Линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном: таблица, описание

Использование полипропиленовых труб выгодно, так как они обладают значительными достоинствами. Такой трубопровод надёжный, экологичный, имеет продолжительный срок применения. Однако если его эксплуатация происходит в условиях высоких температур, то приходится принимать во внимание коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб. Чтобы предотвратить вред, который оно может нанести, необходимо понимать его природу, уметь рассчитывать увеличение длины в таких случаях и знать, как нужно выполнять монтаж трубопровода, чтобы исключить разрушительное воздействие теплового расширения.

История появления полипропиленовых труб

Использование пластика началось в тридцатых годах 20 века. Сначала для производства труб применяли поливинилхлорид. Его основными недостатками являются выделение при эксплуатации канцерогенов и высокая пожароопасность. При этом надо помнить, что в процессе горения также будут производиться опасные для здоровья вещества.

На смену поливинилхлориду пришёл полиэтилен. Он продемонстрировал хорошие эксплуатационные качества, но его можно применять только для холодного водоснабжения.

Полипропилен не обладает упомянутыми недостатками и ограничениями. Они не меняют своих эксплуатационных качеств при нагреве или охлаждении, что делает их пригодными для широкого употребления при изготовлении труб. Их важными достоинствами являются неуязвимость для коррозии, отсутствие реакции на использование растворителей и экологичность применения. Установка полипропиленовых труб выгодна в связи со следующими причинами:

• Сохраняет свои эксплуатационные свойства на протяжении десятков лет.
• Простота монтажа. Небольшой вес делает перевозку более удобной.
• Вода, протекающая по таким трубам, не ухудшает качества.
• Нет необходимости проводить окраску труб.
• Не появляется ржавчина.
• Использование в системах отопления исключает образование конденсата.
• Рабочий диапазон температур составляет 0-95 градусов.
• Из-за низкой теплопроводности нет необходимости в дополнительной теплоизоляции.
• Внутри труб не образуются известковые отложения.
• При контакте с открытым огнём не происходит возгорания и не выделяется вредных для здоровья веществ.

Несмотря на хорошие эксплуатационные качества, пропилен обладает недостатком, о котором необходимо помнить — при нагревании труб происходит линейное удлинение полипропиленовой трубы. Если в системе температура превышает 95 градусов, это может привести к размягчению пластика.

Чем вредно воздействие высокой температуры

Вследствие повышения температуры происходит расширение трубы. Это растяжение зависит от длины участка и силы нагрева. При этом возможно провисание трубы или изменение её формы. При монтаже должна учитываться такая ситуация и необходимы меры, которые позволят скомпенсировать влияние увеличения температуры.

Если имеются короткие участки с жёсткими креплениями, то расширение может привести к повреждению коммуникации. При проектировании могут применяться подвижные опоры - тогда при расширении смещение не может привести к деформации. Также возможно возникновение следующих проблем:

• Из-за нарушения герметичности соединений внутрь проникает воздух, ухудшающий пропускную способность системы.
• По причине сдвига могут быть сорваны элементы крепления.
• Возможно нарушение целостности трубы.
• Из-за деформации может быть снижено качество работы отопления.

Если используется армирование, то риск возникновения неполадок существенно снижается.

Виды полипропиленовых труб

Если изделие состоит только из этого пластика, то коэффициент расширения для полипропиленовых труб будет максимальным. Для того чтобы уменьшить этот эффект, осуществляется армирование труб. Для этого применяется алюминиевая фольга или стеклопластик. В этом случае коэффициент расширения в несколько раз уменьшается.

Армирование при помощи перфорированной алюминиевой фольги может происходить тремя способами:

• Фольгу прокладывают с внутренней стороны трубы.
• Её размещают с внешней стороны.
• Металл находится между слоями полипропилена.

Металл прикрепляют при помощи специального клея. Её толщина обычно равна 0,1-0,5 мм. Недостатком использования является возможная потеря им клеящих свойств в сложных условиях эксплуатации. Следствием может стать повреждение оболочки и возникновение протечки.

Если нужно выполнить сварку двух участков пластиковой трубы, то в месте разреза зачищают слой алюминия для того, чтобы он не достигал участка, где производится сварка.

При использовании стекловолокна армирование располагают между слоями оболочки трубы. Из этого материала нельзя делать внутренний слой, так как из него в воду будут попадать волокна. Стекловолокно придаёт трубам повышенную хрупкость. Чтобы её снизить, армирующий слой устанавливают в ещё расплавленном полиэтилене. В таком случае конструкция не будет содержать клея, что придаст трубам монолитность и исключит расслаивание.

Посмотрев это видео можно больше узнать о том, как производятся расчёты для компенсаторов расширения полипропиленовых труб:

Слабым местом таких труб являются участки, где происходит разрез, из-за того, что в рассматриваемых случаях армирование будет выступать наружу. При этом необходимо принимать особые меры для герметизации этого материала внутри слоя оболочки. Расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, намного меньше, чем в тех, где применяется чистый пластик.

Как производить расчёты

При проектировании монтажа полипропиленовых труб важно знать предполагаемую величину теплового расширения. Эти данные можно получить следующим образом.

• Нужно учесть, укреплённая или нет труба. Расширение армированных полипропиленовых труб меньше, чем при использовании чистого пластика.
• Если она армированная, то нужно уточнить, каким именно способом — при помощи стекловолокна или алюминиевого слоя.
• Определяется коэффициент расширения. Он представляет собой величину удлинения одного метра трубы при повышении температуры на 1 градус (К).
• Определяется то, какой нагрев имеется у воды, проходящей по трубе. Вычисляют разницу этой величины с комнатной температурой (Разн).
• Измеряют протяжённость трубы (Длина).
• После этого определяют степень увеличения длины (Ув) по соответствующей формуле.

Чтобы вычислить, каково расширение полипропиленовых труб, используется такое выражение.

Ув = Длина * Разн * К

Результат в этой формуле измеряется в миллиметрах. Для того, чтобы представить, о каких величинах идёт речь, нужно учитывать следующее:

• К = 0,15 для неармированной трубы.
• К = 0,03 для тех, которые укреплены алюминием.
• К = 0,035 при использовании стекловолокна.

Таким образом видно, что в результате армирования линейное удлинение полипропиленовых труб уменьшается примерно в 5 раз. Для иллюстрации сказанного можно рассмотреть следующий пример. Температура горячей воды, идущей по полипропиленовым трубам составляет 75, а комнатная будет 20 градусов. Труба не является армированной. Её длина равна 10 метрам. Далее нужно применить соответствующую формулу. Ув = 10 * 55 * 0,15 = 82,5 мм.

Если не принять специальных мер для защиты трубы, такое удлинение может привести к её разрушению. Теперь предположим, что речь идёт о трубе, армированной стекловолокном. Если к ней применить формулу, то можно получить Ув = 10 * 55 * 0,035 = 19,25 мм. В этом случае деформация будет существенно меньшей.

Проводить такие вычисления величины расширения полипропиленовых труб желательно перед осуществлением работ по монтажу. На практике для определения того, насколько велико расширение трубы, обычно используют не формулу, а составленные с её помощью таблицы. В них в левой колонке располагают длины с промежутком 0,1 м, а в верхней части — изменение температуры с шагом в 10 градусов. В таком случае для определения искомой величины достаточно посмотреть значение на пересечении нужных колонки и строки.

В видеоролике рассказано о расширении полипропиленовых труб: 

Меры для защиты целостности труб при расширении

Для того, чтобы предотвратить возникновение критических ситуаций из-за расширения полипропиленовых труб при нагреве, можно предпринять следующие меры:

• Нужно оставить соответствующее место между трубопроводом и упором. При этом надо заранее рассчитать степень расширения и обеспечить наличие достаточного пространства.
• Надо обратить внимание на места, где стоят поворотные муфты. Важно их расположить таким образом, чтобы в трубе не возникало напряжений и деформаций.
• Если нужно установить длинный участок трубы, то на нём располагают компенсаторы удлинения. Они представляют собой конструкции, которые фиксируют положение трубопровода, но дают возможность безопасно расширяться на каждом небольшом отрезке.

При монтаже труб стараются избегать наличия жёстких стыков. Распространено использование петлеобразных участков труб. В таком случае соседние элементы магистрали не прилегают плотно друг к другу.

Ещё один способ компенсации состоит в том, что между прямыми отрезками трубы устанавливаются П-образные соединения. При этом они сделаны таким образом, что в этом месте углы конструкции могут безопасно смещаться.

Существуют пружинные конструкции, применяемые для противодействия тепловому расширению полипропиленовых труб. Примером такого решения является компенсатор Козлова. В этом случае к концам участка трубопровода, расположенным друг напротив друга прикрепляются кольца, соединённые при помощи пружины. Такой узел находится внутри участка трубы большего диаметра. При нагреве концы труб сближаются, сдерживаемые пружиной.

Заключение

При использовании пропиленовых труб для холодного водоснабжения эффект расширения можно не учитывать. Однако он играет важную роль в тех случаях, когда эксплуатация производится при повышенной температуре. При выборе материала для трубопровода необходимо принять во внимание, что наличие армирования приводит к тому, что увеличение длины уменьшается примерно в 5 раз. Схема монтажа должна быть такой, чтобы возможные расширения не наносили вреда трубопроводу. Перед началом работ рекомендуется провести расчёты влияния повышения температуры на конструкцию. Использование компенсаторов позволит предотвратить нежелательный эффект.