Пластиковые трубы

Применение полимерных материалов для производства труб началось в нашей стране в 60-х годах двадцатого столетия. Однако оно не имело массового значения, полиэтилен в системах внутреннего водоснабжения применялся в основном лишь для гибких подводок к сантехническим приборам и бытовой технике. Широкое применение в практике строительства пластмассовые трубопроводы получили только в 70-х - 80-х годах.

В 1996 году Минстрой России принимает изменение №2 к СНиП 2.04.01-85 "Внутренний водопровод и канализация зданий", разработанное институтом СантехНИИпроект, в котором говорится: "Для внутренних трубопроводов холодной и горячей воды следует применять пластмассовые трубы и фасонные изделия из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена, металлополимерные, из стеклопластика и других пластмассовых материалов - для всех сетей водоснабжения, кроме раздельной сети противопожарного водоснабжения.

Для всех сетей внутреннего водопровода допускается применять медные, бронзовые и латунные трубы и фасонные изделия, а также стальные с внутренним и наружным защитным покрытием от коррозии".

Иными словами, полимерные трубы применять следует, в то время как применение металлические труб только допускается. Рассмотрим обзорно основные свойства полимерных труб в сравнении с металлическими.

Номенклатура современных пластиковых труб, применяемых для изготовления трубопроводов, включает следующие группы материалов: полипропилен, полибутилен, поливинилхлорид (ПВХ), сшитый полиэтилен и металлопластик.

Свойства этих материалов схожи - они коррозионностойки, поэтому более долговечны, не зарастают и не заиливаются. Срок службы полимерных трубопроводов может составить 50 лет (обычно 25-30), в то время как стальных 10-20 лет. Однако необходимо иметь в виду, что срок службы полимерных труб зависит от условий эксплуатации. Все полимерные материалы имеют примерно одинаковую устойчивость к воздействию давления и температуры и для должны рассчитываться на максимальную рабочую температуру до 75оС для горячего водоснабжения и 90оС для отопления при давлении до 0,6 МПа и долговечности 25 лет. Иными словами, чем выше температура, тем ниже должно быть давление в системе.

Важен и тот факт, что при прохождении воды по стальным трубам содержание ионов железа в ней увеличивается за счет коррозии в 3-4 раза. Кроме того, по данным института им. Эрисмана высокая аварийность стальных трубопроводов из-за коррозии и плохих стыковых соединений является во многих случаях причиной загрязнения питьевой воды, способствует возникновению и распространению кишечных инфекций. В случае использования пластиковых труб ухудшения о рганолептических показателей воды не происходит.

Пластиковые трубы легки (например, 200-метровая бухта диаметром 16 мм весит около 20 кг), что весьма облегчает погрузо-разгрузочные и транспортировочные процессы, производительность работ по монтажу пластиковых трубопроводов также существенно выше, чем стальных.

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.

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.

Еще одно очень хорошее свойство полимерных трубопроводов - это их сопротивляемость блуждающим токам. (Стальные трубы часто бывают повреждены вследствие воздействия блуждающих токов, особенно на вводах близ станций и линий метрополитена.)

Ну и, конечно же, нельзя не отметить тот факт, что трубы их полимерных материалов в полной мере отвечают требованиям современного дизайна жилых и санитарно-технических помещений.

Самым используемым материалом из полимеров является полиэтилен. Он прочен, химически стоек, мало токсичен, обладает диэлектрическим свойством. Различают полиэтилен низкого давления ПЭНД и высокого давления ПЭВД.

Одной из наиболее распространенных разновидностей полилиэтилена является сшитый полиэтилен. Технология его получения была разработана Т.Энгелем более двадцати лет назад и впервые освоена в промышленном масштабе фирмами REHAU (Германия) и WIRSBO (Швеция). Под высоким давлением высокомолекулярный полиэтилен вместе с антиокислителями и инициаторами реакции равномерно расплавляют на специальном оборудовании, формуют в термопластичном состоянии в трубы и сшивают. Процесс сшивки заключается в следующем: образующиеся в результате распада инициаторов реакции радикалы отрывают у звеньев полиэтилена соответственно по одному атому водорода, соседние радикалы соединяются между собой, образуя мостик сшивки.

В зависимости от способа сшивки различают три основных вида сшитого полиэтилена: PEXa (пероксидная сшивка), PEXb (сшивка силаном) и PEXc (сшивка под воздействием рентгеновских лучей). Чем выше степень сшивки полиэтилена, тем в большей степени проявляются его положительные качества. Тем не менее, оптимальная степень сшивки находится в пределах 85%, такую степень сшивки имеет PEXa, у PEXc она составляет 75%, у PEXb - 65%.

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.

В системах отопления применяются трубы из сшитого полиэтилена с защитным слоем из этиленвинилового спирта EVOH, уменьшающего проникновение в систему кислорода, который вызывает коррозию котельного и отопительного оборудования.

Для соединения сшитого полиэтилена применяются обычно латунные или медные фитинги.

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.

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.

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.

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 статистический (рандом) сополимер (тип 3) PP-R, PP-3, PPRC, PPCR. Этот тип полипропилена был создан, прежде всего, для использования в сантехнике и отоплении. Имеет хорошую устойчивость к давлению и высоким температурам и используется для холодной и горячей воды, отопления в полу и центрального отопления. Прочность и кратковременную устойчивость этот тип имеет более высокую, чем PP-H, но более низкую, чем PP-B. Его температурная устойчивость при отсутствии давления превышает 100°С. Соединяется полифузионной сваркой или механическими креплениями. В настоящее время имеет наибольшее распространение в области сантехники и отопления, благодаря его хорошим характеристикам и достаточно низким ценам.

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.

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в современном строительстве. Трубы из ПВХ дешевле, чем полиэтиленовые и полипропиленовые аналоги. Благодаря своей жесткости, трубы из ПВХ могут использоваться в качестве стояков больших диаметров.

Одним из немаловажных достоинств труб из ПВХ является их способность к самозатуханию при возгорании (за счет присутствия в составе материала атомов хлора), что является необходимым требованием для обеспечения норм пожарной безопасности для канализационных труб. С этой целью при производстве полипропиленовых канализационных труб в состав сырья вводятся специальные добавки - антипирены. Однако ПВХ значительно уступает полипропилену по стоимости и удобству переработки. Неблагополучен он и с экологической точки зрения: хлорированный пластик представляет собой проблему, как с точки зрения его вторичной переработки, так и переработки производственных отходов, кроме того, при горении ПВХ выделяет очень вредный фосген. Из-за всего этого в строго следящей за сохранностью окружающей среды Западной Европе объем потребления и, как следствие, производства ПВХ постепенно сокращаются. Кроме того, ПВХ не отличается высокой теплостойкостью. Поэтому трубы из ПВХ не сваривают, а склеивают специальными клеями или используют раструбное соединение с резиновым уплотнением. Попытки улучшить теплостойкость ПВХ за счет увеличения содержания в нем хлора с 57% до 65% в конечном счете, также обуславливают ограниченность применения этого материала, т.к. именно наличием в составе ПВХ хлора вызывает опасения экологов.

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.

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.

Такие трубы изгибаются вручную, соединение металлополимерных труб осуществляется при помощи металлических соединительных деталей.

Металлополимерные системы изготавливают также на основе полипропилена. В этом случае алюминиевая фольга крепится клеем поверх толстостенной полипропиленовой трубы, а поверх фольги наносится тонкий защитный слой полипропилена. Соединение труб производится полифузионной сваркой (при этом фольга и защитный слой срезаются на глубину соединения специальным зачистным инструментом) или механическими креплениями.

Выбор конкретного материала обусловлен множеством критериев, таких как соотношение цены и качества, удобство и простота монтажа, обслуживания и ремонта, удаленность от торгующей организации, гарантийные обязательства и другими. Важно, чтобы материал использовался строго по назначению.

Импорт полимерных труб на российский рынок осуществляют более тридцати стран, но доминируют в основном пять: Чехия, Польша, Турция, Финляндия, Германия.

Трубы из полипропилена поставляют: EKOPLASTIK (Чехия), AQUATHERM (Германия), PRANDELLI и AQUATECHNIC (Италия), DIZAYN TEKNIK, VERSBO, EGE POLIMER (Турция) и др.; металлополимерные трубы - GEBERIT (Швейцария), KISAN(Польша), OVENTROP, UNICOR, UNIPIPE и HEWING PRO AQUA (Германия), METZERPLAST (Израиль), HENCO (Бельгия), COSMO, METAPOL, LG CHEMICAL (Корея) и др.; трубы из сшитого полиэтилена - REHAU (Германия), WIRSBO и UPONOR (Швеция) и др.