Долговечность пластиковых труб. Мифы и реальность

Шибиченко И., Долговечность пластиковых труб. Мифы и реальность

С появлением пластиковой продукции на рынке стройматериалов их сфера применения постепенно увеличивается. И наиболее часто люди отдают предпочтение ПВХ трубам, применяя конструкции из пластиката именно в быту для обустройства своих квартир и домов. А именно – для строительства систем энергосети и водоснабжения, а также отопления, канализации, вентиляции. Поэтому у большинства потенциальных потребителей возникает до боли актуальный вопрос: «Какой реальный срок годности у труб из пластика и отчего он зависит?».

Производители коллекторов из поливинилхлорида для трубопроводов холодного водоснабжения оценивают долговечность своих изделий в 55-60 лет. Чтобы подобные материалы смогли прослужить в течение указанного отрезка времени, эксплуатировать их нужно будет при температуре от 65 до 75⁰С и с максимальным давлением в системе 4-6 атм. Подача воды с температурой около 20⁰С при том же давлении также обеспечивает полный гарантийный срок службы пластиковых водопроводных труб.

Итак, побывав на выставке или в офисе такой фирмы, вы получаете буклет (или горячие заверения), в котором черным по белому написано – рабочая температура «наших труб» (чаще всего металлополимерных) +95°С, давление 0,1 МПа. Срок эксплуатации при этом 50 лет! Но это не все. Чтобы окончательно сразить клиента, далее следует скромная приписка: «возможно кратковременное повышение температуры до +110°С» (рекорд такого «возможного» повышения, зафиксированный автором, +135°С). Что и говорить, столь фантастические параметры оказывают на неопытного потребителя магическое воздействие. В результате пластмассовые трубы устанавливают в системах отопления, где в качестве теплоносителя используется перегретый пар. Происходящие вследствие дилетантского подхода аварии совершенно незаслуженно формируют отрицательное отношение к пластмассовым трубам. Вдвойне обидно, что в России на эти же «грабли» уже наступали в 60-х годах, когда полимерные материалы и опыт их практического применения были новинкой.

Одна из особенностей монтажа и проектирования трубопроводов — необходимость учета их удлинения и устройства компенсаторов. Коэффициенты линейного расширения полиэтилена и полипропилена примерно одинаковы. Немного меньше коэффициент линейного расширения полибуилтена, а вот у металлопластика он примерно впятеро меньше, что позволяет уменьшить количество компенсаторов и значительно увеличить расстояние между опорами трубопроводов.

Самое первое, что интересует покупателя – возможные области применения труб и основные рабочие параметры. Учитывая, что пластмассовые трубы стали широко применяться в России во внутренних системах водоснабжения и отопления лишь в течении последних четырех лет, до сих пор для некоторых эта продукция в диковинку, поэтому искушение предложить потребителю пластмассовые трубы, которые «могут» работать всюду, даже в истемах отопления с перегретым паром, увы, слишком велико.

Пластиковые трубы изолируют шум протекающей по ним воды, независимо от скорости потока. Шероховатость их поверхности примерно на треть меньше, чем стальных, что существенно снижает потери давления по длине трубопровода, а, следовательно, позволяет применять диаметр меньший, чем в случае применения стальных труб.

От чего зависит термин эксплуатации пластиковых конструкций?

В то же время индустриально развитые страны сделали ставку на совершенствование нормативной базы, регулирующей применение пластмассовых труб. Как результат – сегодня более 80% трубопроводов изготовлены из полимерных материалов. Низкая аварийность и высокая степень надежности и долговечности пластмассовых инженерных коммуникаций обеспечивается, во-первых, четким следованием предписаниям, содержащимся в нормативных документах и, во-вторых, квалифицированным монтажом трубопроводов, который должен выполняться специалистами, прошедшими специальную подготовку и имеющими соответственные лицензии на проведение подобных работ.

Сшитый полиэтилен обладает более высокой усталостной прочностью, чем обычный, даже при повышенной температуре (до 110?С), необыкновенной стабильностью формы, высокой ударопрочностью, оптимальным соотношением гибкости и прочности. Он также устойчив к воздействию химических реагентов, что делает возможным применение труб из сшитого полиэтилена для транспортировки агрессивных жидкостей.

Использовать полимеры в производстве труб в нашей стране начали еще в середине прошлого века, однако эта технология не имела широкого применения, а полиэтитен применялся в отдельных случаях для гибкой подводки в системах водоснабжения. Только к концу семидесятвх пластиковые трубопроводы получили широкое распространение в строительстве и водоподготовке.

Необходимо четко представлять, что алюминиевая прослойка в металлополимерных трубах не несет никаких функций по обеспечению долговечности или повышения рабочих параметров. Жидкость внутри трубы течет по каналу из сшитого полиэтилена, а не алюминия. Основная задача слоя алюминиевой фольги – препятствовать проникновению кислорода, и вторичная – частично компенсировать температурное расширение. Поэтому при расчете систем отопления из металлополимерных труб необходимо руководствоваться данными по долговечности труб из сшитого полиэтилена.

Полипропилен блочный сополимер (тип-2) PP-B, PP-C, PP-2. В большинстве случаев PP-B содержит 20-30% этиленовых добавок, которые придают ему в сравнении с PP-H большую гибкость и прочность при температурах до -20°С. При этом он обладает сравнительно более низкой твердостью и температурной устойчивостью (75-90°С). Трубопроводы, выполненные из PP-B, предназначены для внутренней канализации, транспортировки холодной воды под давлением, а также применяется в химической промышленности. Соединяется полифузионной сваркой или механическими креплениями.

Полипропилен гомополимер (тип-1) PP-H или PP-1. Материал значительно более твердый, чем полиэтилен, трудно сгибаемый. При температуре ниже +5°С становится хрупким и склонным к образованию микротрещин, что вызывает проблемы во время манипуляций при низких температурах. Имеет температурную устойчивость до 93°С, однако не переносит длительное давление при температурах выше 40°С. Степень горючести соответствует классу С-3, также как и у остальных типов полипропилена. Соединяется полифузионной сваркой или механическими креплениями. В некоторых случаях сваривается инфракрасными нагревателями.

Допустимый период эксплуатации водопроводов из поливинилхлорида

Гигиенические свойства полипропилена подтверждаются его всевозрастающим использованием для упаковок продуктов питания, в медицине — для изготовления шприцев и упаковки лекарств. Очевидно, поэтому наибольшее распространение он получил в системах холодного и горячего водоснабжения. Существует несколько разновидностей полипропилена.

Что касается металлополимерных труб, то это поистине «кот в мешке». Несмотря на то, что недавно был издан СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб» каких-либо данных о зависимости давления от температуры и долговечности в этом СП или в ТУ фирм-производителей получить невозможно. Единственное, что сказано в СП: «Металлополимерные трубы применяют при проектировании и монтаже систем отопления, расчетная температура которых не превышает +90°С при давлении в трубах не более 1,0 МПа». Некоторые поставщики металлополимерных труб пытаются апеллировать к номограммам соотношения долговечности и эталонного напряжения. Может быть, они и не подозревают, что эталонное напряжение, определяемое по формуле Кесселя, представляет собой тангенциальное напряжение стенки трубы, вызываемое внутренним давлением. Усталостная прочность, представленная в виде эталонного напряжения, независима от размеров трубы и показывает лишь поведение материала. Именно поэтому данные номограммы используются не для расчета трубопроводов, а для проведения стендовых испытаний материалов, из которых изготовлены трубы. Тем не менее интересно наблюдать, как в информации некоторых фирм сравнительные кривые металлополимерных труб словно стремятся в заоблачную высь, как будто вода или теплоноситель внутри этих труб течет не по сшитому полиэтилену, а по алюминиевой трубе.

Металлополимерные трубы появились на рынке в 80-х годах и соединили в себе достоинства металлических и полимерных труб: обладая прочностью металлических, они не коррозируют, гибки и не имеют склонности к зарастанию. Другим важнейшим преимуществом металлополимерных труб является обеспечение ими газонепроницаемости.

Наибольшую часть представленных на рынке металлополимерных труб составляет комбинация сшитый полиэтилен — алюминий (PEX-AL-PEX). Система представляет собой слоеную конструкцию из алюминиевой трубы, сваренной продольным швом встык или внахлестку, или алюминиевой фольги, помещенной между двумя слоями сшитого полиэтилена. Алюминиевый слой частично компенсирует линейное удлинение трубы. Однако за счет разной величины коэффициента линейного теплового расширения алюминия и полимера в конструкции возникают значительные напряжения, могущие привести к расслоению трубы. Это является одним из главных недостатков металлополимерных труб, сведения к минимуму которого производители пытаются достичь путем усовершенствования клея, применяемого при соединении алюминия с полимером.

Срок службы канализационных труб ПВХ по заявлениям производителей – более 30 лет. Однако, при покупке таких поливинилхлоридных изделий необходимо брать в расчет то, в каких условиях будет эксплуатироваться модель трубопровода и какие существуют потенциальные факторы воздействия на нее. Например, нужно учесть подверженность коллекторов проявлениям внешней среды (погодные условия, ультрафиолетовый свет и т.д.) и показатели влажности в помещении. Также не помешает оценить вероятность механического воздействия снаружи и риск размножения микроорганизмов внутри системы.

Обычно долговечность поливинилхлоридных коллекторов соответствует гарантийному периоду, если изделия будут эксплуатироваться в оптимальных условиях, а температура носителя не будет превышать +75⁰С. При этом, давление в системе не должно превышать показатель в 4-6 атм.

Являясь плохими проводниками тепла, пластиковые трубы не требуют такой теплоизоляции как металлические (например, теплопроводность полиэтиленовых труб в 175 раз меньше, чем стальных, и в 1300 раз меньше, чем медных). Кроме того, на поверхности пластиковых трубопроводов холодной воды практически не конденсируется влага.

В настоящее время существует множество более качественных материалов, но, тем не менее, в таких областях, как транспортировка газообразных и жидких материалов в химической промышленности PP-H находит широкое применение. Повторное использование PP-H и других типов полипропилена или их ликвидация путем сжигания не вызывают экологических или иных проблем.

Трубы из полибутилена представлены на российском рынке фирмами AQUATHERM и GABOTHERM (Германия). Применяются они обычно для систем отопления и горячего водоснабжения. К достоинствам полибутиленовых труб можно отнести меньшую толщину стенки по сравнению с другими пластиковыми трубами при одинаковых эксплуатационных параметрах, высокий срок службы (50 лет при 70?С) и возможность использования сварки для соединения; к недостаткам — сравнительно высокую стоимость.