Применение напорных трубопроводов из полипропилена в строительстве

В настоящее время на российском рынке представлены следующие виды труб из неметаллических материалов: полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные, стеклопластиковые и металлопластиковые. Поливинилхлоридные трубы выпускались около 70 лет и предназначались только для индивидуального малоэтажного строительства. Основными недостатками их являются:

клеевое соединение труб и фитингов;
выделение токсинов, в том числе хлорэтилена, в процессе хранения и эксплуатации;
при горении образуется плотный дым, содержащий хлористый водород, аэрозоль соляной кислоты, оксид углерода, диоксин и двуокись углерода.

Производство напорных труб из поливинилхлорида в западноевропейских странах прекращено.
Трубы из стеклопластика применяются в технологических трубопроводах и не находят применения в системах водоснабжения и отопления.
Трубопроводы из полиэтилена начали применятся в строительстве с середины 50-х годов. Среди них: трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности, сшитого полиэтилена и металлопластиковые (разновидность многослойных труб из сшитого полиэтилена). Основными достоинствами труб из несшитого полиэтилена являются их морозоустойчивость (до - 20°С) и свариваемость, а недостатками – ограниченная стойкость к ультрафиолетовому излучению и теплостойкость. Трубы из сшитого полиэтилена обладают наивысшей среди полимерных труб теплостойкостью, но могут соединяться только механически с использованием цанговых или резьбовых муфт.
Трубы из полипропилена относятся к третьему поколению и их основные отличия от труб из полиэтилена в следующем: более высокая жесткость и теплоустойчивость, свариваемость диффузным сплавлением. В производстве труб и фитингов применяются следующие модификации полипропилена:

гомополимер (PP-H), обладающий хорошей химической устойчивостью и упругостью, низкой гибкостью и ударопрочностью;
блоксополимер (PP-B), состоящий из блоков молекул полипропилена и этилена, обладающий высокой ударопрочностью при низких температурах, средней упругостью и гибкостью;
рандомсополимер (PP-R), состоящий из неупорядоченных молекул полипропилена и этилена, обладающий высокой прочностью и гибкостью, химической и тепловой стойкостью, средней упорядоченностью и низким модулем упругости.

Трубы из полипропилена PP-R могут применятся в системах холодного и горячего водоснабжения, отопления и технологических трубопроводах различного назначения. Для защиты от проникновения кислорода из воздуха во внутрь трубы и уменьшения коэффициента линейного расширения выпускается многослойная труба следующих видов:

толстостенная труба из сополимера PP-R покрытая перфорированной фольгой из алюминия и поверх фольги тонким слоем полипропилена (труба «Штаби»);
толстостенная труба из сополимера PP-R покрыта слоями клея,алюминиевой фольги и защитного слоя из полипропилена;
трехслойная труба из сополимера PP-R, средний слой которой содержит менее пластичный пластик (например: стекловолокно).

В соответствии с ГОСТ Р 52134-2003 и международным стандартом EN ISO 15874-2003 напорные трубы из рандомсополимера PP-R 80 выпускаются с наружными диаметрами d 16, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 75, 90, 110, 125 мм и стандартными размерными отношениями SPR (величина, численно равная отношению номинального наружного диаметра dк номинальной толщине стенки s) 5; 6; 7,4; 9.
Наряду с маркировкой труб по SDR может применяться маркировка по сериям труб (S) (безразмерная величина, определяемая как отношение расчетного напряжения в стенке трубы (сигмаs) к максимально допустимому рабочему давлению (РPMS). Между величинами S и SDR существует следующее соотношение S = (SDR-1)/2. До введения стандарта ГОСТ Р 52134-2003 в РФ применялась маркировка труб по величине номинального давления в трубе (PN) соответствующая ряду SDR: 25, 20, 16 и 10 bar. Например: одна и та же труба может маркироваться PN 20 или S 2,5 или SDR 6.
Трубы и фитинги из сополимера PP-R рекомендуется применять в системах водоснабжения и отопления со следующими температурными режимами (таблица 1).

Таблица 1

Класс эксплуатации	Рабочая температура, Тр,°С	Продолжительность эксплуатации при Траб., лет	Максимальная рабочая температура, Тм, °С	Продолжительность эксплуатации при Тм, лет	Аварийная температура, Тав, ч	Продолжительность эксплуатации при Тав, ч	Область применения
1	60	49	80	1	95	100	Горячее водоснабжение (60°С)
2	70	49	80	1	95	100	Горячее водоснабжение (70°С)
3	30 40	20 25	50	45	65	100	Низкотемпературное напольное отопление
4	20 40 60	2,5 20 25	70	2,5	100	100	Высокотемпературное напольное отопление Низкотемпературное отопление отопительными приборами.
5	20 60 80	14 25 10	90	1	100	100	Высокотемпературное отопление отопительными приборами
ХВ	-	50	-	-	-	-	Холодное водоснабжение

Минимальная допустимая толщина стенки труб (S) при максимальных рабочих давлениях 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 МПа приведена в таблице 2.

Таблица 2

Максимальное рабочее давление Рм, МПа	Класс 1	Класс 2	Класс 4	Класс 5	ХВ
0,4	6,9	5,3	6,9	4,8
0,6	5,1	3,6	5,5	3,2
0,8	3,8	2,7	4,1	2,4
1,0	3,0	2,1	3,3	1,9	6,9

Трубы, предназначенные для классов эксплуатации 3-5 должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м3·сут.). Для данных классов эксплуатации рекомендуется применять армированную многослойную трубу.

Коэффициент линейного расширения неармированной трубы из сополимера PP-R 80 α = 0,15 мм/(м·К), а многослойной типа Штаби α = 0,05 мм/(м·К). Эти свойства труб необходимо учитывать при проектировании и монтаже трубопроводов. Среди них: установка компенсаторов, наличие зазоров в каналах, скрытая прокладка неармированной трубы в системах горячего водоснабжения или применение, в замен, более дорогостоящей армированной трубы.

Одним из важнейших факторов, определяющих надежность трубопроводов из сополимера полипропилена PP-R 80 являются:

качество сырья;
уровень технологии производства труб и фитингов;
соблюдение условий транспортировки и хранения продукции;
качественное проектирование и монтаж.

Рассмотрим эти факторы более подробно.

Качество первичного сырья определяется степенью очистки газов полипропилена и этилена, используемых при сополимеризации оборудованием, составом термических и антиокислительных присадок и красителей. Первичное сырье для производства напорных труб должно быть окрашено при его производстве, и не допускается использование вторичного сырья при производстве продукции из-за ухудшения ее прочностных характеристик. На заводе HEISSKRAFT опробовано и применяется сырье фирм “BOREALIS” RA-130E и “BASELL” PP-H 5216-34. Технологический уровень производства труб и фитингов определяется составом и степенью износа применяемого оборудования, наличием лабораторных и измерительных приборов, качеством подготовки воды и воздуха, используемых при производстве, а также квалификацией специалистов. Попытки снизить себестоимость продукции за счет снижения уровня автоматизации или использования устаревшего оборудования, как правило, приводят к выпуску продукции с явными или скрытыми дефектами (несоблюдение размеров, деструкция материала при перегреве и т. д.).
Соблюдение условий хранения и транспортировки важно по следующим причинам:

наличие царапин на продукции может привести к образованию трещин при эксплуатации;
возникновение внутренних напряжений в материале, возникающих при неправильном складировании и, как следствие, снижение прочности труб;
повышенная хрупкость сополимера PP-R при температурах ниже - 5°С.

Качество проектирования и монтажа определяется тем, насколько строго выполняются требования изложенные в СНИПах и СП по применению труб из полимерных материалов, а также инструкций, разработанных фирмами-изготовителями продукции.