Форумы о доме, даче и бане Профессионалы Вам в помощь!

Полимерные тубы

Консультирует: Юрий Белый Консультирует специалист по системам отопления дома.

Вернуться к списку тем

Полимерные тубы
Гость
 15.07.2014 в 10:55
Торговля завалена различными полимерными трубами. Реклама расхваливает все виды полимеров ссылаясь на действующую нормативную документацию которая определяет минимальный срок службы трубопроводов в 25 лет для горячей воды и в 50 лет для холодной. Надписи на трубе о сроке службы ничего не говорят, рекламным проспектам от производителя верить сложно, в сертификате соответствия никакой информации на эту тему нет. Читаем ГОСТ.
• ГОСТ Р 52134–2003* — для однослойных труб;
• ГОСТ Р 53630–2009 — для многослойных труб.
Если прочность трубы обеспечивается только внутренним слоем, а все остальные слои менее прочные, то на трубу распространяется ГОСТ 52134. И во всех расчетах необходимо принимать не толщину стенки, а только толщину внутреннего слоя. А если все слои рассчитаны на нагрузку, то «работает» уже ГОСТ 53630. Чтобы определить, с чем мы имеем дело, посмотрим сертификат соответствия. Там указано, по какому нормативному документу сделана труба. Если в сертификате нет указанных ГОСТ — считаем изделие нестандартным и данная статья не про нее. Характеристик у труб (важных для нас, инженеров) совсем немного:
• материал, из которого сделана труба (сам материал характеризуется минимальной длительной прочностью MRS, измеряемой в <МПа>);
• геометрия трубы (диаметр, толщина стенки);
• коэффициент шероховатости трубы (полное название — коэффициент эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости), измеряется в <м>;
• коэффициент теплопроводности, измеряется в <Вт/(м?К)>;
• коэффициент линейного расширения, измеряется в <1/К>.
Все остальное можно высчитать. Все, что считается, можно встретить в маркировке трубы. Давайте пробежимся по этим характеристикам, дабы понимать, что написано.
SDR или стандартное размерное отношение
SDR представляет собой отношение наружного диаметра к толщине стенки:

Значение SDR после вычисления округляется до ряда <5; 6; 7,4; 9; 11; 13,6; 17; 17,6; 21; 26; 33; 41>.
S или серия
Серия трубы S определяется по следующей формуле:

Все требования по испытаниям трубы и все ее характеристики в ГОСТ привязаны к этому значению. «Если серия S = 5, тогда давление при испытании должно быть…» — примерно так. То есть, зная материал, из которого сделана труба, и серию, все остальное можно определить из ГОСТ. Можно еще сказать так: «…если мы видим две трубы, сделанные из одного материала, и имеющие одну серию — это одинаковые трубы…» (здесь тоже есть нюансы, но о них позже).
Расчетное напряжение
Основная характеристика трубы под нагрузкой — это расчетное напряжение в стенке трубы ? <МПа>. Его еще называют «кольцевым напряжением»:
? = Рабочее давление × S.
Уже упомянутая величина MRS — это кольцевое напряжение, при котором труба прослужит 50 лет, если внутри нее вода с температурой 20 °C. Без запаса мы не можем (мне больше нравится название «коэффициент спокойного сна»). Если поделим MRS на коэффициент запаса, то получим допустимое расчетное напряжение в стенке трубы <МПа>:

Речь опять же идет о «нормальной» температуре в 20 °C. Коэффициент запаса берется не «с потолка». ГОСТ 52134 для разных материалов задает разный минимальный коэффициент запаса. Если хотим перестраховаться — можем увеличить. Мы уже все знаем для того, чтобы определить максимально допустимое рабочее давление Ppms <МПа>. Сами формулу напишете? Нет? Тогда вот она:

Физический смысл этого: если в трубе вода с температурой 20 °C, а давление воды — Ppms, то труба прослужит 50 лет с заданным запасом прочности. Если Ppms перевести в бары — получим номинальное давление, или PN. Это значение очень часто используют в маркировке труб. ГОСТ 52134 нам говорит, что термин «номинальное давление» применяется только для труб из PE и PVC-U (полиэтиленовых и из непластифицированного поливинилхлорида).
А для остальных применяться вроде как и не должен. Но применяется — видимо, «по старой памяти». А если температура воды в трубе не 20 °C, а выше? Тогда появляются еще две характеристики: максимальное рабочее давление при постоянной температуре <МПа> и максимальное рабочее давление при переменном температурном режиме <МПа>. Именно эти давления нас и интересуют больше всего. Давайте научимся их считать. Максимальное рабочее давление при постоянной температуре определяется по следующей формуле, которая легко выводится из вышесказанного:

Параметр ?D здесь — это разница Дн–Ст (Диаметр наружный – Толщина стенки). Значение ? мы определим по диаграмме, представленной на рис. 1 (диаграммы для труб из всех материалов приведены в ГОСТ 52134). Зная требуемый срок службы трубы и рабочую температуру, определяем напряжение в стенке трубы. Допустим, мы хотим, чтобы труба прослужила 25 лет при температуре теплоносителя 60 °C. По диаграмме определяем ? = 5 МПа.
В нашем случае это диаграмма для труб из PP-R. Допустим, труба у нас 20 × 2,3. Для PP-R коэффициент запаса составляет 1,5. Подставляем все это в формулу и получаем Pmax = 0,87 МПа. Просто ведь, правда? А вот посчитать максимальное рабочее давление при переменном тепловом режиме уже не совсем просто.
При 90 °C наша система проработает один год из 50-ти, что вполне соотносится со здравым смыслом (максимальная температура будет только во время наиболее холодной пятидневки, а за 50 лет таких дней наберется 250). При 80 °C — 10 лет, при 60 °C — 25 лет. И 14 лет — при комнатной температуре. Далее ГОСТ отсылает нас к правилу Майнера.
При предельном упрощении суть правила оказывается в том, что, если материал вырабатывает весь свой ресурс за 50 лет, то за год он потратит 1/50 своего ресурса. Теперь мы для каждой из температур должны определить максимальное давление для нашего срока службы и температуры, а потом просуммировать все по правилу Майнера.
Теперь несколько слов о маркировке, наносимой на трубы. Маркировка должна включать в себя:
• материал, из которого сделана труба (с указанием значения MRS, умноженного на 10, если труба полиэтиленовая, либо тип сшивки, если труба из сшитого полиэтилена);
• величина SDR;
• номинальные наружный диаметр и толщина стенки;
• значения максимальных рабочих давлений при переменном тепловом режиме в виде пар «Класс эксплуатации/Давление» (или значения PN для труб из PE и PVC-U труб), при которых труба прослужит 50 лет;
• номера стандарта.
То есть, уже из маркировки все должно быть понятно. Должно быть, но понятно сколько проработает труба при максимальной температуре и предельном давлении, производители пишут на трубе только одну пару «Класс эксплуатации / Давление», что соотвествует самым нижним параметрам.
Есть информация о которой полезно знать:
1. Маркировки ГОСТ предусмотрено всего четыре давления: 0,4; 0,6; 0,8; и 1,0 МПа. То есть, если труба выдерживает 0,95 МПа — в маркировке будет указано 0,8 МПа.
2. Давление определяется на основе серии S трубы. А при определении серии, как мы помним, производится приведение к ряду (округление вниз). Опять труба может быть более прочной, чем указано в маркировке.
3. Производители, как правило, приводят данные сразу для целой линейки труб, допустим, от 16 до 32 мм. Вычисляют максимальное рабочее давление для самой слабой трубы из линейки, и приводят его для всех. И снова труба может быть прочнее, чем написано. Достоверно определить максимальное рабочее давление можно только самостоятельно — сделав расчет по правилу Майнера. Или поверить документации производителя, если таковая имеется. Или воспользоваться расчетным сервисом, таким как размещенный на интернет-ресурсе sponline.ru.
Производители в свою очередь используют информацию с своей выгодой, например они пишут: «Рабочая температура, при которой можно использовать трубы… в течение длительного времени — 110 °C при давлении 1 МПа».
Это надо понимать: что новая труба выдержит испытание давлением в 1 МПа при температуре 110 °C, но не более 1000 часов (есть протокол испытаний). И при этом не учтен коэффициент запаса в 1,5 (для полипропилена), то есть уже не 1 МПа, а 0,66 МПа. И 1000 часов — это далеко не «длительное время». И тот же документ говорит нам, что определять максимальное рабочее давление надо по ГОСТ 52134.
А результаты этого расчета дают значение «Класс 5 / 0,39 МПа». А на трубе написано: «110 °C, 1 МПа». Почти как в ГОСТе, ну очень похоже. Еще одна уловка — вместо рабочего давления приводят номинальное PN. А ведь PN, как вы помните, это давление, при котором труба служит 50 лет, если температура воды внутри 20 °C. Так и пишут: «Класс 5 / PN 16 бар».
Кто из вас на это PN обращает внимание? И к классу 5 это давление не имеет никакого отношения. Опять возникает ситуация, когда вы виновны в том, что вам неправильно подали информацию. Поэтому
1. Труба должна быть выполнена по ГОСТу.
2. Отклонения в ГОСТе на маркировке трубы говорит о несоблюдении ГОСТа.
3. Трубы, как правило, не соответствуют заявленному давлению.
4. Если труба не стандартная (не по ГОСТ) — производитель должен написать собственные ТУ
5. PN — это давление именно холодной воды.


Цитата Ответить

Константин Белый
 24.12.2014 в 23:23
Сообщений: 6470
Регистрация: 22.08.2012
Для общего понимания самые надежные полимерные трубы - это металлополимерные пятислойные трубы из сшитого полиэтилена

Цитата Ответить

Гость
 27.11.2016 в 10:46
Чем хуже полипропилен?

Цитата Ответить

Гость
 13.07.2019 в 07:01
Что значит сшитые? Как их сшивают?

Цитата Ответить

Константин Белый
 12.08.2019 в 23:14
Сообщений: 6470
Регистрация: 22.08.2012
Сшитый полиэтилен, когда между Молекулами существуют не только горизонтальные связи, но и вертикальные.

Цитата Ответить

Страницы: 1 
Быстрый переход:

Ответить Новая тема

Последние сообщения форума

Популярные темы

Внимание! Новинки!
Объявления