Дата: 23.12.2011
«Вестник строительного комплекса» № 78
Рубрика: Строительные технологии и материалы
Пластиковые трубы: гарантии времени
История пластиковых трубопроводов насчитывает уже более 65 лет. Между тем применение труб из этого материала в нашей стране все еще воспринимается как некая «инновация».
На смену металлу
Одна из причин столь плачевного состояния инженерных сетей обусловлена тем, что более 70% трубопроводов в России изготовлены из стали и лишь 30% – из неметаллических материалов. Срок службы стальных труб не превышает 10-15 лет. Расчетная же продолжительность срока службы трубопроводов из полипропилена в системах холодного водоснабжения составляет не менее 50 лет, а в системах горячего водоснабжения и отопления не менее 25–30 лет.
В последнее время обозначилась тенденция к постепенному увеличению объемов применения пластиковых труб, о чем свидетельствует наблюдающийся рост их продаж. При анализе динамики роста использования полимеров в инженерных коммуникациях становится очевидным преобладание новых материалов в ряде отраслей, где ранее применялись исключительно металлические и медные трубы. По признанию экспертов, одна из основных особенностей современного отечественного рынка пластиковых труб заключается в наличии широкого спектра доступных материалов, появившихся на Западе как совсем недавно, так и несколько десятилетий тому назад.
Прочность и долговечность
В системах водоснабжения и канализации широко применяются полимерные трубы из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП). Общие достоинства таких труб – прочность и долговечность. Трубы из полимеров очень пластичны и способны растягиваться без потери своих качеств до 7%. К слову, металлические трубы при таких нагрузках разрушаются. Благодаря превосходным звукоизоляционным свойствам пластиковые трубы обладают более низким уровнем шума. Они удобны при транспортировке, благодаря малому весу.
К основным преимуществам полимерных труб по сравнению с традиционными материалами можно отнести также коррозионную стойкость, низкую теплопроводность, гладкость поверхности и отсутствие обрастания стенок (а соответственно и высокую пропускную способность), удобство и простоту монтажа-демонтажа, эстетические качества.
Есть и ряд минусов. К ним относят, например, невысокий максимум рабочих температур (не выше 100 °С), высокий коэффициент теплового расширения (примерно в 10 раз выше, чем у стали), влияние коэффициента давления на прочность трубы, в зависимости от температуры транспортируемой жидкости – быстрое старение под воздействием прямых солнечных лучей, а также высокий коэффициент диффузии кислорода через стенку трубы.
Область применения пластиковых трубопроводов, так же как и особенности их монтажа, обусловлены физико-химическими свойствами полимерных материалов. При выборе материалов для устройства инженерных коммуникаций специалисты, как проектировщики, так и строители–подрядчики, прежде всего, должны руководствоваться проектом, в котором отражены технические параметры, условия работы и свойства транспортируемой по трубам жидкости или пара. Только с учетом этой информации выбирается тот или иной тип труб.
Трубы из полимерных материалов неуместны для систем отопления, горячего водоснабжения и канализации в многоэтажных домах, а также в тех системах, где транспортируемая среда отрицательная (рассолы для холодоснабжения). Основной же фактор надежности и прочности полимерных труб – соблюдение технических параметров при эксплуатации для каждого конкретного типа трубы.
Линейка полимеров, из которых изготавливаются трубы и соединительные элементы, весьма значительна и включает в себя разнообразные по эксплуатационным характеристикам материалы, благодаря чему становится возможной реализация разнообразных проектов в области инжинерии (газопроводы, водопроводы ХВС или ГВС, системы отопления и т. д.). Остановимся на некоторых наиболее востребованных материалах.
Поливинилхлорид
Один из наиболее применяемых сегодня материалов – поливинилхлорид.
Поливинилхлорид – термопластичный материал, получаемый полимеризацией хлористого винила. Различают два его вида: PVC-U (НПВХ) – непластифицированный поливинилхлорид и PVC-C (ХПВХ) – хлорированный поливинилхлорид, обладающий по сравнению с PVC-U более высокой пластичностью. Высокопрочные, химически стойкие и стойкие к стиранию они обладают двумя существенными недостатками, значительно сужающими область их применения – повышенной токсичностью и возгораемостью. ПВХ в основном применяются в системах холодного водоснабжения, дренажа и безнапорной канализации (внешней и внутренней).
Бесспорные достоинства – высокая прочность, жесткость, коррозионная стойкость, отсутствие отложений на стенках, низкая теплопроводность, малая шероховатость внутренней поверхности, небольшой вес. К недостаткам относят: неустойчивость к воздействию поверхностно-активных веществ, ограниченный диаметр, кислородопроницаемость, нетерпимость к прямому воздействию солнечных лучей, необходимость защиты от случайных повреждений (в т.ч. от грызунов), возгораемость, возможность выделения вредных веществ. Кроме того, для каждого типа полимера требуется свое особое монтажно-сварочное оборудование.
Полиэтилен
Трубы из полиэтилена предназначены для наружных и внутренних напорных трубопроводов (водопровод, канализация, водостоки). Промышленность выпускает два вида полиэтилена: высокого давления ПВД и низкого давления ПНД. Трубы из ПВД обладают меньшей механической прочностью, чем из ПНД, поэтому стенки у них толще и масса соответственно больше. В системах холодного водоснабжения успешно используются трубы из полиэтилена высокой плотности. Вода, замерзшая внутри такой трубы, не повредит ее, а при ее оттаивании труба сохранит свои эксплуатационные свойства.
Достоинства: невысокая стоимость, быстрый монтаж, низкая теплопроводность, малый вес, устойчивость к воздействию большинства химических соединений. Напорные полиэтиленовые трубы для холодного и горячего водоснабжения и отопления выдерживают температуру до 950 °С (кратковременно – до 1050 °С). Выпускаются диаметром 16–250 мм, разделяются на несколько типов в зависимости от давления: PN1.0МПа, PN1.25МПа (для холодного водоснабжения), PN1.6МПа, PN2.0МПа (для холодного и горячего водоснабжения), PN2.5МПа (для отопления и горячего водоснабжения). Также трубы из полиэтилена нашли свое применение в системах канализации. Трубы и полипропиленовые фитинги соединяют с помощью высокотемпературной раструбной сварки.
К числу неоспоримых достоинств этого материала относят такие качества как долговечность, стойкость к перепадам температуры и давления, гигиеничность и нетоксичность, способность гасить шумы и вибрации, отсутствие коррозии, низкий уровень теплопотерь, низкий коэффициент гидравлического сопротивления, а также простота и удобство монтажа. Есть и недостатки: меньшая гибкость (по сравнению с другими полимерами), резкое снижение срока эксплуатации при воздействии УФ-лучей.
Полипропилен
Последнее поколение труб – трубы из полипропилена. По сравнению с «сородичами», полипропиленовые трубы имеют такие преимущества как физическая долговечность (гарантия 50 лет), отсутствие необходимости в покраске. Кроме того, более низкая теплопроводность (отсутствие теплопотерь) позволяет обходиться без изоляции труб и, как следствие, избегать образования конденсата на наружных стенках труб. Экономия тепла при транспортировке в полипропиленовых трубах горячей воды составляет от 10 до 20%, в сравнении с металлическими собратьями.
Лучшим сырьем для полипропиленовых труб служит сополимер полипропилена – рандом типа 3 (РРR 80). Этот легкий и прочный сополимер, относящийся к разряду термопластов, получен путем модификации структуры полипропилена, то есть добавления в его молекулярную цепь молекулы этилена, что улучшает механические свойства полипропилена (вязкость, эластичность, высокотемпературная прочность).
Он химически стоек к большинству растворителей – как кислотного, так и щелочного типа. Общепризнано, что статистический сополимер пропилена - наиболее подходящий материал и характеризуется наибольшей прочностью и долговечностью при повышенных температурах, что обусловило его широкое применение в бытовых инженерных сетях. Последнему способствует и низкая теплопроводность PPR.
Особый интерес представляет тепловая универсальность полипропилена: трубы из него эксплуатируются при температурах от –10 °C до +90 °C. Кратковременно трубы выдерживают повышение температуры до 100 °С. Благодаря эластичности материала, вода в полипропиленовых трубах может замерзать, не разрушая их. PPR не наносит вреда окружающей среде. При его обработке и утилизации отходов не образуется экологически вредных веществ.
Технологии и перспективы
Специалисты-технологи во всем мире работают над тем, чтобы компенсировать определенные недостатки полимеров и с учетом их особенностей усовершенствовать материал. В перспективе по оценкам специалистов полимеры еще больше потеснят традиционные материалы. Уже сегодня полимерные трубопроводы прочно заняли в России свою нишу, хотя и отставание от развитых стран видно невооруженным глазом.
Несмотря на возрастающие объемы применения полимерных труб, в нашей стране, к сожалению, не уделяется должного внимания вопросам обучения как непосредственных исполнителей работ – специалистов-сварщиков, так и инженерно-технических сотрудников.
Все еще распространено мнение о том, что монтаж трубопроводных сетей из полимерных материалов не представляет особой сложности, хотя, как показывает практика, при использовании качественного оборудования и материалов ошибки при сварке происходят главным образом по причине несоблюдения исполнителем сварочной технологии. Между тем образование надежного соединения (если мы имеем в виду неразъемные соединения) – это лишь конечный этап целой цепочки профессионально выполненных перед этим действий и соблюдения режимов.
Далеко не последнюю роль в неукоснительном соблюдении технологий играет знание свойств того или иного материала, четкое понимание происходящих в месте соединения процессов. Таким образом, без специальных знаний выполнить качественное и надежное соединение пластмассовых труб невозможно.
