Виды труб
Полипропилен (PP) — это термопластичный синтетический полимер, то есть вещество, состоящее из мономерных молекулярных звеньев, соединённых в длинные макромолекулы химическими связями. Для выполненных из полипропилена труб и фитингов характерны стойкость к коррозии, высокая прочность и эластичность. Характеристики конкретной полимерной трубы зависят от свойств исходного сырья, из которого она изготовлена:
1. Гомо-полимер PP-H (ПП-Г или ПП тип 1) используется для технической воды и агрессивных сред, а благодаря своей абразивной стойкости также подходит для перемещения взвесей и суспензий.
2. Блок-сополимер PP-B (ПП-Б или ПП тип 2) предназначен для систем водоснабжения, водоотведения, устройства тёплых полов, изготовления ударопрочных труб и фитингов.
3. Рандом-сополимер PP-R (ПП-Р или ПП тип 3) предназначен для систем холодного и горячего водоснабжения и отопления в жилых и промышленных зданиях, а также может использоваться для прокладки технических трубопроводов.
Приобретаемые потребителем полипропиленовые трубы должны соответствовать параметрам планируемой им инженерной системы по ГОСТ P 52134–2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним…» [1]. ГОСТ P 52134–2003 разрешает применять в производстве труб для водоснабжения и отопления сырьё всех трёх видов, однако в настоящее время предпочтение отдаётся PP-R. Это наиболее универсальный материал, главное достоинство которого — температурная устойчивость.
В целом ГОСТ P 52134–2003 «…регламентирует размеры труб, а также параметры, определяющие срок их службы: длительную прочность материалов (в виде графиков зависимости «время — напряжение в стенке трубы — температура»); условия эксплуатации (классы), определяемые комплексом температур и временем их воздействия, а также величинами давлений; коэффициенты запаса прочности» [1].
Важной характеристикой материала трубы является «минимальная длительная прочность» (Minimal Required Strength, MRS). Она показывает, при каком внутреннем напряжении (с учётом коэффициента запаса прочности) в [МПа] данный материал при температуре +20°C гарантированно не разрушится в течении 50 лет. Обычно MRS указывается в маркировке полипропилена, например: PP-R 63 (6,3 МПа), PP-R 80 (8 МПа), PP-R 100 (10 МПа). Чем выше MRS материала, тем прочнее выполненная из него труба.
В целом, среди показателей труб всех видов также выделяют параметр «стандартное размерное отношение» (Standard Dimensional Ratio, SDR). Он обозначает отношение номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки и обычно является частью маркировки труб. Для индекса SDR характерна обратная пропорциональность, то есть трубы, имеющие бóльшую величину SDR, обладают достаточно тонкими стенками, а трубы с меньшим индексом SDR имеют более толстые стенки. Толстостенная труба более устойчива к внутренним и внешним воздействиям. Индекс SDR позволяет узнать толщину стенки и учесть, какое давление она сможет выдержать.
Самое большое давление выдерживают полимерные трубы с показателем SDR 6 — допустимое давление для труб такого типа составляет 25 атм. Остальные величины: SDR 7,4–20 атм, SDR 9–16 атм, SDR 11–12 атм, SDR 13,6–10 атм, SDR 17–8 атм, SDR 17,6–7 атм, SDR 21–6 атм, SDR 26–5 атм. Трубы, имеющие индексы SDR 33 и SDR 41, способны выдерживать давление до 4 атм. Исходя из этих цифр, нужно учитывать, трубы с каким показателем SDR можно применять в требуемых условиях.
Например, изделия с индексом SDR от 6 до 9 используются в напорных системах, где есть высокое давление. Трубы с SDR от 11 до 17,6 можно применять в системах орошения или водоснабжения с меньшим напором. Изделия с SDR от 21 до 26 могут устанавливаться в малоэтажных домах для подводки воды. Трубы с индексом SDR 33 и SDR 41 обычно применяют в безнапорных системах (например, в канализационных отводах).
Армирование полипропиленовых труб
Современная трубная продукция подразделяется на цельную (однослойную) и композитную. Цельные полипропиленовые трубы имеют большой коэффициент линейного удлинения — до 0,15 мм/(м·К), поэтому при нагреве они могут «пойти волнами», создать «заломы», вырвать крепления из стен, а также способствовать скоплению воздуха в верхних точках трубопроводов, что критически уменьшит расход в системе отопления или напор в системе горячего водоснабжения. Поэтому применение цельных полипропиленовых труб в основном ограничено системами холодного и горячего водоснабжения.
Особенностью композитных изделий, напротив, является наличие дополнительного армирующего слоя. Армировка полипропиленовых труб обычно выполняется следующими способами:
- наружное армирование перфорированным или цельным слоем фольги из алюминия;
- внутреннее армирование алюминиевой фольгой;
- армирование стекловолокном;
- армирование специальной композитной смесью, состоящей из фиброволокна и полипропилена.
Вопреки распространённому заблуждению, армирование полипропиленовых труб не повышает их прочностные характеристики — оно необходимо прежде всего для того, чтобы сократить линейное удлинение материала и тем самым обеспечить больше возможностей для использования труб данного вида в инженерных системах зданий. Температурное удлинение трубы со стекловолоконным армирующим слоем примерно в два раза меньше, чем у цельной полипропиленовой трубы, а у армированной алюминием трубы — в четыре раза.
Следует отметить, что армирование стекловолокном полипропиленовых труб предназначено только для уменьшения величины линейного удлинения. Армировка стекловолокном никак не защищает от кислорода, и армированные стекловолокном трубы нельзя использовать в системах отопления, где из-за проникновения в теплоноситель кислорода неминуемо пострадают металлические элементы системы. В свою очередь, алюминиевое армирование полипропиленовых труб служит как для компенсации удлинения, так и для защиты от кислорода, и только такие трубы допускаются для применения в отопительных системах.
Тип армирования напрямую влияет и на другие особенности монтажа и эксплуатации. К примеру, армированные алюминием трубы крайне чувствительны к минусовым температурам — они могут промёрзнуть уже при −5°C. Следовательно, если на их основе выполнена система отопления в частном доме, её категорически запрещается отключать на зиму.
Важно учитывать, что армирование фольгой допускает несколько конструктивно разных вариантов исполнения: слой алюминия может быть расположен близко к наружной поверхности трубы или в середине её стенки. И если в первом случае зачистку труб перед сваркой выполняют практически все специалисты, то во втором этой процедурой нередко пренебрегают. Это является грубым технологическим нарушением. Если не зачистить алюминиевый слой, выступающий с торца трубы, то металл будет контактировать с водой и разрушаться. Результатом может стать попадание жидкости в пространство между фольгой и наружным слоем полипропилена с последующим выходом трубы из строя.
Трубы со стекловолоконным армированием, за исключением невозможности их использования в системах отопления, имеют меньше ограничений по части эксплуатации. Они сохраняют целостность при кратковременном повышении температуры до +95°C, имеют более высокую морозостойкость (обычно до −20°C) и обладают хорошей теплопроводностью, не расслаиваются, характеризуются устойчивостью к химическим воздействиям. При этом коэффициент их линейного удлинения практически не отличается от аналогичного показателя у фольгированных труб — 0,035 против 0,03 мм/(м·К).
PN и классы эксплуатации полипропиленовых труб
Маркировка PN на полипропиленовых трубах указывает на рабочее давление, которое изделие сможет выдерживать на протяжении 50 лет эксплуатации при температуре транспортируемой жидкости +20°C. Единицей измерения давления в этой классификации выступает [бар].
При выборе номинального давления производители ориентируются на общепринятые значения: PN10, PN16, PN20 и PN25 (то есть, соответственно, 10, 16, 20 и 25 бар). Эти значения указываются для холодной воды, и важно учитывать, что с повышением температуры воды рабочее давление сокращается, равно как и снижается срок службы труб.
Для того чтобы точнее определить свойства трубы при транспортировке горячей воды, следует ориентироваться на классы эксплуатации изделия и соответствующие им температуры. ГОСТ P 52134–2003 устанавливает классы эксплуатации труб, а области их применения определяет следующим образом (п. 5.2.1) [1]: «Трубы и фитинги из термопластов следует применять в системах водоснабжения и отопления с максимальным рабочим давлением pmax = 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,6 МПа и температурными режимами, указанными в табл. 26». Данная таблица представлена нами как табл. 1.
ГОСТ P 52134–2003 также декларирует, что (п. 5.2.2): «Максимальный срок службы трубопровода для каждого класса эксплуатации определяется суммарным временем работы трубопровода при температурах tраб, tmax и tавар и составляет [увы, только максимально, а не номинально. — Прим. авт.] 50 лет».
Классы эксплуатации конкретных изделий указываются на маркировке или в прилагающейся технической документации. Несмотря на заявляемые производителями предельные нагрузки, которые способны выдерживать полипропиленовые трубы, категорически не рекомендуется эксплуатировать их в условиях максимальных значений, поскольку это существенно сократит срок службы изделий.
Особенности монтажа
Правильно спроектированный и смонтированный полипропиленовый трубопровод способен выдержать предельное давление, заявленное производителем труб и фитингов, в течение всего гарантийного срока службы. Но это возможно только в случае кратковременного повышения до максимальных показателей.
Перед проведением монтажа необходимо провести предварительные расчёты, опираясь на нормативные документы (СП 30.13330.2020, СП 60.13330.2010, СП 40–102–2000 и СП 40–101–96 [2–5]): назначение и режим работы трубопровода, рабочее давление и температура транспортируемой среды определяют выбор конкретного вида труб (с учётом специфики изделий из полипропилена).
Соединять полипропиленовые трубы можно двумя способами: с помощью фитингов или сварки встык. Сварка необходима для создания монолитной конструкции, а фитинги используются в тех случаях, когда требуется проложить магистраль с резкими поворотами и многочисленными ответвлениями.
Фасонные части могут быть изготовленными как полностью из полипропилена (в этом случае соединение осуществляется посредством пайки), так и иметь комбинированную конструкцию, когда внешняя часть детали выполнена из полипропилена, а внутренняя — из металла.
Металлическая часть фитинга должна обязательно иметь резьбу. Фитинги с металлическими вставками используются для соединения полипропилена с металлическими трубами, кранами и другими элементами трубопроводной системы. Но следует учитывать, что замоноличивать такие соединения в строительные конструкции нельзя, поскольку существует вероятность протечки и необходимость в последующем ремонте. Маркировка фитингов должна соответствовать маркировке труб, с которыми они будут использоваться (например, PN10 или PN25).
Для компенсации линейного удлинения в полипропиленовых трубопроводах применяются специальные компенсирующие устройства. Они могут иметь разную конструкцию (Г-, П-, Z-образные или кольцевые упругие элементы, компенсатор Козлова), но общей для них является способность подстраиваться под возникающие нагрузки. Их принцип действия схож с пружинным механизмом: при повышении давления и температуры компенсатор сжимается, принимая нагрузку на себя и тем самым предохраняя трубы от недопустимых напряжений и деформаций, не позволяя температурным скачкам и гидравлическим ударам воздействовать на разводку труб, а при снижении — возвращается в исходную форму. Такие компенсаторы обеспечивают сохранность не только трубопроводов, но и арматуры, которая была использована при монтаже.
Выводы
Помимо высоких качественных характеристик, полипропиленовые трубы обладают важными преимуществами: простота монтажа (по сравнению с изделиями из другого материала), удобная транспортировка (малый вес), устойчивость к загрязнениям и коррозии (не требуют покраски), малая теплопроводность, поглощение шумов, безопасность, возможность замены повреждённых участков, отсутствие конденсата. Всё это делает полипропиленовые изделия хорошим решением для различных трубопроводных систем. С возникшими вопросами обращайтесь за консультацией в строительный магазин.
