Трубы. Для каждого случая свой полимер

Разговоры о принципиальных достоинствах и некоторых недостатках полимерных труб в сравнении с металлическими уже навязли в зубах. И мы не станем исключением и еще раз подчеркнем плюсы и минусы полимерных труб в сравнении с любимыми нами стальными (медные трубы для России пока остаются экзотикой).

Плюсы - малый вес при достаточно высокой прочности, высокая коррозионная устойчивость, гладкость поверхности и, соответственно, высокая пропускная способность, низкая теплопроводность, отсутствие обрастания стенок, удобство монтажа сетей, эстетические качества.

Минусы - зависимость прочности трубы от давления и в особенности от температуры транспортируемой жидкости, низкий максимум рабочих температур (не выше 100°С), высокий коэффициент теплового расширения (примерно в 10 раз выше, чем у стали), быстрое старение под воздействием прямых солнечных лучей, высокий коэффициент диффузии кислорода через стенку трубы.

При оценке преимуществ и недостатков различных полимерных труб необходимо учитывать следующее:

• для производства труб используется целый ряд полимеров с различными свойствами;
• современные технологии производства полимерных труб используют различные методы, нивелирующие недостатки полимеров;
• оптимальные результаты от использования полимерных труб могут быть получены при правильном выборе типа трубы применительно к заданным условиям эксплуатации.

Серьезность роли полимерных труб в общем балансе труб Европы и США была нами показана в предыдущем номере журнала "Стройпрофиль". В России полимерные трубы пока по абсолютному объему применения занимают далеко не лидирующее положение, но перспективность их применения уже нашла отражение в нормативных документах. Так, в СНиП 2.04.01-85 "Внутренний водопровод и канализация зданий" внесено изменение ї 2 в п. 10.1, рекомендующее применять для внутренних сетей холодного и горячего водоснабжения полимерные трубы и фасонные изделия из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена и металлополимерные композиционные трубы.

Многообразие типов полимерных труб и большое число фирм, выпускающих такие трубы, должно рождать неизбежную конкуренцию. В какой-то мере это так, но при детальном изучении ситуации можно заметить, что каждому типу труб соответствует своя область их рационального применения.

Начнем со сравнительного анализа свойств полимеров и труб, получаемых из них. Первыми для изготовления труб были использованы главнейшие термопласты: полиэтилен (РЕ) и поливинилхлорид (PVC).

В зависимости от режима синтеза полиэтилен получают: высокой плотности (РЕНD) - синтез при низком давлении с катализаторами - и низкой плотности (РЕLD). Полиэтилен высокой плотности имеет более правильное строение молекул и большую степень кристалличности и, соответственно, большую прочность и теплостойкость. Именно РЕНD рационально использовать для производства труб.

Полиэтилен сохраняет пластичность при отрицательных температурах (до -70°С) и достаточно высокую прочность (до +60°С). При более высоких температурах прочность полиэтилена падает, и он переходит в пластично-вязкое состояние. Полиэтилен быстро стареет под действием прямых солнечных лучей. Поэтому при использовании полиэтиленовых труб в наружных открытых сетях их стабилизируют, наполняя полимер сажей. Полиэтиленовые трубы эластичные и при малом диаметре поставляются в бухтах.

Поливинилхлорид (PVC) более жесткий, химически- и свето- более стойкий полимер, чем полиэтилен, но теплостойкость его так же не высока.

Оптимальная область применения труб из полиэтилена и поливинилхлорида - локальные канализационные сети, работающие без давления. Главнейшие преимущества полимерных труб в этом случае - малый вес, гладкость стенок, коррозионная стойкость, простота монтажа. Такие трубы можно резать простой ножовкой: сети из них легко собираются вручную с помощью раструбов, муфт и фитингов, имеющих резиновые уплотняющие кольца. Сети из поливинилхлоридных труб можно собирать также с помощью клеев и сварки. Фирмы выпускают богатый ассортимент фитингов: уголков, тройников, переходников и т.п. Еще одна рациональная область применения поливинилхлоридных труб - водоотводящие системы с крыш.

Большей универсальностью, чем РЕ-трубы, отличаются полипропиленовые (РР) трубы. Говоря о полипропиленовых трубах, необходимо отметить, что на качество таких труб существенно влияет качество сырья. Лучшим сырьем для полипропиленовых труб служит сополимер полипропилен-рандом типа 3 (РРR 80), известный под фирменным названием "Фузиолен". Это сырье использует крупнейшая фирма "Акватерм", осуществляющая устройство 35% полимерных трубопроводов в Европе.

Полипропиленовые (РР) трубы более жесткие, чем полиэтиленовые, и системы из них собираются при помощи фитингов: уголков, тройников и т. п. Системы из РР-труб неразъемные. Они монтируются методом диффузионной сварки. Для устройства тонких ответвлений от магистрали с большим диаметром имеются специальные фитинги. Для сочленения РР-труб с металлическими деталями (кранами, смесителями) изготовляют специальные фитинги с запрессованными в них латунными элементами.

Полипропиленовые трубы с успехом можно использовать для внутренних систем подачи холодной и горячей воды и для отопительных систем в индивидуальном коттеджном строительстве. В таких случаях долговечность систем достигает 50 лет.

В конце 60 - начале 70 гг. ХХ в. произошло одно из главнейших событий в технологии полимеров: появился поперечно сшитый полиэтилен - РЕХ. Сшивка линейных молекул полиэтилена повысила его теплостойкость и прочность, но при этом полимер потерял способность свариваться. Для сшивки используют полиэтилен высокой плотности (РЕНD); сшивка осуществляется несколькими методами с помощью ионизирующего излучения, перекисей и кремнийорганических веществ (силанольная сшивка).

Трубы РЕХ в европейских странах занимают первое место среди полимерных труб. Они могут эксплуатироваться при температуре до 95°С и при рабочем давлении до 2 МПа (20 атмосфер). При таких параметрах трубы РЕХ можно рекомендовать как для систем водоснабжения (холодного и горячего), так и для отопления в многоэтажных домах.

Монтаж систем из труб РЕХ осуществляется в разъемных и неразъемных вариантах. Разъемные соединения осуществляются с помощью латунных фитингов (муфт, угольников, ниппелей, тройников) с уплотняющими устройствами в виде накидных гаек, цанговых устройств и т. п.

Неразъемные соединения осуществляются с помощью фитингов и обжимаемых муфт. Соединение герметизируется с помощью легких ручных обжимных прессов. Следует учитывать, что надежное и долговечное соединение можно обеспечить, используя только фитинги, специально рекомендуемые производителем труб.

Трубы РЕХ в силу своей пластичности не удерживают форму и требуют крепления с помощью хомутов; они также могут замоноличиваться в конструкции (в этом случае допускается только неразъемное соединение труб).

В случае использования труб РЕХ большой длины целесообразно заключать их в защитный кожух. В таком случае их термическое расширение может компенсироваться за счет деформаций трубы в кожухе.

Для устройства теплых полов интерес представляют трубы из полибутилена (РВ). Полибутилен - эластичный материал и достаточно теплостойкий. РВ-трубы поставляются в бухтах и легко укладываются в конструкцию пола, принимая любую сложную конфигурацию.

Проблема высоких термических деформаций полимерных труб, а также возможность диффузии кислорода через стенку полимерной трубы породила новый вид труб - композиционные металлополимерные трубы. Существуют два вида металлополимерных труб. В одном случае алюминиевая труба находится в середине сечения трубы из РЕХ и все слои соединены клеевыми прослойками. В другом случае алюминиевая оболочка находится близко к наружной поверхности и ее защищает лишь тонкий слой полимера.

Металлополимерные трубы имеют в пять раз более низкий коэффициент линейного расширения и хорошо защищают от диффузии кислорода. Кроме того, металлополимерные трубы хорошо гнутся и удерживают приданную им форму. Из таких труб хорошо монтируются сложные по конфигурации системы, всевозможные подводки, например к тепловым приборам. Металлополимерные трубы эффективны в открытой проводке, в особенности для подключения различных приборов (радиаторов, водонагревателей и т.п.).

Спорным моментом в оценке металлополимерных труб является монолитность связи "полимер - алюминий". Кардинально, на наш взгляд, она решена только у труб "Фузиотерм - Штаби" с помощью перфорации в алюминиевой фольге.

Еще один вариант защиты трубопровода от диффузии кислорода - покрытие поверхности трубы лаковой пленкой на основе поливинил-алкоголя. Недостатком такого решения является низкая сопротивляемость пленки царапанью и удару.