Трубопроводные системы PPH: Руководство по выбору для химической и промышленной отраслей

Введение

PPH — это оптимальное решение для работы в условиях воздействия горячих и агрессивных химических веществ, а также неправильный ответ в отношении засыпанного под землёй магистрального трубопровода холодной воды — и уже один этот факт разрешает большинство споров, с которыми мы сталкиваемся.

Тем не менее покупатели по-прежнему путают эти материалы. PPH (гомополимер полипропилена) внешне похож на ПВХ, плавится как PPR и находится в аналогичном ценовом диапазоне, поэтому его часто рассматривают как прямую замену существующих труб из ПВХ. Но это не так. PPH выдерживает непрерывная эксплуатация при температуре около 95 °C и не обращает внимания на химические процессы, которые разрушили бы ПВХ в течение одного сезона, — а затем терпит сокрушительное поражение там, где ПВХ уже десятилетиями успешно проходит испытания в реальных условиях.

Что такое PPH на самом деле — и чем он отличается от PPR и PVC

PPH означает гомополимер полипропилена, и всё остальное следует из этого термина. Гомополимер означает, что цепь состоит исключительно из пропиленовых звеньев, что обеспечивает максимальную кристалличность и жесткость. PPR — это статистический сополимер: по цепи распределены молекулы этилена, что снижает кристалличность и делает материал более пригодным для сварки. Стандарт ISO 15874 регулирует системы горячего и холодного водоснабжения из полипропилена (PPR), и этот стандарт по ошибке указывается в отношении PPH — он к ней не применим. В случае PPH размеры труб и номинальное давление регулируются стандартами DIN 8077 и DIN 8078, а фитинги, как правило, соответствуют соответствующему стандарту на фитинги из полипропилена (PP).

Для большинства проектировщиков более важным является сравнение с ПВХ. ПВХ — хлорированный, недорогой, жесткий материал, отлично подходящий для холодной воды и дренажа. Однако его предельная температура составляет около 60 °C, и он уязвим к воздействию растворителей и концентрированных химических веществ, в отличие от PPH. Если подвергнуть PPH воздействию в диапазоне, где ПВХ размягчается, он продолжает функционировать, поскольку гомополимер сохраняет свою форму при непрерывном нагреве до примерно 95 °C. Обратной стороной является ударопрочность: при температуре ниже примерно 0 °C полипропилен становится хрупким, и труба, упавшая на зимней площадке для складирования, может треснуть в том месте, где труба из ПВХ просто отскочила бы.

Вот в чем заключается путаница, с которой мы сталкиваемся постоянно. Завод указывает в заявке PPH, дистрибьютор заменяет его на PPR, мотивируя это тем, что “это оба полипропилен”, и никто этого не замечает, пока сварной шов не начнет вести себя иначе. Они не являются взаимозаменяемыми. PPR жертвует жесткостью и температурным диапазоном в пользу прочности и свариваемости; у PPH все наоборот.

Реальность снижения номинальных значений при изменениях температуры и давления

Перед тем как выбирать размер, ознакомьтесь с кривой снижения номинальных характеристик. Номинальное давление в трубах из термопластика указывается на 25-летний период при температуре 20 °C (68 °F) — такова общепринятая практика, и именно эту цифру покупатели замечают в первую очередь. При 20 °C этот показатель выглядит внушительно. Однако номинальное значение при 20 °C ничего не говорит о поведении материала при 80 °C, и трубопровод PPH, по которому проходит горячий химический раствор при 80 °C, может выдерживать лишь часть своей номинальной нагрузки при низкой температуре.

Кривая снижения номинальных характеристик не является прямой. Она изгибается вниз по мере повышения температуры — причем особенно резко после 60 °C — поскольку долговечность зависит от ползучести, а ползучесть ускоряется под воздействием тепла. Если указать значение, отличное от 20 °C, в трубопроводе возникнет избыточное давление. Решение довольно банальное: нужно взять максимальную температуру непрерывной работы, определить допустимое давление по кривой снижения номинальных характеристик, приведенной производителем, а затем применить коэффициент безопасности.

Мы были свидетелями выхода из строя трубопроводов в самый жаркий день периода аномальной жары — температура окружающей среды вокруг труб в техническом помещении достигла 55 °C, температура технологического процесса была ещё выше, и сварной шов, прошедший приемочные испытания, разорвался через 14 месяцев. При проектировании исходили из значения 20 °C. Если в техническом паспорте указана только номинальная мощность при холодном запуске, то этот паспорт является неполным.

Выбор химических средств

PPH — это материал, к которому прибегают в тех случаях, когда рабочая среда разрушает ПВХ. Он устойчив к воздействию большинства кислот, щелочей и растворов солей в широком диапазоне температур и не содержит выщелачиваемых добавок, из-за которых некоторые материалы вызывают сомнения при использовании в линиях высокой чистоты. Однако “химическая стойкость” не является универсальным критерием. Сильные окислители — это решающий фактор. Концентрированная азотная кислота, хромовая кислота и дымящие окислители разрушают полимерный остов, и никакая кривая снижения номинальных характеристик вам здесь не поможет.

Хлорированные растворители и ароматические соединения представляют собой вторую ловушку — метиленхлорид, перхлорэтилен, бензол и толуол разбухают или медленно растворяют полипропилен, причём иногда настолько незаметно, что его можно принять за что-то другое. Каждый приведённый выше показатель действителен только при тех концентрациях и температурах, при которых проводились испытания, поскольку рейтинги меняются в зависимости от обоих факторов. Прежде чем наносить слой, сверьте точное сочетание с таблицей производителя смолы.

Присоединение к PPH — сварка плавлением, а не с помощью растворительного клея

PPH соединяется только сваркой, и точка. Его нельзя склеивать растворителями, поскольку полипропилен не растворяется в клеях, используемых для ПВХ — химическая сварка в этом случае невозможна. Сварка встык и сварка в муфту Существуют два метода: стыковая сварка для труб большого диаметра и с ровным внутренним диаметром, а также муфтовая сварка для трубопроводов меньшего диаметра и в условиях ограниченного пространства. В обоих случаях поверхности нагреваются до температуры плавления, сжимаются друг к другу и остывают, образуя однородное соединение.

От состояния оборудования зависит, выдержат ли эти соединения. Загрязнённая нагревательная пластина — классическая причина неисправности: остатки предыдущего сварного шва обугливаются на следующем и образуют слабую зону, которая проходит визуальный контроль, но выходит из строя при термоциклировании. Температура нагревательной пластины и время охлаждения не являются ориентировочными значениями. Установите их в соответствии со стандартом и толщиной стены и придерживайтесь этих требований, даже если бригада опаздывает.

С ПВХ всё обстоит наоборот. Растворительный клей обеспечивает химическое соединение, поэтому главное — это точность присоединения, нанесение грунтовки и время отверждения, причем время отверждения может увеличиться вдвое при низких температурах ниже 4 °C. Не стоит полагать, что специалисты по сварке ПВХ могут сваривать PPH без подготовки; эти виды отказов практически не имеют ничего общего.

В чем преимущества PPH — и в чем его недостатки

Вот вакансии, в которых Определение PPH — это не вопрос, требующий тщательного рассмотрения:

• Линии дозирования химических веществ — дозирование гипохлорита натрия, хлорида железа(III), каустика и кислоты при температуре от комнатной до теплой, когда ПВХ перестает выдерживать воздействие высоких температур.
• Линии гальванического покрытия и травления — горячие кислотные и щелочные ванны, которые разрушают любой металл и большинство пластиков.
• Очистка воды и сточных вод — агрессивные технологические потоки и подача химических веществ, где надежность имеет приоритет над стоимостью материалов.
• Отвод лабораторных отходов — сложная, непредсказуемая химическая реакция при нагревании — именно для этого и предназначена широкая кислотно-щелочная стойкость PPH.
• Линии промывки полупроводников и линии высокой чистоты — там, где важны низкий уровень экстрагируемых веществ и гладкость внутренней поверхности.
• Промышленные контуры охлаждения и нагрева — закрытые системы вентиляции и кондиционирования, работающие при температурах, превышающих допустимые для ПВХ.

Общим для них является тепло плюс химия. Уберите любой из этих факторов — и аргументы в пользу PPH быстро теряют силу. Еще есть солнечный свет: ультрафиолетовое излучение разрушает незащищенный полипропилен, поэтому для открытых участков требуется стабилизация с помощью технического углерода, ультрафиолетово-стабилизированный компаунд или физическая защита — и даже в этом случае срок службы будет короче, чем при использовании в помещении. На стеллажах на Ближнем Востоке или в Австралии, планировать меры защиты от ультрафиолета с самого первого дня.

Завершают картину трубопроводы для холодной воды и трубопроводы высокого давления. При температуре ниже примерно 0 °C ударная вязкость полипропилена изменяется в большей степени, чем ожидают большинство монтажных бригад. А трубопроводы для холодной воды под высоким давлением — это не сфера применения PPH: здесь предпочтительны ПВХ или ПНД — более дешёвые и проверенные материалы. PPH не является полноценной заменой ПВХ в магистральном трубопроводе холодной воды; если использовать его там, придется переплачивать за материал, который не подходит для данной задачи.

Контрольный список для специалиста по спецификациям

Прежде чем PPH будет включено в заявку, необходимо выполнить следующие действия: шесть позиций:

1. Подтвердите выбор носителя на фоне графика сопротивления при фактической концентрации и максимальной температуре — а не на основе общего обозначения “кислота”.
2. Ознакомьтесь с кривой снижения номинальной мощности при фактической рабочей температуре, а затем примените коэффициент безопасности.
3. Взвешенно выбирайте между PPH и PPR, исходя из запаса по температуре и жесткости, а не из того, что есть в наличии.
4. Укажите стандарт — DIN 8077 / DIN 8078 для труб, соответствующий стандарт на фитинги из полипропилена для соединений — и убедитесь, что поставщик осуществляет доставку в эту страну.
5. Планирование метода совмещения и убедитесь, что монтажник располагает оборудованием для сварки методом PP Fusion и прошел соответствующее обучение, а не просто имеет опыт работы с растворимо-клеевыми соединениями.
6. Устойчивость к ультрафиолетовому излучению и низким температурам если трубопровод проходит на открытом воздухе или труба остается в земле в зимний период.

При отборе поставщиков в короткий список поинтересуйтесь, какой стандарт они соблюдают и как они его обеспечивают. SAM-UK, экспортный бренд компании «Тайчжоу Чжуосинь Пластикс» (Taizhou Zhuoxin Plastics Co., Ltd.), ведет свою деятельность в городе Тайчжоу (провинция Чжэцзян) с 1995, с 300–350 сотрудников и примерно 50 000 тонн в год производственные мощности по выпуску труб из ПВХ/уПВХ, CPVC, PPH, PPR и арматуры, с экспортом в Северную Америку, Южную Америку, Австралию, Африку и на Ближний Восток. Собственный цех по изготовлению пресс-форм и Срок выполнения заказа — 30 дней Здесь важны стандартные программы, поскольку именно из-за нестандартных фитингов возникают задержки в реализации проектов PPH; для дистрибьюторов, работающих под собственным брендом, доступны услуги по обслуживанию оригинального оборудования (OEM).