Грундфос для інталяторів

Неіржавіючі пресові трубні системи

М. Мацунич

Застосування неіржавіючих труб, фітингів та фурнітури поширюється в більшості випадків завдяки появі на ринку для трубних систем надійних та технологічних пресових з’єднань заводського виготовлення для опалення та водопостачання. Проте практика використання трубних систем та з’єднань із неіржавіючої сталі має певні особливості та застороги, про які варто знати

Публікація «Неіржавіючі трубні системи» (журнал AW-Therm №2-2020) про системи труб та фітингів із неіржавіючої сталі викликала чималу зацікавленість у читачів й стала приводом для появи низки нових питань про особливості застосування та монтажу саме пресових з’єднань із неіржавіючої сталі.

Проблеми традиційних систем

Традиційні трубні системи, якими вода подається до систем опалення та гарячого та холодного водопостачання, історично виготовлялися із металу – вуглецевої «чорної» чи оцинкованої сталі та міді. Недоліки цих систем мотивували появу полімерних чи композитних труб та їх з’єднань, проте і вони мають певні особливості та обмеження.

Найпоширеніший вид металевих трубопроводів в даний момент в нашій країні – з вуглецевої або просто «чорної» сталі. Їх застосування в минулі роки було повсюдним – така сталь поширена, доступна, дешева, з'єднується різними видами зварювання або різьбовими з'єднаннями, достатньо легко вигинаються «на місці». З мінусів – така труба через присутність кисню у робочій рідині дуже легко кородує. Корозія «чорної сталі» викликає т. з. «зарощування», тобто солі, повітря та знезаражуючі реагенти (наприклад хлор чи озон) викликають появу «пухких» контамінантів, що з роками разом з окалиною та нерозчинними солями ущільнюються та відкладаються на стінках труб, фітингів та контрольно-регулюючої арматури, тим самим зменшуючи під час експлуатації наявний переріз трубної системи, а згодом навіть повністю зарощують внутрішній діаметр (див рис. 1). Присутність в трубах таких реагентів прискорює подальшу корозію сталевих труб.

Зображення корозія сталевих труб Рис. 1. Труби з вуглецевої сталі та їх зарощування продуктами корозії

На жаль, широке розповсюдження саме таких систем, особливо в застарілому житловому фонді, й надалі примушує використовувати «чорні» труби при виконанні ремонтних робіт. Отже, «чорні» сталеві труби будуть існувати й надалі ще довгий час, допоки їм не знайдеться хороша альтернатива, яка б без ускладнень та недорого дозволила б замінювати пошкоджені фрагменти «чорних» систем при проведенні ремонтних робіт.

Зображення Колектор Валтек із неіржавіючої сталі типу VTc.510.SS Рис. 12. Колектор із неіржавіючої сталі типу VTc.510.SS

В середині 80-х років минулого століття на проблему корозії «чорних» труб звернули державну увагу, тому в наших новобудовах повсюдно почали застосовувати дещо дорожчі сталеві труби, покриті шаром цинку (як правило як всередині, так і ззовні) за «гарячою» технологією цинкування. Цинк не є насправді в повному сенсі захисним шаром – він утворює із залізом т.з. електрохімічну пару, що примушує саме його першим активно кородувати, таким чином «приймаючи» удар корозії на себе. Допоки у поверхневому шарі на трубі лишається достатньо велика кількість цинку, то саме він буде утворювати продукти реакції, залишаючи сталь кородувати «потім». Але труба все одно кородує, особливо на деяких ділянках, а сам цинк утворює шкідливі сполуки у воді. Отже, тривала експлуатація оцинкованих труб врешті призводить до корозії заліза та появи «зарощування».

Важливий недолік оцинкованих труб – (всіма способами) поблизу місця зварювання цинк вигорає (див. рис. 2). Труба після зварювання підлягає повторному цинкуванню. Поряд із лікваційною зоною на зварювальному шві сталь не захищена від корозії, тобто корозію труби зсередини не спиняє навіть нанесення ззовні спеціальних цинковмісних покриттів «холодним» способом.

Зображення Оцинковані сталеві труби Рис. 2. Оцинковані сталеві труби та зона вигоряння цинку при зварюванні

Третій варіант, що також можна віднести до «історичної спадщини», подобається багатьом монтажникам – це мідні труби та фітинги. Попри дуже високу вартість мідь має свої переваги. З плюсів – відпалена мідь легко гнеться без втрати площі перерізу, вона набагато легша від сталі, мідь можна з’єднувати, як за допомогою пайки, так і пресовими фітингами. Проте є багато мінусів та застережень (рис. 3).

Зображення корозія мідних труб Рис. 3. Активна корозія міді в місцях сполучень та місцевих спротивів потоку

Через наявність солей жорсткості та кисню направду мідь активно окислюється та кородує. Існує дуже багато питань щодо безпечності довготривалого вживання питної води з мідних труб з огляду на утворення токсичних сполук з міді та застосовуваних припоїв для пайки.

Через м’якість міді та припоїв мідні труби та фітинги швидко зношуються абразивними контамінантами, що зазвичай присутні в воді. Особливо це проявляється в місцях можливої появи кавітації – біля регулюючої арматури, в місцевих спротивах потоку тощо.

Дуже часто в системах опалення використовуються біметалеві або сталеві радіатори, сталеві котли, та за безпосереднього контакту міді та заліза це утворює активну гальванопару, що призводить до електрохімічної корозії сполучень в прискореному темпі. Окрім сталі мідь є електрохімічно активною для алюмінію, магнію, цинку та сплавів на їхній основі.

При нагріванні мідно-сталеві відтинки також є біметалевою парою, яка через дуже велику різницю в лінійному тепловому подовженні міді, у порівнянні зі сталлю, активно деформуються. В процесі експлуатації це призводить до «втоми» металу, розростанню мікротріщин, навіть до розгерметизації пресових з’єднань, та врешті веде до прориву чи протікання трубних сполучень. Відповідно, мідні з’єднання періодично потребуватимуть ремонту, а через появу т. з. блукаючих струмів значно скорочується й термін експлуатації основного інженерного обладнання систем опалення та водопостачання. У підсумку ми отримуємо дуже дорогий трубопровід, який до того ж виводить з ладу радіатори та інші дорогі пристрої. Є питання й щодо зовнішнього вигляду мідних систем з часом.

Пресові з’єднання труб із неіржавіючої сталі

Переваги застосування систем труб та механічних (пресових) з’єднань із неіржавіючої сталі очевидні:

  • стійкість до агресивних впливів;
  • довговічність;
  • зручний монтаж;
  • температурна та корозійна стійкість;
  • механічна міцність;
  • стабільність форми;
  • мале лінійне температурне подовження;
  • слабкі магнітні властивості;
  • екологічність та найвищі стандарти безпечності для питної води;
  • зовнішній вигляд.

Неіржавіюча сталь – це стійка до корозії легована сталь, зносостійка, відносно легка, відповідає гігієнічним нормам, не утворює гальванопари з більшістю елементів систем опалення. Має прекрасний зовнішній вигляд і легко монтується за допомогою прес-з'єднань. Не зарощує свій внутрішній діаметр під час експлуатації і стало має низький гідравлічний опір, тобто труба в процесі експлуатації здебільшого залишається гладкою зсередини. Це все плюси. Проте вона значно дорожче труб і фітингів із чорної або оцинкованої сталі, але є дешевшою за мідь та латунь. Водночас системи із неіржавіючої сталі значно витриваліші і довговічніші у порівнянні із вуглецевою сталлю, а також з міддю.

Сама труба із нержавіючої сталі виготовляється методом повздовжнього зварювання відтинків по 4 метри, що згортаються у циліндричну трубку, попередньо нагріваються до певної температури та проварюються вздовж твірної на автоматичних лініях під флюсом та в атмосфері аргону. Після чого труби оброблюються всередині методом гідравлічного полірування для досягнення малих коефіцієнтів спротиву і дуже низьких показників втрати тиску по довжині. Зовнішнім поліруванням досягається відмінний зовнішній вигляд всієї системи із неіржавіючої сталі, що не потребує нанесення додаткових захисних чи декоративних покриттів вподовж всього терміну експлуатації.

Широка номенклатура фітингів

Труднощі виконання різьбових та зварних з’єднань із неіржавіючої сталі, особливо при роботі прямо на об’єкті, були доволі докладно описані у статті «Неіржавіючі трубні системи», тому зосередимося на особливостях саме пресових фітингів.

Пресові з’єднання труб із неіржавіючої сталі є доволі добре конструктивно та технологічно розвинуті. Принаймні номенклатура фітингів системи INOX-PRESS виробництва Valtec для різних випадків застосування є дуже широкою, та охоплює практично всю можливу геометрію монтажу систем (див. рис. 4 та рис. 5).

Зображення INOX-PRESS виробництва Valtec Рис. 4. Приклади пресових фітингів системи INOX-PRESS виробництва Valtec

Неіржавіючі пресові фітинги та труби розраховані на довготривалу експлуатацію (50 років) в системах опалення, гарячого та холодного водопостачання з робочим тиском 16 бар, максимальною температурою +120°С, робочою температурою +95°С для труб з типорозмірами: 15×1.0, 22×1.2, 28×1.2, 35×1.5, 42×1.5, 54×1.5 мм. Труба постачається чотириметровими відтинками, у поліетиленовому пакеті, торці труб захищені спеціальними ковпачками. При роботі з трубою на об’єкті рекомендовано щоразу одягати ковпачок на торець труби. Асортимент фітингів від Valtec дозволяє виконати систему будь-якої складності, до того ж він постійно розширюється новими типорозмірами та фітингами (див. рис. 4 та рис. 5).

Зображення гладкі та різьбові перехідники системи INOX-PRESS Рис. 5. Деякі гладкі та різьбові перехідники, гнуті відтинки для з’єднань під кутом з асортименту системи INOX-PRESS

Чи кородує «нержавійка»?

Трубні системи зі сталі марки AISI 304, в тому числі й INOX-PRESS від Valtec, практично не кородують у гарячій чи холодній воді, що відповідає технічним та гігієнічним вимогам для використання у побуті.

Проте, є питання щодо рівня хлорування води.Згідно з настановами британської асоціації по неіржавіючим сталям, де сказано, що корозія в AISI 304 з’являється при концентрації хлору понад 200 мг/л, для AISI 316-1000 мг/л. Державними санітарними нормами та правилами регламентовано («ДСанПіН 2.2.4-171-10 – Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною»), що концентрація хлору та хлоридів повинна бути не більшою за 0,5 мг/л для вільного хлору, та 1,2 мг/л – для зв’язаного хлору. Тобто це у 166 разі менше, ніж допустима концентрація для нержавіючої сталі.

Але, наприклад, для влаштування трубопроводу для басейну замість AISI 304 радше застосовувати AISI 316. В басейнах допустима концентрація складає приблизно 350 мг/л. Це вже не питна вода! При перевищенні концентрації хлору та його сполук «нержавійка» покривається так званою піттінговою корозією.

Взагалі, корозійна стійкість досягається за рахунок оксиду та гідроксиду хрому та заліза. На поверхні труби з’являється захисна плівка. При перевищенні концентрації іонів хрому плівка руйнується. У місцях руйнування шар є анодом, а неушкоджена плівка – катодом. Внаслідок електрони пересуваються з анода на катод й утворюється точкова корозія через появу місцевої гальванопари, тоді врешті анод руйнується. Отже, для влаштування водопроводу для питної води стандартна сталь AISI 304 вповні відповідає вимогам, та ще й чималим запасом.

Чи треба влаштовувати заземлення?

Питання про необхідність заземлювати металеві трубопроводи виникає у інсталяторів доволі часто. Відповідь міститься у «ДБН В.2.5-23-2003 – проектування електрообладнання об’єктів цивільного призначення», а саме – пункт 12.28: «…повинна бути виконана система зрівнювання потенціалів до якої приєднують металеві труби комунікацій (труби холодного та гарячого водопостачання, опалення, газопостачання)», незалежно від типу застосованого металу.

Також треба враховувати, що при безпосередньому контакті хромонікелева та хромована неіржавіюча сталь утворює зі звичайною сталлю гальванопару. На це також варто звернути увагу під час проєктування та монтажу, а також передбачити відповідні перехідні муфти.

Особливості практичного застосування та деякі застереження

Найбільш вживана в трубних системах нержавіюча сталь марки AISI 304 має фізико-механічні характеристики, що вповні задовольняють практично всі аспекти щодо експлуатаційних та найсуворіших гігієнічних вимог, які висуваються для систем постачання питної води. Завдячуючи поєднанню міцності, пластичності та в’язкості пресові з’єднання (або «сполучення з механічним обтисканням за звичайних температур») деталей з AISI 304 дають дуже надійний результат. Правильно обтиснуті фітинги мають надійний контакт метал-метал. Наприклад, випробування на розривній машині (тест «на розтяг») показує початок зсуву при розтягуванні пресового з’єднання деталей із «нержавійки», що були обтиснуті ручним інструментом, при осьовому зусиллі понад 680 кг. Для прес-фітинга на металополімерній трубі цей показник становить лише 220 кг.

Після правильного обтискування на зовнішньому кільці з’являються явні сліди обтиску. Якщо губки обтискного інструмента будуть зведені недостатньо, то результатом буде й недостатньо обтиснутий фітинг із «згладженим» профілем.

Фітинги з нержавіючої сталі практично не мають звуження проходу, тобто гідравлічний опір на фітингах від зменшення їх перерізу майже не збільшується. Навіть за бажанням під час монтажу неможливо звузити прохід, тому що конструктивні обмеження самого обтискного інструменту не дадуть змогу це зробити. При монтажі використовуються ущільнювачі у вигляді кільця із штучного каучуку EPDM з профілем «V» (рис. 6). Довговічність цього ущільнювача – система та всі її складові забезпечують герметичність впродовж всього терміну експлуатації й розраховані на 50 років.

Зображення Ущільнювальні кільця з EPDM Sh70 Рис. 6. Ущільнювальні кільця з EPDM Sh70 з профілем «V»

Різати труби рекомендовано виключно роликовим труборізом (див рис. 7). Не дозволяється виконувати різку звичайною болгаркою: по-перше – велика ймовірність того, що не достатньо зачищений торець труби пошкодить ущільнювальне кільце; по-друге – труба на етапі виробництва зварюється аргоном з додаванням спеціальних присадок, які захищають трубу від перегріву.

Зображення використання труборіза Рис. 7. Використання труборізів та заборона різання труб болгаркою

Болгарка перегріває торець труби, який згодом буде кородувати. Сам шов залишається цілим. Це доводять випробовування. Основне правило відрізання – досягти холодного розрізання. Якщо з тих чи інших причин немає труборіза – можна різати ручною ножівкою по металу із застосуванням змащувальних речовин, що зменшать «задирання» металу. Після різання ножівкою треба ретельно обробити (заполірувати) кінці труб та видалити на фасці задирки і зайву шорсткість, надавши їй певну гладку конічну форму.

При монтажі на об’єкті також необхідно враховувати мінімальні відстані між паралельними трубопроводами та відстань у незручних місцях. Це забезпечує спеціалізований обтискний інструмент (див. рис. 8).

Зображення З’єднання труб з пресовими фітингами у незручних місцях Рис. 8. З’єднання труб з пресовими фітингами у незручних місцях

Мінімальна осьова відстань між торцями фітингів повинна становити 10 мм (для ручного чи електромеханічного обтискного інструменту).

Перед стиканням прес-з’єднанням обтискні фітинги та труби повинні бути чистими та сухими, краще навіть – знезжиреними. Бруд та жир на фітингу зменшує міцність сполучення та може дати протікання вже при 8 барах.

Якщо систему планується перевіряти повітрям, то перед монтажем ущільнювачі потрібно змочити водою, якщо перевірка буде водою, то ніяких маніпуляцій проводити не потрібно. EPDM досить твердий матеріал та при змочуванні він трішки набухає і займає своє проектне положення. Навіть якщо фітинг дещо пропускає повітря, то воду він точно не пропустить.

Трубопроводи із неіржавіючої сталі, як і всі інші матеріали, мають теплове розширення. Тому це розширення необхідно компенсувати. Проте нержавіюча сталь має значно менший коефіцієнт теплового подовження, аніж чорна сталь, цинк, алюміній чи мідь. Коефіцієнт лінійного розширення для неіржавіючої сталі 0.165 × 10-4 (1/°С) Принцип розрахунку такий самий, що й для полімерних труб (див рис. 9).

Зображення рохрахунок компенсації лінійного подовження Рис. 9. Компенсація лінійного подовження

Приклад 1 (див. рис. 9): L=8 м; Δt=80°С; Dзн=35 мм (0.035 м); ΔL=8×80×0.165×10-4=0.011 м; Lk = 45×(0.035×0,011)1/2=0.88 м.

Приклад 2 (див. рис. 9): L=5+5 м; Δt=80°С; Dзн=35 мм (0.035 м); ΔL=(5+5)×80×0.165×10- 4=0.013 м; Lk=45×(0,035×0,013)1/2=0.96 м.

Щодо згинання труб, то будь-який документ від Valtec щодо монтажу скаже вам, що згинати труби із неіржавіючої сталі заборонено, але ми розуміємо, що це нікого не зупиняє. Труба під час виробництва проходить етап відпалу, тобто метал нагрівається до високих температур, а потім повільно охолоджується. Це підвищує пластичність і зменшує ймовірність появи крихкого зламу. Тому, якщо цього не можна уникнути застосуванням гнутих елементів заводського виготовлення, то при згинанні труб потрібно бути вкрай обережними та дотримуватись деяких правил (див. рис. 10), а саме: згинати труби з діаметром, меншим ніж 28 мм, мінімальний радіус вигину – 3,5 зовнішнього діаметра, а плече згину має бути не меншим за 50 мм.

Зображення обмеження при згинанні труб Рис. 10. Обмеження при згинанні труб

Заводські колектори із неіржавіючої сталі

Окрім гідравлічної стрілки, система INOX-PRESS від Valtec оснащена колекторами для зручного монтажу системи опалення чи водопостачання (див. рис. 11 та 12). Колектор типу VTc 505 (рис. 11) має міжвісьову відстань 50 мм, ця гребінка розрахована на кількість виводів від 2 до 10 та виготовлена з тієї ж марки неіржавіючої сталі AISI 304, що і вся система INOX-PRESS. Виходи – євроконус з латуні марки CW617N, одна дюймова кінцева пробка-заглушка – в комплекті. Передбачено вихід для видалення повітря, за замовчуванням – це кран Маєвського. Можна також встановити автоматичний повітровідвідник. Площа перерізу колектора складає 15 см2 , що навіть більше, аніж переріз труби Ду 40.

Зображення Колектор із неіржавіючої сталі типу VTc.505.SS Рис. 11. Колектор із неіржавіючої сталі типу VTc.505.SS та приклади перехідних фітингів на інші трубні системи

Колектор типу VTc 510 відрізняється меншою кількістю виходів – від 3 до 8 – та збільшеною міжвісьовою відстанню (не 50 мм, а 100 мм). Тобто цей колектор розраховано на підключення до нього більш габаритних приладів, наприклад, теплолічильників, редукторів тиску тощо. Зрозуміло, що заводське виготовлення колекторів гарантує їх якість у порівнянні з «саморобками».

Передбачено також кріплення для колекторів – одинарне і подвійне. Обирати треба за місцем, габаритами та вагою приєднаних до них приладів.

Отже, система труб та пресових з’єднань INOX-PRESS від Valtec – дуже надійне та сучасне рішення, що для систем опалення та водопостачання охоплює практично всі випадки монтажу за геометрією та призначенням, має фітинги для приєднання ділянок труб, базованих на інших системах – мідних, сталевих, металополімерних і PEX-труб тощо, що робить її основою для побудови мережі опалення / водопостачання, що працюватиме десятиліттями.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm та корисні відео на Youtube-каналі. Долучайтесь!

Просмотрено: 2 310


Оставьте комментарий

Telegram