Срок эксплуатации труб PE-X и PP-R

Ранее компания ООО «Альтерпласт» выполнила расчет срока эксплуатации полипропиленовых труб торговой марки TEBO technics при различных параметрах давления и температуры, который был впоследствии опубликован в журнале «ЖКХ» (№1 2012 г.). Результаты расчета были согласованы с ОАО «НИИ Cантехники». К инженерам компании постоянно обращаются специалисты с просьбой проведения сравнительного анализа стойкости полипропиленовых (PP-R) труб и труб из сшитого полиэтилена (PE-X). Результатам расчета срока эксплуатации PE-X труб и сравнению их с характеристиками PP-R труб посвящена данная статья.

Согласно ГОСТ Р 52134-2003 установлены размеры пластиковых труб и параметры, определяющие срок их службы на основании: эталонных кривых длительной прочности материала и условий эксплуатации (классы). 

Для расчета не использовались параметры эксплуатации, декларированные производителем, не подтвержденные ГОСТ или DIN, или какие-либо специальные, частные условия эксплуатации. Расчет выполнялся по правилу Майнера, где суммарное годовое повреждение TYD, %, определяется по формуле: TYD = ∑ аi / ti

где:

аi — время действия температуры «i» в течение года, %

ti — время непрерывного действия температуры «i», которое труба может выдержать без разрушения, выраженное в часах или годах. 

Срок службы трубы tх является величиной обратной TYD и составляет: tх = 100/ TYD

Для пятого класса (радиаторное отопление) эксплуатации установлен следующий температурный режим в течение срока службы 50 лет:

Траб. = Т1 = 20°С — 14 лет, то есть время действия данной температуры в течение года составляет а1 = 28%

Траб. = Т2 = 60°С — 25 лет, т.е. а2 = 50%

Траб. = Т3 = 80°С — 10 лет, т.е. а3 = 20%

Т макс. = Т4 = 90 °С — 1 год, т. е. а4 = 2%

Т авар. = Т5 = 100 °С — 100 часов, т. е. а5 = 0,02%

Для второго класса (горячее водоснабжение, 70 °С) установлен следующий температурный режим:

Траб. = Т1= 70 °С — 49 лет, т. е. время действия данной температуры в течение года составляет а1 = 98%

Траб. = Т2 = 80 °С — 1 год, т. е. а2 = 2%

Тавар. = Т3 = 100 °С — 100 часов, т. е. а5 = 0,02%

Результаты расчета срока службы труб PE-X 16*2 мм (SDR 8), 20*2 мм (SDR 10), 26*3 мм (SDR 8,7), 32*3 мм (SDR 11) с коэффициентом запаса прочности равным 1.5 представлены для отопления (5 класс) на рис. 1, для ГВС (2 класс) на рис 2.

Очевидно, что срок эксплуатации принципиально зависит от SDR (отношение наружного диаметра трубы к толщине стенки этой трубы) и по прочности в порядке убывания трубы PE-X располагаются следующим образом: 16*2 мм (SDR 8), 26*3 мм (SDR 8,7),  20*2 мм (SDR 10), 32*3 мм (SDR 11), то есть по мере возрастания SDR.

Для проведения сравнительного анализа на рис. 1 и рис. 2 даны кривые зависимости срока эксплуатации полипропиленовых труб торговой марки TEBO technics с SDR7,4 (PN16) и SDR6 (PN20). Подробный расчет срока эксплуатации PPR труб представлен на сайте http://www.alterplast.ru/upload/pressa/AlterplastGKH.pdf.

Одним из требований ЖКХ к эксплуатации инженерных систем является срок службы – не менее 25 лет. Из рис. 1 видно, что PE-X трубы для разных диаметров 

с SDR8-11 могут эксплуатироваться в диапазоне от 6 до 8,4 атм., в то же время труба PP-R SDR6 может эксплуатироваться до 9.3 атм., при тех же условиях, а труба  PP-R SDR7.4 – при давлении 7 атм. 

Наиболее близки по прочности для использования в системах отопления трубы PP-R и труба PE-X 16х2, труба же PE-X 20х2 значительно уступает по прочности. При использовании труб 16х2 и 20х2 на одном объекте, в системе отопления слабым звеном будет являться труба 20х2 (поэтому коллекторная система отопления с подводкой до коллектора трубами PP-R, а от коллектора PEX16х2 выглядит разумно, в плане равнопрочности).

Помимо приведенных размеров для PE-X труб, широко применяемых для систем отопления, возможно применение труб с более толстыми стенками. Однако высокая стоимость и трудности при использовании таких труб, особенно для больших диаметров (большие усилия на изгиб), значительно ограничивают их применение в реальных системах.

Для систем ГВС на рис. 2 мы видим  аналогичную картину. Труба PP-R PN20 легко выдерживает рабочее давление в 10 атм.

в течение 25 лет, причем имеет плавный наклон кривой в зависимости от давления, то есть при кратковременном росте давления труба остается работоспособной на протяжении длительного срока. Труба PE-X 16х2  выдерживает 8.9 атм. Наклон же графиков для труб PE-X свидетельствует о возможном разрушении при повышении давления, например, при гидроударах. 

Производители PE-X труб, как правило, для ГВС предлагают трубы 16х2.2 и 20х2.8, что близко по прочности трубе PPR PN20. Однако, для больших диаметров замены PP-R в PE-X нет. И необходимо учесть, что PE-X монтируется пресс или обжимными фитингами, рассчитанными на определенную толщину стенки. Разнообразие фитингов и труб с разными толщинами для одного и того же диаметра на одном и том же объекте негативно сказывается на надежности систем из-за человеческого фактора. 

Приведенный расчет показывает преимущества полипропиленовых труб, которые связаны с их толщиной стенки. Понятно, что PE-X  не может заменить PP-R особенно на больших диаметрах. 

Преимущество PE-X в том, что труба поставляется в бухтах и легко раскладывается в штробе и стяжке без дополнительных деталей соединения. Поэтому трубы PE-X прекрасно используются в системах отопления по классу 4 и водоснабжения по классу 1 и ХВ (напольное отопление и холодное и горячее водоснабжение, 60 °С). При выборе диаметров труб для использования на объекте необходимо уделить особое внимание разнообразию значений SDR этих труб и, соответственно, разным их прочностным свойствам.

Комбинированное использование труб PP-R и PE-X для различных условий эксплуатации и условий монтажа – это здравый подход к минимизации затрат и получению надежной инженерной системы в доме. Этому и посвящена данная статья, которая не открывает ничего нового, однако,  позволяет понять где и когда можно использовать пластиковые трубы во внутренних системах отопления и водоснабжения.