Используемые в бытовом горячем и холодном водоснабжении, отоплении полимерные трубы практически полностью вытеснили из употребления металлические трубопроводы. Одна из распространенных разновидностей полимеров — металлопластиковые трубы, находящие широкое применение во всех хозяйственно-бытовых областях.

Любой потребитель, решивший использовать в своих коммуникациях трубные изделия из металлопласта (МП), столкнется не только с существенной разницей в их стоимости, но и широким рядом производителей данной продукции. Чтобы не совершить ошибок при выборе металлопластиковых труб, полезно изучить их физические и эксплуатационные параметры, ознакомиться с основными фирмами-производителями высококачественной продукции.

Рис. 1 Примеры использования МП-труб

Сферы применения трубного металлопласта

В бытовом хозяйстве металлопластиковые трубы используют в следующих коммуникациях:

• Для транспортировки теплового носителя в контурах отопления, подачи его на радиаторные теплообменники.
• В системах холодного (ХВС) и горячего водоснабжения (ГВС). Стоит отметить, что для подачи холодной воды МП-трубы применяют довольно редко из-за экономической нецелесообразности.
• В системах теплых полов при укладке трубопроводных контуров под стяжку.
• В обвязке скважинного насосного оборудования.
• В системах кондиционирования для отвода конденсата за пределы помещений.

Материалы изготовления труб из металлопласта

Любая труба металлопласт изготавливается из полиэтилена (ПЭ) с модифицированной молекулярной решеткой. В ней также обязательно используется алюминиевый слой и присутствует еще одна внешняя оболочка из обычного или преобразованного полиэтилена.

Рис. 2 Физические характеристики РЕХ в сравнении с другими типами ПЭ

Для производства МП-труб используют следующие модификации полиэтиленов:

Сшитый РЕХ. Полимер получил свое название (PE — PolyEthylene, X — Cross-linked) в связи с поперечными связями между молекулами в его структуре.

Этого достигают за счет введения в полиэтиленовую массу химреагентов или облучения ее направленным пучком электронов (химическое или физическое сшивание). В результате в кристаллической решетке происходит отрыв молекулы водорода, а образовавшаяся свободная связь используется для поперечного соединения полиэтиленовых цепочек.

При химической сшивке в массу полиэтилена высокого давления ПВД (низкой плотности LDPE) добавляют стабилизирующие, катализирующие процесс вспенивания и преобразующие молекулярную решетку химреагенты с одновременным ее нагреванием. На выходе получают эластичный материал с закрытой мелкопористой структурой (меньше 1 мм) и шероховатой поверхностью.

При физической сшивке основным сырьем также является полиэтилен высокого давления (ПВД), в который добавляют вспенивающие, катализирующие, стабилизирующие и прочие реагенты. Готовую экструдированную трубную оболочку облучают пучком быстрых электронов, генерируемых эмиттером и проходящих через разгонную систему (ускоритель).

На выходе получают эластичное изделие с мелкими закрытыми порами и гладкой поверхностью.

Рис. 3 Процесс пероксидной сшивки

По технологии производства различают следующие методы и соответственно марки сшитого полиэтилена:

РЕХ-А. Способ его производства заключается в нагревании полиэтилена низкой плотности LDPE в среде пероксидов — химических веществ, содержащих два атома кислорода (к примеру, пероксид натрия Na2O2).

Пероксиды отрывают из молекулярных цепочек молекулы водорода Н, а полученные свободные связи используются для их поперечной сшивки (рис. 3).

В результате получают полиэтилен, носящий обозначение РЕХ-А (РЕ-Ха) со степенью сшивания до 90%.

Трубы из РЕХ-А обладают наилучшими физическими характеристиками, хорошо держат форму (сразу выпрямляются при разматывании бухты), не подвержены заломам.

PEX-B. Это обозначение технологии получения сшитого ПЭ добавлением в его массу воды и органосиланидов — молекул кремния Si с органорадикалами, самый используемый из них — винилтриметаксилоксан (H2C=CH)Si(OR)3) с катализаторами.

Техпроцесс (рис. 5) состоит из двух этапов. Вначале полиэтиленовую массу нагревают до высоких температур, превращая находящиеся в ней силаниды в активные радикалы. Они замещают атомарный водород Н в молекулярной цепочке полиэтилена.

При обработке материала горячей водой или паром радикалы забирают из нее молекулу кислорода, образуя устойчивую гидроокись. Таким образом, пространственная молекулярная решетка полиэтилена формируется за счет поперечных Si-O связей.

Силановая сшивка дает около 80% продольных связей, труба по прочностным характеристикам практически не уступает пероксидной, но медленнее восстанавливается и обладает меньшей эластичностью.

РЕХ-С. Это метод сшивки ПЭ-материала потоком заряженных частиц, которыми выступают электроны или жесткое гамма-излучение от применения радиоактивного кобальта (Co60).

Обычно используют более безопасный способ пучкового облучения высокоэнергетичными электронами, которые получают от циклического промышленного ускорителя — бетатрона. Электроны выбивают из молекулярной структуры водород Н, в результате атомы углерода С поперечно связываются друг с другом (рис. 4).

Процесс происходит при обработке уже готового изделия, в результате поперечные связи образуются лишь у 60% молекулярных цепочек полиэтилена. К тому же из-за разной удаленности трубных стенок от источника излучения наблюдается неравномерность сшивания.

Полученная по технологии РЕХ-С трубная продукция отличается не слишком высокой эластичностью и склонна к заломам.

Рис. 4 Электронная сшивка

Статья по теме:

Полипропиленовые трубы — разновидности и технические характеристики. Возможно, что читая про металлопластиковые трубы, также, будет интересно узнать и про полипропиленовые трубы, используемые для прокладки водопроводных и отопительных систем. Виды, размеры, варианты соединения и монтажа, все это в отдельной статье.

PEX-D. Сшивка при помощи азотосодержащих реагентов из-за сложности и дороговизны производства, недостаточно высокой степени сшивания (около 70%) не получила распространения в промышленности, поэтому не используется ни одним из производителей трубной продукции.

Из рассмотренных методов не сложно прийти к выводу, что пероксидная технология имеет наилучший результат сшивания в 90% по сравнению с другими техпроцессами азотной (PEX-D, 70%) силановой (РЕХ-В,80%), радиационной сшивки (РЕХ-С, 60%). Поэтому практически во всех РЕХ-трубах, где большое значение играет гибкость, эластичность и одновременно высокие прочностные, температурные характеристики материала, используют именно РЕХ-А полимер.

Что касается МП-труб, то из-за наличия жесткой алюминиевой оболочки, эластичность и гибкость сшитого полиэтилена не играет столь важной роли, как в изделиях из чистого РЕХ. Поэтому многие производители используют в своей трубной продукции более дешевые технологии сшивки без ощутимой потери качества в сравнении с полимером из РЕХ-А.

Конструктивное устройство металлопластиковых труб

Стандартная конструкция любой трубы из металлопластика – это внутренняя алюминиевая оболочка, окруженная изнутри и снаружи полиэтиленовыми стенками. Чтобы избежать расслоения, все оболочки между собой склеивают. В зависимости от фирмы-производителя, сечения стенки, толщина алюминиевого слоя составляет от 0,15 до 1,2 мм. Продольное соединение торцов алюминиевой гильзы производится по разным технологиям, это может быть лазерная, ультразвуковая или аргонно-дуговая ТИГ-сварка.

Также наружная ПЭ-оболочка отличается у разных производителей. К примеру, широко известный немецкий концерн Рехау выпускает ее из обычного полиэтилена (структура стенок PEX/AL/PE), а российско-итальянская компания Valtec делает наружный и внутренний слой из полиэтилена с разной степенью сшивки (строение оболочки PEX/AL/PEX). Процентная разница в степени сшивания полиэтилена — изнутри трубной оболочки она 65%, снаружи около 55%.

Рис. 9 Технические характеристики МП-труб на примере Uponor MLC

Статья по теме:

Трубы Рехау — описание, характеристики, фасонные части, монтаж. Подробнее про передовые металлопластиковые трубы немецкой компании Рехау можно почитать в отдельной статье. Виды труб, сфера применения, различия и характеристики способы их монтажа и варианты укладки.

Технические характеристики

Основным эксплуатационным параметром любой металлопластиковой трубы традиционно считается рабочий диаметр. Самыми востребованными в частном строительстве являются изделия диаметром 16, 20 и 26 мм.

Обратите внимание! Здесь и далее, если не оговаривается иное, речь идёт о внешнем диаметре трубы.

Для узкоспециализированных задач часто применяются изделия диаметром 32, 40 или 63 мм. С завода трубы поставляются бухтами по 50-200 метров, в магазинах же без проблем можно приобрести требуемое количество металлопластика (как правило, стоимость указывается за погонный метр изделия).

Рекомендуем ознакомиться: Труба пенополиуретановая в оцинкованной оболочке (ППУ ОЦ) для минимизации теплопотерь

К прочим техническим характеристикам относят вес изделия, толщину стенки и ёмкость погонного метра:

• Вес металлопластиковой трубы непосредственно зависит от диаметра изделия и указывается в расчёте на погонный метр. К примеру, для 16-мм изделий значение составляет 115 г, а для 20-мм – уже 170 г.
• Толщина стенки также прямо пропорциональна диаметру. У трубы диаметром 16 мм стенка имеет толщину 2 мм, у 20-мм изделий – 2,25 мм. Толщина слоя алюминия варьируется от 0,2 до 0,24 мм.
• Каждый погонный метр трубопровода сечением 16 мм вмещает 0,113 литра рабочей среды, 20-мм изделия – 0,201 литра.

Ограничения по рабочей температуре и давлению принимаются одинаковыми для металлопластиковых труб любых размеров. Если давление носителя не превышает 10 бар, допускается работа с температурами от 0 до 95°С. Рабочая среда с давлением свыше 25 бар не должна иметь температуру более 25°С.

Максимально возможная температура носителя ограничена значением 120°С. При продолжительном воздействии таких температур клеевой слой трубы начинает размягчаться, что может закончиться выходом из строя всей системы.

Это важно! Если показатели температуры и давления в процессе эксплуатации не меняются, производители гарантируют срок службы готового трубопровода не менее 50 лет.

Существует ещё ряд показателей, которые, впрочем, будут представлять определённый интерес лишь для специалистов:

• Коэффициент шероховатости поверхности материала составляет 0,07.
• Коэффициент теплопроводности изделия – 0,43-0,45 Вт/м*К.
• Коэффициент теплового расширения – 0,26*10-4 на каждый градус температуры. Величина столь малая, что при рабочих температурах носителя её можно не принимать во внимание.
• Диффузия кислорода полностью отсутствует.

Все перечисленные параметры указаны в усреднённом варианте. Стоит понимать, что у разных производителей их значения могут незначительно варьироваться в ту или иную сторону.

Рекомендуем ознакомиться: Как собрать и смонтировать дымоход из сэндвич-трубы для бани своими руками

Металлопластиковые трубы — технические и эксплуатационные характеристики

Трубы из металлопласта выпускают разные фирмы-производители с характеристиками, имеющими незначительные отличия. Если рассмотреть трубную продукцию немецкого концерна Рехау, на параметры которой ориентируются многие компании, то она имеет следующие технические и эксплуатационные параметры:

• Как и все полимеры, металлопластик труба устойчива к коррозии и широкому ряду агрессивных химических веществ.
• Срок службы зависит от условий эксплуатации (давления и температуры рабочей среды), и составляет не менее 50 лет при температуре подаваемой жидкости не более 20 °С.
• Максимальная температура транспортируемого рабочего тела МП-труб 95 °С.
• Максимальное давление рабочей среды — 10 бар.
• Алюминиевый барьер препятствует кислородной проницаемости.
• Коэффициент линейного температурного удлинения около 0,026 мм/(м•°С).
• Наружные размеры трубной оболочки соответствуют стандартному числовом ряду в 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90 и 110 мм. Некоторые компании выпускают трубную продукцию с наружным диаметром 14, 16,2, 17 мм.
• МП-трубы диаметром 25 (32) мм и меньше выпускают в бухтах, а также в штангах размером от 32 (40) мм.

Рис. 10 Пресс-фитинги и технология их монтажа

Строение металлопластиковой трубы

Все металлопластиковые трубы, вне зависимости от производителя, являются пятислойными системами, склеенными между собой в единую трубную конструкцию.

1. Внутренний основной слой трубы, обеспечивает главные рабочие параметры изделия по давлению и температуре.
2. Средний слой состоит из алюминиевой фольги, склеенной высококачественным клеевым составов, имеющим хорошую адгезию к композиту и алюминию.
3. Наружный, завершающий слой является защитным от внешних сред и декорирующим для нанесения обозначающих маркировок.

• 

Строение металлопластиковой трубы

Технологии монтажа

Для монтажа трубопроводов из эластичного сшитого полиэтилена используется технология с применением фитингов и натяжных муфт. При подсоединении фитинга к РЕХ-трубе ее стенки расширяют калибратором для металлопластиковых труб, вставляют внутрь фитинговый штуцер и поверх него при помощи специального ручного или электрического инструмента через трубную стенку натягивают гильзу.

Однако наличие жесткой алюминиевой оболочки в МП-трубах делает данный способ их стыковки неприемлемым, поэтому для их соединения используют другие методы.

Пресс-фитинги

Прессовые фитинги — это основная технология монтажа металлопластиковых труб. Стандартный пресс-фитинг имеет встроенную наружную гильзу с нормированным расстоянием до поверхности его опорного штуцера.

№10. Фитинги для металлопластиковых труб

Соединение отдельных участков трубопровода обеспечивается за счет использования специальных фитингов. Конечно, тема выбора подходящих фитингов требует более подробного рассмотрения, но мы остановимся на основных видах соединений и их особенностях.

Итак, фитинги для металлопластиковых труб бывают таких видов:

• разъемные фитинги также называются разборными, резьбовыми и цанговыми. Стоят дороже остальных, их можно несколько раз собирать и разбирать. Корпус такого фитинга изготовлен из латуни, фиксация обеспечивается благодаря обжимному кольцу и прокладке. В общих чертах процесс монтажа выглядит так. На трубу наносится разметка, проводится нарезка специальным устройством и калибровка трубы (необходима для восстановления формы). Затем на трубу одевают накидную гайку и цанг фитинга, внутрь трубы вставляется корпус фитинга до упора. Остается только закрутить накидную гайку на фитинг, одеть накидную гайку на другую трубу и соединить элементы (наглядно представлено в видео). Такое соединение используют для организации систем холодного водоснабжения, для отопления и горячей воды это не самый подходящий вариант – через 2-3 года можно заметить течь. Конечно, соединение можно подтянуть, но все это до поры до времени, т.е. пока не исчерпается ресурс резьбы;

• компрессионный (обжимной) фитинг куда более прост в монтаже, состоит из штуцера и накидной гайки, которые фиксируются обжимным кольцом. Такие соединения подходят для систем холодного водоснабжения, но могут быть использованы и для водопроводов с горячей водой;

  

• пресс-фитинги – лучший вариант для построения системы отопления. Такие фитинги имеют сложную конструкцию, но позволяют создать максимально надежное соединение, которое легко перенесет скачки температуры и давления. Монтаж таких фитингов осуществляется при помощи специальных пресс-машин, которые стоят дорого.