Стальные трубы в системе водоснабжения и отопления

Материалом для производства стальных труб служит высококачественная углеродистая сталь. (плотности стали равна 7,85 г/см.).

К основным характеристикам стальных труб относятся размер и масса.
Размер изделия определяют диаметр условного прохода (ДУ), толщина стенки и длина трубы. Все эти физические величины, включая и массу 1 погонного метра трубы, регламентированы ГОСТом и ТУ. Диаметры и толщина стенки измеряются в миллиметрах или дюймах, длина - в метрах, а масса - в килограммах или тоннах.

При проектировании систем отопления руководствуются такими характеристиками трубопровода, как способность труб выдерживать определенное давление и температуру среды. Материалом может быть углеродистая сталь, нержавеющая сталь, углеродистый чугун, сплав и цветной металл.

Все стальные трубы можно разделить на две большие группы – трубы из легированной и обычной стали.

Трубы из легированной стали или нержавеющие, предназначены для специального строительства. Это трубопроводы для агрессивных жидкостей и газов, а также они широко используются в машиностроении и пищевой промышленности. Высокая стоимость этих труб ограничивает их применение в других сферах.

Нержавеющую сталь впервые получил английский металлург Гарри Бреарли в 1913 году, работая над проектом по улучшению оружейных стволов. Он случайно обнаружил, что добавление хрома в низкоуглеродистую сталь придает ей способность сопротивляться кислотной коррозии.

Все нержавеющие стали содержат железо в качестве основного элемента и хром в количестве от 12% до 30%. Добавление не менее 12% хрома в сталь делает её коррозионно стойкой.
Содержащийся в стали хром при взаимодействии с кислородом из атмосферы образует тонкий, невидимый слой оксида хрома, называемый оксидной пленкой.
Размеры атомов хрома и их оксидов схожи, поэтому они примыкают вплотную друг к другу на поверхности металла, образуя стабильный слой толщиной всего в несколько атомов. Если поверхность нержавеющей стали порезать или поцарапать оксидная пленка разрушается, создаются новые оксиды, восстанавливающие поверхность и защищающие ее от окислительной коррозии.

Железо, с другой стороны, поэтому и ржавеет быстро, потому что атомы железа гораздо меньше, чем атомы их оксидов, и оксиды образуют рыхлый, а не плотный слой. Кроме железа, углерода и хрома, современные нержавеющие стали, могут также содержать другие элементы, такие как никель, ниобий, молибден, титан. Никель, молибден, ниобий и хром повышают коррозионную стойкость, и другие физико-механические свойства нержавеющей стали.
Добавление никеля в состав уменьшает теплопроводность стали и снижает её электропроводность.

Для обустройства водоснабжения и отопления можно использовать трубы из нержавеющей стали. Но велика цена такого трубопровода. Для систем отопления в необходимых случаях используют и трубы из чугуна. Всё зависит от целесообразности такого решения.

Трубы из нержавеющей стали выпускаются различного диаметра.
Существуют также гофрированные нержавеющие трубы. Выпускаются они в бухтах до 50м, но при необходимости, можно заказать и длиннее. Они тоже выдерживают высокое давление до 50 бар и высокие температуры, а так же в отличии от своих твёрдых собратьев не боятся размораживания системы.
Гофрированные трубы легко гнутся безо всяких приспособлений, не уменьшая величины внутреннего диаметра. Такие трубы используют при открытом соединении для газа, водопровода и отопления в местах, где это требуется по тем или иным причинам.
Гнуть её можно, но ограниченное количество раз, так как понятие усталости металла никто не отменял.

Трубы из обычной стали вначале делятся на шовные и бесшовные, а затем подразделяются на оцинкованные, сварные, горячекатаные, холоднокатаные, профильные, холоднотянутые, тонкостенные и т.д.

По длине трубы водогазопроводные изготавливают от 4 до 12 м.

Самыми распространёнными из этой группы продукции являются стальные шовные (сварные) и бесшовные (цельнотянутые).

Трубы шовные изготавливают из углеродистой стали, которая легче поддается сгибанию, резьбе и различным монтажным операциям. Эти трубы характеризуются большой степенью надежности, высокими эксплуатационными свойствами.

Цельнотянутый прокат (бесшовные трубы) более надежный и рассчитан на более высокое давление. Такие трубы устанавливаются в уникальных, долговременных сооружениях со скрытой прокладкой отопления. Для прокладки магистральных сетей применяються трубы стальные для отопления с покрытием ППУ. Процесс нанесения пенополиуретана выполняется в заводских условиях, так же применяется дополнительное покрытие поверхности полиэтиленом, что снижает воздействие агрессивных сред, а также снижает интенсивность процесса коррозии.

Оцинкованные трубы чаще всего используют для прокладки магистральных водопроводов, трубы с толстыми стенками используются для теплосетей.
Чтобы замедлить коррозию стальных труб и увеличить срок эксплуатации систем на 10-15 лет, на трубы наносят слой цинкового покрытия.
Основная технология нанесения покрытия заключается в том, что стальные трубы погружают в нагретый раствор цинка (температура около 400-450 градусов).

ДОСТОИНСТВА

К достоинствам стальных труб можно отнести следующее:
Это устойчивость к высокому давлению и высоким температурам.
Сталь обладает низким температурным коэффициентом линейного расширения.
Сравнительно невысокая стоимость для труб из чёрного металла.

При соблюдении технологии монтажных и строительных работ гарантированный срок службы стальных труб составляет от 25 до 40 лет в зависимости от условий прокладки или эксплуатации, но даже в самых тяжелых условиях этот срок составляет не менее 10лет.

НЕДОСТАТКИ

Подверженность коррозии чёрной стали, которая приводит к протечкам и выходу труб из строя. Внутренняя поверхность быстро засоряется различными отложениями, при этом уменьшается пропускная способность труб. Борьба с отложениями внутри труб осуществляется с применением специальных жидкостей в качестве энергоносителя.

Кроме того, стальные трубы для отопления регулярно очищаются при помощи химических средств, добавляемых в воду.
Стальные трубы проводят блуждающие токи, которые также сказываются негативно на состоянии внутренней поверхности труб.

Большой вес труб вызывает дополнительные расходы при транспортировке.
Высокая стоимость монтажных работ.
Высокая теплопроводность материала вызывает необходимость тщательно изолировать трубы, особенно при прокладке в условиях улицы при значительной протяженности линии. В противном случае, возникают значительные потери энергии теплоносителя. Утепление требуется и от действия отрицательной температуры.

Под действием морозов вода, протекающая по трубам, замерзает, и это приводит к разрыву трубопровода (исключением является гофрированная нержавеющая труба).

О недостатках использования оцинкованной трубы в системе отопления. Так при нагреве теплоносителя свыше 60 градусов происходит химическая реакция, при которой происходит отслаивание цинка и выделение водорода (Zn+H2O под действием температуры = ZnO + H2), при этом возникает частое завоздушивание системы, хотя это не мешает трубам из оцинкованной стали служить и поныне во многих домах сталинской постройки.

ВЫВОД

Стальные трубы из нержавеющей стали с применением сварки для соединения трубопровода это, конечно же, самый надёжный вариант для систем отопления, будь оно автономное или централизованное, водяное или паровое. Но так как цена на такой трубопровод является очень высокой, следует избегать излишеств, и, при выборе материала для проведения работ, руководствоваться здравой мыслью и точным расчётом.

Сталь устойчива к высокой температуре и высокому давлению, поэтому в тех системах, где возможны перегревы – рационально будет использовать трубы из этого материала. В паровой системе отопления, либо в в автономных самотечных системах, где необходимы трубы большого диаметра, либо на участках трубопровода, где возможны критические температуры, можно задуматься об использовании такого материала. В системах централизованного отопления, где теплоноситель в трубы поставляется напрямую из теплосетей – желательно, а иногда и необходимо использовать стальные трубы.

Для теплопунктов зданий и магистральных линий тепловых сетей ещё долгое время будут использоваться стальные трубы. Но для автономного отопления индивидуальных построек, или для систем отопления со своим теплопунктом, где стоит необходимая автоматика, стальные трубы использовать нет необходимости.

МОНТАЖ

Соединения стальных труб производят методом сварки, резьбой, с использованием компрессионных фитингов и раструбного соединения.
Оцинкованные трубы как правило монтируют на резьбовых соединениях, поскольку сварка разрушает цинковый слой, а цинковый слой мешает сварке.

Соединения трубопровода из нержавеющей стали могут выполняться как с помощью сварки, так же и резьбовыми соединениями.
Так же для малого диаметра труб при соединении используют обжимные пресс фитинги.

Но действительно надёжное соединение получается качественной сваркой.