Стальные трубы для системы отопления: как подобрать, таблица диаметров

Стальные трубы для системы отопления, несмотря на появление и широкое применение труб из различных полимерных материалов, остается не менее популярной, чем из пластмассы.

Популярность стальных труб остается из-за прочностных характеристик, она не боится ни морозов, ни пожаров, ее нельзя погнуть или сломать, просто облокотившись на нее. Пластмассовые трубы, соединения на пайке медных трубопроводов при пожаре могут расплавиться, при замораживании их нужно отогревать горячим воздухом и ни в коем случае не стучать по ним молотком. Стальные трубы для системы отопления эти издевательства над собой переносят довольно легко, а случайные прикосновения вообще не замечают.

Тем более до сих пор в дошкольных и учебных заведениях использовать пластиковые трубы для прокладки системы отопления запрещено из-за своей хрупкости и большой вероятности повреждения с вытекающими из этого последствиями. А в высотных зданиях, где применяется стояковая система отопления, стояки должны быть выполнены только из стальных труб, пластиковые допускается применять только для подводки к отопительным и санитарным приборам.

Стальные трубы для системы отопления изготавливаются из мягкой углеродистой стали. Выбор такого материала неслучаен, так как сталь обладает одновременно высокой прочностью и пластичностью, позволяющей ее сгибать, резать и выполнять прочие операции, облегчающие монтаж отопительной системы.

Стальные трубы для системы отопления имеют высокую теплопроводность – 74 Вт/м х К, что является хорошим качеством для трубопроводов, несущих нагретую воду. Наоборот, в условиях транспортировки холодной воды высокая теплопроводность стали – недостаток, так как стальные трубы «отпотевают«, покрываются снаружи ржавчиной и намокают, в результате чего разрушаются прилегающие к трубам строительные конструкции. Дабы избежать разрушения стен, на стальные трубы рекомендуют надевать специальные изоляционные трубки из вспененного полиэтилена или каучука. Кроме высокой теплопроводности, сталь обладает низким температурным коэффициентом линейного расширения, соответствующим температурному коэффициенту расширения бетона, что является важным фактором при заделке стальных труб в бетон.

Главный недостаток стальных труб – малая устойчивость перед коррозией. Ржавчина не только медленно и верно разрушает стальные трубы, но также оказывает негативное влияние на качество воды и засоряет внутреннюю полость труб, уменьшая их пропускную способность и ухудшая работу запорнорегулирующей арматуры. Для замедления коррозии используют цинковое покрытие, которое, однако, полностью не предотвращает образование ржавчины.

Стальные трубы для системы отопления имеют срок службы примерно 30 — 40 лет. По окончанию этого срока стальной трубопровод приходится заменять чуть ли не целиком, так как при ремонте старые трубы буквально разваливаются в руках. Второй минус Стальные трубы для системы отопления заключается в их низкой пропускной способности по сравнению с медными и пластиковыми трубами того же диаметра. Причина недостаточной пропускной способности – в шероховатой внутренней поверхности стальных труб, увеличивающей сопротивление движению теплоносителя. Понятно, что со временем пропускная способность труб из стали становится все меньше и меньше, так как на их внутренних стенках оседают продукты коррозии и прочие отложения.

Наконец, монтаж стальных теплопроводов – занятие не из легких. Для соединения стальных труб обычно используют специальные соединительные детали на резьбе. Для оцинкованных стальных труб противопоказана сварка, так как в местах соединения труб цинковое покрытие сгорает, в результате чего сварной стык становится самым уязвимым местом в системе.

Подбор стальных труб

В системах водяного отопления используют следующие виды стальных труб:

1. водогазопроводные черные (неоцинкованные) сварные трубы, полученные загибом стального листа заданной величины с последующей сваркой шва (по методу изготовления данные трубы называют еще «шовными»);
2. электросварные прямошовные трубы;
3. бесшовные цельнотянутые трубы.

Стальные трубы для системы отопления

При ремонте старых трубных разводок или при устройстве новых трубопроводов нужно использовать оцинкованные снаружи и внутри водогазопроводные трубы, они дороже черных, но обладают большей долговечностью и экологически более чистые.

Стальные трубы для системы отопления выпускают с различной толщиной стенок и по этому параметру делят на легкие, обыкновенные и усиленные. Диаметр (условный проход) стальных труб составляет от 8 до 150 мм. В системах водяного отопления, как правило, используют легкие и обыкновенные трубы с диаметром 15, 20 и 25 мм.

Как выбрать оцинкованные трубы для отопления + водоснабжения

Несмотря на насыщенность рынка множеством разновидностей высокотехнологичных полимерных труб, сегодня широко применяется металл для монтажа систем отопления, горячего и холодного водоснабжения. Металлические трубы для этих целей в основном изготавливают из стали и меди, реже из алюминия. Каждый вид таких труб в зависимости от материала изготовления имеет набор индивидуальных характеристик, которые предоставляют потребителю достаточный простор для маневра при выборе.

Одной из распространённых разновидностей труб являются изделия из стали с цинковым покрытием — материал, обладающий многими положительными характеристиками, но специфический в применении. Рассмотрим, что это за материал, и как правильно использовать оцинкованные трубы для отопления.

Способы производства и разновидности оцинкованных труб

Главным врагом труб из стали является коррозия. Одним из способов защиты от неё является нанесение на поверхность стальной трубы защитного слоя цинка, после чего материал причисляется к отдельной подгруппе — оцинкованная труба для водоснабжения и систем отопления.

Метод является умеренно затратным, поэтому стоимость стальной трубы после оцинковки остаётся доступной — с приблизительным соотношением цен можно ознакомиться по данным таблицы:

Размер ГВП-трубы (газоводопроводной)	Цена (руб./м)
чёрная сталь	оцинкованная
15х2,8 ст1-3сп/пс	33	50
20х2,8 ст1-3сп/пс	42	66
25х2,8 ст1-3сп/пс	59	95
32х2,8 ст1-3сп/пс	81	127
40х2,8 ст1-3сп/пс	90	155
50х2,8 ст1-3сп/пс	117	194

Покрытие из цинка может быть нанесено на стальную трубу, изготовленную по любой технологии — прямошовную, со спиральным швом, бесшовную, поэтому оцинкованные трубы по фактору наличия шва классифицируются так же, как обычные.

Самостоятельного стандарта для оцинкованных изделий не существует. Стальные трубы с цинковой защитой производятся в соответствии с нормативными документами на электросварные изделия с прямым швом (ГОСТ 10704) и материал для газопроводов (ГОСТ 3262-75).

Способы покрытия цинком

Цинковое покрытие, в зависимости от условий эксплуатации трубы, может выполняться как по наружной её поверхности, так и по внутренней.

Существует 4 метода цинкования труб, каждый из которых применяется в зависимости от размеров изделий и требований, предъявляемых к толщине и прочности цинкового покрытия:

• горячий — подготовленную деталь погружают в расплавленный цинк, чем обеспечивается высокое качество и долговечность покрытия, но энергозатратность процесса велика;
• холодный — изделия одним из малярных способов окрашиваются веществами, содержащими цинк, что не обеспечивает высокую прочность цинкового слоя (применяется для защиты от коррозии уже смонтированных конструкций);
• электро-гальванический — покрытие осуществляется способом электролиза, то есть осаждения на деталь (анод) цинка, растворённого в электролите (катод), при прохождении электрического тока;
  
• газотермический — устройство защитного покрытия газопламенным напылением на поверхность детали цинкового порошка, недостаток — пористость и невысокая прочность слоя;
• термодиффузионный — детали покрываются слоем цинка, находящегося после нагрева до 2500 град. в парообразном состоянии, применяется для обработки мелких деталей в большом количестве — шурупы, болты, гайки, шайбы, требующие высокой адгезии цинка с металлом.

Параметры стальных труб с цинковым покрытием

Основными техническими параметрами стальных труб с цинковым покрытием являются:

• наружный диаметр (10,2 — 165 мм);
• вес 1 м трубы (0,4 — 22 кг);
• условный проход (6 — 150 мм);
• толщина стенки (1,8 — 5,5 м);
• длина (4 — 12 м).

Как и у обычных труб, стенки оцинкованных изделий могут быть лёгкими, усиленными или стандартными, точность исполнения назначается обыкновенной или повышенной.

Защитное цинковое покрытие должно быть нанесено на всю поверхность изделия и иметь толщину от 30 мкм. Отслаивание защитного слоя, шелушение и вспученности на нём не допустимы («Трубы стальные водогазопроводные», Технические условия, ГОСТ 3262-75, изм. №4,6).

Достоинства и недостатки

Большинство характеристик оцинкованных ВГП-труб, как положительных, так и отрицательных, совпадает с параметрами изделий из чёрной стали, но есть и индивидуальные качества.

Достоинства

• Прочность (особенно на разрыв).
• Огнестойкость.
• Малый коэффициент температурных удлинений.
• Абсолютная герметичность.
• Устойчивость к ударным нагрузкам.
• Долговечность.
• Возможность использования в качестве теплообменника.
• Возможность монтажа, в том числе текущего ремонта, своими руками.
• Два способа сборки (сварка, резьбовое соединение).
• Простота утилизации.

В пользу стальных ГВП-труб говорит тот факт, что наружная прокладка газопровода от магистрали к потребителям разрешена только из стального материала.

Недостатки

• Значительный удельный вес.
• Электропроводность.
• Высокая теплопроводность (необходимость утепления труб в системах отопления и ГВС).
• Подверженность коррозии при повреждении цинковой защиты.

Способы монтажа и сборки

Оцинкованные трубы, формирующие отопление или систему ГВС, монтируют тремя способами:

• сварка;
• фланцевое соединение;
• резьбовое соединение;
• пайка.

У каждого из перечисленных способов есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим эти методы монтажа и связанные с ними нюансы.

Сварка оцинкованных труб

Водогазопроводные трубы с цинковым покрытием можно соединять электро- или газосваркой — оба вида монтажа удобны тем, что занимают мало времени. Но есть один негативный фактор, действие которого нужно минимизировать, так как полностью устранить его не получится.

Дело в том, что температура сварочного шва достигает 1200 градусов, а цинк кипит при 906 градусах и от нагрева в процессе сварки начинает испаряться. При этом происходит следующее:

• вредное воздействие паров цинка на сварщика, вплоть до наступления удушья, так как они ядовиты;
• испаряющийся цинк оголяет сталь и делает её уязвимой для коррозии;
• пары цинка способствуют образованию в сварочном шве пор и трещин, снижающих прочность соединения.

Для максимальной локализации указанных процессов перед началом сварки, не считая обязательного устройства эффективного вентилирования помещения, необходимо произвести следующие действия.

• подготовить кромки стыка, то есть выполнить на них наружную фаску и удалить цинковое покрытие на 25-30 мм в обе стороны от соединения;
  

• произвести сварку стыка с последующей зачисткой сварочного шва от шлака и покрытием оголённого участка трубы цинкосодержащей краской (содержание цинковой пыли — 94%, связующего — 6%) — холодным цинкованием.

Для предотвращения закипания цинкового слоя можно обработать место стыка соляной кислотой на 5 см в обе стороны, но в этом случае при сваривании будут образовываться кислотные испарения.

Согласно п. 4.6 СП (Строительных Правил) 73.13330.2012 устройство сварных соединений на трубопроводах из оцинкованной стали не разрешается, так как с внутренней поверхности трубы цинк перед сваркой не удаляется, и цинковые пары, образования которых при этом не избежать, обуславливают образование в шве пор и раковин. Но данный документ — добровольного применения и, если в проекте отсутствует ссылка на обязательное использование этого пункта, то монтаж оцинкованных труб сваркой допустим.

С целью минимизации воздействия цинка на качество электросварки монтаж необходимо проводить с выполнением следующих рекомендаций:

• сварку выполнять с малой скоростью, но избегая прожига трубы, и с повышенным значением силы тока;
• использовать электроды с рутиловым покрытием (состав электрода содержит оксид титана).

Электросварка труб с цинковым покрытием требует от сварщика определённых навыков. Кроме состава наружного покрытия электрода, на качество шва влияет толщина его стержня, обуславливающая мощность дуги — излишне толстый электрод будет прожигать стенку, а тонкий не обеспечит необходимую прочность сварного соединения. Для сварки оцинкованных труб с толщиной стенок 1,5 — 5 мм используют электроды диаметром 2-3 мм.

Фланцевое соединение оцинкованных труб

Данный метод основан на соединении между собой болтами фрагментов из труб, на концах которых приварены фланцы — стальные кольца с внутренним диаметром, равным наружному диаметру трубы, и отверстиями по периметру для монтажных болтов. Два фланца разных фрагментов прикладываются друг к другу с использованием промежуточной уплотнительной прокладки и стягиваются болт-гайками или шпильками.

В этом способе монтажа присутствует тот же негативный фактор, что и в сварном соединении — в процессе приваривания фланцев к трубам происходит кипение цинка и разрушение защитного слоя в районе сварочного шва. Поэтому так же необходимо принять меры к локализации температурного воздействия на цинковый слой, а после окончания сварки зачистить шов и нанести на него антикоррозийное цинкосодержащее покрытие (холодное цинкование).

Фланцевое соединение не компактно, поэтому применяется в большинстве случаев при прокладке трубопровода в подсобных помещениях или снаружи. На стыкуемой стороне фланца имеется кольцеобразная площадь, называемая зеркалом. Между двумя зеркалами стыкуемых фланцев перед их стягиванием устанавливается прокладка из паронита с отверстием, диаметр которого должен совпадать с внутренним диаметром трубы. Наружный диаметр прокладки выполняется равным расстоянию между противоположными крепёжными болтами.

Резьбовое соединение

Этот метод монтажа избавляет от необходимости применения термических способов соединения и выполняется с помощью фурнитуры различных видов, предназначенной для соединения отдельных фрагментов трубопровода после нарезки на них резьбы.

Сборка на резьбе также имеет свои недостатки:

• процесс нарезки резьбы отличается трудоёмкостью и требует времени;
• нарезной инструмент (плашка) при нарезке резьбы удаляет слой стали определённой толщины вместе с защитным цинковым покрытием.
• герметичность резьбового соединения обеспечивается обмоткой резьбы ФУМ-лентой, уплотнительной пастой или паклей с нанесением краски, которые со временем теряют свои свойства и требуют замены.

Пайка оцинкованных труб

Чтобы смонтировать систему отопления или ГВС из труб с оцинкованным покрытием без повреждения цинкового слоя, применяется пайка, которая выполняется в следующей последовательности:

• соединяемые концы трубы торцуют и, если толщина стенки более 3 мм, выполняют фаску на наружных кромках;
• стыки обезжиривают прогревом, после чего также прогретый до пластичности флюс (состав HLS-B) толстым слоем наносят на поверхность, граничащую с планируемым соединением ;
• торцы располагают с зазором 2-3 м;
• пламя горелки выставляется на избыток кислорода.

Размер горелки подбирается в зависимости от диаметра и толщины стенки оцинкованной трубы:

Для качественной пайки оцинкованной трубы необходимо придерживаться правила: размер горелки должен быть на единицу меньше, чем при сварке трубы таких же размеров без цинкового покрытия. В процессе пайки пламя должно быть сконцентрировано на соединяемых кромках и зазоре стыка, чтобы исключить нагрев и испарение цинка из-под слоя флюса.

Соединительные швы качественно произведённой пайки оцинкованных труб не нуждаются в дополнительной антикоррозийной защите, но нанесение на цинкосодержащей краски в качестве страхующей операции не будет лишним.

Специфика применения оцинкованных труб в системах отопления и ГВС

Трубы с цинковым покрытием в отопительных системах и водопроводах применяются с учётом условий эксплуатации.

Если температура теплоносителя не превышает 65 градусов, то цинковое покрытие успешно выполняет свои функции. В северных же районах, где этот параметр гораздо выше, внутренний цинковый слой под воздействием высокой температуры вступает в реакцию с водой:

Zn + H2O = ZnO + H2.

Оба вещества, получающиеся в результате такого взаимодействия, являются отрицательными факторами:

• ZnO — это хлопья, которые выпадают в осадок и забивают просвет трубопроводов малого диаметра;
• H2 — это водород, который в смеси с воздухом в определённой пропорции взрывоопасен или, как минимум, образует пробки в системе.

Поэтому в системах ГВС и отопления с температурой теплоносителя выше 60 градусов допускается использование труб, имеющих только наружное защитное цинковое покрытие, которое защитит трубопровод от коррозии в периоды простоя. Однако, при попадании воды на поверхность горячей трубы цинковая оболочка начинает отслаиваться от основания, поэтому, чтобы этого избежать, необходима покраска таких трубопроводов поверх цинка, что приведёт к ещё большему удорожанию системы.

Применение в системах ГВС и отопления с температурой теплоносителя выше 60 градусов труб, оцинкованных снаружи, неоправданно дорого, а оцинкованных изнутри — вредно и опасно.

Заключение

Водогазопроводная стальная оцинкованная труба — востребованный на сегодняшний день материал, но использовать и монтировать её нужно с учётом особенностей защитного покрытия, чтобы достоинства цинка использовались рационально, а не становились фактором, лишь повышающим себестоимость работ.

Сергей Башук / Инженер теплотехник — автор сайта

Мои обязанности: проектирование наружных и внутренних санитарно-технических систем; сборка, монтаж, обслуживание тепловых машин и теплового оборудования; внедрение передовых технологических решений.