Pressure speilsveising
SHP – Single High Pressure

SHP-metoden ser på sveisetiden og vulstoppbyggingen med andre parametere, samt sveiser med høyere trykk.

Man måler vulsten etter sveisetiden. Det innebærer et spenn i sveisetiden med platen mellom rørene til riktig vulst er oppnådd. En viktig forskjell i ISO 21307 på metodene SLP og SHP er trykket i sveiseprosessen. Altså trykket som rørendene presses sammen med etter oppvarming.

• SLP: 0,17 MPa
• SHP: 0,52 MPa

SHP-metoden sveiser med høyere trykk enn vanlige metoder. Altså rørendene “trykkes hardere sammen”, for å si det forenklet.

Kortere kjøletid pr skjøt

En annen forskjell er at SHP-metoden krever kortere kjøletid pr skjøt. Produsenter av sveisemaskiner sier i sin markedsføring at det kan produseres tre sveiser på én time i en gitt dimensjon.

Innenfor Insta 2072 og DVS 2207-1 vil kjøletiden alene på samme dimensjoner overstige den tiden, og da kommer tiden til håndtering og oppvarming i tillegg.

– Det finnes lite eller ingen forskning på eller undersøkelser av langtidsegenskaper i skjøter sveiset med SHP-metoden. Den lille forskningen som finnes viser dårligere langtidsegenskaper enn andre anerkjente sveisemetoder, sier Henrik Carlsson.

Han peker på at maskinleverandører og entreprenører som praktiserer SHP-metoden sier at skjøtene oppfyller alle krav til trykkprøving og strekktest som er beskrevet som krav ved innkjøp av VA-entrepriser. Samtidig understreker han at det ikke stilles krav til langtidstesting i slike beskrivelser. Både trykkprøving og strekktest er korttidstester.

Usikre langtidsegenskaper

– På både DVS og INSTA er det mye forskning på langtidstester man kan lene seg på, men det finnes ingen forskning som sier at langtidsegenskapene i skjøter med SHP-metoden er gode. Vi kan ikke si at SHP-sveiser har bare halve levetiden av lavtrykkssveiser. Det eneste vi kan si er at forskningen viser at de ikke har gode langtidsegenskaper, sier Henrik Carlsson.

Og det trengs virkelig gode langtidsegenskaper på trykksatte ledninger som skal frakte vann og gass i 100 år.

Carlsson understreker at det er opp til hvert enkelt sveiseselskap å bruke de metodene man vil. Det er viktig at rådgivere og bestillere kjenner til denne problemstillingen, og vet at de store plastrørprodusentene har bestemt seg for å ikke tillate SHP-metode på sine rør.

Bluegreen forsvarer SHP-metoden

Elg Ragnar Thunes i Bluegreen forsvarer på sin side metoden.

Bluegreen er en spesialist som opptrer i rollene som rådgiver, prosjekterende og utførende innen plastsveising. Selskapet prosjekter og sveiser “alt” i plast, og er et kompetansemiljø med ledende internasjonal ekspertise på termoplast. PE-sveising innen VA og akvakultur er to viktige deler av det Bluegreen gjør.

Vinteren og våren 2023 er i selskapet full gang med bygging av en 22 000 kubikkmeter stor flytende tank som skal bli en lukket merd i fiskeoppdrett til havs. Selskapet lager også vanntette og gjenvinnbare PE vannkummer, godkjent etter VA Miljøblad 112 og bygget på eget verksted i Skien.

– Mye av det vi gjør utføres med sveising etter High Force-metoden. Vi utfører også svært mye sveising av PE-ledninger etter vanlig norsk standard, sier Thunes.

Importør av McElroy sveisemaskiner

Maskinimportør er Bluegreen også, som distributør for sveisemaskiner fra amerikanske McElroy. Det familieeide selskapet har hovedkvarter og produksjon i Tulsa, Oklahoma. McElroy har siden 50-tallet drevet utviklingen innen sveisemaskiner.

Sist vinter tok selskapet i bruk landets første eksemplar av en ny McElroy Trackstar 900i, en selvkjørende beltegående sveisemaskin med datastyring og logging av sveising.

Noen vil se McElroy sveisemaskiner og High Force-metoden som ett og det samme. Det er ikke riktig. McElroy sveisemaskiner kan sveise etter alle relevante metoder og standarder. Uansett om det er High Force, INSTA-2072, tysk DVS-sveising eller hvilken som helst annen standard.

– Sveising etter hvilken som helst standard og metode kan gjøres med akkurat den samme maskinen, bare med ulike innstillinger, sier Thunes.

– High Force gir flere meter ledning pr dag

Bluegreen bruker betegnelsen “High Force” om sveisemetoden med høyere trykk. Forskjellen på SHP og her til lands mer kjente SLP “Low Pressure” metoder er at “High Force” metoden baserer seg på at sveisemaskinen presser rørendene sammen med høyere trykk i sveise- og kjølefasen.

– Dette høyere trykket gir kortere kjøletid pr. skjøt og dermed flere produserte meter ledning pr dag. Det er i all enkelhet den viktigste grunnen til at metoden bør vurderes og brukes mer. Kortere tid per skjøt, flere skjøter og flere meter ledning pr dag, sier han.

Arbeidstid er en av de mest kostbare innsatsfaktorene i anleggs- og VA-bransjen. Metoder og utstyr som kan å få flere meter ledning ut av hver arbeidstime vil kort og godt gi flere meter ledning innenfor et gitt budsjett.

Kvalitet er viktigere enn tid

Tid og penger er mye, men ikke alt. Alle som sveiser PE profesjonelt vet at kvalitet er viktigere enn fart, ti av ti ganger.

– Det hjelper ikke at vi har sveist ferdig et par kilometer vannledning en dag kjappere enn planlagt, hvis en dårlig sveiseskjøt gjør ledningen ubrukelig etter at den er gravd ned eller senket i fjorden. PE-ledninger har en svært lang levetid på materialet, inkludert riktig utførte sveiser, sier Thunes.

Kvalitet trumfer fart – alltid. Men den kvaliteten styres også av andre ting enn om sveisemaskinen trykker rørendene sammen med høyt eller lavt trykk.

To spesielt viktige faktorer:

1. Omstillingstiden – tiden fra varmeplata fjernes til rørendene trykkes sammen. Den bør være så kort som praktisk mulig. Hvert sekund omstillingstid reduserer kvaliteten på den ferdige sveisen og øker risikoen for at sveiseflaten blir forurenset.
2. Konsistens – at alle sveiser i en ledning er mest mulig lik prosedyresveisen. Det vil si at første og siste sveis i ledningen – og alle derimellom – skal være helt like.

– Omstillingstid og konsistent kvalitet på alle sveiser har ingenting med høyt eller lavt trykk å gjøre. Her vet vi at godt opplært personell, moderne sveisemaskiner, gode prosedyrer og godt organiserte sveisestasjoner er avgjørende, sier han.

Uansett hvilken sveisestandard som velges må sveisearbeidene utføres på en kontrollert og faglig riktig måte.

Automatisk sveisemaskin

Thunes argumenterer for at sveisemaskiner med høy grad av automatisering gjør det lettere å både få ned omstillingstiden og opprettholde en maksimal repeterbarhet på sveisene i en ledning.

Ett eksempel: Under opplæringen på den nye Trackstar-maskinen i januar kunne Bluegreen holde omstillingstiden nede i 6-7 sekunder allerede fra første sveis av Ø900 SDR 21.

Henrik Carlsson argumenterer med at SHP-metoden er for dårlig dokumentert i langtidsegenskaper. Den nordiske plastrørgruppen er også skeptiske til metoden, og medlemmene i gruppen fraråder at metoden brukes på sveising av deres rør i trykkbærende vannledninger i permanente installasjoner.

Thunes understreke at han ikke ønsker å kritisere andres meninger, kun korrigere det Bluegreen anser som faktafeil og uriktig fremstilling.

PE i USA

Carlssons skriver i artikkelen om SHP-metoden at den i USA og Canada har blitt brukt til å “…sveise deponigassledninger, gruveledninger og lignende (…)til å flytte borkaks i 10 år”.

– Altså ledninger med underforstått lave krav til bestandighet og levetid. Det er ikke riktig, og jeg mener det er en alvorlig undervurdering av hva PE brukes til i USA. USA har lengre erfaring enn de fleste land med bruk av PE i rørledninger. Så godt som alt av vannledninger – inkludert trykkbærende drikkevannsledninger – og over 90 prosent av trykkbærende gassledninger bygges med PE. PE brukes også i atomkraftverk (!), i tillegg til at det brukes i nevnte gruvedrift, sier han.

Det aller meste av PE i USA er sveiset med High Force-metoden, gjennom mer enn 50 år. Metoden blir også brukt i økende omfang i andre deler av verden. Deriblant i resten av Amerika og i Australia . Også Sør-Afrika, har relativt nylig akseptert og tatt metoden i bruk.

Testing og kvalitet

Det er godt dokumentert at High Force-sveiseskjøter består trykkprøving og strekktester akkurat like godt som lavtrykksskjøter.

Det har gjennom årene blitt utført tester i USA, i regi av både Plastic Pipe Institute i Dallas, Texas, og Nuclear Energy Institute i Washington DC.

– Hydrostatiske tester og brukserfaringer over flere tiår gir ingen som helst indikasjoner på High Force-sveiseskjøter holder lavere kvalitet eller har kortere levetid enn sveiser utført med lavere trykk i kjøletiden, sier han.