Cварка полипропиленовых труб

Уже ни для кого не секрет, что сваривать многослойные полипропиленовые трубы с помощью традиционных фитингов необходимо с особой тщательностью.

Оголенные торцы многослойной полипропиленовой трубы PPR-AL-PPR подвергаются воздействию напора горячей воды и в результате образующиеся кавитационные процессы «разъедают» алюминиевый слой, труба расслаивается, и разрушается само соединение, Рис.1.

Борьба с расслоением в полипропиленовых трубах армированных алюминием PPR-AL-PPR

Достоинства полипропиленовых труб армированных алюминием хорошо известны: это абсолютная кислородо-не-проницаемость позволяющая применять их в системах радиаторного отопления, и низкий коэффициент температурного расширения, снижающий затраты на прокладку трубопроводов. На первых порах казалось, что и сваривать их можно с помощью обычных полипропиленовых фитингов, тех самых, которыми сваривают однослойные трубы.

Но на практике это оказалось не совсем так – трубы в местах соединений расслаиваются (см. выше, Рис.1). Большинство производителей применили паллиативное решение – стали выскабливать на торцах трубы алюминиевый слой, и затем оплавлять концы трубы сварочным инструментом (Подробнее…).

Гораздо эффективнее защищают многослойную трубу от расслоения фитинги Deepipe (Патент RU 2380603 C 1) для металлопластиковых труб PERT-Al-PERT (Рис.2). Но пока такая конструкция применяется только в трубопроводных системах на базе многослойных труб PE-RT/Al/PE-RT .

Внимание! Радиальные силы

До недавнего времени считалось, что температурное расширение оказывает серьезное влияние на трубопроводную систему только в продольном направлении. В однослойных трубопроводах это требовало установки температурных компенсаторов, что приводило к удорожанию системы.

В многослойных трубах армированных алюминием или стекловолокном влияние продольного температурного расширения существенно снижена: в полипропиленовых трубах PPR-AL-PPR коэффициент температурного расширения приблизился к показателям самого металла - 0,3х10-4 ( у алюминия 0,23х10-4 ), в трубах армированных стекловолокном значительно снизилась 0,5х10-4 (в однослойных полипропиленовых трубах 2,0х10-4 ).

В однослойных полимерных трубах проблема радиального температурного расширения не возникала – и труба и фитинги имели одинаковый коэффициент температурного расширения.

А вот в многослойных полипропиленовых трубах радиальные силы температурного расширения обернулись серьезной угрозой надежности.

Это связано с тем, что традиционный фитинг приваривается к полипропиленовой трубе только к наружному слою. После сварки фитинг и наружный слой трубы образует монолитную систему с коэффициентом температурного расширения 2,0х10 -4 , а коэффициент температурного расширения внутреннего армирующего слоя (из алюминия или стеклонаполненного полипропилена) на порядок меньше. При циклических изменениях температуры (особенно сильных в системах отопления) на фитинг действует разрывающая сила пропорциональная разнице коэффициентов температурного расширения и температуре теплоносителя, Рис.3.

В результате радиальные силы отрывают фитинг с приваренным к нему наружным слоем от армирующего слоя алюминия, или раскалывает слой стеклонаполненного полипропилена, Рис. 4.

Злая шутка кристалличности

Высокая кристалличность, и как следствие хрупкость, полипропилена сыграло с полипропиленовыми трубопроводами очередную злую шутку, особенно с полипропиленовыми трубами армированных стекловолокном. Радиальные силы температурного расширения приводят к совершенно к неожиданным результатам:

Разница температурных коэффициентов расширения фитинга и стеклонаполненого полипропилена приводит к раскалыванию фитинга , рис. 5.

Очередной виток эволюции

Чтобы решить проблему радиальных сил температурного расширения полипропиленовым трубопроводам в очередной раз придется заимствовать решения у металлопластиковых.

В начале, когда однослойные трубопроводы исчерпали свои возможности полипропиленовые трубопроводы позаимствовали внутренний алюминиевый слой. Теперь, придется заимствовать у PERT-AL-PERT трубопроводов конструкцию фитингов (Рис.2).

Достоинство конструкции PE-RT фитингов заключается прежде всего в том, что труба вваривается в цилиндрическое гнездо фитинга, и сварка производится и по внутренней и по наружной поверхности трубы, Рис. 6.

При этом торцы трубы защищены от воздействия воды, а расположение алюминиевого слоя внутри фитинга делает его устойчивым к радиальным нагрузкам.

Однако, полипропиленовые трубопроводы не могут позаимствовать у металлопластиковых эластичность, и по надежности они всегда будут отставать от толерантных к радиальным нагрузкам композитных труб PERT - Al - PERT .