О допустимых внутренних давлениях для трубопроводов из АСППТ

В последнее десятилетие для устройства некоторых из указанных систем стали широко использоваться полипропиленовые трубы [1]. Сегодня на мировом строительном рынке предлагаются напорные трубы из полипропилена, допустимые рабочие внутренние давления (далее ДРВД) в трубопроводах из которых в зависимости от температур транспортируемой среды (далее ТТС) и прогнозных сроков службы (далее ПСС) могут существенно различаться даже при одних и тех же диаметрах и толщинах стенок. Это обуславливается, не в последнюю очередь их конструктивными особенностями. Исходя из современных представлений предлагается рассматривать полипропиленовые трубы с учетом их конструкции, как нам представляется, в двух классах.

К первому классу будем относить однослойные с однородной сплошной стенкой полипропиленовые трубы (далее ППТ), получаемые экструдировани- ем. В стране имеется определенная нормативная база на ППТ: в ГОСТ 52134-2003 [2] представлены достаточно полно как геометрические, так и физико-механические характеристики, используя которые, можно с определенной надежностью правильно принять ДРВД для отдельных трубопроводов. В СП 40-101-96 [3] и 40-102-2000 [4] отражены, правда, с несколько уже устаревшими положениями, вопросы проектирования и монтажа напорных трубопроводов из ППТ, по которым можно, хотя и с меньшей надежностью, принять параметры трубопроводов и технологии их монтажа.

Ко второму классу будем относить многослойные с комбинированными сплошными стенками полипропиленовые трубы, получаемые соэкструзи- ей, в том числе армированные стекловолокном (далее АСППТ). К сожалению, в стране практически полностью отсутствует какая-либо нормативная база, позволяющая правильно (при полном сохранении функциональной способности при наименьших затратах на монтаж и надежную эксплуатацию обеспечить максимальный срок службы трубопровода) выбрать ДРВД для каких-либо трубопроводов, устраиваемых из конкретных АСППТ.

В последнее десятилетие во внутренних холодном и горячем водоснабжении, водяном отоплении, холодоснабжении и разнообразных технологических трубопроводах стали широко использоваться полипропиленовые трубы

Предлагаемые сегодня на строительном рынке АСППТ, с целью выбора ДРВД для различных трубопроводов из них, следует ранжировать в группе, связываемой нами пока что только лишь с технологий их изготовления.

Трехслойные (внутренний и наружный слои — из полипропилена, а средний слой — из композита: полипропилена, армированного стекловолокном). К примеру, АСППТ трехслойные (фирменное название [5] Climatherm Faser — «Климатерм Фазер») изготовляются длиной 4 м (диаметром 20-125 мм) и 6 м (160-355 мм) синего цвета с четырьмя широкими продольными зелеными полосами на поверхности из Fusiolen PP-R (внутренний и наружный слои, рис. 1) и PP-R со стекловолокном средний слой SDR 7,4, SDR 11 и SDR 17,6 (табл. 1 и 2), удовлетворяют ряду требований некоторых стандартов (SKZ HR 3.28, ASTM F 2389, CSA B 137.11, NSF 14), а также допускаются к применению нормами TIN (Польша), LNEC (Португалия), EMI-TUV (Венгрия), CentrSEPPO (Украина), cNS- Fus-Industrial, IAMPO (Канада/США).

Трубы «Климатерм Фазер» SDR 7,4 и SDR 11 рекомендуются к использованию в вакуумных системах и напорных (10 бар) трубопроводах (ТТС от -20 до +20 °C), возможно применение при температурах до +90 °С с соответствующим изменением ДРВД и ПСС (табл. 3).

При использовании труб «Климатерм Фазер» в отопительных системах с различными ТТС, которые в течение некоторого достаточно продолжительного (от 30 до 90 суток) времени могут иметь постоянную ТТС, отличную от рабочей ТТС, ДРВД и ПСС, рекомендуется соответствующим образом (табл. 5) корректировать.

Другие трехслойные АСППТ, обладающие SDR 7,4 — фирменное название Fusiotherm Faser («Фузиотерм Фазер») — изготовляются длиной 4 м (диаметром 20-125 мм) и 6 м (диаметр 160-250 мм) зеленого цвета с четырьмя равномерно расположенными на наружной поверхности вдоль продольной оси темно-зелеными полосами из материалов PP-R Fusiolen и PP-R Fusiolen со стекловолокном [7] (табл. 6, см. рис. 1б).

В последнее время на строительном рынке появились трехслойные АСППТ с SDR 9 [9] под фирменным названием Aquatherm Green MF SDR 9 RP

Трубы удовлетворяют ряду требований некоторых стандартов (SKZ HR 3.28, ASTM F 2389, CSA B 137.11), а также допускаются к применению нормами OVGW, SVGW, SAI-Global, SKZ A 314, TIN, TSE, Schiffbau. Рекомендуются к применению в напорных трубопроводах, однако, при меньших ДРВД для одних и тех же ТТС и ПСС (табл. 7), чем такие же трехслойные АСППТ SDR 7,4 «Климатерм Фазер» (табл. 3, цифры в знаменателе).

Буквально в последнее время на строительном рынке появились трехслойные АСППТ с SDR 9 [9] под фирменным названием Aquatherm Green MF SDR 9 RP («Акватерм Грин MF RP»), которые удовлетворяют ряду требований некоторых стандартов (SKZ HR 3.28, ASTM F 2389, ISO 21003). Для изготовления наружного (зеленого цвета с четырьмя равномерно расположенными на поверхности продольными темно-зелеными полосами) и внутреннего слоев стенок труб «Акватерм Грин» MF SDR 9 RP используется Fusiolen PP-RP с соответствующим красителем, а средний слой выполнен из Fusiolen PP-RP, усиленного стекловолокном. Трехслойные АСППТ «Акватерм Грин» MF SDR 9 RP выпускаются диаметром до 355 мм (табл. 8), предназначаются для устройства различных напорных трубопроводов с использованием раструбной (для диаметром до 100 мм) и стыковой (для больших диаметром) сварок с использованием соединительных частей соответствующих номинальных диаметров.

Причем ПСС таких трубопроводов такой же [9], как и у трубопроводов, изготовленных из АСППТ «Фузиотерм Фазер» с SDR 7,4 (табл. 7), несмотря на то, что толщина их стенки на приблизительно 24 % меньше. Очевидно, этого удалось достичь за счет разных соотношений толщин слоев и степени армирования стекловолокном среднего слоя АСППТ «Акватерм Грин» MF SDR 9 RP и АСППТ «Фузиотерм Фазер» SDR 7,4, которые существенно влияют на их НДС [10]. К сожалению, никаких сведений на этот счет нет. Это придется устанавливать потребителям, по-видимому, самостоятельно либо привлекать какие-то исследовательские лаборатории, которые в стране, как это не прискорбно отмечать, еще не созданы, а старые уже порушены.

Пример четырехслойных АСППТ (рис. 2, табл. 9) имеют первый внутренний слой из полипропилена, второй слой из композита — полипропилена, армированного стекловолокном, третий слой из полипропилена, четвертый слой, так называемый «защитный», из полиэтилена черного цвета).

Их название [5] — Climatherm Faser UV («Климатерм Фазер UV»). Они изготавливаются [7] из материалов Fusiolen PP-R (наружный и внутренний слои) и PP-R C-GF (средний слой), SDR 7,4 и SDR 11, синего цвета на внутренней и черного — на наружной поверхности защитного (от воздействия солнечных лучей и механических повреждений при манипуляциях в процессе транспортирования и монтажа) слоя из ПНД. Трубы имеют длину 4 м (диаметром 20-125 мм) и 6 м (диаметром 160-250 мм), удовлетворяют требованиям стандартов SKZ HR 3.28, ASTM F 2389, CSA B 137.11 и допускаются TIN (Польша), EMI-TUV (Венгрия), LNEC (Португалия), CentrSEPRO (Украина). Из труб «Климатерм Фазер UV» могут конструироваться различные отводные и подающие технологические трубопроводы с соответствующими сочетаниями ДРВД, ТТС и ПСС.

Пример восьмислойной трубы — «Климатерм Фазер OT UV» SDR 7,4 и SDR 11 с кислородонепроницаемым барьером. Труба изготавливается черного цвета с четырьмя продольными серыми полосами

Другие четырехслойные АСППТ, обладающие SDR 7,4 с фирменным названием Fusiotherm Faser UV («Фузиотерм Фазер UV») с защитным наружным слоем и черной наружной поверхностью, предназначенной для защиты от солнечных лучей и механических повреждений при манипуляциях в процессе транспортировки и монтаже трубопроводов, производимые с зеленой внутренней поверхностью (рис. 2), рекомендуются к использованию в напорных трубопроводах, главным образом для устройства наружных питьевых водопроводов. Четырехслойные АСППТ «Фузиотерм Фазер UV» производятся существенно больших диаметров (табл. 10), чем АСППТ «Климатерм Фузиотерм Фазер UV» (табл. 9, строки 1-3) и удовлетворяют ряду требований некоторых стандартов (SKZ HR 3.28, ASTM F 2389, CSA B 137.11), а также допускаются к применению нормами OVGW, SVGW, SAI-Global, SKZ A 314, TIN, TSE, Schiffbau.

Пример семислойных труб — Clima- therm Faser OT [5] («Климатерм Фазер ОТ») с кислородонепроницаемым слоем в стенке (рис. 3, табл. 11). Конструкция подобной трубы включает в себя следующее: первый внутренний слой — полипропилен, второй слой — композит (полипропилен, армированный стекловолокном), третий слой — полипропилен, четвертый слой — клеевая прослойка, пятый слой — кислородонепроницаемый материал (как правило, EVOH), шестой слой — клеевая прослойка, седьмой (наружный) слой — полипропилен.

Они производятся синего цвета с четырьмя продольными серыми полосами [7] длиной 4 м (диаметром 20-125 мм) и 6 м (диаметром 160-250 мм) и из PP-R и PP-R Fusiolen со стекловолокном SDR 7,4 и SDR 11 и удовлетворяют ряду требований некоторых стандартов (DIN 8077/78, DIN EN ISO 15874). Трубы «Климатерм Фазер ОТ» с кислородонепроницаемым слоем в стенке и рекомендуются к использованию в большинстве напорных (10 бар) трубопроводов (от -20 до +20 °C), возможно применение для транспортируемых сред с температурах до 90 °С при соответствующих (табл. 12 и 13) рабочих давлениях и прогнозных сроках службы.

Пример восьмислойных труб — Climatherm Faser OT UV [7] («Климатерм Фазер OT UV») SDR 7,4 и SDR 11 с кислородонепроницаемым барьером. Они бывают черного цвета с четырьмя продольными серыми полосами, наружный слой предназначен для защиты от солнечных лучей и механических повреждений при манипуляциях в процессе транспортировки и монтаже трубопроводов. Внутренняя поверхность — синяя (рис. 4, табл. 14). Слои трубы следующие: первый внутренний — полипропилен, второй — композит (полипропилен, армированный стекловолокном), третий — полипропилен, четвертый — клеевая прослойка, пятый — кислородонепроницаемый материал (как правило, EVOH), шестой — клеевая прослойка, седьмой — полипропилен, восьмой (наружный) — полиэтилен черного цвета.

Трубы «Климатерм Фазер OT UV» изготавливаются [7] длиной 4 м (диаметром 20-125 мм) и 6 м (диаметром 160250 мм) из PP-R Fusiolen и PP-R Fusiolen со стекловолокном и рекомендуются к использованию в напорных трубопроводах при соответствующих сочетаниях ДРВД, ТТС и ПСС (табл. 12 и 13).

Из изложенного материала можно сделать следующее выводы:

1. Для АСППТ с разным количеством (от трех до восьми) слоев из разномодульных материалов ориентировочные по некоторым литературным данным кратковременные значения модулей упругости, МПа: ПП ~ 900, ПП со стекловолокном ~ 2000 , EVOH ~ 1690 и ПНД ~ 800); в их стенках рекомендуется принимать одни и те же сочетания ДРВД, ТТС и ПСС (сравните данные, представленные в табл. 3 и 12, 13).
2. При разных толщинах стенок АСППТ для трубопроводов из них рекомендуется использовать одни и те же сочетания ДРВД, ТТС и ПСС (см. данные для АСППТ «Акватерм Грин» SDR 9 и «Фузиотерм Фазер» SDR 7,4).
3. Разработчики полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, в том числе оснащенных кислородонепроницаемым барьером и защитой от воздействия солнечных лучей и механических нагрузок, не учли фактической прочности всех слоев, составляющих стенки [10] АСППТ.
4. Следует предположить, что действительные значения ДРВД, ТТС и ПСС для конкретных трубопроводов должны определяться, исходя из совершенно другого подхода к ранжированию АСППТ, с последующим определением ДРВД с использованием как расчетных, так и экспериментальных методик [11].
5. Указать здесь, однако, каким образом следует сочетать ДРВД, ТТС и ПСС для трубопроводов различного назначения, устраиваемых из многослойных, но все же разнослойных АСППТ, на данном этапе разработанности проблемы, к большому нашему сожалению, пока что не представляется возможным.
6. Начаты определенные работы по рассмотренной в этой статье проблематике в ГУП «НИИ Мосстрой». Об их результатах широкая научно-техническая общественность обязательно будет своевременно информироваться в следующих номерах журнала.

В последнее десятилетие во внутренних холодном и горячем водоснабжении, водяном отоплении, холодоснабжении и разнообразных технологических трубопроводах стали широко использоваться полипропиленовые трубы