Труба все стерпит или что пишут на МПТ?

Исторический факт

Share

Впервые металлопластиковые трубы появились в Англии в 70-х годах прошлого века, где они были изобретены для нужд Королевских ВМС. На кораблях и подводных лодках есть большое количество трубопроводов различного назначения, размещение которых в условиях стесненного пространства требовало грандиозных затрат труда и времени. Ювелирная работа судового сантехника требовала высочайшего опыта и мастерства. В фантасмагорическом переплетении труб, кабелей, коробов и элементов конструкций сантехнику приходилось сначала из куска алюминиевой проволоки выгибать немыслимую траекторию оси трубы, а затем по этому шаблону изготавливать саму заготовку. Малейшая неточность - и весь труд летит насмарку. Попытки использования труб из обычного сшитого полиэтилена (РЕХ) оказались неудачными: для изгибания такой трубы требовалось использование строительного фена. Труба не держала приданную форму, сильно провисала при изменении температуры, к тому же пластик пришелся по вкусу корабельным грызунам…

Появление металлопластиковых труб, в которых слой алюминия, заключенный между слоями сшитого полиэтилена, избавлял пластик от всех перечисленных недостатков, стало истинным прорывом в отрасли. Какое-то время англичане держали свое изобретение в строжайшем секрете, но слухи о "чудесной" трубе и ее образцы просочились за недра военно-морского ведомства, и изобретателям ничего не оставалось, как продать свой патент в Германию, Израиль и ряд других стран. Так началось триумфальное шествие металлопластиковых труб по всему миру.

Благодаря своим уникальным свойствам и доступности, эти трубы неумолимо вытесняют прочие виды трубопроводных систем из арсенала внутреннего инженерного оборудования зданий. Лавинообразный рост спроса на металлопластиковые системы, естественно, порождает появление большого количества производителей элементов для этих систем. При этом единого стандарта на эти изделия нет, поэтому трубы могут различаться по толщине стенки и толщине отдельных слоев, материалу и их температурной и механической стойкости. В этих условиях даже специалисту трудно ответить на вопрос - какой фитинг подойдет к какой трубе, если эти изделия делает разный производитель. Да и с инструментом при монтаже легко промахнуться: существует порядка двух десятков пресс-насадок для выполнения пресс-соединений.

Рисунок 1 Share Рабочим режимом называется комбинация периодов времени и температур, определяемые областью применения. Именно эти параметры задают один из шести классов эксплуатации: ХВ - холодное водоснабжение; Класс 1 - горячее водоснабжение до 600С; Класс 2 - горячее водоснабжение до 700С; Класс 3 - низкотемпературное напольное отопление с максимальное температурой до 500С; Класс 4 - высокотемпературное напольное отопление и низкотемпературное радиаторное отопление с температурой до 700С; Класс 5 - высокотемпературное радиаторное отопление с температурой до 900С.

Конечно, можно порадоваться изобилию и свободы выбора, однако в этом пестром "карнавале металлопластиковых систем" в последнее время стали появляться тревожные симптомы. Появляются продукты с искаженной отправной информацией о температурной и механической стойкости трубы и материале ее слоев. Но для начала желательно выяснить, какая информация должна быть указана на металлопластиковой трубе, и что она должна обозначать.
Где MRS (МПа) - это минимальная длительная прочность, численно равная напряжению в стенке трубы, возникающее при действии постоянного внутреннего давления, которое труба может выдержать в течение 50 лет при температуре 200С. Приведенная в таблице значение "100" показывает, что напряжение в стенке трубы составляет 10МПа.
SDR - стандартное размерное отношение, численно равное отношению номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки. Результат округляется до ближайшего стандартного значения (5;6;7,4;9;11;13,6;17;17,6;21;26;33;41).
Класс эксплуатации показывает, в каких стандартных условиях может эксплуатироваться труба. Каждому классу соответствует определенное сочетание периодов времени с различной температурой транспортируемой среды (см. рисунок 1)

№ блока	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сведения	Труба	Материал	10*MRS	SDR	Dнх b	Класс	Pmax	ТУ	Прочие
Пример	Труба	PEX-AL-PE	100	9	16х2,0	5	1,0МПа	ТУ 2248 – 096 –00284581– 2005

Максимальный режим эксплуатации строго ограничен во времени. Для систем отопления этот режим, как правило, является расчетным. Можно пояснить это на примере. Для города N расчетная температура наружного воздуха для отопления составляет -260С. Продолжительность этого расчетного периода 5 суток в году, или 250 суток за 50 лет. При средней температуре отопительного периода -1,80С и его продолжительности 220 суток в году, можно рассчитать, что при температуре теплоносителя 600С, труба за 50 лет эксплуатации находится в течение порядка 30 лет. Таким условиям соответствует 5-й класс эксплуатации.
Аварийным режим предусматривает кратковременное (не более 100 часов за 50 лет) воздействие указанной на рисунке 1 температуры, что может быть вызвано какими-то техническими неполадками в системе температурного регулирования.

В Европе ситуация примерно такая же. Имеется стандарт на монтаж композиционных (PEX-AL-PEX и PE-AL-PE труб IS 28-2003 (Installation Standart), а стандарта на сами металлопластиковые трубы нет. Большинство европейских и азиатских производителей ориентируются на американские нормы ASTM F 1281 и F 1282. Именно в соответствии с этими нормами в марке трубы указывается максимальное рабочее давление и температура максимального режима.

Таким образом, если на металлопластиковой трубе написано 10 бар и 950С, это вовсе не значит, что труба способна в течение 50 лет находиться при таком давлении и температуре. В общем случае можно гарантировано рассчитывать на то, что трубопровод сможет безболезненно эксплуатироваться непрерывно в течение года при указанных параметрах, а дальнейшая его судьба зависит от релаксационных графиков. Эти графики рассчитаны по формуле Кесселя для большинства используемых материалов композиционных труб и показывают, как с течением времени снижается эталонное тангенциальное напряжение в стенке трубы, возникающее под действием внутреннего давления (см. рисунок 2). По этим графикам с достаточной степенью точности можно рассчитать, какое избыточное давление выдержит та или иная труба по истечении определенного срока. Например, металлопластиковая труба PEX-AL-PE наружным диаметром Dн=16мм, с толщиной стенки d=2мм, транспортирующая жидкость с температурой 950С, в начальный период эксплуатации способна выдержать избыточное давление:

Рисунок

Через пятьдесят лет постоянной эксплуатации в таком режиме, предельное избыточное давление понизится до величины:

В использованной формуле s - величина тангенциального напряжения в МПа, принимаемая по релаксационному графику (ось ординат).

• Share

Рисунок 2

Особо хотелось бы остановиться на композиционных трубах с использованием термостойкого полиэтилена PERT. Трубы PERT-AL-PERT дешевле труб PEX-AL-PEX и уже только этим сразу нашли своих горячих приверженцев. Но потребителю следует учесть следующие тонкости: PERT, несмотря на повышенную (по сравнению с обычным полиэтиленом) термическую стойкость и прочность, остается термопластичным материалом.
Это значит, что материал начинает размягчаться при температуре ниже температуры деструкции (разрушения). Благодаря боковым октеновым "ветвям" макромолекулы тесно "переплетены" между собой, но химическая связь между этими макромолекулами отсутствует. Про этот материал можно сказать: "Уже не полиэтилен, но еще не РЕХ". По релаксационным графикам видно, что все термопластичные материалы (HDPE,PP, PB, PERT) имеют "точку излома" графика, после которой начинается ускорение процесса снижения прочности материала. Использовать термопластичные материалы для систем отопления не рекомендуется, то есть они могут применяться только при 4-м и ниже классах эксплуатации.

В последние год-два рынок переживает наплыв металлопластиковых труб и фитингов, выпускающихся в Азии. Наряду с неплохой по качеству продукцией встречаются трубы, которые наверняка огорчат своих покупателей. Возможно, неприятности возникнут не сразу после монтажа системы, но избежать их не удастся. Дело в том, что зачастую сведения, указанные в маркировочной надписи на трубе, слепо скопированы с продукта совершенно другого производителя и часто не соответствуют реально использованным материалам и условиям эксплуатации.

В лаборатории комплексных испытаний элементов инженерных систем ООО "Валтек" (ЛаКИЭлИС) были проведены исследования нескольких образцов металлопластиковых труб на соответствие характеристикам, заявленным на маркировке. Результаты этих исследований сведены в таблицу без указания торговых марок.
Как видно из таблицы, только у одного образца из шести нанесенная на трубу информация полностью соответствовала истине. Но даже у этого образца степень сшивки полиэтилена составляла всего 20%, вместо положенных 65%. Это значит, что труба представляет из себя не готовый продукт, а полуфабрикат. Конечно, пролежав 2-3 месяца на складе, такая труба "наберет" положенную степень сшивки, но если ее смонтируют раньше этого срока, то протечки в соединениях неизбежны, т.к. с увеличением степени сшивки плотность РЕХ несколько уменьшается. Солидные поставщики такого отношения к потребителю не допускают.
Безусловно рядовому потребителю невозможно оценить, насколько соответствует реальным данным информация, указанная на металлопластиковой трубе. Однако есть не очень сложный способ определить, по крайней мере, фактический материал слоев трубы.
Для этого отрезанные фрагменты трубы (кольца шириной по 1-1,5см) нужно поместить в муфельную печь или духовку и выдержать их при температуре 1300С в течение 15 минут.
Если геометрические параметры слоя останутся без изменений, то это - сшитый полиэтилен (РЕХ). PERT несколько уменьшается в объеме, о чем будут свидетельствовать "оплавленные" торцевые поверхности слоя. Несшитый полиэтилен (РЕ) значительно уменьшится в объеме. На приведенных образцах показано поведение при высокотемпературном нагреве образцов трубы PEX-AL-PEX (рисунок 2); PERT-AL-PERT (рисунок 3) и PEX-AL-PE (рисунок 4).

№ образца	Материал слоев		Температура максимального режима эксплуатации, 0C
	Написано на трубе	Фактически	Написано на трубе	Фактически
1	PEX/AL/PEX	PEX/AL/PEX	95	95
2	PEX/AL/PEX	PERT/AL/PE	95	70
3	PEX/AL/PEX	PEX/AL/PE	95	95
4	PERT/AL/PERT	PERT/AL/PE	95	70
5	PERT/AL/PERT	PERT/AL/PERT	95	70
6	PEX/AL/PE	PE/AL/PE	80	40

Образцы, представленные на рисунках 2 и 4 смело можно использовать для систем отопления. Труба, показанная на рисунке 3, долго в таких системах не прослужит.
В связи с тем, что наружный слой в металлопластиковой трубы является защитным (он предохраняет алюминий от воздействия щелочной среды растворных смесей), то использование в нем РЕХ считается нецелесообразным. Труба с наружным слоем из несшитого РЕ значительно легче гнется и лучше противостоит ультрафиолетовому излучению, чем PEX.

В заключении хотелось бы еще раз напомнить, что покупать нужно не трубу, а систему, включающую также соединители и необходимый монтажный инструмент. Только в этом случае Вы будете уверены в том, что смонтированная система прослужит верой и правдой долгие годы.

---

Технический специалист
ООО "BECTA Tрейдинг"
Поляков В.И.