Армирование, в отличие от обычных труб, не только снижает тепловое расширение, но также поддерживает прочность материала даже при высоких температурах, которые могут достигать 1200°C. Это значит, что изделия, сделанные с армированием, остаются целыми и невредимыми, в то время как неармированные материалы могли бы трескаться или ломаться под воздействием таких температур.
Температура плавления полипропилена высокого давления
Полипропилен (ПП) представляет собой термопластичный полимер, который производится из пропена. При изготовлении этого материала используется процесс полимеризации пропилена с катализаторами металлокационного типа. Технология производства полипропилена по параметрам схожа с производством полиэтилена низкого давления, но в зависимости от выбранного катализатора можно получить разнообразные структуры полимера или их смеси. Одним из ключевых характеристик полипропилена является его температура плавления. Обычно этот материал представляется в виде белого порошка или гранулята с насыпной плотностью, достигающей 0,5 г/см³. Полипропилен может иметь разнообразные виды — от цветных до стабилизированных и бесцветных.
Технические характеристики: молекулярное строение
Полипропилен классифицируется на несколько основных типов в зависимости от его молекулярной структуры, среди которых можно выделить:
- изотактический;
- атактический;
- комбинаторный.
Стереоизомеры полипропилена различаются не только по своим физическим и механическим характеристикам, но и по химическим свойствам. Так, атактический полипропилен, обладая резиноподобной структурой, характеризуется высокой текучестью. Температура его плавления, необходимая для экструзии, составляет приблизительно 80 °C, а плотность может достигать 850 кг/м³. Интересно, что данный материал отлично растворяется в диэтиловом эфире.
С другой стороны, изотактический полипропилен имеет совершенно отличные свойства: он характеризуется высокой упругостью, плотностью, достигающей 910 кг/м³, и температурой плавления в диапазоне от 165 до 170 °C. Этот тип полипропилена зарекомендовал себя как устойчивый к воздействию различных химических реагентов.
Физико-механические свойства
Сегодня полипропилен находит широкое применение в различных отраслях. Стоит отметить, что температура плавления этого материала может варьироваться в зависимости от его марки. Часто его сравнивают с полиэтиленом, однако плотность полипропилена составляет 0,91 г/см³, что делает его менее плотным, чем полиэтилен. Тем не менее, полипропилен демонстрирует лучшие показатели прочности, износостойкости и термостойкости.
Температура начала размягчения полипропилена составляет 140 °C, а температура плавления может достигать 175 °C. При этом данный материал обладает устойчивостью к коррозионному растрескиванию. Полипропилен также проявляет отличные защитные свойства по отношению к кислороду и свету, но добавление специального стабилизирующего оборудования во время его производства позволяет существенно сократить чувствительность к этим факторам.
Разные марки полипропилена находят своё применение в множестве отраслей. Температура плавления данного материала значительно расширяет его многообразие использования. Прочность на разрыв полипропилена может варьироваться от 200% до 800%. Наиболее распространенные данные прочности на разрыв находятся в диапазоне от 250 до 350 кгс/см². Кроме того, ударная вязкость при надрезе варьируется от 33 до 80 кгс/см², а твердость по Бринеллю находится в пределах от 6 до 6,5 кгс/мм².
Благодаря своей высокой жесткости, прочности и термостойкости, полипропилен находит активное применение в промышленном массовом производстве труб.
Свойства полипропилена и температурный режим эксплуатации
Полипропилен, представляемый в виде белого порошка, является продуктом химической промышленности, который после переработки превращается в изделия путем процессов плавления и прессования.
Материал создается посредством полимеризации пропилена под воздействием металлических катализаторов. Важно отметить, что пропилен — это газообразное вещество, которое чаще всего образуется как побочный продукт на этапах производства этилена, бензина и дистиллятов.
Как уже было упомянуто, полипропилен начинает размягчаться при температуре 140°C и плавится при температуре 175°C. Это значение соответствует температуре перегретого пара. Учитывая указанные характеристики, можно сделать вывод, что полипропилен подходит для применения в трубопроводах, но не следует использовать его для систем, работающих на перегретом паре.
На первый взгляд может показаться, что все будет хорошо, если не учитывать одну интересную особенность полипропилена — его пластичность при нагреве. С увеличением температуры, полипропилен демонстрирует значительное удлинение при растяжении. Проще говоря, если повесить груз на нагретую трубу, прежде чем она лопнет, труба, скорее всего, растянется до такой степени, что станет тонкой и длинной.
К примеру, труба с холодной водой выглядит довольно жесткой и твердой, в то время как трубы, нагретые до 130 °C, можно легко изгибать под углом 90 градусов без больших усилий.
Это может показаться истинной находкой для сантехников, так как позволяет прокладывать трубы с самыми разными изгибами без использования фитингов. К сожалению, это не так просто, как кажется. При изгибе полипропиленовых труб под воздействием тепла их внутренний диаметр уменьшается, что критически снижает пропускную способность системы водоснабжения. Более того, толщина стенки снаружи изгиба значительно уменьшается.
Ограничения использования
Поскольку все трубопроводы находятся под давлением, есть риск повреждения нагретых труб под воздействием этого давления. Также нельзя игнорировать тот факт, что деформация труб крайне нежелательна для конечных пользователей.
В связи с вышеизложенным, производители ограничивают применение полипропиленовых труб в горячем водоснабжении; температура рабочей среды не должна превышать 95°C.
Какова же температура воды в наших трубах?
Чтобы прояснить этот вопрос, необходимо обратиться к действующим нормативным актам.
Согласно СП 30.13330.2012 «СНиП 2.04.01-85*Внутренний водопровод и канализация зданий», температура воды в жилых домах и общественных учреждениях не должна превышать 75°C. В помещениях детских садов температура水оснабжения не должна превышать 37°C.
Таким образом, для систем горячего водоснабжения вопрос становится более понятным.
Однако в случае с системами водяного отопления ситуация совершенно иная.
Немного истории
В конце советских времен, несмотря на значительный дефицит жилья, в регионах Дальнего Востока активно осуществляется строительство микрорайонов по типовым проектам, известным как Ленинградские. Эти здания создавались с целью удешевить строительный процесс. Стены зданий выполнялись из панелей, а окна имели тройное остекление. Оборудование для обогрева представляло собой трубку со сгибом, обладающую внутренним диаметром не более 20 мм, к которой крепились тонкие стальные пластины.
Климат в этих регионах довольно суров, и зимой температуры могут опускаться ниже -30°C. Под действием сильного ветра потери тепла из домов становятся значительными. Небольшие обогреватели, предназначенные для работы в условиях умеренного климата, не способны справиться с данной ситуацией. Чтобы компенсировать потери тепла, температура теплоносителя достигала отметок более 100 °C, что стало возможным благодаря особенностям тепловых сетей.
К сожалению, во многих жилье до сих пор нет автоматических систем управления водоснабжением, а перспективы их реализации остаются неопределенными. Когда температура на улице опускается до -35°C, ТЭЦ вынуждена повышать температуру теплоносителя до 130°C для поддержания заданного теплового режима. При этом, благодаря давлению, по трубам продолжает поступать вода, а не пар (дополнительную информацию можно найти в материале «Какое давление должно быть в водопроводе — правила расчета»). Поскольку в этой системе всего одна ТЭЦ, подачи воды в горячее водоснабжение производится с одинаковыми параметрами. Для соблюдения норм СП переключение подачи воды для системы лифтов осуществляется вручную на обратный трубопровод, однако человеческий фактор в этом случае нельзя игнорировать.
Температура воды, поступающая в систему горячего водоснабжения, должна быть в пределах, которые не приведут к разрушению полипропиленовых труб. Однако это не всегда так. Дело в том, что рабочая температура, которую могут выдержать полипропиленовые трубы, часто недооценивается. Каждый производитель, указывая рабочие температуры для своих труб, оставляет дополнительный запас для неожиданных ситуаций и создает условия для предотвращения возможных судебных разбиратательств.
Это также позволяет некоторым образом варьировать производство различных партий полипропиленовых труб, не прибегая к их бракованию. Различия между партиями могут заключаться в толщине трубы, прочности самого полимерного материала и других физических свойствах.
Говоря о том, какие температуры могут выдерживать полипропиленовые трубы, следует упомянуть один важный фактор, который непосредственно влияет на допустимое давление, которое могут выдерживать эти трубы (дополнительную информацию можно найти в статье «Какое давление выдерживают полипропиленовые трубы — виды и применение»).
На сегодняшний день широко используются трубы с обозначениями PN20 и PN25. Основное отличие между ними заключается в том, что трубы PN25 армированы стекловолокном или алюминиевой фольгой.
