• Техподдержка
• Статьи
• Архив
• Трубы из сшитого полиэтилена VALTEC PEX-EVOH

Трубы из сшитого полиэтилена VALTEC PEX-EVOH

На сегодняшний день в российском строительстве растет доля низкотемпературных систем отопления. Современные котлы и отопительные приборы способны полноценно отапливать помещения с температурой теплоносителя до 80 °С. К тому же в последнее время широкое распространение получили системы напольного отопления. Температура и давление теплоносителя в данных системах позволяют использовать более простые и дешевые материалы. Именно поэтому на российском рынке сейчас существует большой спрос на трубопроводы из сшитого полиэтилена. Данный вид трубопроводов сочетает в себе надежность при использовании в низкотемпературных системах отопления, простоту монтажа и низкую стоимость.

Трубопровод из сшитого полиэтилена, или, как его называют, PEX-труба, представляет собой практически монолитную конструкцию, основным материалом которой является молекулярно-сшитый полиэтилен. Обычный полиэтилен состоит из длинных углеводородных молекул, которые никак не связаны друг с другом и не пригоден для использования в качестве основного материала трубопроводов систем отопления из-за низкой термостойкости. Молекулярно-сшитый полиэтилен имеет поперечные связи между цепочками углеводородных молекул, и потому данный материал имеет более высокую прочность и жесткость и что самое главное – более высокую стойкость к температурным воздействиям.

Если говорить о металлополимерных трубопроводах, то под этим термином на сегодняшний день принимаются достаточно обширный класс полимерных трубопроводов, основное отличие которых от обычных трубопроводов заключается в наличии армирующей прослойки из металлической, как правило алюминиевой, фольги между внутренним и наружным слоем полимера. При этом в качестве материала внутреннего и наружного слоев может использоватьсятот же самый материал, что и в PEX-трубах, а именно сшитый полиэтилен. Так же могут использоваться и другие материалы – полиэтилен (PE, PE-HD), полиэтилен повышенной температурной стойкости (PE-RT), полипропилен (PP-R) и т.д.

В то время как характеристики металлополимерных труб зачастую зависят от свойств используемых материалов и качества клеевого слоя, характеристики PEX-труб, как правило, зависят от степени сшивки полиэтилена, толщины стенки трубопровода и способа нанесения кислородонепроницаемых слоев.

Сшивка полиэтилена определяет прочностные и термические характеристики трубопровода. В первую очередь сшивка позволяет добиться долговременной стойкости к высокой температуре и давлению (увеличивает предел логарифмически-пропорциональной релаксации). Сшивка полиэтилена может происходить различными способами и с различной степенью. Различают три основных промышленных способа сшивки полиэтилена: 

• пероксидный метод (PEX-a) является химическим методом сшивки полиэтилена и заключается в сшивке органическими пероксидами и гидропероксидами. Трубопровод, получаемый при данном методе, имеет степень сшивки около 75 %;
• силановый метод (PEX-b) также является химическим. При сшивке данным способом используются органосиланиды. Минимальный коэффициент сшивки данным методом ограничен 65 %;
• радиационная сшивка (PEX-c) производится при помощи потока заряженных частиц. Коэффициент сшивки составляет около 60 %.

Трубопроводы VALTEC PEX-EVOH проходят полый технологический цикл сшивки силановым методом (PEX-b) на современном оборудовании, за счет чего обеспечивается равномерная сшивка полиэтилена состепенью сшивки 68–70 %.

Метод сшивки трубопроводов практически не влияет на физические свойства готового трубопровода. На свойства трубопровода в основном влияет степень сшивки. При увеличении степени сшивки возрастает прочность, термостойкость, стойкость к агрессивным средам и ультрафиолетовым лучам. Однако вместе с увеличением степени сшивки увеличивается хрупкость и уменьшается гибкость полученного трубопровода. Если довести степень сшивки полиэтилена до 100 %, то по своим свойствам он будет подобен стеклу.

Так же сшивка полиэтилена дает полученному трубопроводу «эффект памяти формы». Его суть заключается в том, что предварительно деформированный трубопровод после прогрева восстанавливает свою исходную форму. Это свойство проявляется из-за того, что при изгибе и деформации молекулярно-связанные участки сжимаются или растягиваются. После прогрева в местах деформации возникают внутренние напряжения, за счет которыхвосстанавливается изначальная форма (рис. 1).

Излом и восстановление формы после прогрева до 100 °С трубы VALTEC PEX-EVOH (способ сшивки – PEX-b)     

Излом и восстановление формы после прогрева до 100 °С трубы из PEX-a с антидиффузионным слоем

Излом и восстановление формы после прогрева до 100 °С трубы из PEX-с без антидиффузионного слоя (неокрашенный сшитый полиэтилен при высокой температуре становится прозрачным)

Рис. 1. Восстановление формы трубопроводов после деформации

На рис. 1 показано восстановление трубопроводов с различными способами сшивки после залома. При всех способах сшивки трубопроводы восстановили свою первоначальную форму. На трубопроводах, покрытых антидиффузионным слоем, послевосстановления образовались складки. В этих местах антидиффузионный слой отслоился от слоя PEX. Данный дефект практически не влияет на характеристики трубопровода, так как основную несущую способность трубопровода определяет слой PEX, который полностью восстановился. Незначительное отслоение антидиффузионного слоя несущественно увеличивает кислородопроницаемость трубопровода. Трубопровод без антидиффузионного слоя после прогрева становится прозрачным. Данный эффект присущ любому неокрашенному сшитому полиэтилену.

Эффект памяти формы очень полезен при монтаже. Если во время монтажа трубопровода образуется излом, сдавливание или иная деформация, то она легко устраняется прогреванием трубопровода до температуры 100–120 °С. К тому же, при выполнении соединения PEX-трубопровода с фитингом также возникают деформации в бороздках штуцера (рис. 2). При подаче теплоносителя и прогреве трубопровода в этих местах возникают восстанавливающие усилия. За счет данных усилий трубопровод плотнее облегает штуцер, что повышает надежность соединения.

Рис. 2. Соединение PEX-трубы VALTEC с пресс-фитингом

Рис. 3. Изгиб PEX-трубы диаметром 20 мм на радиус 100 мм

Выбор диапазона степени сшивки полиэтилена 68–70 % для трубопроводов VALTEC PEX-EVOH обусловлен оптимальным соотношениемпрочностных характеристик трубопровода и его гибкости. Например, PЕХ-трубу VALTEC можно вручную при комнатной температуре согнуть на радиус, равный пяти диаметрам трубы (рис. 3), а при использовании трубогиба или кондуктора – на радиус, равный трем диаметрам. Трубопровод со сшивкой более 70 % будет иметь радиус изгиба вручную не менее семи диаметров. Большего изгиба трубопровода при такой степени сшивки можно добиться только при использовании строительного фена.

Следует отметить, что PEX-трубопроводы являются достаточно упругими и плохо поддаются изгибанию. После «холодного» изгиба отрезок трубы будет принимать первоначальную форму. Однако если предварительно прогреть трубопровод и дать ему остыть в фиксированном положении, то он сохранит это положение. При повторном прогреве трубопровода отрезок вернется в исходное состояние за счет эффекта памяти формы.

Эффект памяти формы не следует путать с упругой деформацией. В первом случае исходная форма принимается только после прогрева, а во втором сразу же после снятия деформирующих усилий и только в пределах упругой деформации (без изломов).

Трубопроводы PEX-EVOH фирмы VALEC допустимо замоноличивать в строительные конструкции как с кожухом, так и без кожуха. При замоноличивании PEX-EVOH труб в кожухе есть возможность замены небольших участков трубопроводов без вскрытия пола.

Толщина стенки трубопровода напрямую влияет на максимальное давление теплоносителя, которое может выдержать трубопровод. Трубы VALTEC PEX-EVOH изготавливаются с такой же толщиной стенки, как и у металлополимерных трубопроводов – 16 х 2,0, 20 х 2,0 мм. Это позволяет использовать для монтажа трубопровода стандартные пресс-фитинги, выпускающиесядля металлополимерных трубопроводов.

Недостатком материала PEX является то, что он кислородопроницаем. Вода в трубопроводах без защиты от кислорода через определенное время насыщается кислородом, что может привести к коррозии элементов системы. Для уменьшения кислородопроницаемости PEX используется тонкий слой из поливинилэтилена (EVOH). Основной слой PEX и слой EVOH соединяются между собой клеем. Стоит отметить, что слой EVOH не предотвращаетполностью эмиссию кислорода, а лишь уменьшает кислородопроницаемость до значения 0,05–0,1 г/ м³ · сут., что допустимо для систем отопления.

В трубе VALTEC PEX-EVOH антидиффузионный слой выполнен снаружи, т.е. труба имеет трехслойную конструкцию: PEX-клей-EVOH.На рынке также встречаются пятислойные (PEX-клей-EVOH-клей-PEX) трубы (рис. 4).

Рис. 4. Конструкция пяти- и трехслойных PEX-труб с антидиффузионным слоем

Такая конструкция разработана для того, чтобы исключить возможность повреждения слоя EVOH. Однако испытания показали, что трехслойная труба (с нанесенным слоем EVOH снаружи) более надежна, чем пятислойная. Повышенная прочность трехслойной трубы обусловлена тем, что слой PEX является монолитным по всему сечению трубы, в отличие от пятислойной, в которой рабочий слой PEX прерывается слоем EVOH и клеем, из-за чего прерываются внутренние поперечные межмолекулярные связи полиэтилена. Также при данной конструкции возможно расслоение трубы при перегреве ее строительным феном во время изгиба.

Мнение о том, что наружный слой EVOH в трехслойной конструкции подвержен истиранию, ошибочно. Твердость слоя EVOH значительно выше, чем у слоя PEX, поэтому при правильной транспортировке повреждение наружного слоя маловероятно.

Трубопроводы из сшитого полиэтилена рекомендуется использовать при устройстве низкотемпературных систем отопления. Использование PEX-трубопроводов для систем высокотемпературного отопления не запрещается. Но тут следует отметить, что при этом допустимое максимальное давление трубопровода будет намного ниже паспортного. К тому же расчетный срок службы трубопровода в такой системе сократится.

Производители трубопроводов в основном устанавливают максимальную рабочую температуру и давление из расчета срока службы трубопровода – 50 лет. При замоноличивании и скрытой прокладке замену данных трубопроводов можно производить совместно с капитальным ремонтомздания или помещения. Более частая замена замоноличенных трубопроводов повлечет большие финансовые затраты на переделку конструкций здания.

Но температура теплоносителя во время эксплуатации системы различна. Летом и в переходный период температура теплоносителя ниже расчетной. Для оценки применимости трубопроводов к определенному температурному режиму в условиях меняющейся температуры теплоносителянормативами определены классы эксплуатации. Данные классы показывают доли влияния различных температур от всего пятидесяти летнего срока эксплуатации.

На рис. 5 представлен график, показывающий продолжительность влияния различных температур на трубопровод при четвертомклассе эксплуатации (низкотемпературное радиаторное отопление)

Рис. 5

Поэтому при определении типа трубопровода следует руководствоваться допустимым классом эксплуатации данного трубопровода, указанном в паспорте трубы. Трубопроводы из PEX, представленные на российском рынке, подходят для классов эксплуатации 1, 2, 3, 4 и ХВ.

Таким образом, благодаря своей надежности и низкой стоимости трубопроводы из сшитого полиэтилена стали все чаще и чаще применятьсяпри устройстве низкотемпературных систем отопления и систем водоснабжения.

Более подробную информацию по монтажу и применению трубопроводов VALTEC PEX-EVOH можно найти в разделе «Техническая документация».

Автор: Д.В. Жигалов