Годится ли полиэтиленовая труба для отопления? Мы познакомимся со сравнительно малоизвестным материалом — сшитым полиэтиленом, разберем его особенности и применяемые методы монтажа.

Но сначала — немного общей информации.

О полиэтилене

Что мы знаем об этом материале? Ну, он прозрачный… и из него, кажется, делают пакеты. На этом список общеизвестных сведений вроде бы заканчивается.

Попробуем расширить его.

• Полиэтилену уже более века . Впервые он был открыт случайно инженером Гансом фон Пехманом в 1899 году и тут же благополучно забыт.
  В 1933 году материал получил вторую жизнь в виде изоляции для телефонного кабеля.
• Материал — диэлектрик, эластичен (причем сохраняет эластичность и при температурах ниже нуля) и весьма химически стоек . Концентрированная серая кислота может храниться в полиэтиленовой банке неограниченное время.
• Полиэтилен не впитывает воду и не пропускает ее , представляя собой надежную гидроизоляцию.
• Прочность на разрыв достаточно велика для того, чтобы из полиэтилена делались напорные трубы холодного водоснабжения.

Полезно: физические свойства полиэтилена, в том числе плотность и прочность, различаются в зависимости от условий полимеризации.
Причем чем ниже давление в процессе реакции — тем прочнее получающийся материал. Различают полиэтилен низкой, средней и высокой плотности.

• Все виды полиэтилена размягчаются при 80-120С . С учетом того, что в водопроводе труба будет под давлением, производители ограничивают рабочий режим полиэтиленовых труб максимальной температурой в… 40 градусов.

Отсюда — недвусмысленный и окончательный вердикт: трубы полиэтиленовые для отопления не подходят. Точка.

Полезная модификация

В обычном состоянии полиэтилен состоит из длинных мономолекулярных цепочек. Однако есть ряд операций, которые способны изменить его структуру.

Вследствие нагрева в присутствии катализатора, бомбардировки электронными пучками или простого погружения в воду с катализатором и особыми добавками молекулы начинают образовывать не только продольные, но и поперечные соединения. Сшиваться. В результате получается принципиально другой материал, который принято называть сшитым полиэтиленом (ПЭ-С, или PE-X).

Чтобы понять, как изменились его свойства — приведем описание трубы из сшитого полиэтилена для отопления, производимой в Германии под брендом Gabo Systemtechnik.

• Труба способна проработать заявленные 50 лет в режиме 90С/7 бар или 70С/11 бар.
• Максимальная рабочая температура для нее составляет 95С — столько же, сколько производители обычно указывают для армированного полипропилена.
• Труба остается крайне гибкой. Минимальный радиус изгиба равен всего 6 ее диаметрам. С практической стороны это означает, что монтируя своими руками отопление из сшитого полиэтилена, вы сможете обойтись минимальным числом сравнительно дорогих фитингов.

Таким образом, сшитый полиэтилен подходит для отопительных систем без всяких оговорок: по действующим СНиП температура (см. ) во внутренних инженерных сетях жилых домов не должна превышать тех самых 95С, которые труба, как мы только что выяснили, прекрасно выдержит.

Производство

Технология

В качестве примера технологии производства возьмем информацию с сайта дилера тех самых труб Габо.

Немцы традиционно славятся своей педантичностью и в плане соблюдения технологических норм уж точно впереди планеты всей.

• Полиэтилен высокой плотности в виде гранул плавится и продавливается через кольцевое отверстие экструдера — специального пресса, который формирует трубу нужного сечения.
  В процессе экструзии проводится непрерывный контроль однородности материала.
• Труба, предназначенная для и теплых полов, обзаводится кислородным барьером — труба покрывается пленкой быстросохнущего этиленвинилового спирта.

Полезно: все трубы для транспортировки питьевой воды еще в процессе экструзии смешивается с добавками, делающими ее непрозрачной, в том числе для ультрафиолета.

• Наконец, происходит сшивка готовой трубы. Наиболее технологичны и дешевы способы производства с использованием реагентов; облучение электронными пучками медленнее и дороже.

Используемый способ прямо не называется: на сайте продавца туманно указано, что «облучение быстрыми электронами наиболее экологично». Отсюда мы делаем циничный вывод о том, что, скорее всего немцы так же, как и многие другие производители, используют реакцию с силаном и катализатором.

Готовая труба поставляется дилерам в 200-метовых бухтах. Розничная цена метра 16-миллиметровой трубы — около 50 рублей.

Нормативные документы

Трубы из сшитого полиэтилена полностью соответствуют ГОСТ 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним».

Что интересного мы можем обнаружить в тексте этого документа?

• В маркировке, помимо материала (PE-X) обязательно указывается способ сшивки. Определенно, вывести на чистую воду немцев совсем несложно — достаточно изучить трубу.
• Кроме того, маркировка всех труб из термопластов включает указание внешнего диаметра, толщины стенки и максимального рабочего давления.

В стандарте приводится таблица размеров труб. В столбце для сшитого полиэтилена мы обнаруживаем разброс размеров от 10 миллиметров внешнего диаметра при толщине стенки 1,3 мм до 250 миллиметров со стенками в целых 3,4 сантиметра толщиной.

Отклонения от заданных размеров по среднему наружному диаметру допустимы только в большую сторону и зависят от номинального размера: для диаметра в 10 мм допустимо отклонение в 0,3 мм, для 250 — в 2,3 мм.

Толщина стенки тоже может быть только превышена. Отклонения в меньшую сторону недопустимы. Разброс значений отклонения от 0,4 мм для самых тонких труб до 3,7 для самых толстых.

Особенности применения

То, что сшитый полиэтилен для отопления подходит, мы уже выяснили. Где и как его лучше применять?

Идеальный вариант — укладка трубы в качестве теплого пола. Сочетание хорошей теплопроводности и небольшого коэффициента теплового расширения делает полиэтиленовые трубы более чем подходящими. Возможность закупить неразрывную трубу длиной до 200 метров тоже будет кстати.

Инструкция, в общем-то, мало отличается от укладки любого другого водяного теплого пола:

• Труба выкладывается на черновой пол спиралью или змейкой и утапливается в стяжку.
• Все соединения находятся выше пола. Причина понятна: цельная трубы дает течь крайне редко. 9 из 10 течей — на соединениях, и лучше бы им быть доступными.
• Первый запуск отопления (см. ) происходит только через месяц после укладки стяжки, когда бетон наберет прочность. Прогрев его раньше, вы не ускорите высыхание, а заставите его растрескаться.

Понятно, что для теплого пола максимальная рабочая температура сшитого полиэтилена явно избыточна. Температура выше 40С уже будет ощущаться как некомфортно высокая. Обычно температура теплоносителя в трубах теплого пола не превышает 30 градусов.

Как соединяются с латунными и пластиковыми фитингами трубы для отопления из сшитого полиэтилена?

Понадобится специальное оборудование. Как минимум — экстендер, пригодятся и ножницы для резки.

Принцип соединения использует молекулярную память материала: труба может на некоторое время изменить свои линейные размеры, но быстро вернется к первоначальным.

1. Труба отрезается по размеру.
2. На нее надевается кольцо-фиксатор. Оно должно на миллиметр выступать за край трубы.
3. В трубу вставляется головка экстендера и в несколько движений с проворотом между ними растягивает трубу, погружаясь все дальше, пока головка не окажется внутри нее полностью.
4. Затем экстендер быстро вынимается, а растянутая труба надевается на штуцер, где возвращается к первоначальному диаметру и надежно охватывает его.

Совет: применение графитовой смазки уменьшит усилие при растяжении и продлит жизнь инструменту.

Заключение

Узнать больше об этом типе труб вы сможете, просмотрев видео в конце статьи. Успешного ремонта!

Сшитый полиэтилен — инновационный материал для изготовления труб. В отличие от обычного ПЭ, выдерживает высокое давление, действие химических реагентов, горячей воды.

Применяется для трубопроводов холодного и горячего водоснабжения, отопления.

Монтаж PEX труб несложен, но имеет особенности , знание которых поможет правильно выполнить установку.

Трубы для системы отопления и водоснабжения из сшитого полиэтилена

Новый материал проявляет свойства металлов и полимеров. Сшитый полиэтилен — термопластичный полимер с трёхмерной структурой.

Технология поперечной «сшивки» создаёт межмолекулярную сетку, похожую на кристаллическую решётку веществ в твёрдом состоянии.

Благодаря этому сохраняется гибкость, повышается температура плавления, стойкость к термодеформациям, появлению царапин, трещин. Материал обозначается PEX (ПЕХ), где X означает сшивку.

Применение в жилых домах

Сшитый полиэтилен используется для прокладки трубопроводов внешних и внутренних инженерных систем жилых домов: отопления, канализации, горячего, холодного водоснабжения.

Преимущественные сферы применения:

• Тёплый пол.
• Отопительные системы , работающие с теплоносителями при низких температурах.
• Внутриквартирное водоснабжение.

Фото 1. Монтаж теплых водяных полов трубами из сшитого полиэтилена красного цвета в помещении.

• Отопление с горизонтальной разводкой.
• Водостоки.

Важно! Молекулярно-модифицированный полиэтилен экологичен и безопасен: он не выделяет токсических веществ , поэтому используется для жилых помещений. При горении распадается на безвредные для человека соединения: углекислый газ и воду.

Технические свойства

• Температура горения - 400° C.
• Плавление - запускается при 200° C.
• Средняя плотность - 940 кг/м 3 .
• Растяжение без разрыва - в диапазоне 350-800%.
• Сохранение характеристик при температуре до -50° C.
• Теплопроводность - 0,38 Вт/мК.
• Гибкость.

При эксплуатации в стандартных условиях (температуре теплоносителя в пределах 75° C ) сшитый полиэтилен прослужит около 50 лет. При постоянном использовании с предельными нагрузками: повышенном давлении, 95-градусном теплоносителе срок службы сократится до 15 лет.

Типоразмеры и диаметр

Трубы PEX выпускают с диаметром 10-280 мм и толщиной стенок 1,7-29,0 мм . Поставляются в бухтах отрезками по 6, 8, 10, 12 метров.

По степени устойчивости к давлению, трубы из сшитого полиэтилена делятся на следующие типы:

• лёгкие: 0,25 МПа (2,5 Атм);
• средне лёгкие: 0,4 МПа (4 Атм);
• средние: 0,6 МПа (6 Атм);
• тяжёлые: 1 МПа (10 Атм).

Указанное выше давление - условное, данные действительны при прокачке воды t 20° C .

Достоинства и недостатки

Полиэтилен, сшитый на молекулярном уровне, сохраняет положительные качества стандартного ПЭ и приобретает новые преимущества:

К недостаткам труб из сшитого ПЭ относится чувствительность к УФ-излучению и медленное разрушение под действием свободного кислорода, проникающего в структуру из воздуха.

Внимание! Для исключения нежелательного контакта PEX труб с воздухом, используется антидиффузная защита . Обращаться с таким покрытием следует бережно, чтобы не поцарапать его при монтаже, перевозке. От ультрафиолета изделия защищают специальные добавки , которые включают в состав на этапе производства.

Вам также будет интересно:

Виды PEXАУ труб

• Универсальные - одинаково подходят для использования в разных областях: для обустройства водяного пола, системах горячего, холодного водоснабжения, автономного, центрального отопления.

Фото 2. Универсальная труба из полиэтилена Рехау Pautitan flex, подходит для любого типа отопления.

• Специализированные - имеют узкую область применения. Предназначаются для определённого типа трубопроводов, например, только для холодного водоснабжения или индивидуального отопления.

В зависимости от условий применения, в трубах отопления из сшитого полиэтилена используют воду или незамерзающие жидкости — антифризы.

В стандартном режиме трубы отопления работают при предельной температуре до 95° C и давлении до 10 Атм . В аварийной ситуации они выдерживают температурные скачки до 110° C с двукратным повышением давления.

Разновидности труб от ведущей фирмы-изготовителя Упонор

Компания Uponor (Финляндия) производит трубы четырёх видов:

1. Aqua Pipe - для горячего и холодного водопровода.
2. Comfort Pipe Plus, Radi Pipe - для напольного радиаторного отопления, систем охлаждения.
3. Combi Pipe - универсальные.
4. Comfort Pipe - для систем напольного отопления.

Фото 3. Трубы из сшитого полиэтилена Упонор Comfort Pipe, предназначены для напольного отопления.

Размерный ряд изделий из сшитого полиэтилена 15-110 мм . Поставляются бухтами по 50-540 метров, 6-метровыми отрезками.

Немецкая компания REHAU выпускает большой ассортиментный ряд труб серии RAUTITAN:

• FLEX - отличаются гибкостью, применяются для холодного, горячего водоснабжения, напольного, радиаторного отопления жилых помещений.
• STABIL - универсальные, имеют внутренний алюминиевый слой.
• HIS - универсального использования в температурном режиме до 70° C до 10 Атм.
• PINK - для напольного отопления, радиаторной разводки в жилых, общественных зданиях.

Соединение — фитинги с надвижной гильзой, размерный ряд 12-250 мм . Трубы поставляются прямыми отрезками по 6 м или в бухтах 25-125 метров.

Монтаж

Существует три способа соединения PEX элементов:

1. Компрессионными фитингами - подходит для водоснабжения (холодного и горячего). При необходимости водопровод разбирается в любой момент.
2. Пресс-фитингами - получается неразъемное соединение. В основе метода лежит способность сшитого полиэтилена к воссозданию формы.
3. Электросварными фитингами - самое прочное и надёжное соединение. Метод требует навыков при работе со сварочным оборудованием.

Внимание! При выборе способа монтажа учитывайте давление, которое будет в системе. Обжимные фитинги выдерживают до 2,5 Атм , пресс-фитинги - до 6 Атм , электросварные - дают монолитное соединение.

Инструменты

В зависимости от выбранного способа монтажа вам понадобятся:

Электросварные муфты - вид фитинга в форме рукава со встроенными нагревательными клеммами.

Справка! Фитинги — соединительные элементы трубопровода, служащие для сборки и стыковки, выполнения разветвлений, поворотов труб. Основной материал: латунь , но выпускаются полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полипропиленовые, комбинированные детали.

Подготовительные работы

Перед началом монтажа обеспечьте чистоту рабочего места — в места соединений не должна проникнуть пыль и грязь.

Руководствуясь схемой разводки подключения радиатора, приготовьте необходимое количество фитингов и труб. Сшитый полиэтилен отличается пластичностью, поэтому закрепите трубы к стене на скобы-держатели.

Проверьте выходы коллектора — они должны быть в исправном состоянии. Чтобы избежать образования конденсата на «холодной» системе и теплопотерь труб с горячей водой, подготовьте дополнительную теплоизоляцию.

Правила работы и подключение к радиатору

• Качественный срез - залог герметичности стыка. Отрезайте трубу строго под 90° - перпендикулярно горизонтальной оси.
• Следите, чтобы поверхность среза была абсолютно ровной - без надрезов, шероховатостей, волн.
• Для соединений выбирайте только специализированные фитинги - для сшитого полиэтилена.
• Если нужен изгиб трубы, предварительно прогрейте сгибаемый участок строительным феном.
• При использовании электросварного метода следите за температурой аппарата. Сшитый полиэтилен может перегреться и сгореть.
• Для качественного монтажа следуйте руководству производителя труб и фитингов.

Одним из наиболее популярных материалов для труб является полиэтилен. Такой материал – дешевый и относительно долговечный. Сшитый полиэтилен для отопления сшивается электронным потоком. В итоге – мы получаем очень гибкие, износостойкие трубы, которые еще и устойчивы к температурам. Годятся такие трубы и для отопительных систем.

Сшитый полиэтилен для отопления может быть сшитым несколькими способами. И каждый из этих способов влияет на то, какими эксплуатационными качествами будут обладать трубы. Это же воздействует на то, какова будет сфера применения труб.

Чем так хорош полиэтилен, который сшили правильно?

Когда полиэтиленовые трубы для отопления прошиваются потоком электронов, полиэтилен теряет свою термопластичность. И оставаясь материалом эластичным в достаточной степени – он больше не будет плавиться или размягчаться при высоких температурных режимах. Стоит отметить, что такие трубы используют практически в ¼ всех систем отопления и снабжения водой. Это не совпадение, так как такие трубы имеют множество преимуществ:

• Такие трубы, сшитый полиэтилен для отопления – устойчивы к влиянию температур – высоких или низких. Они хорошо переносят и перепады давления.
• Еще одно преимущество – это несомненная долговечность! Ведь такие трубы не подвергаются коррозии, и поэтому производители гарантируют работу таких труб 50 лет.
• Трубы пнд для отопления имеют небольшой вес – именно поэтому их очень легко переносить, перевозить, да и ставить тоже.
• Также достоинством является гигиеничность – внутри таких труб нет никаких отложений.
• Трубы очень безопасны и не трескаются, именно поэтому их очень часто используют для системы «теплый пол».

Также отметим, что для укладки труб из сшитого полиэтилена в особо труднодоступных местах не стоит полностью разбирать конструкцию трубу можно просто протянуть – а такая операция не подойдет больше ни для каких труб.

Недостатки труб из сшитого полиэтилена

Как и любой другой материал, сшитый полиэтилен – это не панацея от всего. И он также имеет недостатки.

Такие трубы нельзя применять в тех системах, которых подвергаются воздействию прямых лучей солнца – ведь им вреден ультрафиолет. Но чтобы снизить его влияние, трубы можно покрыть специальным лаком.

Если в структуру труб попадет кислород, то это принесет разрушительные процессы. И чтобы этого избежать – при производстве труб используют специальный пограничный слой. Такая необычная модификация влечет за собой еще и повышение цены на изделие.

Структура трубы пнд для отопления

Стоимость труб из сшитого полиэтилена растет с увеличением диаметра трубы. Оптимальное соотношение – это диаметр 32 мм.

Также стоит отметить, что сшитый полиэтилен неустойчив и влиянию поверхностно-активных веществ. А иногда его могут повредить и нежеланные гости – грызуны.

Особенности

Теперь отметим некоторые характеристики труб из сшитого полиэтилена. Режим рабочих температур – 95 градусов по Цельсию. Коэффициент линейного расширения составляет 0.12 – 0.14 мм/мК. Это высокий показатель, который в некоторой степени и обусловливает положительные отзывы.

Прочность таких труб может повысить армирование. И перед тем, как правильно спаять отопление с обычными трубами, присмотритесь к таким. Армирование помогает сохранить форму в условиях высоких температур.

Чтобы установить такие трубы, не нужно делать резьбу и паять. Многие мастера уже успели отметить, что простота монтажа – главный конек таких труб. Делается он при помощи фитингов, пресс-фитингов и обжимных фитингов.

Сшитый полиэтилен - это один из видов полиэтилена, произведенный физическим и химическим способом, в процессе которого сшивают молекулы. Связи, созданные на молекулярном уровне, разорвать очень сложно, что делает этот материал очень прочным и высокотехнологичным.

Сейчас полиэтиленовый материал становится всё популярнее в строительной сфере и используется для комплектов трубопроводных систем, для гидронных систем отопления и охлаждения, для внутренних водяных трубопроводов, изоляции высокого напряжения электрических кабелей.

Также полиэтилен используется для:

• природного газа;
• морских нефтяных приложений;
• химических целей;
• перевозки сточных вод;
• выбросов шлаков.

Такие технологии нашли широкое применение в прокладке водопроводов, так как для изготовления труб используется сшитый полиэтилен, благодаря которому, они способны приносить в дом до 40% больше питьевой воды. Доказано, что они постепенно становятся доминирующей технологией в вопросе доставки воды в дом, поэтому уже в ближайшие несколько лет они станут главной тенденцией строительного бизнеса.

История отопления в разные годы

При массовом производстве в 20 веке водопроводные трубы делали из оцинкованной стали, но при использовании они доставляли большие неудобства потребителю. Из-за проблем с интенсивным наростом ржавчины значительно снижался объем проходящей воды. В 1960-х годах оцинкованные трубы были заменены на пластиковые с фитингами.

Сейчас же самым популярным способом для транспортировки воды в гидравлических системах отопления стал монтаж полиэтиленовых труб.

Сшитый полиэтилен лучше всего подходит для рециркуляции горячей воды в доме, поэтому такое решение наиболее оптимально. Поэтому все чаще медные и оцинкованные трубы заменяют на полиэтиленовые.

Преимущества сшитого полиэтилена

Сшитый полиэтилен обрел популярность среди потребителей благодаря своей гибкости. Трубу можно согнуть под широким углом. Кроме того, они могут работать с малым радиусом витков, иногда поддерживаемые металлической скобой.

Они могут работать с точки распространения крепежа без резки или сращивания. Монтаж позволяет установить линию снабжения воды непосредственно из источника, используя только одно соединение на каждом конце.

Монтаж предусматривает минимизацию всевозможных поворотов трубы, а значит, вода вытекает под хорошим давлением, что весьма благоприятно для душа, туалета и раковины.

Стоимость материала достаточно приемлемая и цена доступна практически для каждого.

Трубы, изготовленные из сшитого полиэтилена отличаются легкостью монтажа. Их установка менее трудоемка по сравнению с медными или оцинкованными, так как нет необходимости устанавливать факелы, паять. Также нет необходимости клеить для того, чтобы прикрепить фитинги.

Исключена опасность возникновения пожара во время установки, в то время как при пайке она присутствует, так как используются фитильные огни. Из-за пламени и высокой температуры может произойти возгорание. При использовании же полиэтилена такой проблемы не возникнет.

Особые свойства

ПНД (полиэтилен низкого давления) имеет особые свойства, которые способствуют прочности и долгосрочной службе материала. Производители ПНД предлагают срок действия около 25 лет. Если же трубы изготовлены по методу сшитого полиэтилена высокого давления (ПВД), тогда они более устойчивы к разрушительным свойствам и коррозии.

Подходит для горячих и холодных труб

Удобное расположение цветового кадрирования исключает какую-либо путаницу. Как правило, красный цвет используется для горячей воды, а синий - для холодной.

Экологическая выгода

Полиэтилен более приемлем для окружающей среды, в отличие от меди и цинка.

Недостатки сшитого полиэтилена

К сожалению, у таких труб есть и свои минусы. Рассмотрим их подробнее.

Деградация от солнечного света

Полиэтилен не может использоваться в местах, где концентрируется большое количество солнечного света. Прямое попадание солнечных лучей ухудшает качество материала.

Повреждение насекомыми

Материал привлекает насекомых, которые пронизывают пластмассовую систему отопления, из-за чего появляются дыры, а, следовательно, и утечка воды.

Нельзя использовать клей

Он негативно влияет на полиэтиленовый материал, вызывая его преждевременное старение. Такие системы отопления нередко сильно страдает от использования клея для изоляции. Поэтому изолирующие материалы должны быть подобраны очень тщательно.

Негативное влияние на здоровье

Существует мнение, что полиэтиленовый материал плохо влияет на здоровье человека. Это происходит из-за большого скопления вредных химических веществ, которые попадают в воду, текущую по трубам. Весьма вредны такие вещества, как, например, трет-бутиловый эфир и бутиловый спирт.

Монтаж полиэтиленовой системы отопления

Существует два способа монтажа труб из сшитого полиэтилена: с использованием компрессионных фитингов и напрессовочных. Первый вариант значительно проще. Алгоритм действий в данном случае таков:

1. направьте резьбу в направлении соединителя и наденьте обжимную гайку на трубу;
2. затем наденьте на трубу разрезное кольцо, но его край должен отступать от среза трубы на 1 мм;
3. до упора насадите трубу на штуцер фитинга;
4. завершите, закрутив обжимную гайку, используя гаечные ключи.

Помните, что закручивать гайку нужно предельно осторожно, чтобы не повредить трубу чрезмерным усилием.
При монтаже с использованием напрессовочных фитингов необходимо специальное пресс-оборудование. А сам монтаж производится следующим образом:

1. наденьте на трубу неразрезную зажимную гильзу;
2. до упора вставьте в трубу расширитель необходимого размера;
3. плавно сведите рукоятки расширителя до упора и подержите их в таком положении несколько секунд;
4. до упора ставьте трубу в штуцер фитинга;
5. при помощи пресса запрессуйте гильзу на фитинг.

Стоит отдать предпочтение трубам, сшитым из полиэтилена, и это будет оптимальным решением для отопления дома. Такая система будет служить долго, не доставляя жильцам каких-либо существенных неудобств.

На сегодняшний день, к сожалению, маркетинговые ходы и рекламные уловки всё чаще влияют на различные технические решения и выбор в проект того или иного материала и оборудования. Всё чаще у проектировщиков вместо полноценного технического паспорта или каталога на оборудование на столе оказывается рекламные буклеты и брошюры, по которым он и производит подбор. То, что недопустимо писать в серьёзной технической литературе, перекочевывает на страницы таких буклетов. Зачастую маркетологи присваивают своему товару завышенные или вовсе несуществующие показатели, вводя инженеров в заблуждение. Как правило, незаурядные технические особенности оборудования в буклетах представляются как неоспоримые преимущества. И наоборот, любая техническая информация о конкурентной продукции представляется в виде существенных и неисправимых недостатков.

Все эти факторы в конечном cчете приводят к неверному выбору материалов и оборудования, что в итоге может привести к аварийной ситуации. Вина в этом случае ложится на плечи инженера-проектировщика, так как у любого производителя наряду с красочной рекламой, триумфально описывающей все прелести товара, имеются либо сноски мелким шрифтом, либо тщательно скрываемый от людского глаза технический паспорт с реальными данными. Чаще всего в рекламных брошюрах приводится информация, не противоречащая паспортным данным, но преподнесенная таким образом, что у людей создается ложное представление о реальных технических особенностях товара. Например, фразы «труба выдерживает температуру 95 ºС и давление 10 бар» и «труба выдерживает температуру теплоносителя 95 ºС при его давлении 10 бар в течение 50 лет» кардинально отличаются друг от друга. В первом случае загадана загадка: труба способна выдержать 95 ºС температуру теплоносителя и 10 бар одновременно, либо это две критические точки применения данной трубы? А самое главное – отсутствует временной показатель, то есть неизвестно, в течение какого времени трубопровод выдерживает данные параметры – пять минут, час или 50 лет?

В этой статье приведены основные маркетинговые уловки и мифы, распространяемые производителями труб из сшитого полиэтилена (PEX).

1-я группа мифов – о превосходстве одного способа сшивки над другим

Практически любой производитель труб из PEX утверждает, что именно способ сшивки их труб самый лучший, а прочие никуда не годятся. Только полиэтилен, сшитый по их методике, будет обладать повышенными прочностными характеристиками и показателями надёжности.

Для начала хотелось бы напомнить некоторые сведения о сшивке полиэтилена. Под сшивкой подразумевается создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счёт образования объёмных поперечных связей между макромолекулами полимера. Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объёма полиэтилена определяется показателем «степени сшивки». Степень сшивки – это отношение массы полиэтилена, охваченного трёхмерными связями к общей массе полиэтилена. Всего известно четыре промышленных способа сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен индексируется соответствующей литерой.

Таблица 1. Виды сшивки полиэтилена

Пероксидная сшивка (метод «a»)

Метод «a» является химическим способом сшивки полиэтилена при помощи органических пероксидов и гидропероксидов.

Органические пероксиды представляют из себя производные перекиси водорода (HOOH), в которых один или два атома водорода заменены органическими радикалами (HOOR или ROOR). Самый популярный пероксид, применяемый при производстве труб – dimethyl-2.5-di-(bytylperoxy)hexane. Пероксиды относятся к особо опасным веществам. Их получение – технологически сложный и дорогостоящий процесс.

Для получения PEX по методу «а» полиэтилен перед экструдированием расплавляется вместе с антиокислителями и пероксидами (процесс Томаса Энгеля), рис. 1.1 . С повышением температуры до 180–220 ºС пероксид разлагается, образуя свободные радикалы (молекулы со свободной связью), рис. 1.2 . Радикалы пероксидов забирают у атомов полиэтилена по одному атому водорода, что приводит к образованию свободной связи у атома углерода (рис. 1.3 ). В соседних макромолекулах полиэтилена атомы углерода, имеющие свободные связи, объединяются (рис. 1.4 ). Количество межмолекулярных связей составляет 2–3 на 1000 атомов углерода. Процесс требует жесткого контроля за температурным режимом в процессе экструзии, когда происходит предварительная сшивка, и в ходе дальнейшего нагревания трубы.

Метод «а» самый дорогой. Он гарантирует полный объёмный охват массы материала воздействием пероксидов, так как они добавляются в исходный расплав. Однако этот метод требует того, чтобы сшивка была не ниже 75 % (по российским нормам – не ниже 70 %), что делает трубы из данного материала более жёсткими по сравнению с другими способами сшивки.

Силановая сшивка (метод « b »)

Метод «b» является химическим способом сшивки полиэтилена при помощи органосиланидов. Органосиланиды представляют соединения кремния с органическими радикалами. Силаниды – ядовитые вещества.

В настоящее время для производства PEX-труб по методу «b» в основном используется винилтриметаксилоксан (H 2 C=CH)Si(OR) 3 (рис. 2.1 ). При нагревании связи винильной группы разрушаются, превращая его молекулы в активные радикалы (рис. 2.2 ). Эти радикалы замещают атом водорода в макромолекулах полиэтилена (рис. 2.3 ). Затем полиэтилен обрабатывают водой либо водяным паром, органические радикалы при этом присоединяют молекулу водорода из воды и образуют стабильную гидроокись (органический спирт). Соседние радикалы полимера замыкаются через связь Si-O, формируя пространственную решётку (рис. 2.4 ). Вытеснение воды из PEX ускоряется при помощи оловянного катализатора. Процесс окончательной сшивки происходит уже в твёрдой стадии изделия.

Радиационная сшивка (метод «c»)

Метод «c» заключается в воздействии на группу C-H потоком заряженных частиц (рис. 3.1 ). Это может быть поток электронов или гамма-лучей. При таком воздействии часть связей C-H разрушается. Атомы углерода соседних макромолекул, у которых был выбит атом водорода, объединяются друг с другом (рис. 3.3 ). Облучение полиэтилена потоком частиц происходит уже после его формования, то есть в твёрдом состоянии. К недостаткам данного метода можно отнести неизбежную неравномерность сшивки.

Невозможно расположить электрод так, чтобы он был равноудалён ото всех участков облучаемого изделия. Поэтому полученная труба будет иметь неравномерную сшивку по длине и по толщине.

В качестве источника облучения чаще всего используется циклический ускоритель электронов (бетатрон), который относительно безопасен как в производстве, так и в применении готовой трубы.

Несмотря на это во многих европейских странах производство труб сшитых методом «с» запрещено.

Для удешевления процесса сшивки иногда используют в качестве источника излучения радиоактивный кобальт (Co 60). Данный метод безусловно дешевле, так как труба просто помещается в камеру с кобальтом, однако безопасность использования таких труб весьма сомнительна.

Заблуждение № 1 : «Сшивка перекидным способом (PEX-a) по прочности получаемого материала лучше прочих, потому что регламентированная минимальная степень сшивки для данного метода больше, нежели для остальных метолов. А чем больше степень сшивки PEX, тем прочнее материал»

Действительно, ГОСТ Р 52134 регламентирует различную минимальную допустимую степень сшивки труб из PEX для разных способов изготовления (табл. 1 ), и правда то, что при увеличении степени сшивки увеличивается прочность труб.

Однако сравнивать степени сшивки PEX-a, PEX-b и PEX-c недопустимо, так как образованные в результате сшивки молекулярные связи данных материалов имеют различную прочность, а следовательно даже сшитые до одной и той же степени данные виды полиэтилена будут иметь различную прочность. Энергия связи типа С-С, которая образуется в полиэтилене, сшитом методом «a» и «c» составляет порядка 630 Дж/моль, в то время как энергия связи типа Si-C, которая образуется в полиэтилене, сшитом методом «b» составляет 780 Дж/моль. На физико-химические и технические свойства влияет и взаимодействие макромолекул за счет водородных связей, возникающих в полимере вследствие наличия полярных групп и активных атомов, а также образование ассоциатов в результате взаимодействия самих поперечных связей. Это в первую очередь характерно для силанольносшитого полимера, где имеется большое число силанольных групп, способных образовывать дополнительные узлы зацепления в аморфных областях, повышающие плотность структурной сетки (которая на 30 % больше, чем при пероксидом, и в 2,5 раза – чем при радиационном сшивании) и уменьшающие деформируемость при высоких температурах.

Стендовые испытания труб из сшитых полиэтилено показывают некоторое прочностное преимущество силановой сшивки. Так, при температуре испытания 90 °C для труб диаметром 25 мм и длиной 400 мм давление разрушения труб из РЕХ-а, PEX-b и РЕХ-с составило соответственно 1,72, 2,28 и 1,55 МПа (В.С. Осипчик, Е.Д. Лебедева, «Сравнительный анализ эксплуатационных свойств сшитых различными методами полиолефинов и улучшение физико-химических характеристик силанольносшитого полиэтилена», 24 мая 2011 г.).

Таким образом, заявления о том, что PEX-a является самым прочным материалом из-за большей степени сшивки, не соответствуют действительности. Данный фактор является скорее недостатком, нежели достоинством этого метода сшивки.

Метод сшивки – это не самый важный показатель трубы при её выборе. В первую очередь следует убедиться, что полиэтилен, из которого сделана труба, действительно сшит. Некоторые производители недосшивают или вовсе не сшивают трубу, при этом указывают на ней те же характеристики что и на качественные PEX трубы.

Например, в мае 2013 г. на территории Украины были выведены из оборота трубы фирмы GROSS. Под этой маркой распространялись трубы из сшитого полиэтилена, на самих трубах была маркировка PEX (рис. 4 ), но по факту эти трубы состояли из обычного несшитого полиэтилена, стоит ли говорить об их эксплуатационных характеристиках? Есть несложный способ определить, что перед вами – сшитый полиэтилен или подделка из обычного полиэтилена. Для этого кусочек трубы нужно нагреть до температуры 150–180 ºС, обычный полиэтилен при такой температуре теряет свою форму, а сшитый за счёт межмолекулярных связей сохраняет свою форму даже при таких высоких температурах (рис. 5 ).

Рис. 4. Маркировка на трубе G ross

Рис. 5. Трубы Gross (образец 7) и VALTEC PEX-EVOH (образец 6) поле прогрева в печи в течение 30 мин при температуре 180 ºС

Заблуждение № 2: «Только полиэтилен, сшитый по методу «a», обладает свойствами температурной памяти, полиэтилены сшитые другими способами данным свойством не обладают».

Что в данном случае подразумевается под «эффектом температурной памяти»? Суть данного эффекта заключается в том, что предварительно деформированная труба после прогрева восстанавливает свою исходную форму, которую она имела до деформации. Это свойство проявляется из-за того, что при изгибе и деформации молекулярно-связанные участки сжимаются или растягиваются, при этом накапливая внутреннее напряжение. После прогрева в местах деформации упругость материала снижается. Внутренние напряжения, накопленные в процессе деформации, создают в толще «размягшего» материала усилия, направленные в сторону исходной формы трубы. Под воздействием этих усилий трубы стремится восстановиться.

Рис. 6.1. Излом трубы VALTEC PEX - EVOH (способ сшивки – PEX-b) и ее восстановление после прогрева до 100 °С

Рис. 6.2. Излом трубы из PEX-а с антидиффузионным слоем и ее восстановление после прогрева до 100 °С

Рис. 6.3. Излом трубы из PEX - c без антидиффузионного слоя и ее восстановление после прогрева до 100 °С (неокрашенный сшитый полиэтилен при высоких температурах становиться прозрачным)

На рисунках 6.1– 6.3 показано восстановление труб с различными способами сшивки после залома. При всех способах сшивки трубы восстановили свою первоначальную форму. На трубах, покрытых антидиффузионным слоем, после восстановления образовались складки. В этих местах антидиффузионный слой отслоился от слоя PEX. Это не влияет на характеристики трубы, так как рабочим слоем является слой PEX, который полностью восстановился.

Эффект памяти присущ любому сшитому полиэтилену. Отличие PEX-a в технике восстановления заключается лишь в том, что PEX-a сшивается во время экструзии, и первоначальная форма, которую стремится вернуть трубопровод, – прямая. PEX-b и PEX-с, как правило, сшиваются уже после формирования в бухты, и, соответственно, форма, к которой будут стремиться трубопроводы, – круг с радиусом, равным радиусу бухты.

Заблуждение № 3: «Сшивка методом «b» не обеспечивает требуемую гигиеничность труб, так как силаниды, применяемые при производстве данных труб, токсичны».

Действительно, кремневодороды (SiH 4 – Si 8 H 18), применяемые для получения PEX-b, крайне ядовиты. Однако кремневодороды для сшивки полиэтилена применяют только в кабельной промышленности. Для производства труб используется органосиланиды, которые тоже ядовиты, но их отличительной особенностью является то, что при сшивке они либо полностью переходят в химически связанное состояние, либо превращаются в химически нейтральный органический спирт, который вымывается при гидратации трубопроводов. На сегодняшний день самым распространённым реагентом для сшивки полиэтилена методом «b» является винилтриметаксилан (упрощенная формула: С 2 Н 4 Si (OR) 3).

Основным показателем безопасности трубопровода и фитингов является гигиенический сертификат. Только трубы и фитинги, на которые есть данный сертификат, допустимы к установке в системах питьевого водоснабжения.

Заблуждение № 4: «Только у труб PEX-a степень сшивки равномерна по всему сечению, в то время как у других труб сшивка не равномерна».

Основным преимуществом сшивки методом «а» является то, что пероксиды добавляются в расплавленный полиэтилен до его экструзии в трубу, и сшивка трубы при должном внимании к температурам и дозировкам пероксидов будет равномерна.

Когда трубопроводы из сшитого полиэтилена массово не применялись, у сшивок методом «b» и «c» действительно существовал недостаток, заключающийся в неравномерности сшивки по длине и ширине трубопровода. Однако, когда объём производства труб достиг нескольких километров в неделю, возник вопрос о повышении качества и автоматизации данных видов сшивки. Силановым методом можно равномерно сшить трубопровод, подобрав правильную дозировку реактивов, точно поддерживая температурные и временные параметры обработки трубы, а также используя катализаторы (олово).

К тому же современный метод ввода силана отличается от первоначального, если раньше силан добавлялся в расплав полиэтилена при экструзии (метод В-SIOPLAST), то сейчас, как правило, силан предварительно смешивается с пероксидом и некоторым количеством полиэтилена и только потом добавляется в экструдер (метод В-MONOSIL).

Заводы, производящие большие объёмы труб, давно методом проб и ошибок вышли на идеальную технологию сшивки, а автоматизация производства позволила получать трубы со стабильными характеристиками. Таким образом, проблема неравномерной сшивки трубопровода остаётся только у мелких, неавтоматизированных производств.

Заблуждение № 5: «PERT является одним из видов сшитого полиэтилена, и не уступает ему по характеристикам».

Термостойкий полиэтилен PERT является сравнительно новым материалом, применяемым для производства труб. В отличие от обычного полиэтилена, у которого в качестве сополимера используется бутен, в PERT сополимером является октен (октилен С 8 H 16). Молекула октена имеет протяжённую и разветвленную пространственную структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, сополимер создаёт вокруг главной цепи область взаимопереплетённых цепочек сополимера. Эти ветви соседних макромолекул образуют пространственное сцепление не за счёт образования межатомных связей как у PEX, а за счёт сцепления и переплетения своих «ветвей»

Термоустойчивый полиэтилен обладает рядом свойств сшитого полиэтилена: стойкость к высоким температурам и ультрафиолетовым лучам. Однако данный материал не обладает долговременной стойкостью к высоким температурам и давлению, а также является менее кислотостойким, чем PEX. На рис. 7 представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT, взятые из ГОСТ Р 52134-2003 с изменением № 1. Как видно из графиков, сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график имеет излом, причём при высоких температурах этот излом наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя.

Рис. 7. Эталонные кривые длительной прочности труб из PEX (слева) и PERT (справа)

К тому же из-за отсутствия связей между макромолекулами PERT не обладает свойствами температурной памяти.

Заблуждение № 6: «PEX-трубы безоговорочно можно использовать для систем радиаторного отопления».

Условия применимости пластиковых и металлопластиковых трубопроводов на территории Российской Федерации регламентируются ГОСТ 52134-2003. Так как на прочность пластиковых трубопроводов довольно ощутимо влияет время воздействия на них теплоносителя с определённой температурой, то для них установлены классы эксплуатации (табл. 2 ), которые отражают характер воздействия определённых температур на трубу в течение всего срока эксплуатации.

Таблица 2. Классы эксплуатации полимерных трубопроводов

Класс эксплуатации	Область применения	T раб, °C	Время при T раб; лет	T макс, °C	Время при T макс, лет	T авар, °C	Время при T авар, ч
	Горячее водоснабжение (60 °С)
	Горячее водоснабжение (70 °С)
	Низкотемпературное напольное отопление Высокотемпературное напольное отопление
	Низкотемпературное отопление отопительными приборами
	Высокотемпературное отопление отопительными приборами
	Холодное водоснабжение

При этом применение трубопроводов в системах отопления и водоснабжения ограничивается пунктами 5.2.1 и 5.2.4:

«5.2.1 Трубы и фитинги из термопластов следует применять в системах водоснабжения и отопления с максимальным рабочим давлением Р макс 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 МПа и температурными режимами, указанными в таблице 26. Установлены следующие классы эксплуатации труб и фитингов...»

«5.2.4 Могут устанавливаться другие классы эксплуатации, но значения температур должны быть не более указанных для класса 5».

Иными словами, соотношение времени влияния различных температур производитель может устанавливать любое. Но максимальную рабочую температуру нельзя задавать свыше 90 °C. В большинстве систем отопления расчётная температура теплоносителя равна 95 °C. Отсюда данных следует вывод: в старых системах PEX-трубы недопустимо использовать. И если применять данные трубы для высокотемпературного радиаторного отопления, то только в системе, которая спроектирована на максимальную рабочую температуру 90 о С.

Но почему же в большинстве рекламной продукции производителей PEX-труб указана максимальная рабочая температура 95 о С? Дело в том, что в п. 5.2.1 ГОСТ устанавливает нормы только по применению пластиковых труб, иными словами регламентирует виды систем, в которых можно применять трубы, но не сами трубопроводы, что даёт право производителям писать в технических характеристиках труб практически любую рабочую температуру.

«Разница всего лишь в 5 °C сильно не влияет на долговременную прочность трубы » – можно услышать как оправдание применения трубы. Но у трубы есть три основных параметра: температура, давление и срок службы, и если увеличивать один из параметров, то неизбежно снизятся остальные два. Таким образом, применять трубу при более высоких температурах можно, но следует учитывать тот факт, что это неизбежно вызовет сокращение срока службы. Минимально допустимый срок службы трубопроводов по СНиП 41-01-2003 составляет 25 лет, причём, если трубопроводы прокладываются скрытно в строительной конструкции, срок службы должен быть не менее 40 лет. При увеличении рабочей температуры до 95 о С срок службы трубопровода сокращается до 35–40 лет, в зависимости от толщины стенки, отсюда можно сделать вывод, что трубы при таких параметрах применения недопустимо укладывать скрытно.

Ниже представлены примеры использование недомолвок поставщиков, при указании технических характеристик:

Рабочая температура 95 ºС при давлении 0,8 МПа не может соответствовать сроку службы 50 лет. Из графика на рис. 5 видно, что максимальный срок эксплуатации трубопровода при температуре 95 ºС составляет 8 лет.

Указывается максимальная рабочая температура 95 ºС и срок эксплуатации 50 лет, но умалчивается, что на трубу данная температура может действовать максимум 1 год из этих 50 лет.

Заблуждение № 7: «Кислородозащитный слой трубопровода является маркетинговым ходом и никакого влияния на эксплуатационные характеристики не оказывает…»

Применение кислородозащитного слоя прежде всего обусловлено выполнением требований СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» пункта 6.4.1

«…Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/м сут…»

Кислородопроницаемость трубы из сшитого полиэтилена с толщиной стенки 2 мм, диаметром 16 мм при температуре воздуха 20 ºС составляет 670 г/м³·сут. Очевидно, что обычная труба из сшитого полиэтилена не удовлетворяет требованиям данного СНиПа. Требования СНиП появились не случайно, дело в том, что в системах отопления и теплоснабжения используется специально подготовленный теплоноситель. Воду в котельных либо в тепловых пунктах деаэрируют при помощи специальных установок. Всё это делается для того, чтобы предотвратить коррозию стальных и алюминиевых элементов системы, которые, так или иначе, присутствуют в любой системе.

Для понимания того пагубного эффекта, который даёт кислород в теплоносителе, поясним сам процесс коррозии стали. Сталь коррозирует как в воде, в которой растворён кислород, так и деаэрированной воде, но ход процесса несколько отличается.

В воде, не содержащей кислорода, коррозия протекает следующим образом: под воздействием воды часть атомов железа переходят в раствор, в результате чего на поверхности стали накапливается отрицательный заряд атомов железа (Fe 2+ + 2e -). В воде же из за наличия примесей образуются катионы и анионы H + и OH - . Ионы железа с отрицательным зарядом, которые перешли в раствор, соединяются с анионами водородной группы, образуя плохо растворимый в воде гидрат железа (именно это вещество придаёт бурый, ржавый цвет теплоносителю): Fe 2+ +2OH - → Fe(OH) 2 .

Водородные катионы (H +), имеющие положительны заряд, притягиваются к внутренней поверхности трубы, имеющей отрицательный заряд, образуя атомарный водород, который образует на поверхности трубы защитный слой (водородная деполяризация), уменьшающий скорость коррозии.

Как видно, коррозия стали в отсутствии кислорода носит временный характер, пока вся внутренняя поверхность трубы не покроется защитной плёнкой, и реакция не замедлится.

В случае, когда сталь соприкасается с водой, содержащей кислород, коррозия происходит иначе: содержащийся в воде кислород связывает водород, образующий защитный слой на поверхности железа (кислородная деполяризация). А двухвалентное железо подвергается окислению в трехвалентное:

4Fe(OH) 2 + H 2 О + O 2 → 4Fe(OH) 3 ,

nFe(OH) 3 + H 2 О + O 2 → xFeO·yFe 2 O 3 ·zH 2 O.

Продукты коррозии при этом не образуют плотно прилегающего к поверхности металла защитного слоя. Это обусловлено увеличением объема, которое имеет место при переходе гидроокиси железа в гидрат закиси железа, и «вспучиванием» слоя железа, подверженного коррозии. Таким образом, наличие кислорода в воде существенно ускоряет коррозию стали в воде.

Элементы, страдающие от коррозии в первую очередь, – это котлы, рабочие колёса насосов, стальные трубопроводы, краны и т.д.

Каким же образом кислород проникает через толщу полиэтилена и растворяется в воде? Этот процесс называется диффузией газов, процесс, при котором какое-либо газообразное вещество может проникнуть сквозь толщу аморфного материала за счёт разности парциальных давлений данного газа с обеих сторон вещества. Энергия, которая позволяет пропускать газ сквозь толщу пластика, возникает в результате разности парциальных давлений кислорода в воздухе и кислорода в воде. Парциальное давление кислорода в воздухе при нормальных условиях составляет 0,147 бара. Парциальное давление в абсолютно деаэрированной воде составляет 0 бар (независимо от давления теплоносителя) и растёт по мере насыщения кислородом воды.

Рис. 8. Слой EVOH трубы VALTEC PEX-EVOH при увеличении x100

Нетрудно количественно оценить, какой вред может нанести труба без кислородного барьера.

Для примера возьмём систему отопления с трубами из сшитого полиэтилена без кислородного барьера. Общая протяжённость труб c наружным диаметром 16 мм составляет 100 м. За год эксплуатации данной системы в воду попадёт:

Q = D O 2 · (d н – 2 · s ) 2 · l · z = 650 · (0,16 – 2 · 0,002) 2 · 100 · 365 = 3 416 г кислорода.

В приведенной формуле D O 2 – коэффициент кислородопроницаемости, для PEX-труб с наружным диаметром 16 мм и толщиной стенок 2 мм он равен 650 г/м 3 · сут; d н и s – наружный диаметр трубопровода и его толщина соответственно, м, l – длина трубопровода, м, z – число суток эксплуатации.

В теплоносителе кислород будет находиться виде молекул O 2 .

Массу железа, вступившего в реакцию окисления, можно вычислить, используя стехиометрический расчёт уравнений реакций окисления двухвалентного железа (2Fe + O 2 → 2FeO) и последующего окисления до трёхвалентного железа (4FeO + O 2 → 2Fe 2 O 3).

В реакции окисления двухвалентного железа его масса будет равна:

m Fe = m o2 · n Fe · M Fe /(n О 2 · M O2) = 3 416 · 2 · 56 / (1 · 32) = 11 956 г.

В этом расчете m Fe – масса двухвалентного железа, вступившего в реакцию, г, m o 2 – масса кислорода, вступившего в реакцию, г, n Fe и n О2 – количество вещества, вступившего в реакцию: (железа, Fe, – 2 моль, кислоро, =да, O 2 , – 1 моль), M Fe и M O 2 – молярная масса (Fe – 56 г/моль; O 2 – 32 г/моль).

В реакции окисления трёхвалентного железа его масса будет равна:

m Fe = m o2 · n Fe · M Fe /(n О 2 · M O2) = 3 416 · 4 · 56 / (3 · 32) = 7 970 г.

Здесь количество вещества вступившего в реакцию железа (n Fe ) составляет 4 моль, кислорода (n О2 ) – 3 моль.

Отсюда следует, что при попадании 3416 г кислорода в теплоноситель общее количество железа, подверженного коррозии, составит 11 956 г. (11,9 кг), при этом 7 970 г (7,9 кг) железа образует на стенках стали ржавый слой, а 11 956 – 7 970 = 3 986 (3,98 кг) железа останутся в двухвалентном состоянии и попадут в теплоноситель, загрязняя его. Для сравнения: если принять кислородопроницаемость трубопровода как максимально допустимую по нормам (0,1 г/м 3 · сут), то в воде раствориться 0,52 г кислорода за год, что приведёт к коррозии максимум 1,82 г железа, то есть в 6 500 раз меньше.

Конечно же, не весь кислород, попавший в трубу, провзаимодействует с железом, часть кислорода будет взаимодействовать с примесями в теплоносителе, часть может достигнуть станции деаэрации, где его вновь удалят из теплоносителя. Однако опасность присутствия кислорода в системе весьма значительна и отнюдь не преувеличена.

Иногда в публикациях встречаются фраза: «…автоматические воздухоотводчики удалят весь кислород, попавший через стенки трубопровода ». Данное утверждение не совсем верно, так как автоматический воздухоотводчик может выпустить кислород только в случае, если он выделится из теплоносителя. Выделение растворенных газов происходит только при резком снижении скорости или давления потока, что в обычных системах редко встречается. Для удаления кислорода устанавливаются специальные проточные деаэраторы, в которых происходит резкое снижение скорости и удаление выделившихся газов. На рис. 9.1 и 9.2 показаны обычный вариант установки воздухоотводчика и вариант с деаэрационной камерой. В первом случае воздухоотводчик удаляет только небольшое количество газов, скопившееся в трубопроводе, во втором – газы, которые принудительно «извлекаются» из потока за счет резкого увеличения сечения и снижения скорости.

Заблуждение № 8: «Температурное удлинение PEX труб во много раз превышает температурное удлинение остальных материалов, вследствие такого большого температурного удлинения замоноличенная труба ломает стяжку и штукатурку…»

Как и обычно, данные мифы базируются на достоверных фактах (температурное удлинение трубы из сшитого полиэтилена практически в 8 раз больше, чем металлопластиковой), но вывод сделан неправильной.

Для того чтобы узнать, произойдёт ли разрушение стяжки пола или нет, необходимо разобраться в процессах, протекающих в замоноличенной трубе.

Трубопровод, проложенный в открытую, при нагревании на определённую температуру начнёт удлиняться. Относительное удлинение трубопровода легко посчитать по формуле:

ΔL = k t · Δt · L ,

где k t – коэффициент температурного удлинения материала трубы, Δt – разница между температурой теплоносителя и температурой воздуха во время монтажа трубы; L – длина трубопровода.

Рис. 10

Но в стяжке пола труба не может удлиниться, так как её температурному расширению препятствует цементно-песчаная стяжка. В данном случае на каждую единицу удлинения трубопровода стяжка будет сжимать его на то же самое расстояние. В конечном счете трубопровод сожмётся стяжкой пола на расстояние, равное его температурному удлинению (рис. 11 ), длина его при этом не измениться. Возникает вопрос, куда же всё-таки девается лишний кусок трубы. Дело в том, что для сжатия трубы требуется определённое усилие. Удлинившийся отрезок трубы просто-напросто переходит в напряжение, которое оказывает труба на стяжку пола. И ответ на вопрос, выдержит ли стяжка температурное напряжение трубы, зависит лишь от того, какое напряжение труба окажет на стяжку.

Рис. 11

Напряжение, которое оказывает трубопровод на стяжку пола, можно оценить при помощи Закона Гука, о упругой деформации материалов. Напряжение, которое даст труба, будет равно:

N = ΔL · s · e / L ,

где s – площадь поперечного сечения стенок трубопровода, e – модуль упругости материала трубопровода, L – длина трубопровода.

Но даже если получить для конкретной трубы определённое значение напряжения, то практической пользы от этого будет мало, так как это значение необходимо сравнивать с максимально допустимым напряжением стяжки пола, и на основании этого сравнения сделать вывод о применении данной трубы. Но рассчитать максимально допустимое напряжение в стяжке довольно-таки сложно, и полученное значение, как правило, не будет точным, так как в стяжке присутствуют неровности и концентраторы напряжения и т.п.

Зато при помощи данной формулы можно сравнить трубопроводы между собой по напряжению, которое они оказывают на стяжку. Если подставить в формулу напряжения, формулу температурного удлинения то получится:

N = k t · Δt · L · s · e / L = k t · t · s · e.

Для металлопластиковой трубы диаметром 16 мм при нагреве её на 50 °C напряжение в стяжке равно:

N = 0,26 · 10 –4 · 50 · 8,7 · 10 –5 · 8 400 = 9,5 · 10–4 МПа.

N = 1,9 · 10 –4 · 50 · 8,7 · 10 –5 · 670 = 5,5 · 10 –4 МПа.

N = 0,116 · 10 –4 · 50 · 16,2 · 10 –5 · 200 000 = 187,9 · 10 –4 МПа.

Таким образом, видно, что PEX оказывает на стяжку меньшее напряжение, чем аналогичная металлопластиковая труба. Нагрузка от трубопровода на стяжку зависит не только от температурного расширения трубопровода, но и от модуля упругости, который у сшитого полиэтилена относительно низкий по сравнению с остальными типами материалов. Сталь, за счёт большого модуля упругости, несмотря на самый низкий коэффициент температурного расширения, вызывает в стяжке намного большее напряжение, нежели трубы с большим температурным расширением.

Заблуждение № 9: «Нельзя монтировать PEX-трубу при помощи пресс-фитингов, так как в процессе обеспечения герметичности не участвует свойство температурной памяти».

На сегодняшний день для соединения PEX-трубопроводов применяются два вида соединений: пресс-фитинги и фитинги с надвижной гильзой.

Для начала следует разобраться в механизме соединения пресс-фитингов:

После опрессовки пресс-инструментом фитинга наружная стальная гильза деформируется, сдавливая при этом стенку полиэтилена. Полиэтилен при этом деформируется тоже, и из-за накопленного напряжения в пространственных связях молекул полиэтилен стремится вернуться в исходную форму (память формы). Так как модуль упругости стали во много раз превышает модуль упругости сшитого полиэтилена, то деформации подвергается не гильза, а полиэтилен, который глубже заходит в проточки штуцера и уплотняет соединение. Резиновые кольца в данном случае служат для двух основных целей:

Первое кольцо (на рис. 12 слева) находится вне зоны обжатия пресс-инструмента. Оно служит для обеспечения герметичности при небольших смещениях фитинга во время эксплуатации (такие смещения могут быть вызваны температурными колебаниями). Модуль упругости EPDM (материала, из которого сделана уплотнительная резинка) во много раз меньше модуля упругости PEX, поэтому этот материал в таких случаях заполняет все пустоты, образовавшиеся в результате смещения фитинга.

Рис. 12. Обжатие трубы VALTC PEX-EVOH пресс-фитингом

Второе кольцо находится частично в зоне обжатия (на рис. 12 справа). На это кольцо постоянно действует нагрузка от стальной гильзы. Оно служит для компенсации разницы температурного расширения полиэтилена и латуни. При резком нагреве или резком охлаждении фитинга может возникнуть ситуация, когда между штуцером и стенкой трубы возникнет микронный зазор, который хоть и не приведёт к протечке, но существенно сократит срок службы соединения. Данное кольцо в этом случае заполнит образовавшийся зазор и обеспечит герметичность.

Трубы из полиэтилена сшитого методом «b» не монтируются при помощи фитингов с надвижной гильзой из-за того, что во время такого монтажа конец трубы расширяется при помощи экстрактора. Относительное удлинение при разрыве у PEX-b по сравнению с PEX-a меньше за счёт более прочных силановых связей. Поэтому процедура расширения трубопровода для PEX-b приводит к накапливанию микротрещин, сокращающих срок службы соединения.

Пресс-фитинг обеспечивает надёжную и герметичную фиксацию трубопровода в течение всего рабочего периода.

Заключение

С одной стороны использование современных материалов ведёт к удешевлению производства, ускорению монтажа, экологичности и безопасности. Все эти факторы приводят к повышению качества жизни человека. Но в то же время нездоровая конкуренция между производителями современных материалов вызывает опасение потребителей в восприятии всего нового, а также существенно затрудняет выбор того или иного материала.