На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Технологии

01.04.2010 Пора подсчитать плюсы и минусы: выбираем материал для труб

 

Пора подсчитать плюсы и минусы: выбираем материал для труб

 

На протяжении долгого времени для внутренних трубопроводных систем холодного и горячего водоснабжения и отопления в Беларуси и в других странах СНГ предпочтение отдавалось трубам из стали, и только для гибких подводок к приборам использовались полиэтилен и медные сплавы. Однако многолетний опыт эксплуатации показал, что стальные трубы подвержены коррозии, и срок их службы составляет всего 10–15 лет. Кроме того, продукты коррозии не только засоряют внутреннюю поверхность труб, но и ухудшают качество воды.

Все эти факторы заставляют задуматься о применении систем из альтернативных материалов, например из полимеров. Рассмотрим достоинства и недостатки основных видов металлических и полимерных труб и попытаемся выбрать оптимальный вариант современной трубопроводной системы.

 

Металлические трубы первыми начали применяться в трубопроводных системах и по сей день сохраняют ведущие позиции на строительном рынке. Сегодня для устройства инженерных сетей чаще всего используются стальные и медные трубы.

 

Стальные трубы

 

Стальные трубы применяются не только для транспортировки воды и газа, но и в качестве строительных конструкций. Они могут быть обычными и оцинкованными. Оцинкованные трубы меньше подвержены коррозии и считаются более эффективными в применении.

Достоинства. Основным положительным свойством стальных труб является низкий коэффициент температурного линейного расширения. Кроме того, они не проницаемы для кислорода и ультрафиолетового излучения. Последний фактор, а также то, что стальные трубы обладают высокой прочностью, допускает их применение для открытой прокладки инженерных сетей.

Недостатки. Монтаж сетей из стальных труб осуществляется с помощью резьбовых соединений и сварки. Обе технологии чрезвычайно трудоемкие и требуют специальных приспособлений. Необходимо учитывать и тот факт, что сварка понижает коррозионную стойкость стальных оцинкованных труб: поскольку в месте сварки цинк окисляется и испаряется, места стыка начинают очень быстро коррозировать. Ввиду низкой коррозионной стойкости срок службы стальных труб, как правило, не превышает 15 лет. При подаче горячей воды в процессе эксплуатации трубы быстро обрастают изнутри продуктами коррозии и другими отложениями, что резко снижает их пропускную способность и способствует размножению микрофлоры. Из-за высокой теплопроводности стали трубы при открытой прокладке в отапливаемых помещениях при транспортировании по ним холодной воды могут «отпотевать», а при транспортировании горячей воды имеют место большие потери тепла. По этой же причине стальные трубы при прокладке в грунте могут замерзать, что приводит к их разрушению. Существенным недостатком стальных труб является и их большой вес, поскольку транспортировка их на объект требует не только большегрузных автомобилей, но и специальной погрузочно-разгрузочной техники.

Для внутренних сетей иногда может применяться нержавеющая сталь. Такие трубы не подвержены коррозии и сохраняют качество транспортируемой по ним воды, однако они в несколько раз дороже обычных труб.

 

Медные трубы

 

Использование медных труб в питьевом водоснабжении обусловлено особыми физическими качествами этого материала: неподверженность коррозии, долговечность, высокая податливость к приданию формы и дальнейшее ее сохранение, а также санитарными характеристиками – медь абсолютно непроницаема для различных вирусов и бактерий, а также масел и жиров, благодаря чему питьевая вода сохраняет свою свежесть.

Достоинства. Прежде всего медным трубам характерны хорошая теплопроводность и отсутствие диффузии кислорода через стенку трубы, что исключает коррозию системы. Такие трубы обладают широким диапазоном рабочих температур (от –200 до +200 °С) и благодаря пластичности меди не боятся замораживания в заполненном водой состоянии. Медные трубы также обладают самым низким коэффициентом шероховатости (даже ниже, чем у полимерных труб), что увеличивает их пропускную способность и позволяет применять трубы малого диаметра. Трубы из меди очень технологичны, их легко резать и гнуть.

Недостатки. Медь не подвержена коррозии в обычной воде, но при сильном хлорировании и в кислых средах она все же коррозирует с выделением вредных для человека веществ. При использовании медных труб в системе с трубами из других металлов (стали, алюминия) проявляется еще один их недостаток: возникает электрохимическая коррозия, которая приводит к скорому разрушению этих металлов. Трубы из меди также подвержены разрушающему воздействию блуждающих токов, особенно когда вблизи них проходят электрические силовые линии или когда трубопроводы представляют собой комбинацию из разнородных материалов. Однако основными недостатками медных труб являются их высокая стоимость и сложности при монтаже.

На строительном рынке стран СНГ в настоящее время имеется достаточно большой выбор пластиковых трубопроводов, изготовленных из различных полимерных материалов и применяемых для систем водоснабжения, отопления и канализации. Однако все полимерные трубы имеют ряд общих преимуществ перед традиционными металлическими трубопроводами. Во-первых, полимерные трубопроводы не подвержены коррозии, поэтому срок их службы, как правило, превышает 50 лет. Во-вторых, трудоемкость монтажа полимерных трубопроводов значительно ниже, чем металлических, а скорость монтажа – значительно выше. Кроме того, полимерные трубы весят в 7–9 раз меньше, чем металлические, в итоге транспортировка труб, фитингов и монтажного оборудования к месту проведения работ не требует существенных усилий и затрат. В-третьих, при использовании полимерных трубопроводов значительно снижаются также эксплуатационные расходы, поскольку при этом исчезает необходимость в проведении ряда операций, являющихся обязательными при эксплуатации стальных трубопроводов. Полимерные трубопроводы не только химически, но и электрически нейтральны. И, наконец, полимерные трубы обладают рядом дополнительных преимуществ: они бесшумны при любой скорости потока, обладают высокими санитарно-гигиеническими показателями, за счет гладкости стенок и отсутствия обрастания им характерна отличная пропускная способность. Плюс к этому – трубам присущи низкая теплопроводность, надежность даже в экстремальных условиях, а также технологичность.

К недостаткам полимерных труб следует отнести зависимость их прочности и долговечности от рабочих температур (предельная рабочая температура, как правило, не выше 95 °С). У полимеров коэффициент температурного линейного расширения в 10 раз выше, чем у металлов. Однако, несмотря на эти недостатки, в ряде городов Европы доля полимерных трубопроводов достигает на сегодняшний день 80 %. В последнее десятилетие они все шире применяются и в Беларуси.

 

Трубы из поливинилхлорида (ПВХ)

 

Именно из поливинилхлорида были изготовлены первые полимерные трубы. Произошло это в Германии в 1935 г. Поливинилхлорид и хлорированный поливинилхлорид – жесткие материалы, которые используются в основном в системах канализации, водоснабжения и в силу своей высокой химической стойкости в технологических трубопроводах. Трубы из поливинилхлорида могут эксплуатироваться при температуре до +40 °С, а из хлорированного поливинилхлорида – до +95 °С (в системах горячего водоснабжения и отопления). Оптимальная область их применения – локальные канализационные сети, работающие без давления.

Достоинства. Трубы из ПВХ обладают наименьшим среди полимеров коэффициентом линейного температурного расширения. Их технические характеристики допускают как скрытую, так и наружную прокладку. Трубы устойчивы к воздействию химических веществ, а потому могут применяться в районах с высокой степенью хлорирования воды. Поскольку поливинилхлорид – один из самых дешевых полимеров, стоимость систем из ПВХ соответственно ниже, чем у аналогичных систем из других полимеров.

Недостатки. При отрицательных температурах трубы из ПВХ становятся очень хрупкими.

 

Трубы из полипропилена

 

Полипропилен получил наибольшее распространение в системах холодного и горячего водоснабжения. В европейских странах доля полипропиленовых труб составляет порядка 27 % от общего числа всех пластмассовых труб. Такое распространение полипропилен получил благодаря тому, что его можно сваривать и, соответственно, использовать дешевые соединительные детали. Трубопроводы из полипропилена в зависимости от выбранного давления могут использоваться при длительном воздействии температур до +70 °С.

Достоинства. Основным преимуществом полипропиленовых труб является их относительно невысокая стоимость. Кроме того, трубы из этого материала можно использовать для транспортировки агрессивных жидкостей. Сама система при этом полностью герметична на молекулярном уровне.

Недостатки. Существенным недостатком полипропиленовых труб является недолговечность соединительного узла подключения к металлическим трубам. Полипропилен менее теплостоек, чем сшитый полиэтилен, поэтому его не рекомендуется использовать в системах отопления. При сварке внутри трубы часто образуется наплыв, сужающий внутренний диаметр и являющийся причиной образования нароста. В случае скрытой прокладки труб возникают трудности с аварийным ремонтом, поскольку трубы имеют плохую гибкость. Следует учитывать и тот факт, что из-за плохой гибко­сти и высокого коэффициента теплового линейного расширения необходимо будет устанавливать компенсаторы.

 

Трубы из полиэтилена

 

Полиэтиленовые трубопроводы успешно применяются для транспортировки жидкостей уже более 40 лет. Трубы выпускаются в широком ассортименте диаметром от 10 мм до 1 м. ПЭ-трубы соединяются между собой и с фасонными деталями методом контактной сварки, в результате чего получается прочный и аккуратный шов. Основная область применения полиэтиленовых труб – питьевое водоснабжение, а также трубопроводы для транспортировки жидких и газообразных веществ, к воздействию которых устойчив полиэтилен.

Достоинства. Прежде всего – дешевая цена. Кроме того, полиэтиленовые трубы обладают высокой морозостойкостью и прекрасно выдерживают отрицательные температуры до –70 °С, практически не меняя своих свойств и сохраняя эластичность.

Недостатки. В безнапорных системах полиэтилен способен выдерживать высокую температуру (+80 °С) лишь кратковременно, под давлением рабочие температуры не должны превышать 50 °С. Полиэтиленовые трубы не устойчивы к поверхностным активным веществам, поэтому их нельзя применять в системах канализации. Под воздействием прямых солнечных лучей полиэтилен быстро «стареет», поэтому при использовании ПЭ-труб в наружных открытых сетях их предварительно стабилизируют, наполняя полимер сажей.

 

Трубы из полибутилена

 

По своим свойствам полибутилен аналогичен полипропилену, однако более гибок. Трубы из полибутилена идеально подходят для создания системы «теплый пол».

Достоинства. Полибутиленовые трубы отличаются незначительным линейным расширением. Они хорошо поддаются сварным и зажимным соединениям. При одинаковых эксплуатационных характеристиках полипропиленовых и полибутиленовых труб последние имеют меньшую толщину стенок. Благодаря высокой гибкости трубы легко укладываются в кон­струкцию пола, принимая любую форму.

Недостатки. Предельная рабочая температура для полибутиленовых труб не должна превышать 82 °С.

 

Трубы из металлополимеров

 

Металлополимерные или металлопластиковые трубопроводы на основе полиэтилена – разновидность труб из молекулярно сшитого полиэтилена (PEX-трубы). По сути, это те же PEX-трубы, однако внутри них устанавливается дополнительный слой из алюминиевой фольги. При этом алюминиевая прослойка в металлополимерных трубах никак не влияет на долговечность или повышение рабочих параметров трубопровода. Основная задача дополнительного слоя – препятствовать проникновению кислорода, вторичная – частично компенсировать температурное расширение.

Достоинства. Металлопластиковые трубы сохраняют форму после сгибания и во время эксплуатации. Из них хорошо монтируются сложные по конфигурации системы. Металлопластик обеспечивает 100-процентную защиту от проникновения в трубопровод газов. Благодаря слою алюминия обеспечивается соответствующее уменьшение коэффициента теплового расширения.

Недостатки. На сегодняшний день отсутствуют данные о зависимости срока службы металлополимерных труб от рабочих температур и давления. Из-за разности коэффициентов линейного теплового расширения полиэтилена и алюминия при использовании металлопластиковых труб в горячем водоснабжении и отоплении со временем происходит расслоение трубы. Недопустим двукратный и более изгиб трубы в одном и том же месте, поскольку повреждается алюминиевый слой. При воздействии гальванических токов существует опасность возникновения внутренней коррозии и, как следствие, разрушения трубы. Недорогие компрессионные фитинги, применяемые при монтаже трубопроводов, являются разборными, поэтому запрещается их использование для скрытой проводки в шробах и в стяжке. К тому же компрессионные фитинги требуют регулярной подтяжки, иначе они начинают подтекать.

 

Трубы из сшитого полиэтилена

 

Острая необходимость использования полиэтилена при более высоких температурах и давлении (для систем отопления и горячего водоснабжения) привела к разработке способов получения полиэтилена с большим молекулярным весом. Это было достигнуто с помощью образования дополнительных поперечных связей полимера под высоким давлением. Процесс получил название сшивка, а полиэтилен, полученный таким способом, – сшитый полиэтилен (или PEX). В Европе спрос на трубы из сшитого полиэтилена оценивается в 218 млн м, что составляет 53 % всех проданных пластиковых труб.

PEX-трубы могут работать при температуре до +95 °С (в аварийных ситуациях до +110 °С). Между собой они соединяются при помощи обжимных и пресс-фитингов, что позволяет достичь высокой надежности соединений и скорости монтажа.

В зависимости от используемого воздействия различают химическую и физическую сшивки полиэтилена. Лучший результат позволяет получить пероксидный способ химической сшивки. Процесс проходит под высоким давлением, в результате чего достигается высокий процент сшивки, равный в среднем 85 %. Причем свойства материала одинаковы в каждой точке трубы независимо от толщины стенок. Этот полиэтилен принято обозначать PEX-А. Химическая сшивка с помощью силана обеспечивает процент сшивки лишь около 75 %. Такой материал обозначается PEX-В. Сшивка азотными радикалами на сегодняшний день практически не применяется из-за низкой технологичности процесса. Сшитый этим способом полиэтилен носит название PEX-D.

Достоинства. Срок службы труб из сшитого полиэтилена значительно выше, чем у металлических или других полимерных. Их гибкость позволяет плавно обходить препятствия: строения, коммуникации, отдельно стоящие деревья, поэтому трубы идеально подходят для использования в условиях плотной городской застройки, где по поверхности земли идут многочисленные трамвайно-троллейбусные линии, а под землей находится густая сеть высоковольтных кабелей, телефонных проводов и т. д. Важным достоинством труб из сшитого полиэтилена является и возможность их прокладки без вскрытия дорожного полотна – методом протяжки в проколах. Трубы также устойчивы к воздействию агрессивных сред и имеют амортизацию гидравлических ударов. Антидиффузионный слой полностью блокирует проникновение в систему отопления кислорода. Трубопровод из сшитого полиэтилена не требует катодной защиты и поэтому практически не нуждается в обслуживании. Еще одним преимуществом таких труб является их абсолютная неподверженность внешней и внутренней коррозии. Благодаря этому пропускная способность сохраняется в течение всего срока их эксплуатации. Кроме того, трубы из сшитого полиэтилена совместимы с трубами из других материалов.

Недостатки. Трубы из сшитого полиэтилена имеют высокий коэффициент линейного расширения, что исключает их применение при монтаже открытой подводки. Несмотря на то что у сшитого полиэтилена стойкость к ультрафиолетовому излучению выше, чем у обычного, продолжительное воздействие солнечных лучей все же разрушает структуру материала.

 

В заключение

 

Для создания тепловых сетей в Республике Беларусь используются только предварительно изолированные трубы (ПИ-трубы). Такое положение официально закреплено в нормативных документах, и споры на эту тему уже не ведутся. В силу того, что не каждая из рассмотренных технологий способна удовлетворять жестким требованиям, предъявляемым к тепловым сетям, в такую промышленную изоляцию «одевают» лишь некоторые из рассмотренных труб:

– стальные трубы;

– трубы из полибутена;

– стеклопластиковые трубы;

– трубы из сшитого полиэтилена.

Все достоинства и недостатки рассмотренных технологий в равной мере справедливы и для ПИ-труб. Для наглядности сведем их в таблицу.

Как видим, определились два явных лидера: трубы из сшитого полиэтилена и полибутеновые трубы. Каким из них отдать предпочтение? Здесь стоит прислушаться к мнению потребителей. Если полибутеновые трубы у нас в стране практически не укладывались, то трубы из сшитого полиэтилена теплосетевыми компаниями применяются довольно широко.

Неоспоримым показателем степени доверия потребителей к данной продукции служит тот факт, что ежегодно в Республике Беларусь для прокладки теплосетей используется более 120 км труб из сшитого полиэтилена (в 2009 г. это составляло 14,7 % от общего количества). И этот показатель непрерывно растет.

 

 

Сталь

Полибутен

Стеклопластик

Сшитый полиэтилен

Легкость труб, возможность обойтись без использования погрузочной техники

+

+

+

Стойкость к коррозии

+

+

+

Гибкость труб

+

+

Отсутствие сварочных работ

+

+

Возможность поставки труб длинномерными отрезками

+

+

Экологическая безопасность

+

+

Срок службы, лет

10–15

>50

15–20

>50

 

 

Сергей ВОЛОШИН

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком