Труба для теплої підлоги з кисневим бар'єром
05/23/2016
Важливим моментом є те, що згідно з вимогами БНіП, застосування труб із зшитого поліетилену з покриттям від проникнення кисню необхідно застосовувати згідно з пунктом 6.4.1 вимог 41-01-2003 «Опалення, вентиляція та кондиціювання». Відповідно до витримки з цього пункту «.. полімерні труби передбачені до застосування в опалювальних системах разом з металевими трубами або з приладами та обладнанням, на які встановлені обмеження за показниками кисню, що міститься в теплоносії, зобов'язані відповідати показнику проникнення кисню не більше 0,1 г/м добу».
Використання труб з кисневим бар'єром, для яких розпорядження БНіП обумовлені специфікою підготовки теплоносія для застосування безпосередньо в системах опалення та тепловодопостачання. Воду в котельнях або теплових пунктах піддають деаерації, використовуючи спеціальні агрегати. Процес деаерації застосовується, щоб зменшити негативний вплив корозії на сталеві та алюмінієві компоненти, без яких поки що неможливо обійтися при створенні опалювальних та водонагрівальних систем. Для розуміння негативного впливу кисню, який знаходиться в теплоносії, на металеві елементи опалювальних систем, спробуємо розібратися безпосередньо з явищем корозування сталі.
Сталеві вироби піддаються корозії в процесі зіткнення зі звичайною водою, в якій завжди присутній кисень у вільному вигляді, а також металеві елементи корозують і при взаємодії з водою, що деаерована, але самі хімічні реакції відрізняється і мають різні результати.
Вода, яка очищена від кисню в процесі деаерації, впливає на процес корозії наступним чином: при реакції з водою атоми заліза, що відокремилися, переносяться в розчин, тому на сталевій поверхні акумулюється негативно заряджені атоми заліза (Fe 2+ + 2e-). У самому теплоносії знаходяться різні домішки, які вступаючи в хімічну реакцію з водою, дозволяють створювати вільні катіони водню H+ та аніони гідроксильної групи OH-. Вивільнені іони заліза, що перебувають у достатній кількості у теплоносії, вступають у реакцію з негативно зарядженими аніонами водневої групи, внаслідок такої реакції утворюється гідрат заліза: Fe 2++2OH- → Fe(OH), який дуже погано розчиняється у воді і забарвлює водяний теплоносій у буро-рудий колір. У свою чергу, вільні позитивно заряджені катіони водню H+ вступають в реакцію з негативно зарядженими поверхнями сталевих компонентів, що дозволяє отримати на поверхні сталевих елементів захисний покрив. Це відбувається внаслідок утворення атомарного водню, який створює ізолююче покриття та значно перешкоджає розвитку корозії.
Таким чином, теплоносій, в якому знаходиться незначна кількість кисню, дозволяє мінімізувати вплив корозійних процесів, а також створити певний захист у вигляді плівки на поверхні сталевих елементів, що зменшує швидкість окислення.
Зовсім інакше відбувається реакція корозії, коли сталь взаємодіє з теплоносієм, насиченим киснем. Під час цієї реакції кисень пов'язує позитивно заряджений водень H +, а гідрат заліза внаслідок окислення перетворюється на тривалентний гідроксид 4Fe(OH) 2 + H2О + O2 → 4Fe(OH) 3. Така хімічна реакція називається кисневою деполяризацією, яка ускладнює утворення захисного водневого покриття поверхні сталі. При цьому швидкість окислення значно збільшується, а термін експлуатації металевих елементів котлів, насосів, запірних кранів та термостатичних клапанів суттєво зменшується.
Для прикладу, застосовуючи хімічні рівняння реакцій окислення, розрахуємо яка маса заліза буде піддана корозії:
mFe = mo2 * nFe * MFe /(nО2 * MO2) = 3 416г * 2 моль * 56 г/моль / (1 моль *· 32 г/моль) = 11 956 г, це маса двовалентного гідроксиду заліза, яке утворилося внаслідок окислення..
Далі розраховуємо масу тривалентного гідроксиду заліза, яке вступить у реакцію з киснем:
mFe = mo2 * nFe * MFe /(nО2 * MO2) = 3 416г * 4 моль * 56 г/моль / (3 моль * 32 г/моль) = 7 970 г.
Виходячи з розрахунків, ми робимо висновок, що наявність в теплоносії 3416 г вільного кисню призводить до корозії майже 12 кг заліза, що входить до складу сталевих систем опалення. При чому майже 8 кг (7970г) утворюватимуть на сталевій поверхні шар з іржі, а 4 кг (3986г) двовалентного гідроксиду заліза будуть розчинені в теплоносії, таким чином засмічуючи його і погіршуючи його властивості. Якщо взяти в розрахунках показники присутності кисню, що необхідні за нормами, рівні 0,1 г/м 3 * добу, то показники будуть значно меншими. За рік у теплоносії маса кисню дорівнюватиме 0,52 г, і маса заліза, схильної до корозії, матиме показник рівний 1,84 г. Це теоретичні розрахунки, які показують, що присутність розчиненого кисню в теплоносії, що перевищує нормативні показники, призводить до суттєвого збільшення корозії сталевих компонентів різних інженерних систем.
Для того щоб створити труби PE-X/EVOH, що відповідають нормам захисту від проникнення кисню в опалювальні системи, багато європейських виробників застосовують сучасні екструзійні лінії та інноваційні матеріали. У процесі виробництва для забезпечення збереження технічних параметрів PEX-труб і захисту від механічних пошкоджень зовнішнього шару EVOH, виробники використовують метод зшивки поліетилену типів А і В, а також різні матеріали для створення киснезахисного зовнішнього покриття.
Найчастіше багато виробників при виробництві труб з кисневим бар'єром застосовують структуру труб, що складається з трьох наступних один за одним шарів: перший внутрішній шар PEX-матеріал, потім клей, і третій зовнішній - безпосередньо антидифузійний шар EVOH.
