Приключения кислорода.

Все большее применение в нашей стране находят полимерные трубопроводы для систем отопления зданий. Как и любое изделие, они имеют особенности, именуемые некоторыми продавцами преимуществами или недостатками по сравнению с конкурентной продукцией.

Таких особенностей очень много, остановимся на одной,- газопроницаемость полимерных труб. В общем случае, для трубопроводов системы отопления здания, это проницаемость азота воздуха и кислорода воздуха, обусловленная разностью концентраций и парциальных давлений этих газов в атмосфере и в стенке трубы. Количество проникающих в стенку газов не постоянная величина для конкретной трубы, поскольку эта разность в процессе хранения трубы со временем уменьшается.

Прямое отношение к вопросам борьбы с коррозией имеет прежде всего кислород воздуха, при определенных условиях проникающий через стенку полимерной трубы и растворяющийся в сетевой воде.

В ходе публичных обсуждений пункта 6.3.3 СП 60.13330.2020 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», устанавливающего требования к кислородопроницаемости полимерных труб, применяемых в системах отопления совместно с металлическими трубами или приборами и оборудованием, имеющими ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, часть профессионального сообщества вносила предложения по новой редакции пункта на том основании, что не все влияющие на них взаимосвязанные параметры учтены в действующей. В статье рассмотрены некоторые из них.

Тип металла труб или приборов и оборудования.

Очевидно, что ограничений по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе по отношению к приборам и оборудованию, изготовленным из чугуна, алюминия, меди,полимеров, быть не может, или они должны значительно отличаться от ограничений для стальных изделий и, в любом случае, соответствовать условиям эксплуатации в рассматриваемых системах.

Указанное в паспортах некоторых производителей радиаторов отопления ограничение по содержанию растворенного кислорода 0,02 мг/л, вызывает сомнение в целесообразности их применения во внутренних системах отопления, поскольку указанная цифра соответствует требованию таблицы Е.1 СП 124.13330.2012 при условиях эксплуатации в тепловых сетях до входных запорных органов тепловых пунктов зданий: вода с температурой до 200°C и давлением до 2,5 МПа или водяной пар с температурой до 440°C и давлением до 6,3 МПа (п. 1.2 СП 124).

Тип системы отопления и качество сетевой и подпиточной воды.

Основным фактором, влияющим на разность концентрации кислорода между концентрацией в стенке трубы и текущей концентрацией растворенного кислорода в сетевой воде и, соответственно, на кислородопроницаемость, является количество кислорода в воде после заполнения и в процессе подпитки систем.

В действующей редакции СП 60 отсутствуют требования к качеству сетевой и подпиточной воды, способу заполнения и подпитки систем теплоснабжения зданий (открытых или закрытых, зависимых или независимых), виду теплоносителя (см. п. 4.1 (четвертый абзац) СП 510.1325800.2022) а также необходимые мероприятия по снижению количества растворенного кислорода или какие-либо ссылки на другие документы по этим вопросам.

Кислородопроницаемость полимерных труб рассматривается как единственный источник коррозионной опасности для металлических элементов системы.

В проекте Изменения No 2 к СП 60 была предложена следующая формулировка, учитывающая вышеизложенное:

«6.3.3 В случае применения в системах отопления приборов и оборудования, имеющего ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, такого как стальные панельные радиаторы, стальные конвекторы, иные приборы и оборудование с тонкостенными стальными элементами, следует предусматривать мероприятия по снижению концентрации растворенного в теплоносителе кислорода.

В качестве мероприятий по снижению концентрации растворенного в теплоносителе кислорода для независимых систем отопления и поквартирных систем теплоснабжения с подпиткой и заполнением, осуществляемым не от централизованных тепловых сетей, следует предусматривать применение систем дегазации и систем водоподготовки для поддержания значений водородного показателя теплоносителя рН+ в диапазоне 8,0-10,0. При отсутствии контроля водородного показателя полимерные трубопроводы следует предусматривать с антидиффузионным слоем («кислородный барьер»)». (РОССТАНДАРТ https://www.rst.gov.ru/portal/gost/home/activity/standardization/notification/notificationssetrules? portal:isSecure=true&navigationalstate=JBPNS_rO0ABXeCAAZsZW5ndGgAAAABAAIxMAAG YWN0aW9uAAAAAQAMbm90aWZpY2F0aW9uAAJpZAAAAAEABiA2MzMyMwAEcGFnZQ AAAAEAATAABHRleHQAAAABAAfQodCfIDYwAAVzdGF0ZQAAAAEABkFDVFVBTAAEd HlwZQAAAAEAAAAHX19FT0ZfXw**&portal:componentId=5bb1aa96-ad4f-4e66-afe1- a7d403577940).

Температура теплоносителя.

При повышении температуры растворимость кислорода в воде снижается. ГОСТ Р 53630-2015 учитывает это: для многослойных труб, которые заявлены как трубы с кислородным барьером, кислородопроницаемость при температуре 40 °C должна быть не

более 0,32 мг/(м2·сут), а при температуре и 80 °C - не более 3,6 мг/(м2·сут) (п. 5.1.9).
В СП 60 температура отсутствует как понятие, влияющее на растворимость кислорода

в воде.
Какая часть кислорода, находящегося в стенке трубы растворится в воде?
Какая часть останется в стенке, уменьшая кислородопроницаемость, или примет

участие в процессе «завоздушивания» трубопровода (перемещение воды с переменной скоростью в условиях турбулентности потока приводит к удалению газов из воды и «завоздушиванию» трубопроводов, с чем призваны бороться воздухоотводчики)?

Необходимо проведение теоретических и экспериментальных изысканий независимыми научными организациями, возможно построение и решение программными средствами математической модели. И на основе полученных результатов - корректировка действующей и разработка новой нормативно-технической документации.

Только эти мероприятия позволят поставить точку в бесконечном споре и позволят аргументированно ответить на вопрос: насколько существенна коррозионная опасность для металлических труб или приборов и оборудования из-за кислородопроницаемости полимерных труб в современных российских условиях.

Единицы измерения и методы определения кислородопроницаемости

Единицы измерения кислородопроницаемости, применяемые в п. 6.3.3 СП 60

(г/(м3·сут), отличаются от принятых в ГОСТ Р 53630-2015 (мг/м2 ·сут) и посвященной этому вопросу литературе.

Только в одном из двух методов определения кислородопроницаемости по ГОСТ 55911-2013 многослойных труб, заявленных как трубы с кислородным барьером, есть формула вычисления кислородопроницаемости барьерного слоя, отнесенная к объему воды.

При этом и динамический, и статический методы по существу относятся к определению функциональных свойств именно барьерного слоя многослойных труб, заявленных как трубы с кислородным барьером, а не к трубопроводам.

ГОСТ Р 53630-2015 не содержит никаких требований к фитингам и соединениям, а ведь полимерные фитинги кислородопроницаемы. Причем для соединения многослойных M- труб и фитингов методом диффузионной сварки металлический слой (кислородный барьер) должен быть зачищен.

Испытания, определяющие величину кислородопроницаемости полимерных трубопроводов, должны относиться к трубопроводам в целом и проводиться в условиях, максимально приближенных к реальным: на трубопроводных сборках, включающих фитинги, несколько видов трубопроводной арматуры, приборов и оборудования.

В заключение немного о ситуации, сложившейся на российском рынке в настоящее время.

ГОСТ Р 53630-2015 устанавливает, что единственный вид многослойных труб, заявленных как трубы с кислородным барьером, не требует подтверждения защитных свойств: «трубы с замкнутым продольно сваренным алюминиевым слоем толщиной не менее 100 мк». В России такие трубы не производятся.

Остальные многослойные трубы, заявленные как трубы с кислородным барьером, требуют проведения испытаний для подтверждения положений п. 5.1.9 ГОСТ Р 53630-2015 по методике ГОСТ 55911-2013. При этом лабораторий, аккредитованных Росаккредитацией на испытания по этой методике не существует.

Итак, единственное проектное решение для систем полимерных трубопроводов, применяемых в системах отопления совместно с металлическими трубами или приборами и оборудованием, имеющими ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, удовлетворяющее требованиям п. 6.3.3 СП 60 и требованию к применению продукции, произведенной в России - замена на стальные трубопроводы.

Такое положение дел напоминает известную унтер-офицерскую вдову, которая сама себя высекла.

По нашему мнению, наиболее разумно исключить из СП 60 п. 6.3.3 полностью, добавив ссылку на п. 4.3.7 (второй абзац) ГОСТ 32415-2013, до разработки и принятия формулировки, которая будет опираться на серьезную научно-техническую основу и учитывать как вышеизложенные, так и не рассмотренные в статье факторы и процессы, влияющие на «приключения» кислорода в стенках полимерных труб и воде отопления.