МЕТАЛЛОПЛАСТИК ИЛИ ПОЛИЭТИЛЕН

Что представляют собой трубы из сшитого полиэтилена (PEX)?

В первую очередь обратим внимание на методы его сшивки, а также особенности, которые приобретает сшитый разными способами полиэтилен.

"Сшивка" - это создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счет образования объемных поперечных связей между макромолекулами полимера. Прочность труб зависит от степени сшивки (показатель измеряется в процентном соотношении), но сравнивать степени сшивки полиэтилена разных способов сшивки - невозможно, так как образованные в результате сшивки молекулярные связи материалов имеют различную прочность, (то есть полиэтилены сшитые до одной и той же степени, но разными методами - будут иметь различную прочность). Например энергия молекулярной связи, которая образуется в PEX-b (780 Дж/моль) выше энергии связи в полиэтилене PEX-а (630 Дж/моль).

На сегодняшний день существует четыре типа сшивки:

1) Пероксидная сшивка (PEX-a)

Метод химический, самый дорогой (при такой сшивке используются органические пероксиды и гидропероксиды, производство которых дорого) и имеющий самый высокий показатель степени сшивки (таким методом получают полиэтилен максимальной сшивки - 70-75%).

Некоторые испытания труб из сшитых полиэтиленов (диаметром 25 мм и длиной 400 мм) показывают прочностное преимущество силановой сшивки: при температуре испытания 90°C  давление разрушения труб (в МПа) составило 1,72 (РЕХ-а), 2,28 (PEX-b) и 1,55 (РЕХ-с). То есть, PEX-a несмотря на наибольшую степень сшивки (которая является скорее недостатком, нежели достоинством из-за того, что сказывается на жесткости), не является самым прочным материалом.

2) Силановая сшивка (PEX-b)

Также химический, использующий органосиланиды (соединения кремния с органическими радикалами). Силаниды - ядовитые вещества (например, в кабельной промышленности для сшивки используются крайне токсичные кремневодороды), но при сшивке они либо полностью переходят в химически связанное состояние, либо превращаются в химически нейтральный органический спирт (который вымывается при гидратации трубопроводов).

Следует учесть и тот факт, что силановые связи тоже могут "вылезать боком", если их разрывать: трубы PEX-b нельзя монтировать при помощи фитингов с надвижной гильзой - во время такого монтажа конец трубы расширяется экстрактором, а для PEX-b (в связи с меньшим, по сравнению с PEX-a, относительным удлинением) процедура расширения трубопровода приводит к накапливанию микротрещин, сокращающих срок службы соединения.

Воздействие на полиэтилен производят потоком электронов или гамма-лучей. Неизбежным недостатком такого способа является неравномерность сшивки (по длине и по толщине). Также, во многих европейских странах (несмотря на использование безопасных технологий этого метода) производство труб сшитых «с»-способом запрещено. Самым дешевым (и весьма сомнительным по безопасности) метод становиться в случае использования радиоактивного кобальта.

Что касается равномерности сшивки PEX-b, то на сегодняшний день у серьезных производителей он не отстает от РЕХ-а (проблемы могут оставаться только у мелких, неавтоматизированных производств).

3) Сшивка азотированием (PEX-d)

Химический метод. Минимальная степень сшивки рабочего слоя при сшивании с помощью азо-эфира не нормируется.

Есть простой способ определить, что перед вами – сшитый полиэтилен или обычный. Для этого кусочек трубы нужно нагреть до 150–180 ºС. Вот, например, две трубы поле 30-ти минутного прогрева в печи (180ºС).

 Любая из труб (РЕХ-а, PEX-b, РЕХ-с) обладает "эффектом памяти" (предварительно деформированная труба после прогрева восстанавливает свою исходную форму, которую она имела до деформации). Отличие PEX-a (в силу особенностей производства) буде стремиться "выпрямиться", а PEX-b и PEX-с будут стремиться к форме дуги (с радиусом, равным радиусу бухты).

Что касается труб, покрытых антидиффузионным слоем, то после восстановления на них образовываются складки (этого самого антидиффузионного слоя), что, впрочем, не влияет на характеристики трубы (так как рабочим слоем является слой PEX, который полностью восстановился).

Основным показателем безопасности трубопровода и фитингов является гигиенический сертификат (сертифицированные трубы и фитинги допустимы к установке в системах питьевого водоснабжения).

Термостойкий полиэтилен PERT мало оправдывает название: этот сравнительно новый материал (в отличие от обычного) не обладает ни свойствами температурной памяти, ни долговременной стойкостью к высоким температурам и давлению (а также является менее кислотостойким).

Отдельный вопрос - использование труб в системах отопления с расчетной температурой теплоносителя в 95°C. Проблема заключается в том, что в большинстве своем рабочая температура труб - 90°C и (если применять данные трубы для высокотемпературного радиаторного отопления), то только в системе, спроектированной на максимальную рабочую температуру 90 оС (ведь следует учесть, что в условиях превышения рабочей температуры - неизбежно снижается срок эксплуатации).

Кроме всего прочего, при выборе полиэтиленовой трубы для теплоснабжения и отопления следует обратить внимание на наличие кислородозащитного слоя. Дело в том, что для обеспечения ожидаемого срока службы стальных и алюминиевых элементов системы (например в котлах, насосах...) следует использовать деаэрированный теплоноситель и трубы с кислородопроницаемостью не более 0,1 г/м³·сут (Для сравнения: при температуре воздуха 20ºС трубы из сшитого полиэтилена с толщиной стенки 2мм и диаметром 16мм составляет 670 г/м³·сут). То есть обычная труба будет способствовать коррозии, что и подтверждает необходимость кислородозащитного слоя. (Также, для удаления кислорода устанавливают специальные проточные деаэраторы, в которых происходит резкое снижение скорости протока и, благодаря этому - удаление выделившихся газов).

Узнав о том, что температурное удлинение трубы из сшитого полиэтилена практически в 8 раз больше, чем металлопластиковой, наверное легко испугаться и сделать неверные выводы. Конечно (подумаете вы), при нагревании трубопровод начнёт удлиняться и сразу же "упрется" в стяжку. Чтобы не ошибиться в выводах о том, что произойдет дальше, давайте рассмотрим ситуацию поподробнее. Начнем с того, что вместо удлинения (в случае открытой укладки), стяжка будет как бы "сжимать" трубопровод (ведь в стяжке его длина не сможет измениться). Измениться кое-что другое - напряжение, которое оказывает труба на стяжку пола. То есть, следует задаться вопросом, а выдержит ли стяжка температурное напряжение трубы? Проведя соответствующие расчеты можно получить формулу, позволяющую сравнить трубопроводы между собой по напряжению, которое они оказывают на стяжку. Согласно полученным данным, при нагреве на 50 °C:

16-мм металлопластиковая труба окажет давление 9,5 · 10–4 МПа,

16-мм PEX-трубы - 5,5 · 10–4 МПа,

½” стальная труба - 187,9 · 10–4 МПа.

Как видим, PEX-трубы оказывают на стяжку наименьшее напряжение.

Нагрузка от трубопровода на стяжку зависит не только от температурного расширения трубопровода, но и от модуля упругости, который у сшитого полиэтилена относительно низкий по сравнению с остальными типами материалов. Сталь, за счёт большого модуля упругости, несмотря на самый низкий коэффициент температурного расширения, вызывает в стяжке намного большее напряжение, нежели трубы с большим температурным расширением.

Фитинги для соединения труб из сшитого полиэтилена: с надвижной гильзой и пресс-фитинги - где и какие подводные камни? Казалось бы: пресс-фитинг не учитывает температурную память полиэтиленовой трубы, но... снова не так: сталь будет сохранять форму (а материал трубы - "подстраиваться" под нее), ведь сталь значительно превосходит полиэтилен по модулю упругости (что и позволяет не переживать по поводу такого типа соединений).

Подводные камни можно встретить в другом типе соединений. Например, уже описанные проблемы с монтажом PEX-b.