Насоси «Грундфос»

Неіржавіючі трубні системи

С. Шовкопляс, М. Мацунич

Застосування трубних систем із нержавіючої сталі набуває все більшого розповсюдження, особливо серед власників будинків із комбінованою системою опалення, деводночас є високотемпературне обладнання (радіатори опалення, баки системи ГВП) та низькотемпературні системи («тепла підлога» тощо), подача питної води. Розглянемо деякі особливості нержавіючих трубних систем

Попри те, що застосування неіржавіючих труб, фітингів та фурнітури – задоволення не з дешевих, в дійсності це в повній мірі виправдовує себе з огляду на технічні характеристики, експлуатаційні властивості, терміни безремонтного періоду, надійність та довговічність, питання безпеки та санітарно-гігієнічні особливості тощо.

Очевидні переваги

Трубопроводи та системи з’єднань із нержавіючої сталі мають багато переваг порівняно з стійкими до корозії трубами інших типів.

  • Довговічність. На відміну від полімерних, труби із неіржавіючої сталі здатні тривалий термін експлуатуватися за максимальної робочої температури + 95°С та при тиску 10-16-25 бар без втрати міцності протягом всього терміну використання (50 років).
  • Корозійна стійкість. Труби із нержавіючої сталі за визначенням не іржавіють. В них також не заростає живий переріз труби пухкими покладами із продуктів корозії разом із відкладеннями солей жорсткості та механічними забрудненнями, як, наприклад, відбувається у трубах із чорної сталі, які самі в процесі експлуатації «продукують» контамінанти. Гігієнічність нержавіючих труб та з’єднань дозволяє використовувати їх у системах питного водопостачання, а також у медичних та харчових установках з найвищими стандартами ступеню водоочищення.
  • Механічна міцність. Труби та фітинги із неіржавіючої сталі завдяки своїм характеристикам міцності відмінно переносять як випадкове механічне навантаження при монтажі чи експлуатації, так і перепади температури та тиску – як непередбачувані, так і регулярні. Фітинги із нержавіючої стали добре переносять навіть заморожування – на відміну, наприклад, від чавунних деталей, вони не розтріскуються завдяки поєднанню у матеріалі властивостей міцності і пластичності. Деталі із нержавіючої сталі мають високі показники ударної в’язкості.
  • Стабільність форми. Протяжні магістралі трубопроводів можна змонтувати без небажаних вигинів та викривлень. Неіржавіюча труба має менший коефіцієнт температурної лінійної деформації порівняно із мідними, алюмінієвими, метало-пластиковими чи полімерними трубами.
  • Зручний монтаж. На об’єктах житлових систем опалення та водопостачання зазвичай використовують або різьбовий монтаж, або монтаж методом опресування. Зварювальні роботи зазвичай виконують в стаціонарних умовах майстерні. Швидкість монтажу мало відрізняється від систем із полімерними трубами (що зварюються, склеюються, опресовуються або монтуються різьбовими з’єднаннями). На відміну від мідних з’єднань в системах із нержавіючої сталі не застосовується паяння. Системи труб із з’єднаннями з нержавіючої сталі пропонуються разом із зручним електричним спеціалізованим інструментом, що спрощує та пришвидшує монтаж.
  • Зовнішній вигляд. Трубопроводи із неіржавіючої сталі відмінно виглядають і не потребують зовнішнього фарбування чи іншого захисного чи декоративного покриття, див рис. 1.

Зображення використання пресс фітингів Валтек Рис. 1. Будинкові системи із нержавіючої сталі (зліва направо):
підключення електричного та газового котлів в одну систему; контури
опалення котельні приватного будинку; трубна обв’язка котельні у приватному будинку; підключення двоконтурного газового котла;
колектор системи опалення; обв’язка котельної у приватному будинку

Переваги систем із нержавіючої сталі дозволяють з успіхом їх застосовувати для обв’язки котлів та для монтажу комбінованих систем опалення (високотемпературні разом із низькотемпературними), а також для внутрішньо-будинкової розводки питної води, для холодного та гарячого водопостачання, а також для технологічних трубопроводів з теплоносієм (наприклад від сонячних фототермальних систем із антифризами). Загалом, трубні системи, що застосовуються у житловій чи комерційній нерухомості (з робочим тиском 10-16-25 бар), мають досить широку сферу вжитку, див. табл. 1, що охоплює практично всі побутові потреби.

Зображення застосування труб із нержавіючої сталі Таблиця 1. Сфери та особливості застосування систем із неіржавіючої сталі

Основною сферою застосування труб із неіржавіючої сталі є обв’язка котельних та монтаж контрольно-регулюючої, розподільчої та допоміжної арматури. Завдяки своїй надійності, нержавіючі труби можуть компенсувати напруження, що виникають при експлуатації високотемпературних систем опалення, що особливо важливо для обв’язки твердопаливних котлів, де є великий ризик перегрівання трубопроводів. Використання труб із нержавіючої сталі дозволяє запобігти появі зон із значною тепловою деформацією, що гарантує герметичність всієї системи з теплоносієм навіть за максимального навантаження. Висока надійність нержавіючої трубної обв’язки – це додатковий позитивний фактор для тих інженерних систем, які експлуатуються в автоматичному режимі із віддаленим керуванням. Саме це й дозволяє мати впевненість в довготривалій безаварійній експлуатації за відсутності безпосередньої присутності та нагляду.

Застосовувані марки сталі

Переваги систем трубної обв’язки для систем опалення, ХВП та ГВП завдячують перш за все властивостям самих неіржавіючих сталей, які (досить умовно) розподіляються на чотири типи за внутрішньою структурою, що головним чином залежить від хімічного складу (див. табл. 2) та деякою мірою від технологічної обробки виробу.

Зображення характеристики нержавіючої сталі Таблиця 2. Відмінності головних властивостей неіржавіючих сталей в залежності від структури

Найбільш вживаними марками неіржавіючих сталей є AISI 304, 304L, 316 и 316L, яким на вітчизняному ринку сантехнічних виробів по хімічному складу відповідають марки хромонікелевих сталей 08Х18Н10, 03Х18Н11 та хромонікелево-молібденових сталей 08Х17Н13М2 и 03Х16Н15М3 (за ГОСТ), що мають відповідно дуже подібні механічні властивості до популярних марок AISI.

В таблиці 3. наведено порівняння хімічного складу деяких найуживаніших марок за класифікацією DIN (EN, ДСТУ EN), AISI та найближча відповідність за хімічним складом за ГОСТ.

Зображення стандарти нержавіючої сталі для труб Таблиця 3. Відповідність деяких популярних марок неіржавіючих сталей

Нержавіючі сталі в Україні маркуються згідно євростандарту EN 10027 в його українській версії ДСТУ EN 10027. Це передбачає маркування як за хімічним складом (ДСТУ EN 10027-2), так і за їх призначенням, а також фізичними або механічними властивостями (ДСТУ EN 10027-1), включно із символами, що визначають стан поставки і призначення продукту. Крім базового маркування, марка сталі за європейськими стандартами (та їх українським відповідником ДСТУ EN 10027-2) позначається у форматі «1.XXXX», де «1» демонструє приналежність матеріалу до сталей, наступні дві цифри – номер групи сталей, а дві останні – порядковий номер сталі у групі. За номером групи чітко визначається тип тієї чи іншої сталі. Для пошуку відповідності марок нержавіючої сталі у відкритому доступі в мережі є таблиці з поглибленими даними.

Вміст легуючих елементів суттєво впливає на механічні властивості сталей. Наприклад, додавання молібдену (Mo, або в позначеннях марок – М) підвищує термостійкість, пружність, міцність при розтягуванні, спротив окисленню при високих температурах, але утруднює механічну обробку. Наявність свинцю (Pb), наприклад у марках AISI 304L та 316L, підвищує оброблюваність різанням та ливарні властивості.

Мабуть найбільш вживана в системах HVAC марка нержавіючої сталі AISI 304 має задовільні властивості за всіма показниками – механічними, технологічними та експлуатаційними. Механічні характеристики сталі AISI 304 наведені в табл. 4.

Зображення властивості нержавіючої сталі для труб Таблиця 4. Механічні та деякі електричні властивості неіржавіючої сталі AISI 304

Зазвичай система із неіржавіючих труб є поєднанням труб, фітингів та запірно-регулюючої арматури, виготовленої із різних матеріалів, див. рис. 1. При конструюванні інженерних систем із нержавіючих труб потрібно враховувати електрохімічний потенціал та допустимі чи неприпустимі контакти металів, що визначені у діючому міждержавному стандарті ГОСТ 9.005-72 «Єдина система захисту від корозії і старіння. Метали, сплави, металеві та неметалеві неорганічні покриття. Допустимі і неприпустимі контакти з металами і неметалами».

Зокрема, рекомендовано уникати прямого контакту виробів із нержавіючої сталі з елементами системи (фітингами, арматурою, кронштейнами тощо), виготовленими із:

  • магнієвих сплавів;
  • берилію та його сплавів;
  • цинкових сплавів та покриттів;
  • кадмієвих сплавів та покриттів.

Сполучення елементів нержавіючих трубопроводів з виробами із чавуну, звичайної вуглецевої на низьколегованої сталі, алюмінію та сплавів на його основі рекомендовано виконувати лише через перехідні елементи із латуні чи бронзи.

Слід також враховувати тип і марку ущільнювачів в залежності від робочої рідини, її робочої температури та діючого тиску.

Технологія виготовлення труб передбачає етап внутрішнього шліфування (головним чином – гідрошліфування), який дозволяє розраховувати, що внутрішня шорсткість труб зазвичай не перевищує показник Ra=0,01 мм.

Виконуючи роботи по реконструкції чи модернізації, що супроводжується заміною внутрішніх трубопроводів з інших матеріалів на труби із нержавіючої сталі, слід враховувати зміну гідравлічних характеристик згідно таблиць та діаграм, що надає виробник, які показують лінійні втрати тиску (спротив по довжині) при використанні трубопроводів із неіржавіючої сталі. На рис. 2 зображена типова діаграма втрат тиску по довжині труби в залежності від подачі води через неіржавіючі труби з найуживанішими діаметрами.

Зображення втрати тиску при довжині труби Рис. 2. Діаграма втрат тиску по довжині труби

З’єднання труб із нержавіючої сталі

Труби та фітинги із нержавіючої сталі поєднуються між собою та з арматурою головним чином трьома технологічними методами: різьбові з’єднання, зварювання та опресування (деформація тиском).

Найбільш відома та вживана технологія – різьбове з’єднання – практично не відрізняється від технології, що використовується при роботі з «чорними» трубами, проте має декілька особливостей.

Для ущільнювання різьби рекомендовано використовувати т. з. ФУМ – фторопластовий ущільнюючий матеріал у вигляді стрічки відповідної ширини та товщини.

Нарізання різьби на трубах ручним способом на об’єкті викликає певні труднощі – маючи високу в’язкість, нержавіюча сталь погано оброблюється різанням. Гострі кромки налипають на ріжучий елемент інструменту та «тягнуться» за ним. В результаті різьба, що виконана інструментом для чорного металу, латуні чи бронзи (мітчиками та плашками) нерідко виходить з «подертими» краями.

Тому якісні різьбові відрізки виконуються в умовах майстерні із застосуванням змащувально-охолоджуючих рідин із спеціальними антифрикційними присадками та з застосуванням роликового інструменту (накатки). І якщо в продажу є достатній асортимент готових різьбових фітингів, які можна застосувати для монтажу (див. рис. 3), то кінці труб обробити на об’єкті дуже проблематично. Отже, виконати монтаж «по місцю» також проблематично, тому труби зазвичай нарізають на виміряні відрізки і виконують на них різьбові ділянки заздалегідь. Але передбачити та точно визначити потрібні трубні фрагменти у більшості випадків не видається можливим.

Зображення нарізні фітинги для труб із нержавіючої сталі Рис. 3. Різьбові фітинги з неіржавіючої сталі

Також використовується комбінований метод – до відтинку труби приварюють різьбові кінці (рис. 4), що виготовлені в заводських умовах.

Зображення фітинг із нержавійки для зварювання Рис. 4. Різьбова кінцівка із неіржавіючої сталі під зварювання

Зварювання нержавіючої сталі – доволі специфічний та дороговартісний процес, що виконується на спеціальному обладнанні кваліфікованим робітником. Процес дугового зварювання нержавіючої сталі відбувається спеціальними електродами в захисній газовій атмосфері (аргону). Зазвичай на об’єкті зварювання труб не виконується, а тільки в умовах майстерні. Зварювання деталей із нержавіючої сталі потребує попереднього підігріву місця майбутнього з’єднання, що важко досягти при виконанні роботи в умовах обмеженого простору (наприклад, поряд із стіною). Існують певні нюанси при накладанні зварювальних швів зверху чи знизу.

Процес зварювання може звести нанівець всі характеристики труб та фурнітури щодо міцності та гарантованого терміну експлуатації. Деякі марки сталей при зварюванні стають крихкими. Порушення технології, наприклад – нерівномірний підігрів деталей (який важко контролювати на об’єкті), може також викликати появу мікротріщин, розростання яких в майбутньому може стати проблемою. Тому зварювані з’єднання, що на перший погляд виглядають надійними, у випадку із нержавіючою сталлю використовуються обмежено.

Пресові з’єднання

Зважаючи на недоліки та проблеми у практичному виготовленні різьби та зварюванні прямо на об’єкті, серед монтажників неабиякої популярності набуває технологія пресового з’єднання нержавіючих труб між собою та з фітингами з нержавіючої сталі.

Технологія полягає у зовнішньому обтисканні спеціальним інструментом спрофільованих елементів із ущільнювачами навколо кінців труб / фітингів. Такий інструмент створює значне зусилля, що інколи досягає декількох тон, чим забезпечується пластична деформація елементів аж до надійного контакту метал-метал. Аби під робочим тиском стик не розкривався, пресові з’єднувачі мають кільцевий ущільнювач з V-профілем або М-профілем, що розміщений в передбаченій для цього канавці. Ущільнювачі виготовляються із стійких та довговічних матеріалів – EPDM (етилен-пропіленовий каучук), FPM (чи FKM, Viton® – флуорокаучук).

Пресові з’єднання з умовними діаметрами 12, 15, 22, 28, 35, 42, 54 мм можна зручно виконувати в умовах обмеженого простору прямо на об’єкті, див. рис. 5.

Зображення обтискування нержавійки Рис. 5. Обтискування різьбової кінцівки на нержавіючій трубі поруч із стіною

Зображення пресові фітинги система INOX-PRESS та інструмент для з’єднань із неіржавіючої сталі Для пресового з’єднання труб між собою та труб з фітингами (рис. 6) пропонується спеціальний електромеханічний та ручний інструмент, див. рис. 7. Цим інструментом можна швидко та точно нарізати труби, обробити фаски на кінцях труб та надійно обтиснути з’єднання. Робота із пресовими з’єднаннями направду дуже нагадує роботу із поліуретановими трубами – практично ті самі прийоми та операції, за винятком етапу зварювання та притискання оплавлених деталей. Тут фінальний етап виконується обтискувачем і потребує звичайних робітничих навичок, див. рис. 8. Тут немає розжарювача або гарячих інструментів чи деталей, все відбувається в умовах комфортної температури у приміщенні прямо на об’єкті. Використання ручного інструменту навіть не потребує наявності на об’єкті підключення до електричної мережі.

Фактор якості

Звичайно, якість, надійність та довготривалість пресового з’єднання визначається не тільки робочими операціями при монтуванні системи. Найсуттєвіший фактор – якість самих труб та фітингів. Це і є відповідальністю виробника цієї системи. Для цього існує багатостадійна перевірка згідно стандартів управління якістю.

Зразки кожної партії труб та фітингів піддаються ретельному лабораторному контролю якості на заводі-виробника. Наприклад, таблиця 5 містить скорочений перелік етапів лабораторного тестування, передбачених виробничим регламентом відомого виробника VALTEC за галузевими стандартами та технічними умовами, що запроваджені для елементів системи INOX-PRESS.

Зображення монтаж труб з нержавіючої сталі Рис. 8. Підготовчі операції для виконання пресових з’єднань

Якісні складові та виконання монтажних робіт за встановленим регламентом – це, власне, головні передумови, аби трубні системи із нержавіючої сталі виконували свої функції весь термін експлуатації, а він, наприклад, для системи пресових з’єднань INOX-PRESS від VALTEC, складає щонайменше 50 років.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Просмотрено: 1 288


Оставьте комментарий

Telegram