Какую температуру выдерживает полипропиленовая труба – теория и практика на примерах

Задумываясь о замене труб водоснабжения или отопления в своем доме или квартире на другие, выбор часто падает на пластиковые трубы. Все чаще на замену стальным трубам приходит полипропилен. Поскольку это пластик, возникает вопрос, какая у труб температура плавления полипропилена.

Свойства полипропилена и температурный режим эксплуатации

Полипропилен это продукт химической промышленности, порошок белого цвета. Из него путем плавления и прессования изготавливают полипропиленовые изделия.

Его получают в процессе полимеризации пропилена под воздействием металлических катализаторов. Пропилен — это газообразное вещество, как правило, побочный продукт производства этилена или бензина и дистилляторов.

Полипропилен размягчается при 140⁰С, а его плавление начинается при 175⁰С. Именно такая температура перегретого пара. Исходя из этих параметров, можно предположить, что полипропилен подходит для водопровода с любой температурой этого теплоносителя, но не пара.

Все было бы просто замечательно, если бы не одна особенность полипропилена, а именно его пластичность в нагретом состоянии. Чем выше температура нагрева полипропилена, тем больше его удлинение при нагрузке на разрыв. Иначе говоря, если на подогретый трубопровод подвесить груз, прежде чем лопнуть, он провиснет, вытягиваясь в тонкую трубочку.

Так трубопровод с холодной водой достаточно твердый и жесткий, а трубы нагретые до 130⁰С, приложив немного усилия, легко согнуть до прямого угла.

Казалось бы, мечта сантехников сбылась, можно выполнить трубопровод с любыми поворотами без использования фитингов для этих целей. К сожалению это невозможно. При изгибе полипропиленовой трубы методом нагрева, ее внутренний диаметр становится меньше, уменьшая пропускную способность водопровода, а толщина стенки с внешней стороны изгиба будет значительно меньше.

Ограничения использования

Поскольку весь водопровод работает под давлением, то существует возможность порчи нагретого трубопровода под его воздействием. Даже деформации трубопроводов для пользователей крайне нежелательны.

Поэтому, производитель устанавливает ограничение по использованию полипропиленовых труб для горячего водоснабжения. Температура теплоносителя не должна быть более 95⁰С.

Так какой же температуры вода течет в наших трубах?

Для того чтобы разобраться в данном вопросе, посмотрим что на этот счет говорят действующие нормативы.

СП 30.13330.2012 «СНиП 2.04.01-85*Внутренний водопровод и канализация зданий», сообщает, что температура воды для жилых многоквартирных домов и помещений общественного назначения не должна быть выше 75⁰С. А в помещениях детских дошкольных учреждений в местах водоразбора не выше 37⁰С.

С системами горячего водоснабжения все стало предельно понятно.

Совсем по-другому обстоит дело с системами водяного теплоснабжения.

Немного истории

На закате советского времени, несмотря на глобальный дефицит, в регионах Дальнего Востока были возведены микрорайоны домов по типовому проекту, названному в народе Ленинградским.

При строительстве этих домов была сделана попытка удешевления строительства. Стены домов были собраны из панелей, но окна имели тройное остекление. Отопительные приборы — конвекторы странной конструкции, изогнутая труба внутренним диаметром не больше 20 мм с плотно нанизанными на нее тонкими стальными пластинками.

Дальневосточный климат суров, температура зимой опускается ниже -30⁰С. При сильном ветре теплопотери панельного дома становятся просто огромными и крохотные конвекторы, рассчитанные на совсем другие условия работы, просто не справляются с поставленной задачей. Для того, чтобы хоть как-то компенсировать потери тепла, приходилось повышать температуру теплоносителя за отметку 100⁰С, благо параметры теплотрасс это позволяли.

К сожалению, система автоматизированного управления водоснабжением во многих жилых домах отсутствует. И перспективы ее появления туманны. При понижении наружной температуры до 35⁰С, ТЭЦ для соблюдения температурного режима поднимает показатели теплоносителя до 130⁰С. Благодаря давлению, по трубам продолжает течь вода, а не пар (прочитайте также: «Какое должно быть давление в трубах водоснабжения – правила расчета»). Поскольку ТЭЦ одна, то в систему горячего водоснабжения поступает вода с теми же показателями. Для соблюдения нормативов СП, водоснабжение в элеваторном узле в ручном режиме переключают на обратный трубопровод. Но человеческий фактор никто не отменял.

Вода с такими показателями, попадая во внутреннюю систему горячего водоснабжения, просто обязана вывести из строя трубопровод из полипропилена. Однако, этого не происходит. Дело в том, что температура которую выдерживает полипропиленовая труба, несколько занижена. Любой производитель, указывая в характеристиках температуру эксплуатации полипропиленовой трубы, оставляет запас на случай непредвиденных обстоятельств, подстилая себе соломки, чтобы избежать судебных разбирательств.

Это позволяет допускать некоторое отклонение при производстве различных партий полипропиленовых труб, не отправляя их в ряды бракованной продукции. Незначительно может отличаться их толщина, прочность самого пластика и другие физические свойства.

Ведя разговор о том, какую температуру выдерживает полипропиленовая труба, стоит упомянуть об одном факторе, оказывающим влияние на то, какое давление держит полипропиленовая труба (подробнее: «Какое давление выдерживают полипропиленовые трубы – виды и варианты использования»).

В настоящее время распространены трубы с маркировкой PN20 и PN25. Их отличие состоит в том, что последние армированы стекловолокном или алюминиевой фольгой.

Преимущества армированного полипропилена

• Линейные размеры этих труб меньше подвержены изменениям под воздействием температуры. Это актуально, когда в процессе работ трубы утапливаются в стяжку. Использование армированных полипропиленовых труб в системе отопления, позволяет избежать повреждений при температурных деформациях.
• Срок службы армированного трубопровода в условиях постоянно высоких рабочих температур значительно дольше.
• Температура плавления полипропиленовых труб с армированием и без него одинакова. Но при температуре чуть ниже точки плавления, под воздействием давления труба без армирования лопнет, а труба армированная стекловолокном нет. Максимальное давление в полипропиленовых трубах составляет 10 бар. Чем выше температура теплоносителя, тем ниже должно быть давление в трубопроводе.

Вывод: В системах с постоянно высокой температурой теплоносителя лучше использовать армированные трубы из полипропилена, чем такие же неармированные.

О том какую температуру выдерживают пластиковые трубы, ведется множество споров среди потребителей. Одни утверждают 95⁰С, а другие говорят о 120⁰С. Это объясняется тем, что к группе пластиковых трубопроводов относятся полиэтиленовые трубы из сшитого полиэтилена. Их эксплуатационные параметры несколько отличаются. Оптимальная температура эксплуатации пластиковой трубы этого вида составляет именно 120⁰С. Температура плавления пластиковых труб из сшитого полиэтилена составляет 200⁰С.

Стоимость труб из сшитого полиэтилена в разы выше, чем цена полипропиленовых труб. Поэтому применение полипропиленовых труб экономически оправдано в системах с подходящими эксплуатационными характеристиками. Они хорошо переносят кратковременные повышения максимальной температуры эксплуатации, заявленной изготовителем. Кроме того, случаи течи полипропиленового водопровода после сборки достаточно редки.

Труба стекловолокно для отопления полипропиленовая — виды, маркировка, монтаж

При изготовлении труб используется широкий ряд металлов и полимеров, а также различные варианты их сочетаний. Один из распространенных видов изделий – полипропиленовая (ПП) труба стекловолокно, нашедшая применение в ряде сфер промышленности и коммунального хозяйства.

Стекловолокно, используемое при изготовлении трубных изделий, выполняет функции термостабилизирующего и армирующего (укрепляющего) слоя. Благодаря полученным свойствам была значительно расширена сфера применения армированных труб.

Рис. 1 Стекловолокно и стеклопластик

Свойства стекловолокна

Стеклянное волокно изготавливают из разных видов стекла, в том числе и из стеклянного боя. Технологический процесс его получения состоит в вытягивании через фильеры расплавленной стеклянной массы (стеклянных шариков во времена СССР) или ее раздувании паром при выбросе из центрифуги. При первом методе получают стеклянную нить, а по второй технологии — стекловату.

Полученное стекловолокно обладает следующими характеристиками:

• Низкой тепловой передачей, что используется в стекловате, коэффициент теплопроводности которой около 0,05 Вт/м·°С.
• Главная характеристика стекла — его повышенная устойчивость и нейтральность практически ко всем агрессивным химическим веществам в их высокой концентрации.
• Плотность самих стеклянных нитей составляет 2500 кг/м 3 , при использовании с другими компонентами (пластиками, смолами) в комбинированном материале она становится меньше.
• Температура плавления стекла зависит от его состава и обычно лежит в диапазоне от 1200 до 1400 °С.
• Само стеклянное волокно является негорючим материалом, однако при смешивании с полимерами общий композит может стать пожароопасным.
• Стекло является диэлектриком, обладает высокой устойчивостью к блуждающим токам.
• Стекловолокно коррозионно и биологически стойкий материал.
• Стеклянные нити по прочности не уступают стали, стеклоткань намного крепче капроновой.
• По толщине нити выпускают несколько видов волокна, ультратонкое имеет диаметр 1 мкм, у самого толстого размер достигает 25 мкм.

Рис. 2 Материалы для стекловолоконного производства по ГОСТ 32650—2014

Технология производства

В трубном промышленном производстве единственная труба армированная стекловолокном — это полипропиленовая (ПП). Благодаря технологии введения в трубную оболочку внутреннего стекловолоконного слоя получилось значительно улучшить физические характеристики изделий.

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном на современных производствах выпускают по следующей технологии:

• Гранулированный полипропилен ППР-100 из силосов, в которых осуществляется его хранение, направляется в расходные бункеры.
• На участке по подготовке стекловолоконного наполнителя из волокон фибры и полипропилена под воздействием высокой температуры формируются жгуты. После охлаждения они дробятся на гранулы.
• Гранулы стекловолоконной фибры и полипропилена по пневматическому трубопроводу поступают в бункеры автоматизированной экструдерной линии.
• После формования трубной оболочки в экструдере на его выходе получает трехслойную армированную трубу.
• Далее изделие проходит вакуумный калибратор и ванны охлаждения.
• После вытяжное устройство гусеничного типа со стабильной скоростью протяжки подает трубу на отрезной станок.
• Там производится беспылевая резка труб ножами на отрезки нужной длины.
• После обрезания готовые изделия поступают в накопитель, где происходит их пакетирования и сбрасывание в транспортные тележки опрокидывателем с пневмоприводом.

Рис. 3 Технология производства труб из полипропилена

Сферы применения

Основные области использования полипропиленовых трубопроводов — бытовое и коммунальное хозяйство, пищевая и химическая промышленность. В быту их применяют для:

• Подачи холодной воды внутри помещений. Для этих целей используют обычную ПП-трубу, в которой отсутствует армирующий слой. Однако не исключено применение труб с волокном в трубопроводных магистралях с высоким давлением, которое присутствует в сетях многоэтажных домов.
• В линиях горячего водоснабжения. ПП труба армированная стекловолокном лучше других по своим техническим характеристикам подходит для внутридомовых сетей горячего водоснабжения. Она является оптимальным выбором с точки зрения соотношения цены и качества, способна выдержать максимальный срок эксплуатации при стандартном давлении и температуре воды в системе.
• В трубопроводах систем отопления. Стоит отметить, что полипропиленовые трубы для отопления со стекловолоконным армированием рекомендуется использовать в отопительных системах как коммунального, так и бытового назначения не выше 80 ºС и давлении (PN) 20 или 25 бар. Но далеко не каждая индивидуальная отопительная система функционирует с теплоносителем, имеющим температуры нагревания в 80 или 90 °С.

Рис. 4 Разновидности ПП труб со стекловолоконным армированием

Отопление в частном доме из полипропиленовых труб – нюансы, расчет. В статье подробно описано, какие трубы лучше полипропиленовые трубы использовать для отопления, диаметр трубы, способы прокладки и подключения к батареям и так далее…

Физические и эксплуатационные свойства

В быту ПП труба армированная стекловолокном используется в качестве трубы для отопления для подачи отопительной жидкости и горячей воды — это накладывает определенные ограничения на ее физические характеристики и размерные параметры. Основные свойства армированных стекловолокном ПП-труб:

• Рандомный сополимер полипропилена PP-R, из которого в основном изготавливают ПП трубы для отопления, может выдерживать температуры до 165 °С. При этом рабочая температура среды, при которой материал может функционировать в течении всего эксплуатационного срока в 50 лет, не должна превышать 80 °С.
• Труба полипропиленовая армированная стекловолокном рассчитана на эксплуатацию при номинальном давлении PN не более 20 бар. Некоторые производители (российско-итальянский Valtec) выпускают ПП-трубы на 20 бар с красной стекловолоконной оболочкой и на 25 бар с серой.
• Армированные стекловолокном ПП-трубы соединяют методом пайки, используя для этого специальные паяльники для полипропиленовых труб. Внутреннюю и наружную оболочки двух спаиваемых деталей разогревают при температуре + 260 °С, и стыкуют между собой. В результате взаимной диффузии полимеров образуется прочное и надежное соединение. Для перехода на металл любое производство одновременно с трубной продукцией выпускает широкий ряд фитингов, во многие из которых впаивают резьбовые латунные втулки.
• Коэффициент теплопроводности стекловолоконных ПП-труб относительно невысок и составляет 0,25 Вт/м·°С.

Рис. 5 Сферы применения стекловолоконных ПП – труб от Valtec

• Типоразмеры ПП труб армированных стекловолокном, задаются их наружным диаметром из стандартного ряда 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90 и 110 мм.
• Гарантированный и соответствующий стандарту срок службы ПП-труб со стекловолокном для отопления — не менее 50 лет при условии эксплуатации их в рабочей среде с температурными параметрами, на которую они рассчитаны (не более + 80 °С).
• Основной недостаток ПП-труб — высокий коэффициент линейного расширения, доходящий до 9 см на 100 метров участке чистого полипропилена. Так как дополнительный слой является смесью стекловолокна с ПП, на линейное расширение это не оказывает существенного влияния. Трубный армированный полипропилен чуть меньше (на 2 — 3 см) удлиняется при нагревании 100 м участка.
• Как и подавляющее количество полимеров, полипропилен не выносит прямого солнечного излучения. Для защиты от ультрафиолета его окрашивает в серые, зеленые, черные цвета.
• Также к недостаткам полипропилена можно отнести его высокую кислородопроницаемость, что может оказаться вредным для трубопроводов, отопительного оборудования с деталями, содержащими сплавы железа.

Рис. 6 Паяльное оборудование для полипропилена

Труба стекловолокно — монтаж

Монтаж полипропиленовых труб с армированием из стекловолокна ничем не отличается от обычных — для соединения отдельных участков, фитингов и арматуры используют метод пайки при температуре 260 °С.

Каждый производитель стекловолоконных полипропиленовых труб выпускает широкий ряд фасонных деталей для проведения паяльных работ. К ним относят муфты, переходники с малого диаметра на большой и с полипропилена на резьбовую латунь, угловые отводы, тройники, запорные шаровые краны и ряд других фасонных элементов.

Стоить заметить, что для сварки полипропиленовых труб армированных стекловолокном применяются те же фитинги, что и при пайке обычных труб, вся фасонина является универсальной.

Существует два основных типа паяльных агрегатов для соединения полипропилена: мечевидные и стержневые. Для работы с крупногабаритными элементами применяют дисковые утюги больших диаметров. Хотя ценовой диапазон паяльников довольно широк и рынок насыщен большим количеством не слишком качественных китайских приборов, неплохой прибор турецкого производства для полупрофессионального и бытового использования можно приобрести всего лишь за 3000 рублей.

Рис. 7 Фитинги, фасонные детали и арматура для пайки полипропилена

Сама процедура пайки полипропилена не выглядит слишком сложной, нередко хозяева ради экономии финансовых осваивают пайку самостоятельно и прокладывают внутридомовые магистрали своими руками.

Чтобы соединить две трубы из полипропилена одинаковых или разных диаметров на мечевидном паяльнике, проводят следующие операции:

• Собирают паяльной прибор, подсоединяя к нему с двух сторон цилиндрические насадки.
• Включают паяльник в электрическую сеть и ожидают нагрева утюга до нужной температуры — об этом сигнализирует индикатор.
• Одновременно с двух сторон одевают на насадки трубу и муфту, удерживают их некоторое время, указанное в инструкции на паяльный аппарат.
• Снимают трубу и муфту, быстро стыкуют их между собой, стараясь выдержать взаимное расположение деталей строго по осевой линии. Ни в коем случае нельзя вращать детали относительно друг друга.
• После фиксации заданное время стыковка двух элементов считается завершенной.
• Далее все всю процедуру повторяют, разогревая на насадках второй трубный отрезок и первый с припаянной муфтой.

Рис. 8 Технология пайки полипропилена

Маркировка полипропиленовых труб со стекловолокном

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном маркируют, оставляя продольную символьную полоску на наружной оболочке.

Стоит отметить, что порядок расположения, наличие тех или иных символов у разных производителей отличается из-за отсутствия единых стандартов. Но в любой маркировке обязательно присутствуют размерные параметры изделия и его напорные характеристики. Расшифровка буквенно-цифровой символики в порядке расположения:

• Логотип, товарный знак предприятия изготовителя.
• Фирменное наименование изделия
• Материал изготовления. Обычно ставят стандартное обозначение — PP-R/GF/PP-R или PPR-GF-PPR (иногда PPR-GF), где
  — PP-R — рандомный сополимер пропилена;
  — GF — внутренний слой из смеси полипропилена и стекловолокна.
• SDR — стандартное соотношение диаметра к толщине стенки.
• S — серия трубы, показывает соотношение наружного диаметра к толщине стенки. Показатель дублирует SDR и связан с ним по формуле S = (SDR-1)/2.
• MRS — минимальная длительная прочность. Показывает, при каком давлении труба сможет гарантированно отработать эксплуатационный срок в 50 лет при условии транспортировки по ней рабочей среды с температурой, не превышающей 20 °С.
• PN — номинальное давление, состоит из указанного символа и числа.
• Диаметр изделия и толщина стенки.
• Класс эксплуатации, обычно ставится на продукции отечественных производителей:
  — 1 – изделие рассчитано на эксплуатацию в сетях горячего водоснабжения при температуре рабочей среды не более 50 °С.
  — 2 – для использования в магистралях горячего водоснабжения при температуре воды до 70 °С.
  — 3 – изделие подходит для эксплуатации в низкотемпературном радиаторном отоплении с температурой отопительный жидкости не более 50 °С.
  — 4 – труба предназначена для использования в высокотемпературном радиаторном отоплении с температурой теплового носителя до 70 °С.
  — 5 – изделие рассчитано на применение в напольном отоплении при температуре рабочей среды не более 90 °С.
  — ХВ – труба предназначена для эксплуатации в сетях холодного водоснабжения.
• Технические условия, нормативный документ или стандарт.
• Заводская информация: смена, партия, дата выпуска.
• Штрих-код изделия.
• Страна-производитель.

Рис. 9 Примеры маркировки ПП-труб

Статья по теме:

Автономная система отопления частного дома – полное руководство. Как правильно организовать автономную систему отопления, какие материалы и оборудование выбрать, как все правильно организовать, какие будут нужны документы.

Производители

Стоит отметить, что из-за непрерывного развития современных технологий армированный стекловолокном полипропилен постепенно утрачивает свои позиции. Тоже самое можно сказать и об обычном полипропилене PPR.

Ведущие мировые производители трубных изделий переходят на выпуск термостабилизированного полипропилена, способного выдерживать высокие температуры без дополнительного армирования. А на смену стеклянному волокну пришло базальтовое.

На рынке армированных стекловолокном полипропиленовых труб доминируют российские и турецкие производители.

Стекловолоконные трубы выпускают отечественные фирмы Valtec, Ростурпласт, Политек, Valfex.

Также в продаже встречается продукция от производителя из Чехии под торговой маркой Fv Plast.

Высокую конкуренцию российским фирмам составляют ряд турецких компаний, поставляющих на рынок недорогой и качественный товар.

Турцию представляют компании как с довольно известными торговыми марками, выпускающими широкий ассортимент продукции (Kalde, Pro aqua, SPK), так и фирмы, специализирующаяся на выпуске трубных изделий из только из полипропилена (Berke Plastik, Tebo).

Рис. 10 Стоимость армированных 25 мм труб от разных производителей

Армированные стекловолокном трубы лучше других подходят для прокладки коммуникаций горячего водоснабжения и низкотемпературных отопительных систем в индивидуальных домах. Их преимущества — невысокая стоимость, простота монтажа, длительный эксплуатационный срок.