head-co-051.jpg
head-co-047.jpg
head-co-052.jpg

Эксплуатационные качества труб

Полибутен-1 отвечает запросам рынка напорных труб горячего и холодного водоснабжения, обладая правильным соотношением эксплуатационных свойств, включающих превосходную эластичность в сочетании с устойчивостью к нагрузкам в течение длительного времени при высокой температуре. В результате трубопроводные системы из ПБ-1 являются легкими в обращении, экономичными для монтажа и обеспечивают длительный срок службы трубопроводов в условиях коммерческого, бытового и промышленного применения.
 

Подробнее

Гибкость

Гибкость – преимущество, которым обладает целый ряд пластмасс в сравнении с металлами, однако полибутен-1 – это, несомненно, оптимальный выбор среди других пластмасс, о чем свидетельствует следующая таблица, в которой сравниваются типовые значения упругости при изгибе различных полиолефинов для труб.
 

  ПБ-1 PE-X PE-RT PP-R ХПВХ
Модуль упругости при изгибе (МПа)
Метод ISO 178
450 600 550-650 800 3500
(PE-RT – полиэтилен повышенной термостойкости)

Описание преимуществ гибкости во время монтажных работ и обслуживания трубопроводных систем из полибутена-1 детально приводится на данном сайте. Очевидно, чем проще манипулировать трубой на рабочей площадке и в тесных пространствах, тем меньше времени должен занимать процесс установки.

В связи с этим простота укладки через пробуренные отверстия и монтажа в ограниченных пространствах в сочетании с большой длиной отрезков трубы и, следовательно, меньшим количеством фитингов представляют собой факторы, влияющие на увеличение скорости установки и сокращение трудозатрат.

Несмотря на то что труба из полибутена-1 легко гнется, следует проявлять осторожность, чтобы не согнуть ее до точки «перегиба». При этом рекомендованный минимальный радиус изгиба равен 8-кратному диаметру трубы.

На иллюстрации (вверху справа) приводится рекомендованный минимальный радиус изгиба для разных диаметров трубы из полибутена-1.

 


Длительная прочность на разрыв

Сопротивление труб деформации и разрыву определяется путем испытаний согласно национальным и международным стандартам. Затем результаты испытаний используют, чтобы рассчитать максимально допустимое касательное напряжение по окружности для транспортировки горячей воды в соответствии с заданным набором условий, которые называют температурными классами.

Эти температурные классы составляют таким образом, чтобы они отражали вероятные рабочие условия за период 50 часов для различных сфер применения систем трубопроводов водоснабжения и отопления. Принятые на международном уровне температурные классы определены в стандарте ISO 10508 и используются в других стандартах для пластмассовых трубопроводных систем.
 

Классификация рабочих условий за 50 часов|Классы CEN/ISO|Рабочие условия
Класс Применение Норм. Макс. Неисправность
  Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(часов)
1 Горячее водоснабжение при 60 °C 60 49 80 1 95 100
2 Горячее водоснабжение при 70°C 70 49 80 1 95 100
4 Системы напольного отопления
Системы низкотемпературного отопления
40 20 70 2.5 100 100
60 25
5 Системы высокотемпературного отопления 60 25 80 1 100 100
80 10

Благодаря применению стандартизованных размерных критериев можно рассчитать максимально допустимое касательное напряжение по окружности труб из полиолефинов для каждого из данных температурных классов следующим образом:
 

Максимально допустимое касательное напряжение по окружности (МПа) (расчетное напряжение) труб из полиолефинов для транспортировки горячей воды
  ПБ-1 PE-X PE-RT PP-R
Температурный класс Полибутен-1
(ISO 15876-2)
Сшитый
полиэтилен
(ISO 15875-2)
Полиэтилен повышенной термостойкости
(ISO 22391-2)
Полипропилен
Случайный сополимер
(ISO 15874-2)
1 (горячее водоснабжение при 60 °C) 5.73 3.85 3.30 3.09
2 (горячее водоснабжение при 70°C) 5.06 3.54 2.70 2.13
4 (системы напольного отопления и низкотемпературные радиаторы) 5.46 4.00 3.26 3.30
5 (высокотемпературные радиаторы) 4.31 3.24 2.4 1.90

Данные расчеты указывают на то, чтобы требуемая толщина стенок труб из полибутена-1 может быть меньше по сравнению с другими рассматриваемыми материалами при обеспечении равных показателей устойчивости к напряжению. Тем не менее расчет толщины стенок зависит от других дополнительных стандартизованных требований, в результате чего при использовании труб диаметром менее 16 мм все трубы из полиолефинов должны соответствовать максимальной фиксированной толщине, которая указана в требованиях стандарта, установленного для конкретного материала. Следовательно, эксплуатационные преимущества труб из полибутена-1 приводят к увеличению расчетного коэффициента на 35% по сравнению со сшитым полиэтиленом и на 50% по сравнению с PE-RT вместо соответствующей экономии материалов.

Эксплуатационные преимущества полибутена-1 предполагают увеличение расчетного коэффициента на 35% по сравнению со сшитым полиэтиленом и на 50% по сравнению с полиэтиленом повышенной термостойкости.

Для труб диаметром выше 16 мм допускается выполнять расчет толщины трубы согласно стандартизованным критериям эффективности, при этом можно реализовать преимущества использования полибутена-1 с учетом меньшей массы труб и, следовательно, меньшего расхода сырья и соответствующих затрат.

В следующей таблице представлены преимущества использования полибутена-1 в сравнении с другими материалами для трубы диаметром 40 мм при ожидаемом сроке службы 50 лет и при постоянной рабочей температуре 70 °C с учетом расчетных коэффициентов.
 

Срок службы 50 лет (кривая 70 °C) с учетом коэффициента прочности
  ПБ-1 PE-X PP-R ХПВХ  
Толщина трубы с внешним диаметром 40 мм 3.7 5.5 6.7/8.0 4.5 mm
ID (внутренний диаметр) 32.6 29.0 26.6/24.0 31.0 mm
Внутренняя поверхность трубы 834 660 555/462 754 mm²
Номинальное давление PN 16 PN 20 PN 20 / PN 25 PN 25  
Скорость потока при V = 2,0 л/с 2.4 3.0 3.6/4.4 2.7  
Потеря давления V = 2,0 л/с 18.4 32.5 49.5/81.3
(SVGW/DVGW)
23.6  
Отношение веса погонного метра трубы 1 1.44 1.66 1.57  

Устойчивость к давлению

Эксплуатационные характеристики для напорных труб горячего и холодного водоснабжения

Благодаря высокому сопротивлению ползучести в широком диапазоне температур и низкому тепловому расширению полибутен-1 соответствует промышленным требованиям для напорных труб в бытовых, коммерческих и промышленных системах подачи холодной и горячей воды.

Устойчивость к внутреннему давлению труб из полибутена-1 приводится в стандарте ISO 12230 «Трубы полибутеновые. Прогнозируемая прочность как функция времени и температуры». Он представляет собой эталонный стандарт для оценки пригодности всех материалов на основе полибутена-1.

Этот стандарт позволяет получить график координатных осей (справа) и таблицу значений касательного напряжения по окружности (внизу), которые вместе представляют собой критерии годности, указанные в ряде других стандартов.
 

Ожидаемые значения устойчивости к касательному напряжению по окружности

Температура ( °C) Время (лет) Ожидаемая прочность (МПа)
20 1
5
10
25
50
100
14.5
14.3
14.2
13.9
13.6
13.4
30 1
5
10
25
50
100
13.6
13.5
13.2
12.9
12.6
12.4
40 1
5
10
25
50
100
12.7
12.4
12.1
11.8
11.5
11.2
50 1
5
10
25
50
100
11.7
11.2
10.9
10.6
10.3
10.0
60 1
5
10
25
50
10.6
9.9
9.6
9.2
9.0
70 1
5
10
25
50
9.2
8.5
8.2
7.8
7.6
80 1
5
10
18
(25)
7.6
6.9
6.7
6.,4
(6.3)
90 1
4
6
(10)
(15)
6
5,4
5,2
(5)
(4,9)
95 1
4
(6)
(10)
5
4.5
(4.4)
(4.2)

Стандарт ISO 10508 – «Трубы и фитинги из термопластов для систем снабжения горячей и холодной водой» – в сочетании со стандартом ISO 12230 определяет требования к эксплуатации в таких условиях применения, где можно использовать трубы из полибутена-1, в соответствии со следующей классификацией рабочих условий. ISO 10508 – Классы применения труб из термопластичного материала.
 

Классификация рабочих условий на 50 лет|Классы CEN/ISO|Рабочие условия
Класс Применение Норм. Макс. Неисправность
  Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(лет)
1 Горячее водоснабжение при 60 °C 60 49 80 1 95 100
2 Горячее водоснабжение при 70°C 70 49 80 1 95 100
4

Системы напольного отопления
Системы низкотемпературного отопления

40 20 70 2.5 100 100
60 25
5 Системы высокотемпературного отопления 60 25 80 1 100 100
80 10


Определение размера трубы из полибутена-1

Класс Величина S* S.D.R (стандартное размерное отношение)
1 & 2 5 11
3 6.3 13.6
4 5 11
5 4 9

Рабочие условия

Наиболее часто для определения соответствия эксплуатационных характеристик сортов полибутена-1 (со ссылкой на ISO 12230) применяется стандарт ISO 9080 (EN): «Системы трубопроводов и каналов пластмассовые. Определение предела длительной гидростатической прочности термопластичных материалов для труб методом экстраполяции».

Эта стандартная процедура обычно выполняется независимыми аккредитованными учреждениями по испытанию труб, которые проверяют эффективность всех термопластичных материалов труб для горячей и холодной воды.

Стандарт ISO 10508 – «Трубы и фитинги из термопластов для систем снабжения горячей и холодной водой» – в сочетании со стандартом ISO 12230 определяет требования к эксплуатации в таких условиях применения, где можно использовать трубы из полибутена-1, в соответствии со следующей классификацией рабочих условий. ISO 10508 – Классы применения труб из термопластичного материала.
 

Классификация рабочих условий за 50 часов|Классы CEN/ISO|Рабочие условия
Класс Применение Норм. Макс. Неисправность
  Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(лет)
Температура
(°C)
Время
(лет)
1 Горячее водоснабжение при 60 °C 60 49 80 1 95 100
2 Горячее водоснабжение при 70°C 70 49 80 1 95 100
4 Системы напольного отопления
Системы низкотемпературного отопления
40 20 70 2.5 100 100
60 25
5 Системы высокотемпературного отопления 60 25 80 1 100 100
80 10


Результаты независимых испытаний

Надежность в долгосрочной перспективе и устойчивость к воздействию хлора
Отчет об испытании ASTM F2023, полученный для ПБ-1 класса Akoalit PB 4267 и подтверждающий, что ожидаемый срок службы составляет более 50 лет в условиях непрерывной эксплуатации при температуре 60°C.  Загрузить

Экспертная оценка системы водопроводов из полибутилена после 18 лет эксплуатации
Представлена на выставке Antec 2013 – независимое исследование (оценка на месте и лабораторные испытания) состояния системы водопроводов из полибутилена (ПБ) в многоквартирном жилом комплексе.  Загрузить
 


Акустические свойства

Механические шумы, сопровождающие циклы нагревания и охлаждения трубопроводов отопления, изготовленных из металлов, практически полностью устраняются при использовании пластмассовых трубопроводных систем. Пластмассовые трубы снижают и гасят передачу как механического шума, так и эффекта гидравлического удара.
 

Низкий модуль упругости ПБ-1 в сочетании с пониженной толщиной стенок обеспечивает низкое пиковое давление для данных значений внешнего диаметра и номинального давления трубы.

Механический шум

В случае звукопроводимости через твердые вещества важными критериями являются звукоизоляция и поглощение звука материалом, которые зависят от плотности и эластичности материала.

Акустические свойства пластмасс для широкого спектра частот и температур обычно определяют по температурам стеклования конкретного пластика.

При температурах выше температуры стеклования, Tg, значительно снижается скорость звука, а поглощение звука значительно повышается. Величина Tg гомополимеров полибутена-1 составляет -18 °C. Типовая рабочая температура систем отопления и подачи питьевой воды значительно превышает это значение Tg, таким образом, передача звука существенно снижена. В случае металлов, например меди, стеклование отсутствует, поэтому передача звука остается высокой даже при температурах, приближающихся к температуре плавления данного материала.

Для всех материалов в целом было отмечено, что чем выше плотность, тем выше скорость звука. Данные, представленные в таблице ниже, четко демонстрируют это отношение для некоторых распространенных материалов, применяемых в водопроводах.
 

Скорость звука материалов
  Плотность (г/cm3) Модуль упругости (МПа) Скорость звука (м/с)
Мягкая резина 0.90 90 320
ПБ-1 0.93 350 620
PE-X 0.95 600 800
Хлорированный ПВХ 66 66 66
Медь 7.2 110,000 3,900

Очевидно, для обеспечения тишины при работе водопроводной системы большое значение имеет ее конструкция. Для того чтобы достичь наилучших результатов, следует уделять достаточное внимание выбору материалов труб и фитингов, а также оптимальной компоновке трубопровода относительно конструкции здания.
 

Гидравлический удар

Столб движущейся воды в трубопроводе содержит запас кинетической энергии, обусловленной массой и скоростью воды. Поскольку вода не поддается сжатию, то при внезапном закрытии клапана поглотить эту энергию невозможно. В результате создается высокий моментальный скачок давления, который обычно называют гидравлическим ударом.

Five factors determine the severity of water hammer

  • Скорость
  • Модуль упругости материала трубы
  • Внутренний диаметр трубы
  • Толщина стенки трубы
  • Время закрытия клапана

Максимальное пиковое давление, вызываемое гидравлическим ударом, можно рассчитать при помощи следующего уравнения, которое взято из справочника по проектированию трубопроводов из термопластичного материала (Handbook of Thermoplastic Piping System Design, Thomas Sixsmith and Reinhard Hanselka, Marcel Dekker Inc., стр. 65-69).

Ps = V((3960 E t)/(E t + 3 x 105 DI))½
где:
Ps = пиковое давление (фунт/кв. дюйм)
V = скорость воды (фут/с)
DI = внутренний диаметр трубы (дюйм)
E = модуль упругости материала трубы (фунт/кв. дюйм)
t = толщина стенки трубы (дюйм)

Низкий модуль упругости полибутена-1 в сочетании с пониженной толщиной стенок обеспечивает низкое пиковое давление для данных значений внешнего диаметра и номинального давления трубы. В таблице ниже приведено сравнение максимального пикового давления для труб с внешним диаметром 38,1 мм (1-1/2 дюйма) из различных пластмасс, рассчитанных на одинаковое рабочее давление.
 

  E E DI t V Ps Ps
  фунт/кв. дюйм МПа мм мм фут/с фунт/кв. дюйм бар
ПБ-1 65000 450 32.5 (1.28") 3.8 (0.15") 5.0 49.5 3.4
PE-X 87000 600 28.9 (1.14") 5.6 (0.22") 5.0 72.4 5.0
PP 116000 800 26.7 (1.05") 6.6 (0.26") 5.0 93.0 6.4
Хлорированный ПВХ 507000 3500 30.9 (1.22") 4.6 (0.18") 5.0 140.6 9.7

Кислородная непроницаемость

Коррозия металлов и металлических компонентов в составе систем отопления и водоснабжения образуется из-за наличия в воде свободного кислорода. Кислород почти всегда будет присутствовать в любой системе, поскольку он может поступать через различные точки, включая открытые напорные баки, клапаны, резьбовые соединения и насосы, а также сквозь газопроницаемые материалы.

В отопительных системах с закрытым контуром, в которые горячая вода подается непостоянно, можно значительно понизить уровень коррозии благодаря минимизации поступления кислорода через стенки труб. На основании этого была разработана барьерная труба из полибутена-1, не пропускающая кислород.

Барьерная труба состоит из 3 или 5 соосных соэкструдированных слоев материала, которые составляют единую стенку трубы. В 3-слойной конструкции полибутен-1 составляет внутренний слой, а сополимер этиленвинилового спирта (EVOH) – наружный слой. Центральный слой составляет связующий материал, совместимый с функциональными материалами внутреннего и наружного слоя, образуя цельную структуру.

Для отопительных систем с закрытым контуром была разработана барьерная труба из ПБ-1, обеспечивающая минимизацию попадания кислорода через стенку трубы.

EVOH – материал, не пропускающий кислород, с очень низкими характеристиками кислородной проницаемости. Для дополнительного повышения эффективности была разработана 5-слойная структура труб. В этом случае внутренний и наружный слои изготовлены из ПБ-1, а центральный слой из EVOH. С каждой стороны EVOH находятся связующие слои. Преимущества 5-слойной структуры состоят в том, что слой EVOH защищен от физических и атмосферных воздействий, потому он обеспечивает барьер для кислорода с очень высокой эффективностью на единицу веса EVOH.

Небольшое количество кислорода будет попадать во все отопительные водяные контуры независимо от типа используемой трубы, поэтому для защиты системы от воздействия коррозии в оборотную воду добавляют ингибиторы.
 


Легионеллы

Легионеллы – это бактерии, которые иногда присутствуют в водораспределительных системах естественным образом и представляют потенциальную угрозу для здоровья пользователей таких систем.

К факторам, с которыми следует бороться для профилактики размножения этих бактерий в трубопроводных системах зданий, относятся температура их размножения и образование биопленки, которая является субстратом для питания и образования колоний бактерий.

Температура размножения легионелл – от 20 до 50 ºC, поэтому следует избегать температуры воды в этом диапазоне. С другой стороны, формированию биопленки способствует накопление застойной воды, температура в указанном диапазоне, шероховатость труб и потенциальная коррозия металла.

Температура размножения легионелл – от 20 до 50 ºC, поэтому следует избегать температуры воды в этом диапазоне.

Установлено, что температура уничтожения легионелл равна 70 ºC, поэтому воду для тепловой дезинфекционной обработки требуется нагревать до этой температуры.

Международные стандарты производства учитывают эту рабочую температуру для данного типа применения, для которого установлен класс 2. Лучшим материалом для решения этой проблемы является полибутен-1, а при качественном проектировании и надлежащем обслуживании системы потенциальные проблемы с легионеллами можно исключить. Трубопроводы из ПБ благодаря низкой шероховатости, отсутствию коррозии металла и оптимальной устойчивости к температуре 70 ºC (температура уничтожения этих бактерий) идеально подходят для профилактики проблем с легионеллами. Кроме того, они пригодны для ежегодной химической дезинфекции (30 миллионных долей хлора при 30 ºC, 6 бар, 2 часа) в соответствии с испытаниями, проведенными изготовителем сырья, LyondellBasell, в независимых лабораториях.

 


Окислители

Полибутен, как и другие полиолефины, имеет высокую устойчивость к растворителям и химическим продуктам, за некоторыми исключениями. Тем не менее ПБ-1 может подвергаться воздействию неполярных органических растворителей, например бензина, толуола, хлорида углерода и пр. За дополнительной информации о конкретном контакте обращайтесь к своему поставщику трубопроводов из ПБ-1. Хлор является сильным окислителем для полибутена и других полиолефинов. Процентное содержание, найденное в системах питьевой воды (< 1 миллионной доли) является неопасным, и ежегодные обработки от появления бактерий легионелл не проводятся.

Ультрафиолетовые лучи в составе солнечного света могут вызвать или ускорить ухудшение качества материала. Продукт следует закрыть от прямого солнечного света во время хранения, а также в процессе конечного использования. В случае применения на открытом воздухе материал следует заключать в оболочку или красить для защиты. Для окрашивания полибутена-1 предпочтительно использовать эмульсионную краску (на водной основе). Лаковые краски на масляной основе можно использовать с грунтовкой. Запрещается использовать краску на целлюлозной основе и растворители. Перед окрашиванием убедитесь, что поверхности сухие и очищены от грязи и жира.

 


Низкотемпературные характеристики

ПБ-1 очень хорошо подходит для систем охлаждения и воздушного кондиционирования.

Полибутен-1 очень хорошо подходит для систем охлаждения и воздушного кондиционирования. Он лучше других материалов сохраняет эластичность при температурах ниже нуля и выдерживает гликоли, применяемые в качестве антифриза. Выполненные в наших лабораториях испытания показывают, что этот материал имеет оптимальные характеристики и устойчивость в подобных условиях. Температура стеклования составляет -16 ºC, при этом испытания под давлением проводились при температурах до -40 ºC. Гибкость этого материала означает, что он способен выдерживать замораживание содержащейся воды без разрыва, в отличие от более жестких материалов, которые рвутся в морозы.


 


 

Полибутен-1 часто обозначается как полибутен, ПБ (PB), ПБ-1 (PB-1) или полибутилен.

Члены ассоциации PBPSA не осуществляют продажу полибутена-1 для его использования в трубопроводах в Северной Америке. Кроме того, они предписывают своим клиентам и дистрибьюторам не продавать изготовленные из ПБ-1 изделия для использования в трубопроводных системах в Северной Америке.»