Особенности полипропиленовых труб, армированных алюминием

  Благодаря своим неоспоримым преимуществам, трубопроводы из полипропилена широко применяются для систем отопления и водоснабжения в сфере строительства и ЖКХ.

  По сравнению с металлами, полимеры вообще и полипропилена в частности обладают большим тепловым линейным расширением и кислородонепроницаемстью.

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

 Приведем некоторые характеристики, актуальные с темой данной статьи:

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

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

- кислородонепроницаемость полипропиленовых труб - около 2 г/м3*сут.;

- 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 кислородонепроницаемость не более 0,1 г/м3*сут. (СНиП 41-01-2003 п.6.4.1).

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ АРМИРОВКИ PP-R ТРУБ

При армировании полипропиленовых труб алюминиевой фольгой края фольги, как правило, закрепляются на трубе "внахлест". Данная технология применяется для труб PP-R большинством производителей, хотя в последнее время развивается технология лазерной сварки краев алюминиевой фольги "встык". Возможность укладки фольги "внахлест" обусловлена необходимостью ее зачистки перед сваркой с фитингом: таким образом, фольга не контактирует с теплоносителем и не влияет на качество сварки трубы и фитинга.  На ранних этапах развития технологии армирования   PP-R труб использовалась сплошная алюминиевая фольга. Она не пропускает кислород в теплоноситель, обеспечивает гладкую внешнюю поверхность трубы. Однако при этом сама фольга обладает абсолютно гладкой поверхностью и ее надежное соединение со слоями полипропилена затруднительно. Это особенность фольги предъявляет определенные требования к свойствам клея, а также к температуре и влажности на производстве. Нарушения технологии и отступления от стандартов качества сырья при производстве армированных труб приводит к тому, что молекулы воды проникают сквозь стенку трубы, однако алюминиевая фольга их не пропускает, и вода скапливается под слоем алюминия, способствуя образованию пузырей на поверхности трубы, вследствие чего нарушается ее эстетический внешний вид.

  Чтобы избежать образования пузырей на поверхности трубы и разрушения ее верхнего слоя, PP-R трубы в настоящее время армируют перфорированной алюминиевой фольгой, которая имеет равномерно расположенные круглые отверстия. При производстве трубы с перфорированной фольгой полипропилен верхнего декоративного слоя и базовый полипропилен прочно скрепляются между собой по всей поверхности перфорации, как заклепками.

  Поскольку перфорированная фольга имеет отверстия, у потребителей нередко возникает законный вопрос: "Какова кислородонепроницаемость трубы, армированной перфорированной фольгой?»

  Для полипропиленовых труб ТЕВО technicsплощадь перфорации мала и составляет 2,8%.

  Как мы указывали ранее, кислородонепрницаемость неармированных полипропиленовых труб ориентировочно равна 2 г/м3*сут, а разрешенная проницаемость составляет 0,1 г/м3*сут.

  Соответственно, армированная перфорированной фольгой PP-R труба тиеет ориентировочную кислородонепроницаемость 0,056 г/м3*сут, что допустимо по СНиП 41-01-2003 п.6.4.1.

ТРУБЫ, ЦЕНТРАЛЬНО АРМИРОВАННЫЕ

  Трубы типа Stabi с точки зрения удобства монтажа обладают одним недостатком: перед сваркой требуется зачистка труб, в процессе которой снимается верхний слой алюминия и декоративный слой PP-R. Для упрощения процесса монтажа многие производители изготавливают трубу с центральной армировкой алюминиевой фольгой PP-R/Al/PP-R (рис.1).

При таком способе армирования полностью сохраняются достоинства армированных труб: низкий коэффициент температурного линейного расширения и низкая кислородонепроницаемость.

Недостатком конструкции данных труб является необходимость торцевания краев трубы с целью недопущения контакта алюминиевой фольги с теплоносителем. Результат недобросовестного монтажа показан на примере трубы с центральной армировкой алюминиевой фольгой «внахлест» и проиллюстрирован на рис. 2,3,4. Монтаж трубы произведен обычной насадкой, торцевание не производилось. В таком случае теплоноситель в процессе эксплуатации под давлением проникает в образовавшееся пространство между слоем армирующего алюминия и полипропиленом (рис.2), что приводит к образованию пузыря на поверхности трубы. Поскольку верхний слой полипропилена в трубах PP-R/AL/PP-Rтонок, не имеет достаточной прочности и не рассчитан на подобные нагрузки – неизбежно его постепенное разрушение. Через образовавшееся отверстие происходит протечка теплоносителя, что приводит к аварии всего трубопровода (рис. 3 и 4).

Таким образом, при монтаже труб с центральной армировкой торцевание трубы является обязательной операцией.

Заметим, что при использовании трубы типа Stabi осуществить ее сварку с фитингом без зачистки практически невозможно – по крайней мере, качество монтажа легко контролируется визуально.    При монтаже труб с центральной армировкой проблема может быть решена путем применения сварки специальных сварочных насадок – тогда торцевание краев трубы не является обязательным. К тому же специальные насадки могут применяться и при сварке обычных, неармированных PP-R труб – соответственно, отпадает необходимость в стандартных сварочных насадках. 

На рис.5 показаны внешний вид специальной сварочной насадки и ее принципиальное изображение в разрезе. Конструкция насадки разработана таким образом, 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 специальной насадки в ее конструкции предусмотрено отверстие для отвода воздуха, находящегося между трубой и насадкой при нагреве трубы. Это отверстие также служит для визуального контроля разогрева трубы.

  В результате проведенных исследований и тестовых испытаний удалось создать оптимальную конструкцию специальной насадки. На рис.6 показан разрез сварного соединения трубы с центральной армировкой Masterpipe и фитинга TEBO technics. Сварка произведена специальной сварочной насадкой, запатентованной компанией «Альтерпласт» (патент №96523). Как видно на рис.6 алюминиевая фольга полностью закрыта полипропиленом. Фитинг надежно прилегает к трубе по всей свариваемой поверхности.

Важно отметить, что торцевание или зачистка конца трубы при этом не производились.