Трубы из сшитого полиэтилена для водоснабжения: особенности материала, области применения, технология монтажа

Наш герой — труба из полиэтилена PEX

Трубы для водоснабжения из полиэтилена массово применяются последнюю четверть века, но имеют неприятную особенность: они предназначены только для холодной воды в силу низкой термостойкости пластика, из которого изготовлены. Сегодня нам предстоит познакомиться с разновидностью полимера, свойства которого заметно отличаются от привычных нам. Встречайте: сшитый полиэтилен!

Младший брат

Вернемся, однако, немного назад, и изучим свойства напорных полиэтиленовых труб.

Для удобства читателя мы соберем все их особенности в общий список:

• В России эти трубы производятся по ГОСТ 18599-2001;

Сертификат соответствия стандарту

Заметьте: действие стандарта не распространяется на газовые трубы и полиэтиленовые оболочки для прокладки кабелей.

• Нормальной эксплуатационной температурой полиэтиленового напорного трубопровода считают 20°С, допустимой — 0 — 40°С;

Комментарий: при более высокой температуре полиэтилен размягчается, теряя прочность по отношению к гидростатическому давлению. При охлаждении ниже нуля стенки труб не пострадают, но водопровод по понятной причине перестанет выполнять свои функции.

• Стандарт предусматривает максимальное рабочее давление в 25 атмосфер. На практике рабочее давление трубы определяется ее SDR (стандартным размерным отношением), равным результату деления наружного диаметра на толщину стенки;

Комментарий: по мере роста диаметра растет площадь стенок трубопровода и, соответственно, нагрузка на них при неизменном гидростатическом давлении. Падение прочности на разрыв с увеличением диаметра компенсируется ростом толщины стенок. Поэтому SDR обратно пропорционален рабочему давлению трубы.

Зависимость между SDR трубы и ее рабочим давлением (PN)

• Согласно ГОСТ, диаметр трубопровода варьируется от 10 до 1600 мм. Однако на практике не достигающие 16 мм диаметры труб из полиэтилена водоснабжение не использует: их пропускная способность недостаточна для полноценной работы любого сантехнического прибора.

Области применения

Они прямо вытекают из ограниченной термостойкости полимера и его высокой эластичности.

Напорные полиэтиленовые трубопроводы используются:

Изображение	Описание
Летний водопровод на даче	В качестве временных и дачных водопроводов. Эластичные трубы удобны тем, что их можно смотать в бухты и убрать для хранения на зиму.
Ввод водоснабжения от скважины проложен напорной полиэтиленовой трубой	Для ввода в дом холодной воды от водомерного колодца или скважины. Эластичность пластика сохраняется при отрицательной температуре, поэтому полиэтиленовому вводу не грозит разморозка: ледяная пробка растянет трубу, а после оттаивания та вернется к нормальному размеру.
На фото — узел магистрального водопровода	В качестве магистральных водопроводов. Здесь выходит на перовое место способность эластичного трубопровода переносить без разрушения подвижки грунта: при морозном пучении или сейсмической активности стальная магистраль будет разрушена, а полиэтиленовая отделается незначительной деформацией.

Монтаж

Труба напорная из полиэтилена для водоснабжения может соединяться одним из трех способов:

1. Стыковой сваркой. После торцовки и центровки трубы оплавляются при соприкосновении с электрическим нагревательным элементом и, будучи прижатыми друг к другу с усилием порядка 1,5 кг/см2, надежно сплавляются. Прочность шва достигает 4/5 прочности цельного участка трубопровода;

Стыковая сварка при монтаже магистрали водоснабжения

Однако: стыковая сварка применяется только при толщине стенки трубы в 4 мм и более.

2. Электросварными муфтовыми фитингами. Заложенная в раструб при изготовлении фитинга нагревательная спираль при подаче на контактные клеммы тока разогревает фитинг вместе со вставленной в него трубой и надежно сплавляет их в единое целое. Автоматический контроль над процессом (сварочный аппарат считывает данные о напряжении и продолжительности нагрева из штрих-кода на фитинге)  делает сварку особенно надежной;

Электромуфтовые фитинги

3. Компрессионными фитингами. При затягивании гайки полиэтиленовый или резиновый уплотнитель обжимает вставленную в раструб трубу. Этот тип соединений наименее надежен (рассоединить водопровод на компрессионных фитингах можно сильным рывком), зато предельно прост в монтаже: при диаметре до 32 мм фитинг затягивается своими руками, без применения хоть каких-то инструментов.

Компрессионный фитинг для соединения полиэтиленовых труб

Видео в этой статье позволит вам более наглядно увидеть, как монтируется труба из сшитого полиэтилена для водоснабжения.

Эволюция

Сшитый полиэтилен химически отличается от обычного наличием поперечных связей между длинными молекулами полимера.

Различия в структуре обычного и сшитого полиэтилена

Изменение молекулярной структуры может обеспечиваться:

• Пероксидной сшивкой. Перед экструзией в расплав полиэтилена вводятся пероксиды и антиокислители. При росте температуры пероксиды вступают в реакцию с молекулами полимера, отбирая у каждого звена длинной молекулы по атому водорода. Образовавшиеся в результате свободные связи атомов углерода объединяются, образуя прочную трехмерную сетку;

Заметьте: пероксидный метод — наиболее дорогой, но он обеспечивает наибольшую прочность полученного материала (PEX-a) при степени сшивки (количестве объединенных связями молекул) до 75%.

Образование углерод-углеродной связи при пероксидной сшивке

• Силановой сшивкой (PEX-b). Так называемая влажная вулканизация Silquest соединяет молекулы полиэтилена мостиками из атомов кремния и кислорода (Si-O-Si), обеспечивая коэффициент сшивки до 65%;
• Сшивка путем бомбардировки заряженными частицами (PEX-c) считается бюджетным решением с наиболее низким коэффициентом сшивки (до 60%). Обработке подвергается сформированная в процессе экструзии труба. Главный недостаток метода — неоднородность сшивки (в поверхностных слоях сшито между собой больше молекул, в глубинных — меньше).

Что дает поперечная сшивка полиэтилена в практическом плане:

1. Увеличение прочности на разрыв (в том числе по отношению к гидравлическому давлению);

Графики долговременной прочности для PEX (слева) и термостойкого полиэтилена PERT (справа)

2. Рост химической стойкости полимера (и без того, к слову, самой высокой среди пластиков);
3. Увеличенный срок службы труб;
4. Повышенную прочность по отношению к ударным нагрузкам при отрицательных температурах;
5. Память формы. Если растянуть трубу, увеличив ее диаметр, она очень быстро вернется к первоначальному размеру;

Труба с перегибом при нагреве вернется к прежней форме

Заметьте: это свойство есть и у обычного полиэтилена, но у всех видов PEX оно выражено гораздо сильнее.

6. Более высокую температуру размягчения. Эта особенность позволяет поднять эксплуатационную температуру трубопроводов из PEX до 90-95°С, что дает возможность использовать их на горячей воде.

Области применения

Где именно применяются трубы PEX для водоснабжения?

Каких-либо ограничений, связанных со свойствами материала, нет: они могут использоваться в любой точке систем горячего и холодного водоснабжения. Однако так уж сложилось, что эластичность труб и их поставка в бухтах, позволяющая минимизировать количество фитинговых соединений, сделала их наиболее популярным решением для коллекторной разводки воды.

Коллекторный шкаф водоснабжения

Судите сами:

• Подводки водоснабжения могут укладываться абсолютно произвольно, по кривым линиям. Для сравнения — у как минимум не менее популярного полипропилена монтаж трубопроводов с изгибами и внатяжку запрещен. Все повороты выполняются только за счет фитинговых соединений;
• Длина бухты позволяет оставить все соединения за пределами штроб или стяжки;

При укладке труб в стяжку обслуживаемые соединения останутся за ее пределами

• Огромный срок службы (не менее 50 лет) означает, что вы можете не заботиться о будущем ремонте водопровода: его ресурс вполне сопоставим со сроком эксплуатации современных домов между капремонтами.

Мелким текстом

Производители труб PEX несколько лукавят, указывая рабочие температуры и сроки службы своей продукции. 50 лет службы гарантированы при долговременной рабочей температуре не выше 70-75 градусов. Нагрев до максимальных 95°С при давлении в системе ГВС в 4-7 кгс/см2 снижает ресурс трубопровода до 8-15 лет.

У применения полимерных труб на горячем водоснабжении есть еще одна тонкость: оно допустимо лишь в системах с автономными водонагревателями (в том числе при использовании для нагрева воды теплоносителя в закрытой схеме теплоснабжения).  Если горячая вода подается напрямую из теплотрассы через врезку ГВС в элеваторном узле, на горячем водоснабжении можно использовать только металлические трубы.

Элеваторный узел с врезками ГВС

С чем связана инструкция? С большой вероятностью отклонений температуры и давления от штатных значений в таких системах.

В открытой схеме теплоснабжения (с подачей ГВС из теплотрассы) возможны:

• Скачки давления при испытаниях теплотрасс вследствие неисправностей запорной арматуры элеваторных узлов;
• Гидроудары;

Полимерные трубы и централизованное горячее водоснабжение сочетаются не лучшим образом

• Превышения расчетной температуры (например, если подача воды не была переключена на зиму с прямого на обратный трубопровод).

Монтаж

Для соединения труб PEX друг с другом и с элементами запорной арматуры используется два типа фитингов:

Изображение	Описание
Компрессионный фитинг для PEX	Компрессионные. Они сильно напоминают более привычные российскому потребителю фитинги для металлопластика, но лишены резиновых уплотнительных колец на штуцере: тот обжимается при затягивании накидной гайки самой трубой.
Тройник под монтаж с использованием экспандера	Использующие эффект памяти формы. Фитинг представляет собой штуцер-елочку с надвижной гильзой. Предварительно растянутая специальным (и, к слову, довольно дорогостоящим) инструментом — экспандером — труба надевается на штуцер и фиксируется на ней гильзой.

Заключение

Будем считать, что наше знакомство со сравнительно малораспространенным в России материалом состоялось. Успехов!