Трубы из полипропилена для инженерных систем водоснабжения и отопления

В. Е. Бухин, канд. техн. наук, учебный центр НПО «Стройполимер»

Почему на трубном рынке присутствуют PP-R трубы, имеющие цену, близкую или ниже стоимости сертифицированного трубного сырья?

Цена полимерных труб складывается из стоимости сырья (около 85 %), стоимости переработки и прибыли. Чтобы получить ощутимую прибыль при низкой цене продукции можно снизить стоимость переработки и/или затраты на сырье.

Технические требования к трубной марке для изготовления напорных труб из статистического сополимера пропилена с этиленом – PP-R (именно такие трубы используются в качестве напорных в инженерных системах зданий) регламентированы в ГОСТ Р 52134 [3]. Сертификацию сырья обычно проводит его изготовитель, а сертификацию трубной продукции – переработчик сырья в соответствии с нормами ГОСТ Р 52134 (3, табл. 36) по следующим показателям:

• санитарно-гигиенические характеристики;
• длительная прочность материала труб, MRS^*;
• внешний вид, маркировка;
• размеры, овальность;
• стойкость при постоянном внутреннем давлении;
• изменение длины после прогрева;
• относительное удлинение при разрыве, предел текучести при растяжении;
• изменение показателя текучести расплава;
• ударная прочность по Шарпи;
• температура размягчения по Вика.

Зачастую сертификация труб и фитингов производится не по всем перечисленным показателям, что является недопустимым и такие изделия применять не следует.

При приемке партий изделий службой качества предприятия – изготовителя труб и деталей проводятся следующие виды испытаний [3, табл.35]:

• внешний вид, маркировка;
• размеры;
• изменение длины труб после прогрева;
• стойкость фитингов к прогреву;
• относительное удлинение при разрыве, предел текучести при растяжении труб;
• ударная прочность труб по Шарпи;
• температура размягчения по Вика;
• изменение показателя текучести расплава;
• стойкость при постоянном внутреннем давлении труб:
  • 20 °C – 1 ч
  • 20 °C – 100 ч
  • 95 или 80 °C – 165 ч
  • 95, 80 или 60 °C – 1000 ч;
• стойкость при постоянном внутреннем давлении фитингов из PP-R и их соединений:
  • 20 °C – 1 ч
  • 95 °C (80 °C) – 1000 ч.

Сертификат и протокол приемосдаточных испытаний или его заверенная копия (если продается часть изготовленной партии труб и деталей) должны предоставляться покупателю по его требованию.

Соблюдение этих условий гарантирует качество труб и соединительных деталей.

Недобросовестные производители экономят на приемосдаточных испытаниях и/или используют PP-R, не имеющий сертификата трубной марки.

Для удешевления расходов на сырье некоторые производители в целях экономии используют натуральный PP-R, а необходимые эксплуатационные и технологические добавки или их готовые смеси самостоятельно вводят в загрузочные бункера литьевой машины или экструдера, иногда в уменьшенном количестве (для экономии). Из-за недостаточной гомогенизации добавок в массе полимера такие трубы и детали имеют более низкие показатели качества, чем изготовленные из полипропилена, полученного с помощью профессиональных смесителей.

Перечисленные приемы позволяют снизить расходы на сырье и его переработку, но существенно снижают качество готовой продукции и ее себестоимость.

Какие преимущества дает армирование PP-R труб стекловолокном?

Расширить диапазон параметров и области применения трубопроводов из полипропилена позволяет многослойная экструзионная труба с интегрированным в средний слой стенки волокнистым наполнителем.

Согласно информации фирмы Cincinnati Extrusion, трехслойные трубы из PP-R (полипропилен рандом сополимер) с армированным стеклянными волокнами промежуточным слоем представляют собой интересную альтернативу традиционным трубам для транспортировки горячей и холодной воды в отопительных и санитарно-технических системах зданий.

Труба состоит из двух внешних слоев, изготовленных из материала PP-R, между которыми находится армированный короткими стеклянными волокнами промежуточный слой из гомополипропилена, причем содержание стеклянных волокон составляет 10–20 % (некоторые фирмы используют для промежуточного слоя PP-R).

Соотношение слоев трехслойной трубы по толщине обычно изменяется в пределах от 25/50/25 % до 33/33/33 %.

Для изготовления вышеуказанных труб компания Cincinnati Extrusion рекомендует использовать поточную линию, состоящую из двух одношнековых экструдеров Tabs. Для изготовления наружных слоев применяется экструдер с длиной шнека, равной 30 D, и с пазами в области зоны загрузки технологического узла.

Промежуточный слой формуется с помощью экструдера с длиной шнека, равной 25 D, и с обладающим повышенной износостойкостью гладким технологическим узлом, специально предназначенным для переработки наполненного стеклянными волокнами полипропилена.

К основным преимуществам новой трубы относятся высокие показатели жесткости и модуля упругости, обеспечиваемые применением армирующих стеклянных волокон. Однако эти трубы не являются барьерными и не препятствуют проникновению кислорода из воздуха в транспортируемую среду и для закрытых систем отопления непригодны.

Согласно информации фирмы Borealis, последнее исследование обнаружило на европейском рынке девять различных систем труб от различных производителей. Все трубы являются трехслойными, с наполненным средним слоем. Наполнитель составляет 5–15 % от общей массы трубы. Наполнителем является в основном стекловолокно длиной 100–400 мкм. Длина стекловолокна зависит от технологии приготовления смеси и набора шнека экструдера. Размер среднего слоя составляет 20–50 %. Средний коэффициент линейного теплового расширения (КТР): 32·10^–6 – 70·10^–6 (у ненаполненного полипропилена 138·10^–6).

В России для PP-R КТР принимаются равным 0,15 мм/м·°C согласно СП 40-101–96 [4].

Трубы из PP-R со стекловолокном не нуждаются в зачистке перед сваркой.

Анализ существующего рынка труб из PP-R со стекловолокном указывает на исключительно широкий диапазон технических характеристик и качества труб.

Даже лучшие из доступных систем PP-R со стекловолокном не превосходят по своим качествам системы PP-R с алюминиевым слоем.

Длительный опыт использования систем PP-R с алюминиевым слоем подтверждает их высочайшее качество и прекрасные долговременные характеристики. Опыт использования стекловолоконных систем не столь велик.

Фактически PP-R трубы со стекловолокном позволяют сократить количество компенсаторов при применении их в системах горячего водоснабжения и открытых системах отопления.

Литература

1. Бухин В. Е. Полипропиленовые напорные трубопроводы в инженерных системах зданий. М., 2010.

2. Попов Д. Особенности монтажа армированных труб из полипропилена // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2009. № 11.

3. ГОСТ Р 52134–2003 с изм. №1 от 01.06.2010. Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия.

4. СП 40-101–96. Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена «рандом сополимер».

* При необходимости предприятие – изготовитель труб может проверить свойства сырья испытаниями на стойкость к действию постоянного внутреннего давления при температуре 95 °С не менее чем на трех образцах при двух различных уровнях давления и времени испытаний хотя бы на одной ступени давления не менее 2500 ч. Результат испытаний считают положительным, если обе точки разрушения труб будут расположены не ниже эталонных кривых длительной прочности, представленных в прил. В стандарта [2]. Согласно [3, п.5.3.2.3] величина минимальной длительной прочности MRS должна быть не менее 8 МПа.