Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных алюминием

      Комментарии к записи Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных алюминием отключены

Статья посвящена напорным полипропиленовым трубам – в частности, трубам армированным алюминиевой фольгой классическим методом (типа Stabi), и трубам с центрально расположенным по толщине трубы армирующим слоем.

потребление и Мировое производство пластиковых труб каждый год возрастает приблизительно на 20%.

Это обусловлено очевидными преимуществами в эксплуатации и монтаже пластиковых труб по сравнению со металлическими.Полипропилен (PPR) более долговечен, более устойчив к действию повышенной химических веществ и температуры, чем другие классические материалы, используемые для производства труб. Ввиду отсутствия ржавчины, коррозии, распада, гниения, грязи, бактерий, известковых отложений внутренний диаметр полипропиленовых труб в ходе эксплуатации не значительно уменьшается, а шероховатость поверхности не возрастает – так, пропускная свойство остается стабильной.Благодаря своим неоспоримым преимуществам, трубопроводы из полипропиленашироко используются для водоснабжения и систем отопления в сфере строительства и ЖКХ.

Если сравнивать с металлами, полимеры по большому счету и полипропилен в частности владеют громадным тепловым линейным расширением и кислородопроницаемостью.

Для понижения теплового предотвращения диффузии и линейного расширения кислорода в теплоноситель полипропиленовые трубы армируют алюминиевой фольгой.

Приведем кое-какие характеристики, актуальные в связи с темой данной статьи:

линейное температурное расширение полипропиленовой трубы Кр= 0,15 мм/мК; линейное расширение алюминия Кр=0,022 мм/мК;

линейное расширение полипропиленовой трубы, армированной алюминием Кр=0,03-0,05 мм/мК;

кислородопроницаемость полипропиленовых труб – около 2 г/м3*cут. (см. статью «К вопросу о кислородопроницаемости пластмассовых трубопроводов отопительных совокупностей»; издание «Сантехника», № 3/2003);полимерные трубы, используемые в совокупностях отопления совместно с железными трубами (а также в наружных совокупностях теплоснабжения) либо с оборудованием и приборами, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/м3•сут. (СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1).

Маркировка армированной алюминием трубы

Раньше армирование осуществлялось следующим методом: на стандартную базисную трубу PN20 наносился клей, а на него накладывался слой алюминиевой фольги, края которой заходили друг на друга «внахлест». Со своей стороны, поверх алюминиевой фольги снова наносился слой клея, и к нему крепился узкий слой полипропилена, делавшего декоративную функцию. Получавшиеся таким методом трубы позиционировались производителями для монтажа совокупностей низкотемпературного и высокотемпературного отопления (класс эксплуатации 3–5) и маркировались индексом PN20, потому, что такой же номинал имела базисная труба, на которую накладывался слой алюминия. Нужной операцией при диффузионной сварке армированных алюминием труб с фитингами есть процедура зачистки, в ходе которой с трубы в месте сварки удаляется часть фольги Потому, что при монтаже употреблялись, в большинстве случаев, фитинги номиналом PN20, а место сварки зачищалось до размеров базисной трубы, в полной мере логично, что армированная труба маркировалась как PN20 (SDR=6).

Но в следствии продолжительных теоретических споров, подкрепленных практическими опробованиями, трубу, армированную алюминием, стали маркировать номиналом PN25 (SDR=5). Такое изменение выглядит логично (и согласуется с ГОСТ Р 52134-2003 п.5.2.7) ввиду повышения суммарной толщины стены армированной алюминием изменения и трубы таких параметров, как:

SDR=DN/S , где DN – наружный диаметр трубы, S – толщина стены трубы,

и серии трубы: S = (SDR-1)/2. Применение для данной трубы маркировки PN25 справедливо в том случае, если прочность фольги вместе с верхним декоративным слоем полипропилена подобна материалу базисной трубы PN20, что не в полной мере разумеется, потому, что, в соответствии с ГОСТ Р 52134-2003, стойкость трубы (испытательное давление) рассчитывается по формуле:

Р=2Smin х sigma /(Dср -Smin), где sigma – начальное напряжение в стенке, Smin – минимальная толщина стены, Dср – средний наружный диаметр трубы.

Расчет испытательного давления, в соответствии с ГОСТ, производится по размерам базисной трубы, другими словами не учитывая толщины алюминиевой фольги и защитного полипропиленового слоя. Исходя из этого при прочностных опробованиях трубы, армированной алюминием, не имеет значения, какая маркировка на нее нанесена – PN20 либо PN25. На данный момент изготовленная на базе PN20 труба, армированная алюминием, значительно чаще маркируется как PN25, и это не вызывает вопросов у потребителя. Но последовательность производителей до сих маркируюттакую трубу индексом PN20. Считаю, что маркировка PN25 более эргономична и понятна. Дело в том, что маркировкуPN20 у различных производителейможет иметь армированная алюминием труба, произведенная как на на базе базисной трубы PN16, так и на на базе базисной трубы PN20. Трубы эти принципиально различные, у них неодинаковое рабочее и испытательное давление.

Дабы избежать путаницы, нужно армированную трубу, произведенную на базе PN20, маркировать как PN25, а трубу, произведенную на базе PN16, – как PN20.

Само собой очевидно, что любой производитель несет прямую ответственность перед потребителем за уровень качества собственной продукции и за соответствие ее маркировки настоящим чертям. Исходя из этого, заявляя трубу как PN25, производитель фиксирует последовательность ответственных для 5 класса эксплуатации параметров («Высокотемпературное отопление отопительными устройствами», ГОСТ Р 52134-2003 п 5.2, таблица Е.3): SDR=5, и серия трубы S=2; большое рабочее давление – 8 атм. Для трубы с маркировкой PN20: SDR=6; S=2,5; большое рабочее давление – 6 атм.(см. табл. 1).

Таблица 1. Большое давление теплоносителя в зависимости от серии труб PPR (80) для 5 класса эксплуатации

Большое рабочее давление Рм, МПа

Класс 5

0,4

менее 4,8

0,6

менее 3,2

0,8

менее 2,4

1,0

менее 1,9

Особенности разработки армировки PPR-труб

При армировании полипропиленовых труб алюминиевой фольгой края фольги, в большинстве случаев, закрепляются на трубе «внахлест». Эта разработка используется для труб PPRбольшинством производителей, не смотря на то, что сейчас начинается разработка лазерной сварки краев алюминиевой фольги «встык».

Возможность укладки фольги «внахлест» обусловлена необходимостью ее зачистки перед сваркой с фитингом: так, фольга не контактирует с теплоносителем и не воздействует на уровень качества фитинга и сварки трубы. Сварка фольги «встык» активно используется для труб Pex /Al /Pex – это выяснено конструкцией данного типа трубы (армирующий слой находится в центре) и разработкой монтажа.

На ранних этапах развития разработки армирования PPR-труб употреблялась целая алюминиевая фольга. Она не пропускает кислород в теплоноситель, снабжает ровную внешнюю поверхность трубы. Но наряду с этим сама фольга владеет полностью ровной поверхностью, и ее надежное соединение со слоями полипропилена затруднительно.

Эта особенность фольги предъявляет определенные требования к особенностям клея, и к влажности и температуре на производстве. отступления и Нарушения технологии от стандартов качества сырья при производстве армированных труб приводят к тому, что молекулы воды попадают через стенку трубы (полипропилен гидроскопичен), но алюминиевая фольга их не пропускает, и вода скапливается под слоем алюминия, содействуя образованию пузырей на поверхности трубы, благодаря чего нарушается ее эстетический внешний вид.

Дабы избежать образования пузырей на поверхности разрушения и трубы ее верхнего слоя, PPR-трубы на данный момент армируют перфорированной алюминиевой фольгой, которая имеет равномерно расположенные круглые отверстия. При производстве трубы с перфорированной фольгой полипропилен верхнего декоративного слоя и базисный полипропилен прочно скрепляются между собойпо всей поверхности перфорации, как заклепками. Потому, что перфорированная фольга имеет отверстия, у потребителей часто появляется законный вопрос: «Какова кислородопроницаемость трубы, армированной перфорированной фольгой?»

Для полипропиленовых труб ТЕВО technics.площадь перфорации мелка и образовывает 2,8%. Как мы показывали ранее, кислородопроницаемость неармированных полипропиленовых труб ориентировочно равна 2 (г/м3*cут), а разрешенная проницаемость образовывает 0,1 (г/м3*cут). Соответственно, армированная перфорированной фольгой PPR-труба имеет ориентировочную кислородопроницаемость 0,056 (г/м3*cут), что возможно по СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1.

Трубы центрально армированные

Трубы типа Stabi, о которых шла обращение выше, владели, с позиций удобства монтажа, одним недочётом: перед сваркой требовалась зачистка труб, в ходе которой снимались верхний декоративный слой и слой алюминия PPR. Для упрощения процесса монтажа многие производители изготавливают трубу с центральной армировкой алюминиевой фольгой PPR-AL-PPR (рис. 1).

При таком методе армирования всецело сохраняются преимущества армированных труб: низкий коэффициент температурного линейного расширения и низкая кислородопроницаемость.

Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных алюминием

Рис. 1

В зависимости от соотношения толщины и внешнего диаметра трубы ее стены (SDR), труба PPR-AL-PPR может иметь маркировку PN20 либо PN25. В случае если это соотношение равняется 5, труба будет иметь маркировку PN25; в случае если SDR=6 – маркировку PN20.Недочётом конструкции данных труб есть необходимость торцевания краев трубы с целью недопущения контакта алюминиевой фольги с теплоносителем.

Итог недобросовестного монтажа продемонстрирован на примере трубы с центральной армировкой алюминиевой фольгой «внахлест» и проиллюстрирован на рис. 2, 3, 4. Монтаж трубы произведен простой насадкой, торцевание не производилось.

При таких условиях теплоноситель в ходе эксплуатации под давлением попадает в появившееся пространство между слоем армирующего алюминия и полипропиленом (рис. 2), что ведет к образованию пузыря на на поверхности трубы.

Потому, что верхний слой полипропилена в трубах PPR-AL-PPR узок, не имеет достаточной прочности и не запланирован на подобные нагрузки – неизбежно его постепенное разрушение.

Через появившееся отверстие происходитпротечка теплоносителя, что ведет к аварии всего трубопровода (рис. 3 и 4).

Рис. 2 Рис. 3

Рис. 4

Так, при монтаже труб с центральной армировкой торцевание трубы есть необходимой операцией. К сожалению, проверить, была ли осуществлена эта операция, в уже смонтированной совокупности трубопровода на базе труб c центральной армировкой нереально – приходится сохранять надежду только на добросовестность монтажника.

Значительно чаще надежды не оправдываются, потому, что большая часть монтажников, поверивших некорректным рекламным лозунгам продавцов и поставщиков данной продукции, честно уверенны, что эта труба не требует зачистки. Увидим, что при применении трубы типа Stabi осуществить ее сварку с фитингом без зачистки фактически нереально – по крайней мере, уровень качества монтажа легко контролируется визуально.

При монтаже труб с центральной армировкой неприятность возможно решена методом применения в ходе сварки особых сварочных насадок – тогда торцевание краев трубы не есть необходимым. К тому же особые насадки смогут использоваться и при сварке простых, неармированных PPR-труб – соответственно, отпадает необходимость в стандартных сварочных насадках . А имея при себе лишь особые сварочные насадки, монтажник не сможет, осуществить неверный монтаж трубы с центральным армированным слоем.

На рис. 5 продемонстрированы внешний вид особой сварочной насадки и ее принципиальное изображение в разрезе. Конструкция насадки создана так, что прогреваются внешняя и внутренняя поверхность трубы.

Без прогрева внутренней поверхности трубы полипропилен может закрыть алюминиевый слой, но с торцевой поверхностью трубы диффузионно он не сварится.Для успешной работы особой насадки в ее конструкции предусмотрено отверстиедля отводавоздуха находящегося между насадкой и трубой при нагреве трубы. Это отверстие кроме этого помогает для визуального контроля процесса разогрева трубы.

Рис. 5

В следствии совершённых в ООО «Альтерпласт» исследований и расчётов, и тестовых опробований с разными вариантами геометрии внутренней поверхности и формы сварочных насадок удалось создать оптимальную конструкцию особой насадки. На рис. 6 продемонстрирован разрез сварного соединения трубы с центральной армировкой Master pipe и фитинга ТЕВО technics.

Сварка произведена особой сварочной насадкой, запатентованной компанией «Альтерпласт» (патент № 96 523 от 10.08.2010 г. «Сменный нагреватель»). Как видно из рис. 6, алюминиевая фольга всецело закрыта полипропиленом.

Фитинг надежно прилегает к трубе по всей свариваемой поверхности. Принципиально важно подчернуть, что торцевание либо зачистка финиша трубы наряду с этим не производились.

Рис. 6

Преимущества данной насадки очевидны. Недочётами можно считать незначительное повышение времени разогрева полипропиленовой трубы, и необходимость правильного (с отклонением не больше 3–5 градусов) горизонтального позиционирования трубы в насадки в ходе сварки.

Особенности трубы с центральной армировкой

Для монтажа трубы с центральной армировкой употребляются типовые фитинги, каковые используются для монтажа PPR-труби выпускаются всеми производителями.

Но, в связи с тем, что труба с центральной армировкой перед сваркой не зачищается, при однообразном параметре SDR проходное сечение трубы с центральной армировкой будет меньше на удвоенную толщину зачищаемого слоя. Такое уменьшение возможно принципиальным для труб малых диаметров (DN 20, 25, 32).

К примеру, для трубы DN20 PN25 заужение образовывает 20%.

Вследствие этого возможно порекомендовать потребителям и проектировщикам применять трубу с центральным армированием номиналом PN20, другими словами SDR=6, и использовать ее по соответствующей серии s=2,5, сохранив для данной трубы привычные гидравлические характеристики традиционно армированной трубы PN25.

Тепловое линейное расширение

По показателям линейного расширения традиционно и центрально армированные трубы не имеют различий.

Трубы, армированные перфорированной алюминиевой фольгой, в зависимости от толщины фольги, типа перфорации и параметров SDR и DN (независимо от глубины залегания алюминиевого слоя), имеют различные значения коэффициента линейного расширения (Кр), каковые колеблются в диапазоне 0,03–0,05мм/мК.

Кислородопроницаемость труб с центральной армировкой

Как мы видели, при неправильном монтаже разрушение трубы с центральной армировкой происходит по алюминиевому слою, причем с громаднейшей вероятностьюв том месте, где края алюминиевой фольги соединены «внахлест».

Дабы избежать аналогичных недостатков, лучше применять трубу, при производстве которой края алюминиевой фольги не накладываются друг на друга и между краями остается полоса трубы, не закрытая алюминиевой фольгой (рис. 7).

Соответственно, при расчете кислородопроницаемости к посчитанной нами площади перфорации добавляется площадь данной полосы.

Ее ширина(при разрешенной кислородопроницаемости 0,1 г/м3*cут) может составлять для DN20 – 1,5 мм, для DN25 – 1,8 мм.

Кислородопроницаемость и диаметр трубы

Как уже говорилось, показатель кислородопроницаемости полипропиленовых труб принят нами за 2 г/м3*cут.. Весьма интересно разглядеть зависимость этого показателя от диаметра трубы, применяя понятие SDR.

Заберём типовое уравнение переноса.

Будем вычислять, что временной отрезок мелок, протяженность трубы мала, диффузия кислорода в воде от трубы к центру существенно выше диффузии через стенку, растворенного в воде кислорода нет. Тогда

Q=D?S?dc/dR= D?3.14?L ??c ?ln(SDR/(SDR-2)),

где, Q – поток диффузионного кислорода,

D – кислородопроницаемость,

Dс – величина прироста концентрации кислорода,

на данный момент –протяженность участка трубы,

S – площадь поверхности трубы.

Отнеся диффузионный поток кислорода через стенку к количеству воды в трубе (т.е. тому количеству, в котором этот кислород растворится), возьмём:

V=3.14/4 ? (DN-2? DN/SDR)2 ?L= 3.14/4 ?DN2 ?(1-2/SDR)2 ?L

Q/V=4?D??с/DN2 ?ln (SDR/(SDR-2))/ (1-2/SDR)2

Преобразуя полученное уравнение и подставляя SDR=6, возьмём зависимость диффузии кислорода отнесенной к количеству неармированных труб PN20 в зависимости от внешнего диаметра трубы DN:

Q/V=3.6?D??с/DN2

Разумеется, что чем больше диаметр трубы, тем ниже концентрация добавленного кислорода в воде и эта концентрация обратно пропорциональна диметру трубы во второй степени.

Результат еще раз подтверждает ошибочность распространенного утверждения: «Трубы малых диаметров не обязательно армировать либо защищать теплоноситель от попадания в него кислорода, поскольку потоком кислорода через стенку таких труб возможно пренебречь». Приверженцы данной точки зрения призывают не армировать алюминием и не покрывать слоем AVOH ( антидиффузионный слой для труб PEX) и PPR трубы малого диаметра.

Но как раз такие трубы, стоят, к примеру, перед металлическими панельными радиаторами (толщина металлической стены – 1,2 мм). Исходя из этого армировать алюминием большого диаметра и трубы малого для совокупностей отопления нужно. Причем для труб малого диаметра это правило более принципиально важно, чем для труб громадного диаметра, где нужен привязка и расчёт к конкретной схеме применения.

К примеру, при D=2х10-11 м2/с (кислородопроницаемость полипропилена) и ?сО2 MAX = 270 г/м3 (ориентировочное содержание кослорода в воздухе)

Q/V=1,9?10-8/DN2 (г/с?м3) либо 1,6?10-3/DN2 (г/дни?м3)

для DN20мм, возьмём в день 4 г/м3 кислорода – в противном случае говоря, вероятно образование 30 г ржавчины. В одном метре трубы DN20 PN20 ( SDR=6) содержится 2,2х10-4 м3; соответственно, через данный погонный метр трубы в теплоноситель пройдет по максимуму 8,8х10-4 г/сут. кислорода.

К примеру, в случае если совокупность отопления выполнена из полипропиленовой трубы PN20 (неармированной либо армированной стекловолокном), количество совокупности отопления 100 л, имеются настенный котел с алюминиево-температурой нагрева и медным теплообменником 80 С° и металлические панельные радиаторы, а емкость труб равна 50 л, то в день для типового комплекта труб различного диаметра с SDR=6 состоится в теплоноситель около 0,1 г кислорода; в пересчете на в год это образовывает 37 г кислорода, либо 250 г ржавчины, взятой в металлических панельных радиаторах (каковые, очень возможно, потекут через год либо два эксплуатации).

В задачи данной статьи не входит правильный количественный анализ кислородопроницаемости, но приведенный пример разрешает дать добро довольно часто задаваемый вопрос: «какое количество кислорода пропускает пластиковая труба?

Большое количество это либо мало?» Думается, нами был дан в полной мере конкретный ответ. Напоследок увидим, что на эту тему написано много содержательных работ, новыводы читателей либо компаний, поставляющих подобную продукцию на рынок,не всегда соответствуют совершённому в этих статьях анализу.

Рандомные показатели записей:

Монтаж пластиковых труб, армированных по центру


Подборка наиболее релевантных статей: