Металлы и сплавы в устройстве инженерных сетей – это, как правило, трубы и запорная арматура, т.к. металл обладает важными свойствами: прочность, водонепроницаемость, пластичность.
Чаще других для изготовления труб используются сталь, чугун и медь. Чугунные трубы в локальных сетях используются практически только для канализации. Для водопроводов и теплоснабжения применяют стальные и медные трубы.
Водогазопроводные трубы получают загибом стального листа соответствующей ширины с последующей сваркой – это так называемые шовные трубы. Диаметр таких труб («условный проход») от 8 до 150 мм. Чаще других применяются трубы с 
диаметром условного прохода 15, 20 и 25 мм. Толщина стенки у этих труб – 2,8 мм. Объясняется столь большая толщина стенки не желанием обеспечить высокую прочность, а совсем другими причинами. Во-первых, стальные трубы соединяют на резьбе или сваркой, что требует определенной толщины металла, и, во-вторых, стальная труба быстро корродирует и для обеспечения ее долговечности нужна большая толщина.
Положительным свойством стальных труб является низкий температурный коэффициент линейного расширения (0,012 мм/м•К). Это значит, что при повышении температуры на один градус каждый метр трубы удлиняется на 0,012 мм.
Стальные трубы имеют довольно большой вес, что объясняется высокой плотностью стали (р=7,85 г/кв.см) и большой толщиной стенки. У стальных труб высокая теплопроводность – 74 Вт/м К. Это хорошо, когда они используются в отопительной системе, но при транспортировке холодной воды становится недостатком: трубы «отпотевают», корродируют снаружи, намокает и разрушается прилегающая к ним стена. Чтобы избежать этого, можно воспользоваться трубками из вспененного полиэтилена или каучука, надеваемыми на трубу.
Еще один мелкий, но порой весьма досадный недостаток: стальные трубы «поют», хотя источником шума служат неисправности в арматуре (кранах, сифонах и т.п.), а трубы только передают и усиливают этот звук. Пропускная способность стальных труб при равном внутреннем диаметре ниже, чем у медных и полимерных. Ведь внутренняя поверхность у них шероховатая, что и вызывает завихрения в потоке жидкости и затрудняет ее продвижение. Со временем, когда трубы обрастают продуктами коррозии и другими отложениями (как старый чайник – накипью), их пропускная способность снижается очень существенно. Это может быть одной из причин замены еще целых на вид труб. Срок службы стальных труб, используемых для водоснабжения и отопления, около 30 – 40 лет.
Монтаж системы из стальных труб – довольно трудоемкое дело. Стальные трубы соединяют на резьбе с помощью муфт, сгонов, угольников и другой фасонины или сварки. Декоративностью стальные системы не блещут и поэтому нуждаются в окраске, маскирующей их присутствие в помещении. Коррозия стальных труб – их основной недостаток. Для ее задержки используют цинковое покрытие («оцинкованные трубы»), что замедляет, но не предотвращает коррозию.
Чугунные трубы – толстостенные, относительно большого диаметра (50 – 500 мм), но более короткие, чем стальные. Их получают отливкой из серого чугуна. Чугунные трубы за счет большей толщины стенки и большей коррозионной устойчивости самого материала обладают высокой долговечностью и надежностью, но вес их в несколько раз выше, чем стальных того же диаметра. Соединяют чугунные трубы с помощью раструбов, уплотняемых чеканкой просмоленным канатом, расширяющимся цементом. Есть еще такой старинный и очень надежный прием – свинцом. Разработаны и более надежные методы крепления. Для труб с раструбами – натяжные болты. Для труб, не имеющих раструбов и соединяемых встык, разработана и с успехом используется система SMU (Франция) с резиновой герметизирующей манжетой и фиксирующим хомутом из нержавеющей стали.
Чугунные трубы, применяемые для прокладки внутриквартальных водопроводных сетей и для канализации, выпускаются в комплекте с фасонными деталями. Сети из них работают долгие годы без ремонта и замены. Например, в центре Москвы есть сети из чугунных труб, проложенные еще в конце XIX века.
Для изготовления труб используют медь очень высокой чистоты (99,9%), то есть количество примесей в ней не превышает 0,1%. Такая медь отличается особенно высокой коррозионной стойкостью и пластичностью, при этом не теряя пластичности и при отрицательных температурах (до -100°С). Если в медной трубе замерзла вода, то она не потрескается, а лишь немного расширится и после оттаивания будет вновь готова к работе.
При механической обработке (вытягивании, штамповке и т.п.) медь частично теряет пластичность и становится более жесткой и прочной. Это явление в металловедении называют «наклеп». Медь можно вернуть в исходное пластичное состояние «отжигом», то есть нагревом до 600 – 700°С и последующим медленным охлаждением. Для сравнения приведем две цифры: неотожженная медь имеет прочность 280 – 300 МПа и удлинение при разрыве 10 – 15%, а отожженная, соответственно, – 210 – 220 МПа и 50 – 60%.
О декоративных качествах меди и говорить не стоит. Медные трубы выпускаются стандартных размеров: диаметр от 10 до 28 мм при толщине стенки 1 мм (!) и диаметром от 35 до 54 мм при толщине стенки 1,5 мм (выпускают трубы и большего диаметра). Нужно заметить, что, по сравнению со стальными, медные трубы имеют очень маленькую толщину стенки и соответственно увеличенный внутренний диаметр. Так, медная труба с внутренним диаметром 20 мм имеет стенки толщиной 1 мм и вес одного метра трубы всего 0,59 кг, то есть почти в 3 раза легче стальной. При столь малой толщине стенки медные трубы рассчитаны на более высокое, чем у стальных, рабочее давление.
Медные трубы имеют очень гладкие стенки. Их шероховатость в 100 раз ниже, чем у стальных, и в 4-5 раз ниже, чем у полимерных. С учетом гладкости поверхности медных труб их пропускная способность будет намного выше, чем у стальных, и остается постоянно высокой весь срок ее эксплуатации (не корродирует и не «обрастает»).
Прочностные параметры и долговечность медных труб практически не зависят от давления и температуры транспортируемой жидкости (разрешенный интервал температур от +250 до –100 °С). Это одно из существенных преимуществ медных труб перед полимерными, у которых долговечность зависит от параметров (температуры и давления) транспортируемой жидкости. Кроме того, проблемы защиты от УФ-излучения и проникновения кислорода через стенку трубы для медных труб в отличие от полимерных просто нет.
Медные трубы могут быть рекомендованы для систем отопления (здесь положительную роль играет высокая теплопроводность меди), водоснабжения, кондиционирования воздуха и газоснабжения.
В хорошо спроектированных и правильно изготовленных установках центрального отопления из медных труб опасность коррозии практически отсутствует. Особенно в малых системах центрального отопления (коттеджах или малоквартирных домах), где кислород, необходимый для возникновения коррозии, уже в начальный период эксплуатации частично термически вытесняется вследствие деаэрации воды, а частично расходуется в химической реакции с медью, вследствие чего на внутренней поверхности трубопроводов образуется тонкий окисный защитный слой. Восполняющая вода доставляет столь незначительное количество кислорода, что он не может вызвать коррозию.