Как правильно паять трубы отопления?

Полимерные трубы для устройства отопительного водопровода используются уже не один десяток лет. Достоинств у них много, в том числе простота технологий соединения, которые получаются прочными и долговечными. Высокое качество соединения полимерных труб, а именно, герметичность стыков, обусловлено особенностями полимерного материала и технологией монтажа, основанной на этих особенностях. Процесс соединения фрагментов трубопровода отопления, который в обиходе называют пайкой или сваркой, технически доступен самостоятельному исполнению и не требует дорогостоящего инструмента. Поэтому монтаж пластиковых трубопроводов часто производят собственными силами, приобретая навыки пайки по ходу выполнения работ.

Чтобы эти навыки приобретались легче и с меньшими ошибками, рассмотрим процесс пайки полимерных изделий подробнее.

Виды пластиковых труб, соединяемых пайкой

Из пластика изготавливаются следующие виды полимерных труб:

• полиэтиленовые (РЕ);
• из сшитого полиэтилена (РЕ-Х);
• из полиэтилена повышенной термостойкости (PE-RT);
• полипропиленовые (РР);
• полибутеновые (РВ);
• из поливинилхлорида (аббревиатура кириллицей — ПВХ);
• стеклопластиковые;
• из металлопластика.

Из перечисленных материалов для монтажа отопительной системы пригодны полипропилен, сшитый полиэтилен, полиэтилен высокой термостойкости, полибутен и металлопластик. А из этих пяти термостойких видов материала лишь три можно соединять с помощью пайки.

Трубы под пайку для отопления:

• полипропиленовые (РВ);
• из полиэтилена повышенной термостойкости (PE-RT);
• полибутеновые (РВ).

Технология сварки этих видов трубных изделий имеет как общие для всех материалов составляющие, так и индивидуальные, присущие только одной разновидности, особенности.

Суть процесса и способы пайки полимерных труб

Сварка полимерных труб используется для соединения фрагментов трубопровода между собой, врезке в контур отопления запорной арматуры, измерительной, контролирующей и предохранительной аппаратуры. Соединение стыков этих составляющих системы отопления выполняется тремя способами, каждый из которых по сути технологии находится ближе к пайке или сварке, но для простоты может называться обоими терминами:

• диффузионный – способ соединения приложением усилия сдавливания при повышенной температуре без использования припоя (сварка);
• электрофитинговый – от диффузионного отличается только конструкцией фитингов и автоматизацией процесса (сварка);
• холодный – соединение фрагментов с использованием промежуточного вещества, припоя (пайка).

Первые два метода заключаются в проникновении молекул соединяемых поверхностей друг в друга при сжимающей нагрузке после разогрева их до определённой температуры, что характерно для сварки.

Холодный способ заключается в механической подготовке, очистке соединяемых поверхностей, нанесении на них сварочной массы и соединении изделий с кратковременной фиксацией в рабочем положении, необходимой для схватывания припоя – элемента процесса пайки.

Последний способ соединения отличается меньшей степенью надёжности, но удобен при монтаже фрагментов в труднодоступных местах.

Инструмент для соединения труб отопления из полимеров

Для каждого способа монтажа пластиковых трубных изделий существует определённый набор инструментов, основных и вспомогательных. Без некоторых из них, вспомогательных, можно обойтись, заменив их схожими по назначению.

Инструмент для диффузионного способа монтажа полимерных труб

Для выполнения диффузионного соединения трубной продукции из пластика также необходим комплект инструментов, каждый из которых предназначен для определённой операции. Рассмотрим эти приспособления, расположив в списке в сторону уменьшения степени значимости.

Сварочный аппарат для соединения пластиковых труб

Так называется специальное электрическое сварочное устройство, в обиходе более известное как трубный паяльник или утюг.

По форме корпуса и платформы паяльники подразделяются на мечевидные и цилиндрического исполнения, и дело не только в визуальном различии.

Аппараты мечевидного исполнения в бытовом применении распространены больше, так как устройство насадок на таких моделях отличается простотой, и цена инструмента в связи с этим ниже.

Паяльники с корпусом цилиндрической формы более компактны, конфигурация их насадок сложнее, а фиксация жёстче. Кроме того, рабочая температура цилиндрических утюгов стабильнее – её перепады между циклическими включениями и выключениями меньше по значению. Поэтому стоимость такого инструмента выше, и его используют в основном профессионалы.

*

Устройство трубного паяльника

Аппарат для пайки полимерных труб состоит из следующих элементов:

• корпус с рукояткой;
• литая платформа треугольной (мечевидной) или цилиндрической формы с возможностью крепления насадок;
• термоэлектронагреватель (ТЭН) внутри литой платформы;
• терморегулятор;
• покрытые тефлоном съёмные насадки под различные диаметры труб;
• индикаторные лампы нагрева и готовности инструмента к работе;
• штатив для установки на горизонтальной поверхности;
• электрический шнур питания.

Характеристики аппарата для сварки пластиковых труб

Основной параметр трубного паяльника – мощность, так как она определяет:

• наибольший диаметр свариваемых данным аппаратом полимерных труб;
• скорость нагрева утюга;
• производительность – как следствие предыдущих факторов.

Однако при покупке устройства для бытовых нужд не следует руководствоваться принципом «мощнее – лучше». В данном случае невостребованный избыток мощности – это излишние траты в виде более высокой стоимости устройства и не рационального расхода электроэнергии. Оптимальная мощность паяльника для бытовых нужд определяется простым расчётом: максимальный диаметр используемых труб в мм умножают на 10 и получают минимальное значение в ваттах, к которому нужно прибавить 10%. Например, для сварки полипропиленовых труб диаметром 40 мм нужен утюг минимальной мощности в 400 Вт. Если учесть, что в частном доме пластиковые трубы диаметром более 60 мм при устройстве отопления не используются, то для выполнения сварки оптимальной мощностью аппарата будет величина в 700 Вт.

Если же учитывать вероятность выполнения сторонних заказов, то необходимо приобретать более мощный утюг (1,5 – 1,8 кВт), с помощью которого можно выполнять соединение труб диаметром 100 мм и более.

Приблизительные величины мощности инструмента с привязкой к диаметру труб:

*

Таким образом, мощность сварочного аппарата и диаметры насадок к нему – взаимосвязанные факторы.

Важно! Приобретая к утюгу в наборе дополнительные насадки большего диаметра, необходимо делать это с привязкой к мощности инструмента.

Кроме диаметра, насадки характеризуются ещё и исполнением – величиной теплопроводности (выше – лучше), а также толщиной и качеством тефлонового покрытия. Визуально определить это невозможно, но поможет опыт использования утюгов другими мастерами – хорошо зарекомендовавшие себя модели среди профессионалов достаточно известны, при покупке необходимо только проконтролировать отсутствие механических повреждений тефлона.  Что касается неофициального рейтинга стран-производителей трубных паяльников, то выглядит он так:

• Германия;
• Чехия;
• Россия;
• Турция;
• Китай.

Для профессионального использования лучше приобретать инструмент первых двух позиций, производительный и долговечный. Для эпизодического применения подойдёт китайская и турецкая продукция. Российские изделия находятся на границе между бытовой потребностью и профессиональным применением, и при правильном выборе мощности также прослужит долгие годы.

Ножницы для резки полимерных труб

Этот инструмент упрощённо называют трубными ножницами, труборезом или трубным резаком. Труборез обеспечивает быструю резку полимерных изделий без приложения значительных усилий, выполняя кромку реза без заусенцев, что упрощает подготовку трубы к сварке.

Существует 4 разновидности этого инструмента, перечисленные ниже в порядке возрастания сложности конструкции и стоимости:

• прецизионные ножницы с механизмом-трещоткой – простой и удобный в использовании инструмент, различающийся максимальным диаметром разрезаемых труб (до 42 и до 75 мм в диаметре);
• автоматический трубный резак в форме пистолета – сходный с предыдущим по принципу действия инструмент, но требующий приложения меньших усилий, универсальный для диаметров труб и удобный для резки-демонтажа зафиксированного на стене трубопровода одной рукой;
• роликовый труборез – очень удобное в применении приспособление, осуществляющее резку трубы прокатом её по дисковому лезвию;
• трубный резак-гильотина – инструмент с ручным или электрическим приводом, выполняющая резку зафиксированной в зажиме трубы.

Инструмент для зачистки пластиковых труб

*

Если предстоит сваривать полимерную трубу, армированную алюминиевой фольгой, то армирующий слой необходимо удалить, иначе монолитность сварочного стыка не будет достигнута и герметичность соединения будет близка к нулевой.

Инструмент для этой подготовительной процедуры называют шейвером, зачистной муфтой или по названию операции – зачисткой, и производится он для двух видов армирования.

Если армирование фольгой расположено близко к поверхности, то на срез трубы надевается шейвер другой модели, который при вращении своим расположенным внутри лезвием удаляет верхний слой изделия вместе с алюминием и торцует срез.

Если же армирование выполнено в толще стенки, то фольга на определённую глубину удаляется из паза расположения между полимерными слоями. Такая обработка стыка перед сваркой выполняется другим видом зачистной муфты.

Из остального инструмента, необходимого для сварки полимерных изделий, можно упомянуть мерную рулетку и маркер для нанесения мерных рисок.

Инструмент для электрофитингового монтажа пластиковых труб

Основным инструментом и одновременно деталью монтажа в этом случае является электрофитинг – один из соединительных элементов (муфта, отвод, тройник), внутри которого конструктивно присутствует электронагревательный элемент с выведенными наружу контактами. Поэтому описание инструмента одновременно является и краткой инструкцией по применению этого оборудования.

Соединяемые фрагменты вставляются в электрофитинг и фиксируются в специальном приспособлении, после чего на контакты фитинга подаётся через реле времени напряжение от специального сварочного аппарата. Нагрев элемента внутри электрофитинга вызывает расплавление полимера контактных поверхностей и прочное их соединение через фитинг.

Достоинство способа — простота технологии и высокая производительность монтажа, что важно при выполнении больших объёмов работ.

Недостаток – высокая стоимость аппарата сварки и электрофитингов соединения, что обуславливает непопулярность этого способа пайки в домашних условиях.

Сварка пластиковых труб холодным способом

Холодная пайка труб отопления из полимеров производится с применением специальной сварочной массы (припоя, клея). В состав припоя входят компоненты, размягчающие верхний слой материала контактных поверхностей склеиваемых деталей.

Поверхности труб очищают и обезжиривают, после чего подготавливают припой — в зависимости от консистенции исполнения, перемешивают или размягчают, разминая вручную.

Затем сварочная масса наносится на контактные поверхности, и изделия соединяются. Соединение фиксируется в рабочем положении приблизительно в течение полуминуты (срок фиксации указан в инструкции по применению), после чего стык отпускают, но окончательную прочность он наберёт по истечении суток.

*

Соединение полимерных труб методом холодной сварки по прочности не уступает диффузионному методу, но имеет низкую термостойкость, поэтому не используется для отопления — только для монтажа систем холодного водоснабжения, что, естественно, является недостатком.

Достоинство – простота исполнения, не требующая приобретения специального электронагревательного инструмента.

Выполнение соединений полимерных теплопроводов

Рассмотрим технологию выполнения наиболее распространённого вида соединения пластиковых труб – диффузионной сварки, для чего распишем последовательность пайки труб отопления из полипропилена – в силу высоких характеристик широко востребованного сегодня полимерного материала.

Рулеткой отмеряют нужную длину трубы, и в месте реза маркером наносится риска. Трубными ножницами производится контрольный рез не нужного куска материала для проверки остроты инструмента и качества кромки реза. Затем труборезом отрезают нужный фрагмент, и торец трубы обрабатывают торцевателем – удаляются заусенцы, фольга и выполняется наружная фаска.

Важно! Линия реза трубы диаметром до 50 мм выполняется перпендикулярно оси трубы. При диаметре более 50 мм торец подрезается под углом в 35-40% для предотвращения смятия трубы при вставке в фитинг.

Выбирается нужный фитинг:

1. Фитинг и торец трубы проверяются на отсутствие дефектов, их контактные поверхности обезжириваются. На трубе наносится ограничительная риска маркером, обозначающая глубину вхождения её в фитинг – на 1 мм меньше, чем до упора (чтобы сохранить диаметр просвета трубы). На соединяемые детали наносится также метка оптимального расположения относительно друг друга.
2. Пара насадок нужного диаметра примеряется к свариваемым деталям, обезжиривается и устанавливается на платформу трубного паяльника. Паяльник устанавливается в удобном для работы месте, на нём выставляется нужное значение температуры нагрева (240-260 град.), и утюг включается в сеть.
3. По готовности аппарата к работе (срабатывание термостата дважды) на дорн надевается фитинг, после чего в гильзу вставляется торец трубы (именно в такой последовательности – стенки изделий имеют разную толщину). Если посадка деталей плотная, то допускается их небольшое осевое проворачивание.
4. По истечении необходимого для прогрева времени детали снимаются с насадок (в обратной последовательности) и плавно вставляются друг в друга в соответствии с нанесёнными метками (ограничительная, взаимного расположения). При этой операции вращать детали уже нельзя. При соединении должна быть соблюдена соосность элементов, обуславливающая максимальную площадь сварки.
5. Детали несколько секунд выдерживаются в выверенном положении, после чего им даётся время для остывания.

По истечении часа после паек трубопровод готов к эксплуатации.

Необходимые данные продолжительности термических процессов с привязкой к диаметру труб сведены в таблицу:

Важно! Табличные данные рассчитаны на температуру окружающей среды в +20 градусов. При более низких её значениях время нагрева, соответственно, увеличится – откорректировать его позволит одно пробное соединение.

Заключение

Сварка полипропиленовых труб отопления – операция не сложная, но ответственная. Ошибка в выполнении или небрежность чревата серьёзными последствиями даже при пробном пуске отопительной системы, поэтому выполнять её впервые лучше под руководством наставника – процесс выполнения имеет множество мелких нюансов, которые в отсутствие опыта могут быть не учтены.

Основная суть статьи

1. Важно определиться с перечнем материалов изготовления пластиковых труб для отопления, соединение которых возможно при помощи пайки.
2. Правильно выбрать инструмент – сэкономить на производстве монтажных работ.
3. Соблюдение технологии сварки – залог высокого качества выполнения сварки и снижение степени вероятности аварийных ситуаций.