Линейное расширение труб

Особенности линейного расширения труб из поливинилхлорида

Металлопласт представляет собой многослойную конструкцию. Каждый из входящих в состав материалов имеет разное тепловое расширение. В результате этого при температурных колебаниях возможно расслоение изделия и нарушение герметичности в месте соединения. В целом линейное расширение металлопласта не превышает 0,025 мм/м ( о С).

Монтаж трубопроводов из полипропилена имеет свои особенности, и ему обязательно должен предшествовать расчет в соответствии с нормативными документами (СНиП 2.04.01-85, СНиП 41-01-2003, СП 40-102-2000 и СП 40-101-96). Трубы выбирают в зависимости от назначения и режима работы трубопро­водной системы (холодное или горячее водоснабжение, отопление или технические цели), рабочих давлений и температуры транспортируемых веществ с учетом специфики полипропиленовых труб.

По сравнению с трубопроводной продукцией из полипропилена, полиэтиленовые трубы обладают достаточно высоким температурным удлинением – 0,15-0,20 мм/м ( о С). В то время, как этого недостатка лишены изделия из сшитого полиэтилена, у которого данный показатель составляет 0,024 мм/м ( о С). Благодаря этому, трубы PEX подходят для использования в системах, которые будут эксплуатироваться при повышенных температурных нагрузках. Но тем не менее для продления срока службы трубопроводной коммуникации крайне важно компенсировать тепловые деформации.

Если выпустить из виду линейное расширение полипропиленовых труб, то в результате воздействия температурных нагрузок возможно вырывание элементов крепежа и появление на прямолинейных участках синусоидальных деформаций. В таких местах начинает собираться воздух, на фоне чего ухудшится пропускная способность сети. В системах отопления происходит снижение температуры рабочей среды в радиаторе и поломка соединений.

При проектировании напорных трубопроводных систем определяющее зна­чение имеют их гидравлические расчеты. Они служат основой для вычисления диаметра труб и подбора насосного оборудования, которые обеспечивают требуемый режим работы этих систем в течение всего срока эксплуатации. Качество выполненных гидравлических расчетов определяет экономичность как самого трубопровода, так и всего ком­плекса связанных с ним сооружений. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальные. Монтаж становится более компактным и экономичным. Из приведенной ниже таблицы видно, что коэффициент эквивалентной шероховатости полипропиленовой трубы на два порядка ниже по сравнению со стальной трубой. Поэтому, когда у заказчика появляется вопрос: «Почему при замене стальной трубы на полипропиленовую был выбран меньший диаметр?», можно привести данную таблицу, даже если у вас нет под рукой гидравлического расчета системы.

Однако исследователи из Университета Иллинойса обнаружили, что обычно, когда трубы замерзают, радиальное расширение ограничивается стенкой трубы, заставляющей лёд расширяться в продольном направлении. Линейное расширение льда вызывает повышение давления между ледяной пробкой и выпускным или впускным клапаном. Именно высокое давление вызывает сбой. Это открытие привело американских учёных к получению нескольких патентов на устройства, которые защищают трубы от поломок из-за замерзания. Исследование проводилось следующим образом. Замёрзшая труба сначала оттаяла, а затем была разрезана в продольном направлении пополам, была выпилена стенка трубы на 180 градусов от поверхности разрушения. Простое измерение толщины стенки трубы на поверхности разрушения и сравнение толщины противоположной стенки показало большую разницу. Разница вызвана медленным растяжением и сдвигом / сужением в точке разрушения. Податливость / сужение в точке разрушения приводит к истончению материала в точке разрушения. В следующей части коснёмся таких проблем, как выравнивание труб, а также короткой вставки, и приступим к рассмотрению внешнего загрязнения трубопроводных систем из непластифицированного (НПВХ) и хлорированного (ХПВХ) поливинилхлорида.

Особенности линейного расширения стали

Следующей проблемой является тепловое расширение: у большинства пластиковых труб коэффициент линейного теплового расширения (CLTE) намного выше, чем у непластичных материалов. Высокий CLTE труб из ПВХ / ХПВХ должен быть компенсирован во время монтажа, особенно в средах, где возможны большие изменения температуры. Обычный способ учесть тепловое расширение — это установка компенсирующих петель в длинных трубопроводах и использование незакрепленных фитингов, которые допускают проскальзывание. Необходимо проконсультироваться с квалифицированным специалистом по системной инженерии, чтобы убедиться, что система правильно спроектирована с учетом возможных колебаний температуры, с которыми сталкивается система, и что надлежащие возможности расширения включены в систему.

Если для труб используются гибкие компенсаторы, то при монтаже коммуникаций из поливинилхлоридных комплектующих вообще не устанавливаются компенсирующие элементы. А для PVDF систем предназначены компенсаторы Козлова. Их установка положительно сказывается на качестве трубопровода и эксплуатационном периоде.

Такая особенность, как деформация в результате воздействия температур, со временем приводит к удлинению и провисанию системы. В случае с полипропиленовыми трубами вопрос решился благодаря гибким компенсаторам, которые устанавливаются на прямых участках коммуникации более 10 м. Данные компенсирующие детали представляют собой достаточно простые соединительные элементы, напоминающие завёрнутую петлю. В их задачу входит компенсация расширения труб в результате резких скачков температуры и давления.

Следующая проблема, которую мы будем рассматривать в этой части, связана с удалением заусенцев и фасок концов труб. Когда труба разрезана, она должна быть разрезана строго под прямым углом, и все остатки (заусенцы), которые образуются на конце трубы во время операции резки, должны быть удалены. Кроме того, острый внешний край на конце трубы должен быть закруглен или скошен. Закругленный край позволяет более равномерно распределять растворитель, помещенный на внутренней стороне патрубка, когда труба вставляется в патрубок, а также помогает каждый раз достигать полной установки.

Коэффициент линейного расширения труб во многом зависит от химического состава материала, из которого они изготовлены. Например, полипропиленовые изделия при многих своих преимуществах перед металлическими трубопроводами, более подвержены температурному удлинению. Но если говорить именно о трубах из ПП, то более устойчивы армированные модели.

При проектировании и проведении монтажных работ необходимо учитывать те­пловое удлинение трубопроводов. Неармированные полипропиленовые трубы имеют значительное тепловое расширение. У полипропиленовых труб, армированных алюминием или стекловолокном, коэффициент линейного расширения в пять раз меньше по сравнению с неармированными трубами. Об этом нужно помнить всегда, приступая к монтажу той или иной системы.

Неподвижные опоры должны направлять линейное тепловое удлинение трубопровода в сторону компенсирующих элементов. Расстояния между опорами рассчитываются на основании нормативных документов (СП 40-101-96, СП 40-102-2001 и технический каталог компании «Эгопласт» «Система трубопроводов для водоснабжения и отопления», часть 1) в зависимости от ма­териала, наружного диаметра, толщины стенок трубы, температуры и массы транспортируемых веществ. При этом должно обеспечиваться сохранение пря­молинейности трубопровода на весь расчетный период эксплуатации. Если расчет произведен неверно или же он совсем не производился, то негативный результат не заставит себя ждать.

Коэффициент линейного расширения стали зависит от марки металла, каждая из которых имеет свой состав. Включение тех или иных добавок обуславливает свойства материала. При создании отопительных коммуникаций из ПП изделий для компенсации линейного расширения реализуются разные решения. В большинстве ситуаций создаются угловые соединения. При необходимости создать строго прямолинейный участок данная проблема устраняется с помощью технологии скользящей трубы – создание подвижного соединения, которое располагается между двумя точками крепежа. При этом в случае повышения температуры обеспечивается нужное удлинение.

Сводная таблица линейного расширения разных пластиковых труб

В трубопроводах из полипропилена сварное соединение практически не снижает надежности системы, количество соединительных и установочных элементов при соблюдении всех правил сварки не имеет значения. При сварке полипропиленовых труб и фитингов необходимо соблюдать рекомендации и требования, изложенные в «Руководстве по монтажу напорных трубопроводных систем из полипропилена».

Трубы из PVDF имеют много плюсов, но при этом у них довольно высокий коэффициент линейного расширения. Поэтому они менее подходят для создания отопительных сетей и коммуникаций горячего водоснабжения, чем полипропиленовые трубы. Тепловое удлинение трубы PVDF составляет 0,12-0,18 мм/м ( о С).

Другой очень частой причиной случайного отказа является использование неправильного типа опоры, которая создает напряжение на трубе. Кроме того, изгиб трубопроводов вокруг трубы из ПВХ или ХПВХ может создавать высокое локальное напряжение на трубах из ПВХ / ХПВХ, контактирующих с этим трубопроводом или кабелепроводом. Например, нельзя допускать соприкосновения некоторых электрических проводов, особенно компьютерных, с трубами из ПВХ или ХПВХ, поскольку внешняя гибкая оболочка может содержать пластификаторы, которые могут попасть в трубу, что приведет к её ослаблению и разрушению. В интернете есть фотографии установленных труб пожаротушения из ХПВХ, показывающие контакт трубы с электрическим проводом и кабелепроводом — и того, и другого следует избегать.

Для предотвращения возникновения избыточных напряжений и повреждения полипропиленовых труб о строительные конструкции, их необходимо замоноличивать в изоляции. Чтобы избежать появления конденсата на трубах в системах холодного водоснабжения, монтаж трубопроводов также необходимо производить в изоляции. Изоляция трубопроводов системы горячего водоснабжения обеспечивает снижение тепловых потерь в окружающую среду.

Как показывает расчёт линейных расширений, обычные ПП трубы обладают высоким коэффициентом температурного удлинения. Так, например, если монтировать трубопровод при температуре 20 о С, а потом начать транспортировать по нему рабочую среду при температуре 90 о С, то сама коммуникация нагреется до 70 о С. В результате температурного воздействия произойдёт изменения размеров: 10,5 мм на каждый метр.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

Коэффициенты сопротивления полипропиленовых фитингов ниже, чем у чугунных. Запорная арматура отличается высокой надежностью, усилия от затяжки резьбы отсутствуют. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Неподвижные опоры, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны).

Линейное расширение металла является одним из самых минимальных. Коэффициент теплового удлинения можно рассчитать самостоятельно или посмотреть в соответствующей справочной литературе. Наиболее подвержены температурным нагрузкам алюминий и медь. Если сравнивать алюминиевые и стальные трубы, то данная величина у изделий из алюминия в два раза больше, нежели у трубопроводной продукции из стали. Поэтому при использовании металлических труб для создания отопительных сетей, следует заранее выполнить необходимые расчёты (формула линейного расширения указана выше).