Металлические трубы

Основным фактором, влияющим на срок службы металлических трубопроводов, является появление коррозионных процессов при контакте с водой, а также скорость развития коррозии.

При использовании медных труб к причинам, сокращающим срок службы системы, относят также высокую скорость потока воды и наличие в воде твердых тел, что может привести к механическому вымыванию или повреждению защитного кислородного слоя на поверхности меди. Значительное влияние на продолжительность службы системы могут также иметь ошибки при монтаже - образование затека на внутренней поверхности трубы во время пайки. Оценить продолжительность срока службы металлических трубопроводов достаточно трудно. Это связано с невозможностью точно предсказать, когда и как быстро начнут развиваться коррозионные процессы, которые зависят от ряда перечисленных выше причин.

Для того, чтобы определить, можно ли использовать данные металлические трубы, необходимо провести физико-химический анализ воды из ее источника (например, водопровода) и сравнить полученные показатели агрессивности воды с допустимыми для данного материала нормами. В связи с тем, что физико-химические свойства воды могут изменяться в процессе эксплуатации, данный способ проверки пригодности материала является достаточно неточным. Следует также помнить, что на срок службы системы могут оказать влияние ошибки проектирования и монтажа. Тем не менее, на сегодняшний день описанный далее метод дает единственную возможность принятия решения о применении труб из данного металла [7].

Стальные трубы

Во внутренних системах ГВС применяют оцинкованные трубы с увеличенным слоем цинка ОС2. Монтаж данных труб в системе можно производить посредством резьбовых и фланцевых соединений. Оцинкованные трубы сейчас не сваривают, но их можно паять, применяя тугоплавкий припой.

Резьбовые соединения бывают разъемными и неразъемными. Разъемные соединения выполняют при помощи двусторонних соединительных муфт и стонов с длинной резьбой. Герметичность резьбового соединения обеспечивают благодаря соответствующему затягиванию и использованию уплотнительных материалов. Все типы резьбы четко стандартизированы, а их параметры описаны в PN-ISO 7-1. Внешнюю резьбу для соединения трубопроводов применяют коническую, а для внутренних соединений используют цилиндрическую резьбу. В качестве уплотняющего материала применяют паклю из конопли или льна, пропитанную олифой или суриковой пастой, а на сегодняшний день чаще всего фторопластовую ленту или пасту. Резьбовые фитинги для труб, используемые в резьбовых соединениях, изготавливают из ковкого чугуна согласно PN-EN 10242.

В ситуации, если не удается достичь соответствующей герметичности резьбового соединения только при помощи резьбы, применяют фитинг с двойной резьбой - внутренней и наружной. Если элементы, соединяемые этими двумя видами резьбы, должны оставаться герметичными под давлением, то между поверхностями, находящимися под прямым углом к резьбе обоих фитингов, вкладывают соответствующую прокладку и прижимают, максимально затягивая соединяемые элементы. Указанные резьбовые соединения подробно описаны в PN-ISO 228-1.

Фланцевые соединения служат для соединения трубопроводов большого диаметра (более 100 мм), а в системах высокого давления также применяются при соединении труб меньшего диаметра. Фланцы - это плоские детали круглой формы, устанавливаемые на трубы вдоль ее оси, с равномерно расположенными отверстиями. Для уплотнения фланцевых соединений применяют различные прокладки.

На сегодняшний день стальные оцинкованные трубы в системах ГВС применяются все реже. Это связано с тем, что они быстро подвергаются коррозии. Кроме того, в них образуются плотные осадки, в которых может легко развиваться легионелла.

Медные трубы

Медные трубы использовали для подачи воды еще в древние времена, например, в Древнем Египте. На сегодняшний день, с учетом технологического прогресса, такие трубы все чаще применяют в санитарно-технических системах. Медные трубопроводы считаются прочными и безопасными для здоровья. Они нашли широкое применение в системах подачи питьевой воды [10]. В системах горячего и холодного водоснабжения применяют трубы из меди марки Cu-DHP (медь дезоксидированная фосфором, обозначение согласно ISO 1190-1). Такие трубы нельзя укладывать непосредственно под землей. Трубы из меди должны соответствовать ряду требований по химическому составу, размеру (с учетом допустимой погрешности), механическим свойствам, а также качеству внутренней поверхности. Такие трубы также должны соответствовать механическим и гигиеническим нормам.

Соответствие вышеуказанным требованиям дает гарантию, что выполненные из медных труб системы будут достаточно прочными, а, кроме того, удобными в монтаже. Производят три типа труб для инженерных систем (обозначение согласно EN 1057):

- мягкие - R 220;

- полутвердые - R 250;

- твердые - R 290.

Требования, предъявляемые к размерам труб, касаются внешнего диаметра (диаметра номинального), толщины стенки и длины. Эти требования имеют отличия для труб, предназначенных для водопроводных систем (подачи горячей и холодной воды) и газопроводов, а также для труб, используемых в системах отопления. В стандарте PN-EN 1057 данный вопрос рассмотрен намного подробнее (табл. 5.1).

В стандартах некоторых стран максимальный диаметр может быть иным. Так, в Украине допускается максимальный диаметр 219 мм.

Соединение медных труб так же, как и всех остальных видов труб можно разделить на разъемное и неразъемное. Неразъемное соединение выполняют такими методами:

- капиллярная пайка - мягкая либо твердая в зависимости от припоя и назначения системы;

- сварка с фитингами или без;

- механическая опрессовка.

Для соединения медных труб внешнего диаметра 8... 108 мм применяют следующие виды фитингов:

- для капиллярной пайки;

- для механической опрессовки.

Трубы диаметром более 108 мм рекомендуется соединять только посредством сварки встык. К неразъемным соединениям относят такие виды соединений, при которых используют фитинги-переходники. Такие фитинги с одной стороны имеют внутреннюю или внешнюю резьбу, а с другой стороны - раструб, соответствующий неразъемному соединению. Изготавливают переходники с раструбами различного типа (смешанного) для соединения медных труб с трубами из других материалов (стальными или полимерными), а также с арматурой и другими элементами систем. Все виды фитингов должны соответствовать требованиям, обеспечивающим прочность и герметичность соединения с трубами. Часть таких требований одинакова для фитингов различного типа, например, требования, предъявляемые к материалам, качеству поверхности, допустимому давлению и маркировке.

Разъемные соединения применяют, прежде всего, для соединения медных труб с различного рода арматурой, оснащением (включая распределители, насосы, счетчики, фильтры), приборами, а также с целью разделения большой трубопроводной системы на разъемные участки. Разъемные соединения труб диаметром до 100 мм выполняют при помощи соединительных муфт, а на трубах большего диаметра применяют фланцевые соединения.

Исторически сложилось, что основным способом соединения медных труб в санитарно-технических системах была капиллярная пайка. В отличие от Западной Европы она продолжает оставаться наиболее распространенным методом соединения в странах Восточной Европы. При этом используют следующие материалы для пайки:

- мягкие припои (температура плавления 220...250 °С);

- твердые припои (температура плавления 630...890 °С);

- флюсы, основная роль которых состоит в защите спаиваемых поверхностей от окисления и удалении окисных слоев на механически очищенной поверхности во время постепенной обработки припоем.

Для соединения медных труб также применяют пасты для пайки (мягкая пайка), представляющие собой смесь флюса с соответствующим мягким припоем (минимум 60 % мягкого порошкообразного припоя).

В Польше независимо от вида системы (система подачи питьевой воды, система отопления) разрешено применение только рекомендованных припоев для строительства, имеющих гигиенический сертификат, выданный Государственной санитарной службой. Согласно санитарным требованиям в системах подачи питьевой воды запрещается использовать припои, содержащие кадмий и олово.

Ниже представлены преимущества меди, обеспечивающие прочность и экономичность системы:

1. Очень высокая стойкость к коррозии, что связано с химическими свойствами меди. Медь проявляет устойчивость к соединениям, находящимся в воде;

2. Медь - это очень прочный материал. Большинство производителей медных труб дают 50-летнюю гарантию. Трубопровод из медных труб не требует текущего обслуживания и ремонта;

3. Постоянство механических и физических свойств меди;

4. Современные технологии производства обеспечивают максимально гладкую внутреннюю поверхность трубы, что препятствует образованию камня на поверхности трубопровода, гарантирует постоянство диаметра медной трубы в течение всего срока эксплуатации, а также ограничивает развитие местной коррозии. Гладкая поверхность трубы с низким коэффициентом шероховатости (около 0,0015 мм) обеспечивает минимальные линейные потери давления воды;

5. Медь очень износостойка. Медные трубопроводы не подвержены расширению или сужению при изменении температуры;

6. В сравнении с другими трубами, применяемыми в системах ГВС, медные трубы имеют меньший внешний диаметр, занимают меньше места, поэтому они менее заметны;

7. Медные трубы не горят (в отличие от полимерных), не поддерживают горения, а также не выделяют токсичные газы при пожаре. Медные трубы не плавятся и по ним может течь вода, даже если такие трубы находятся в охваченном пожаром помещении;

8. Медь считается экологическим материалом, является вторичным сырьем, полностью обновляемым в процессе переработки. Применяемые в инженерных системах медные трубы подлежат вторичной переработке, а в случае демонтажа медные трубы и фитинги можно использовать повторно [10].

Такие свойства меди, как пластичность и в то же время высокая устойчивость к растяжению делают процесс монтажа более легким. Как уже говорилось ранее, медные трубы могут быть трех типов, что позволяет оптимально использовать их свойства. Например, на длинных участках имеет смысл прокладывать твердые трубы (медь R290), поскольку они обладают максимальной жесткостью, а при прокладке системы в помещении рекомендуется применять трубы из мягкой меди (R220), которые легко сгибаются. При проектировании систем водоснабжения необходимо помнить о тепловых свойствах меди. Медь является одним из лучших проводников теплоты, а коэффициент ее теплопроводности равен 395 Вт/(м-К). В связи с этим необходимо производить термическую изоляцию трубопровода при помощи специальных изоляционных цилиндров. Коэффициент теплового линейного удлинения меди равен 0,0166 мм/(м-К). При проектировании системы необходимо уделить особое внимание компенсации теплового удлинения трубопроводов (применению соответствующей длины прямолинейных участков, компенсаторов, соответствующего крепления). Этот факт крайне важен в местах соединений, поскольку при неправильном расчете компенсации место пайки может быть легко повреждено. Тепловое удлинение медных труб приблизительно в три раза меньше, чем труб из полимерных материалов [10].

Медь - это химический элемент, крайне важный для здоровья человека, участвующий в процессе образования гемоглобина и энзимов. Медь обладает бактерицидными свойствами. Ионы меди убивают бактерии и водоросли. В медных трубах не развивается биологическая мембрана, что особенно важно в случае такой бактерии как легионелла - источника опасности в системах ГВС. Поскольку медь не допускает развития бактерий, качество воды после прохождения по системе остается неизменным [3]. Растворенная медь является безопасной для здоровья, поскольку она не накапливается в организме человека.

Системы, выполненные из медных труб, чаще всего содержат 99,9 % чистой меди. Встречаются также трубы с маркировкой «Carbon Free», что означает «не содержащие углерода». Этот термин обозначает, что медная труба обеспечивает неизменное качество питьевой воды, а также имеет исключительную устойчивость к питтинговой (язвенной) коррозии, которая возникает под воздействием углерода, оставшегося на поверхности трубы в момент ее производства. Согласно Европейскому Стандарту EN1057 уровень углерода не может превышать 0,20 мг С/дм2. В трубах «Carbon Free» углерод содержится в минимальном количестве - менее 0,05 мг С/дм2. Такие трубы характеризуются особой чистотой. Они изготовлены из меди высшего класса, полученной электролитическим путем. Содержание меди в продукте составляет 99,97 %, что соответствует европейскому стандарту UNI-EN 1412. По технологическим причинам, в процессе производства таких труб не используется медный лом. Кроме того, весь процесс производства проходит под тщательным контролем на предмет появления микро- и макротрещин, выявить которые можно только в процессе эксплуатации. Трубы «Carbon Free» сохраняют однородность и размерную стабильность.

Трубы из нержавеющей стали

Трубы из нержавеющей стали начали использовать в системах горячего и холодного водоснабжения лишь в последние годы. Такие трубы производят по стандарту PN-EN ISO 1127:1999. Основной характерной чертой труб из нержавеющей стали является устойчивость к коррозии и гладкая поверхность, что обеспечивает низкие потери давления, а также затрудняет образование осадка.

При соединении труб из нержавеющей стали прибегают к неразъемным пресс-соединениям. Такой способ соединения требует применения специальных фитингов из бронзы с кольцевыми прокладками типа «оринг», а также специального прибора для опрессовки. Во время пресс-соединения происходит изменение формы раструба фитинга, трубы и прокладки, обеспечивающее герметичность и перенос осевых напряжений. Время выполнения такого пресс-соединения составляет около 6 с. Для выполнения соединения нет необходимости использовать дополнительные приборы. Это полностью безопасная операция, выполняемая при температуре окружающей среды. Приборы для пресс-соединений могут быть ручными или электрическими (с питанием от аккумулятора). Трубы из нержавеющей стали можно также соединять с помощью сварки.

Разъемные соединения труб из нержавеющей стали выполняют классическим способом с помощью соединительных муфт.

Шафлик В./Современные системы горячего водоснабжения. - К.: ДП ИПЦ «Taici справи», 2010.