Оцинкованные трубы для водопровода: за или против?

Рабочие качества, которыми обладает стальная труба, многим изделиям из современных материалов удалось превзойти, однако она все еще впереди по прочности, устойчивости к температуре и давлению. Основная причина, по которой трубопровод из стали уступает конкурентам – коррозия, но и этот вопрос нашел достойное решение. Защита стали оцинковкой позволила получить надежный и долговечный материал для строительства водопровода.

Оцинкованные изделия применяются для устройства водопровода значительно реже, чем прочие виды труб, из-за свойств цинка и особенностей монтажа

Что такое оцинковка

Оцинкованная труба для водоснабжения представляет собой стальную трубу, внутренняя и внешняя поверхности которой покрыты тонким слоем цинка – металла, не подверженного процессу коррозии. Долголетие трубопровода напрямую зависит от качества, прочности и толщины наносимого покрытия. Оцинковка производится несколькими способами:

• электрогальванический – способ, в основе которого лежит электролиз (под воздействием электрического тока цинк из электролита оседает на стальной поверхности), позволяет получить ровный слой цинка толщиной 10-25 мкм, но не самой высокой адгезии и наличием пористости;
• горячая оцинковка – стальную трубу с тщательно шлифованной, очищенной поверхностью погружают в емкость с расплавленным цинком (450 о С), который обволакивает ее, формируя плотное, толщиной 40-200 мкм, покрытие. Поверхность может иметь наплывы, заливание резьбы;
• термодиффузионный – способ получения наиболее качественного покрытия путем обработки стальной трубы парами цинка под действием высокой температуры в закрытой емкости. Частицы цинка «встраиваются» в структуру стальной поверхности, обеспечивая надежное сцепление. Слой получается плотным, равномерным, прочным.

Оцинкованные трубы для водопровода обладают рядом преимуществ:

• прочность, устойчивость к нагрузкам, гидроудару, механическим повреждениям, износоустойчивость;
• снижена шероховатость внутренней поверхности, что увеличивает пропускную способность и значительно замедляет зарастание сечения трубы;
• устойчивость к коррозии;
• рабочая температура 20 о С – 140 о С;
• рабочее давление 1,6 МПа;
• минимальное тепловое расширение, стабильность конструкции трубопровода;
• средний срок службы 20 лет.

В бытовых целях используют тонкие трубы, которые легко обработать ручным инструментом

Как правило, в бытовом и промышленном внутридомовом водоснабжении применяется труба круглая оцинкованная диаметром 20-160 мм из углеродистой стали обыкновенного качества или углеродистой качественной конструкционной стали, бесшовная либо электросварная прямошовная. По толщине стенки бывают обычные (2,5-4,5 мм), легкие (2-4 мм) и усиленные (4-5 мм). Масса трубного изделия после оцинковки увеличивается на 3%. Длина мерная, кратная мерная (4-12 м).

Оцинкованные трубы для холодного водоснабжения при бесперебойной подаче питьевой воды безопасны для здоровья человека, так как ПДК цинка не превышает 5 мг/л (суточная норма цинка 10-15 мг).

Важно! При концентрации цинка в питьевой воде выше 5мг/л ее привкус становится вяжущим, визуально проявляется опалесценция.

Применяются оцинкованные трубы для организации автономного водоснабжения при обустройстве скважин, однако это не предусмотрено СНиП и ГОСТом. Внутри скважины нет достаточного водообмена, из-за влияния углекислоты состав воды вследствие химических реакций значительно ухудшается. Грунтовая среда не исключает электрохимической коррозии в местах стыков.

Срок службы оцинкованных водопроводных труб

Оцинкованный водопровод хорошо зарекомендовал себя в холодном водоснабжении с постоянным расходом очищенной воды. Сопротивление коррозии значительно ниже у систем подачи горячей воды, так как температурное колебание со временем ведет к разрушению цинкового слоя. При возрастании температуры воды от 60 о С до 80 о С скорость коррозии увеличивается в 5 раз, слой цинка меняет полярность относительно стали, становясь из анодного катодным пористым покрытием, что приводит к язвенной коррозии. Срок эксплуатации трубопровода с цинковым покрытием сильно зависит от качества воды.

Замена элементов оцинкованного водопровода может потребоваться уже после 15 лет эксплуатации, если состав воды является агрессивным для цинкового покрытия

Важно! Оцинкованные трубы рассчитаны на работу с холодной водой, кислотно-щелочной баланс которой рН 7,5 — 8,5, содержание хлорида до 100мг/л, содержание сульфата до 150мг/л, индекс насыщения I≥-0,5, кислорода до 3мг/л, меди до 0,04 мг/л.

Сочетание медного и оцинкованного трубопроводов исключено, так как происходящие физико-химические процессы взаимодействия этих металлов приведут к язвенной коррозии труб с цинковым покрытием. Наличие в воде 0,1мг/л двухвалентной меди неизбежно вызовет порчу трубопровода.

Увеличение скорости коррозии оцинкованной стали прямо пропорционально кубическому корню скорости потока воды (от 0,3 до 0,95 м/с) внутри водопровода. В многоэтажных домах для подачи воды используются насосы, с увеличением давления в водном потоке повышается уровень кислорода, а следовательно, происходит смывание цинковых слоев. Долговечность в данном случае зависит от толщины и качества цинкового слоя, оптимально на 1 м трубы следует расходовать 400 грамм цинка (толщина слоя 45 мкм).

Установлено, что в первый период усредненного срока службы (30% от 20-летнего срока) труб с оцинковкой значительных ремонтных работ или замен не требуется. Около 15% замен требуется в период 30-80% срока эксплуатации и 60% замен в период 80-120% среднего срока.

Срок эксплуатации оцинкованного водопровода, как видно, зависит от многих факторов и может составлять от 15 до 40 лет. Все же следует отметить, что оцинковка продлевает работу стальных труб в 4 раза.

Соединение оцинкованных водопроводных труб

Соединение оцинкованного трубопровода возможно сваркой или резьбовым способом. Очевидно, что нарушение целостности защитного слоя ведет к коррозии и места стыков подвержены такому риску в значительной степени, поэтому монтаж этих систем требует особого подхода.

Чаще всего монтаж оцинкованных труб производится при помощи резьбовых фитингов различной формы

Резьбовое соединение применяется для монтажа круглых оцинкованных труб. Стальное трубное изделие с нанесенной в заводских условиях резьбой на концах после диффузионной оцинковки полноценно защищено и готово к резьбовому соединению с применением оцинкованных фасонных частей (муфты, ниппели, редукции, заглушки, переходники, углы и пр.). Уплотняется стык наматыванием пакли с покраской. Во время горячей оцинковки резьба часто заплывает и ее приходится снова восстанавливать. Стыковка при помощи резьбы, выполненная по всем правилам, надежна и герметична, безопасна для водопровода, не коррозирует, удобна для дальнейшей замены и ремонта.

Сварочное соединение для оцинкованных изделий ранее считалось неприменимым, так как при высокой температуре цинк выгорал, а место стыка становилось уязвимым. К тому же, пары цинка приводят к серьезному отравлению. Однако на сегодняшний день известно несколько способов сварных соединений стальных изделий в оцинковке без повреждения защитного покрытия. Сварочный способ подходит для монтажа всех видов труб как круглых, так и профильных любого сечения.

Основой сварки оцинкованных изделий является задача недопущения испарения цинка с поверхности стали. Для этого в месте соединения на трубы наносится слой флюса, который не дает выгореть защитному слою. Присадочный пруток расплавляется пламенем горелки, формируя сварочный шов. Цинк при этом плавится, но не выгорает, затем застывает вновь. Такой вид соединения применяется для монтажа водопровода, остатки флюса внутри постепенно вымываются водой без вреда питьевым качествам.

Также во время сварки на полуавтомате для сохранения цинка используют сжиженную пищевую углекислоту в качестве защитной среды. В зоне шва слой цинка зачищают, поскольку его окислы способствуют разбрызгиванию электрода, что делает шов пористым. Для газоэлектросварки тонкостенных оцинкованных труб (до 5мм) используют накладные медные кольца, которые затем удаляются, сохраняя целостность цинкового покрытия.

Оцинкованные профильные трубы

Стальные холоднокатаные и горячекатаные профильные трубные изделия квадратного, прямоугольного и других сечений так же выпускаются с защитным цинковым покрытием от процессов коррозии. Они могут быть сварными прямошовными, либо не иметь шва; тонкостенными (легкие 1,5мм, 0,85кг/м), усиленными (высокой прочности от 2мм, 1,1кг/м).

Оцинкованные профильные изделия используются в качестве опор и каркасов для сооружений разных типов

Профильная труба незаменима при строительстве каркасов, прочных металлоконструкций любой сложности благодаря своим качествам: легкости, устойчивости к статичным, динамичным нагрузкам, излому, изгибу, легко монтируется. Все эти достоинства во многом усиливает оцинковка, делая изделия более долговечными, стойкими к коррозии и агрессивной среде.

Наносится цинковое покрытие как в производственных условия, так и домашних. Наиболее качественное стойкое покрытие получается при изготовлении оцинкованной профильной трубы промышленным путем (горячая, гальваническая, диффузионная оцинковка). Изделие оцинковывают в готовом виде или гнут из уже покрытого цинком стального листа, а затем сваривают и оцинковывают шов. Холодное оцинкование производится посредством покраски труб специальным раствором с содержанием цинкового порошка, такое покрытие можно выполнить самостоятельно, защитив при этом только наружную поверхность.

У профильных труб широкий ассортимент и диапазон размеров, в любой области она применима благодаря своей универсальности, в оцинковке имеет эстетичный вид без дополнительного окрашивания. Монтаж таких труб производится быстро при помощи сварки или болтовой стяжкой.

Защита водопроводных труб оцинковкой зарекомендовала себя довольно эффективной, срок эксплуатации стальной трубы продлевается с 5-9 лет до 15-20 лет при правильной эксплуатации до 35 лет. Многое зависит от качества труб, состава и способа нанесения защитного покрытия, на все это следует обращать внимание. Зачастую оцинковка защищает трубный ассортимент от коррозии во время хранения продукции, а на эксплуатационные нагрузки в качестве водопровода она не рассчитана. Поэтому для систем водоснабжения следует выбирать оцинкованные трубы согласно предназначению.

Опасно ли применение оцинкованных труб в водопроводных системах

Основная проблема стальных водопроводных труб — подверженность коррозии. Чтобы увеличить срок службы изделий и избавиться от появления ржавчины, стальные трубы покрывают изнутри и снаружи слоем цинка. Однако известно, что цинк — металл токсичный, накапливаясь в организме он способен вызывать тяжелые формы отравления. Этот факт заставляет задуматься о том, насколько безопасно использовать оцинкованные трубы в водопроводных магистралях.

Способы оцинковки

Оцинковка предохраняет трубу от влаги и контакта с атмосферным кислородом, двух факторов, которые всегда являются причиной появления ржавчины. Цинк — металл, обладающий антикоррозийными свойствами, поэтому при нанесении на трубное изделие он закрывает доступ воздуха и воды к стальным поверхностям и блокирует процессы ржавления.

Сколько прослужит такая труба зависит от качества покрытия и его толщины.

Есть несколько вариантов оцинковки:

Гальванотехника	Нанесение покрытие происходит в результате электролиза, в результате чего молекулы цинка под воздействием электротока притягиваются к поверхности трубы и оседают на ней. Покрытие при этом получается пористым, не обладающим высокой адгезивностью. Толщина слоя оцинковки достигает 10-25 мкм.
Оцинковка горячим способом	Суть процесса — погружение тщательно отшлифованной трубы в расплавленный цинк. Защитный слой при этом более плотный, его толщина от 40 до 200 мкм. Покрытие бывает недостаточно ровным из-за образующихся в процессе оцинковки наплывов.
Термодиффузия	Оцинковка проводится при высокой температуре парами цинка в специальной закрытой емкости. Такое покрытие наиболее надежное, прочное и ровное.

Обратите внимание! После оцинковки масса трубы увеличивается примерно на 3 %.

Чем хороши оцинкованные водопроводные трубы

Труба после оцинковки не только обладает антикоррозийной защитой, благодаря обработке внутренней поверхности увеличивается ее пропускная способность, поскольку гладкие стенки не зарастают отложениями.

Стальная оцинкованная труба обладает небольшим тепловым расширением, свободно выдерживает температуру от 20 до 140°С и давление рабочей среды 1,6 МПа.

Это прочное изделие способно выдерживать гидроудары, его трудно повредить путем механического воздействия.

Средний срок службы оцинкованных трубных изделий составляет 20-30 лет.

Обратите внимание! По сравнению с трубами из обычной стали длительность работы оцинкованных изделий значительно увеличивается. Если обычная стальная труба служит не более 5 -10 лет, то труба из оцинкованной стали может работать до 20-30 лет.

Опасно ли использование оцинкованных труб для воды

Трубы из углеродистой стали с оцинковкой применяют для внутридомовой подачи воды, не смотря на токсичность цинка. Хотя ни в одной стране мира цинк не включен в список веществ, которые являются канцерогенами. Так что проблема просто надумана.

По существующим нормативам контакт цинка с водой для питья не представляет собой опасности.

Обратите внимание! Для того чтобы цинк растворился в воде, температура рабочей среды в трубах должна быть не меньше 100°С. Но даже в этом случае он не может вызвать отравления. Предельно допустимая концентрация цинка в воде 5 мг на литр, а в норме его потребление человеком в сутки должно быть 10 — 20 мг.

Строительные нормы позволяют устанавливать трубы из оцинкованной стали для ХВС и ГВС, а также для отопления, поскольку они не наносят вреда здоровью.

Особенности монтажа оцинкованных труб

Монтаж труб с оцинковкой требует осторожности и особого подхода, поскольку при соединении труб очень просто повредить защитный слой. Сложностями при монтаже объясняется сравнительно низкая популярность изделий из оцинковки несмотря на ее очевидные достоинства.

В трубопроводных системах из оцинкованных изделий применяют резьбовое соединение или сварку.

Резьбовое соединение

Сложность возникает тогда, когда приходится наносить резьбу вручную. Для этого понадобятся специальные инструменты:

• Тиски для трубы, чтобы исключить вращение изделия при нанесении резьбы и, соответственно, повреждения защитного покрытия.
• Плашка с направляющей рамкой, оснащенная держателем и воротком для нарезки.
• Напильник по металлу для зачищения фаски.

Процесс требует необходимых навыков, и знаний, поэтому проще купить трубу с уже готовой резьбой.

Когда резьба наносится в производственных условиях после термодиффузии, она надежно защищена и подходит для монтажа с применением фитингов.

Фитинги для оцинкованных труб

Горячая же оцинковка повреждает резьбу, на ней часто образуются наплывы, и потому ее необходимо заново подготовить. Тем не менее, резьбовое соединение оцинкованных труб довольно прочное и надежное.

Сварка

Долгое время считалось, что сварка не подходит для монтажа оцинкованных труб, поскольку в области шва полностью испаряется защитное покрытие, что неизбежно приводит к появлению ржавчины в месте шва. Поэтому использовать более дорогие оцинкованные изделия, если они прослужат столько же, сколько дешевые аналоги из обычной стали, попросту не имеет смысла. Причина в том, что температура кипения цинка — 900°С, а для того, чтобы расплавить стальную трубу требуется нагреть ее до 1500°С.

В настоящее время известно несколько способов сварки, которые исключают повреждение покрытия. Они основаны на том, чтобы не допустить испарение цинка. С этой целью применяют специальный флюс — защитный раствор, который предохраняет металл от выгорания. Для образования сварочного шва при этом используют присадок, который плавится и образует прочное соединение.

В качестве защиты можно вместо флюса использовать углекислоту.

Обратите внимание! Чтобы избежать пористости соединения, в зоне шва цинковое покрытие зачищают.

Для тонкостенных труб, диаметр которых не превышает 5 мм используют газоэлектросварку и накладное медное кольцо, которое после выполнения шва снимают, что сохраняет целостность покрытия в месте соединения.