Трубы ПНД для газа
Полиэтиленовые трубы ПНД применяются для прокладки напорных и безнапорных трубопроводов транспортирующих воду, в том числе для
хозяйственно-питьевого водоснабжения, при температуре транспортируемой жидкости от 0 до 40 С, для напорных канализационных коммуникаций и газораспределительных систем, а также других жидких и газообразных веществ, к которым полиэтилен химически стоек.
Трубы ПНД выпускаются из полиэтилена марок ПЭ80 и ПЭ100 согласно гостам:
- полиэтиленовые трубы для водоснабжения ГОСТ 18599-2001;
- полиэтиленовые трубы для газопроводов ГОСТ Р 50838-2009.
Различаются газовые и водопроводные трубы цветом продольной полосы, проходящей по всей поверхности трубы. Так, водопроводные трубы имеют полосу синего цвета, а газовые трубы, желтого цвета. Естественно, что водопроводные трубы для газа не подходят, а газовые можно использовать как для газа, так и для воды, так как для обоих видов труб используется один вид полиэтилена.
Трубы ПНД предназначены исключительно для подземной прокладки,
выпускаются они в бухтах по 100, 200 метров и в отрезках по 12, 13
метров. В настоящее время практически все работы по ремонту
ветхих и строительству новых водопроводов, прокладки новых
газовых сетей проводят исключительно трубами, изготовленными из
полиэтилена низкого давления.
Полиэтиленовые трубы ПНД обладают рядом неоспоримых преимуществ перед стальными
трубами:
- полиэтиленовые трубы значительно дешевле стальных труб;
- труба ПНД имеет большой срок службы, гарантия не менее 50 лет;
- им не требуется катодная защита, значит, они не нуждаются в дальнейшем обслуживании;
- такие трубы не подвергаются коррозии и устойчивы к воздействию химических веществ;
- небольшой вес полиэтиленовой трубы значительно облегчает проведение монтажных работ;
- стыковочная сварка полиэтиленовых труб значительно проще и дешевле, чем сварка стальных
труб; - трубы ПНД обладают высокой морозостойкостью, вода, замерзшая внутри, не разрушает трубу,
при этом сохраняется полная герметичность; - трубы напорные ПНД являются хорошей защитой от бактерий и микроорганизмов.
- Трубы полиэтиленовые ПНД выпускаются из полиэтилена низкого давления методом непрерывной шнековой экструзии. Все трубы ПНД различают в зависимости от того, какому номинальному давлению они соответствуют. Отношение размера диаметра к толщине стенок трубы обозначают буквами SDR.
Полиэтиленовые трубы НПД отличает широкий комплекс эксплуатационных свойств:
- полная инертность к атмосферной и подземной коррозии с хорошей химической стойкостью к воздействию агрессивных сред определенных составов; сроки эксплуатации при выполнении требований по укладке и эксплуатации не менее 50 лет;
- установленная санитарно-гигиеническими и экологическими службами департаментов разных стран безопасность и безвредность для здоровья людей и окружающей среды;
- очень низкая шероховатость поверхности и практическое отсутствие наслоений при эксплуатации вязких сред;
- минимальный абразивный износ при транспортировке сред с твердыми включениями (в сравнении с трубами из других материалов);
- хорошее сопротивление гидравлическим ударам;
- инертность к воздействию блуждающих токов;
- небольшой удельный вес и легкая транспортировка при намотке в бухты;
- высокая ремонтопригодность и образование сварных соединений с прочностью, превосходящей прочность на разрыв самого материала.
Недостатки полиэтиленовых труб характерны для всех вязкоупругих термопластов:
- жесткая зависимость практически всех эксплуатационных свойств, в том числе долговечности от температуры транспортируемой и окружающей среды, а также от рабочего давления;
| Долговечность, лет | Температура среды, град. Цельсия |
Рабочее давление, МПа | ||
| 0.4 (эталон) | 0.6 (эталон) | 1 (эталон) | ||
| 50 | 20 | 0.4 | 0.6 | 1 |
| 30 | 0.25 | 0.63 | 0.63 | |
| 40 | 0.16 | 0.25 | 0.4 | |
| 50 | -- | -- | -- | |
| 60 | -- | -- | -- | |
| 25 | 20 | 0.45 | 0.67 | 1.12 |
| 30 | 0.3 | 0.45 | 0.75 | |
| 40 | 0.18 | 0.28 | 0.45 | |
| 50 | -- | -- | -- | |
| 60 | -- | -- | -- | |
| 10 | 20 | 0.5 | 0.75 | 1.25 |
| 30 | 0.35 | 0.53 | 1.25 | |
| 40 | 0.22 | 0.35 | 0.6 | |
| 50 | 0.12 | 0.2 | 0.22 | |
| 60 | -- | -- | -- | |
| 5 | 20 | 0.53 | 0.8 | 1.32 |
| 30 | 0.4 | 0.6 | 1 | |
| 40 | 0.25 | 0.4 | 0.67 | |
| 50 | 0.16 | 0.25 | 0.4 | |
| 60 | 0.1 | 0.16 | 0.25 | |
| 1 | 20 | 0.6 | 0.85 | 1.4 |
| 30 | 0.5 | 0.7 | 1.2 | |
| 40 | 0.38 | 0.56 | 0.95 | |
| 50 | 0.27 | 0.4 | 0.65 | |
| 60 | 0.16 | 0.25 | 0.4 | |
- сравнительно небольшая прочность на разрыв при изгибе и сжатии;
- склонность к овализации, часто неравномерной под нагрузками при нарушении требований укладки;
- чувствительность к ультрафиолетовому излучению солнца, которую стараются нивелировать введением сажи в сырьевую смесь и защитной окраской;
- значительное тепловое расширение, которое компенсируют Г- и П-образными компенсирующими конструкциями или укладкой «змейкой».
Полиэтиленовые трубы для увеличения кольцевой жесткости выпускают двухслойными с гофрой, спиральновитыми и армированными стекловолоконной сеткой.
Полиэтиленовые трубы применяют для прокладки:
- наружных, иногда внутренних сетей холодного водоснабжения, канализации, газоснабжения
(трубы из сшитого полиэтилена могут также использоваться и в сетях горячего водоснабжения и
водяных отопительных системах при контроле максимальной температуры транспортируемой
среды); - технологических трубопроводов (пульпопроводов, бальнеологических систем, некоторых видов
агрессивных веществ, к которым полиэтилен химически стойкий); - обсадных труб при бурении скважин;
- закрытых оросительных и дренажных систем;
- кабельных линий в качестве защитной оболочки.
Производство полиэтиленовых труб
Полиэтилен получают полимеризацией этилена, что формирует специфическую структуру с зонами выпрямленных молекул и зонами хаотически расположенных связей. Для упрочнения материала и улучшения его прочностных и теплофизических свойств часть молекул водорода из решетки отщепляют принудительно физическим или химическим воздействием, после чего «вакантные» связи молекул соединяются в широкоячеистую трехмерную сетку – «сшивка» полиэтилена (PEX).
Упрощенно при полимеризации этилена в зависимости от температуры и давления процесса
получают:
- полиэтилен высокого давления и низкой плотности 910 - 935 кг/м3 (аббревиатура ПВД, LDPE, ПНД) – температура полимеризации 200-300 °С, давление 100-350 МПа;
- полиэтилен среднего давления и средней плотности 945-955 кг/м3 (аббревиатура ПСД, ПСД) - температура полимеризации 150-180 °С, давление 3-6 МПа;
- полиэтилен низкого давления и высокой плотности 960-970 кг/м3 (аббревиатура ПНД, HDPE, ПВП) - температура полимеризации 20-180 °С, давление 0.2-4 МПа.
Классификация полиэтиленовых труб
Классификация полиэтиленовых труб в ГОСТ 18599-83 по давлению процесса полимеризации (ПВД, ПСД, ПНД) в настоящий момент не используется. Согласно ГОСТ 18599-2001 (с изм. от 01.09.2002 и от 01.07.2006), гармонизированному с международными нормативно-правовыми актами, трубы из полиэтилена классифицируют по их минимальной длительной прочности MRS (Minimum Required Strength) –
экстраполяции на 50-летний период результатов испытаний на сопротивление полиэтиленовых труб внутреннему гидростатическому давлению рабочей среды с температурой 20 градусов Цельсия. В стандарте введено обозначение SDR, как отношение наружного диаметра трубы к толщине ее стенки. А также максимальное допустимое рабочее давление в трубопроводе МОР (Maximum
Allowable Operating Pressure), которое определяется по формуле МОР = 2 х MRS / (С (SDR - 1)), где С – коэффициент запаса прочности (1.25 для систем водоснабжения из полиэтиленовых труб, 3.95 – для газопроводов).
Кроме того, стандартом введен термин трубная серия S, определяемая, как (SDR - 1) / 2 (или SDR = 2S + 1), а также зависимость между максимальным рабочим давлением в трубопроводе р и допустимым напряжением в стенке трубы Ϭ ( =Ϭ MRS / С) и трубной серией – Ϭ / р = S.
Типовые соединения и монтаж полиэтиленовых труб
Полиэтиленовые трубы, как правило, соединяются встык сваркой, или с помощью фитингов (муфт, тройников, отводов, седловых соединений) с закладными нагревательными элементами (электродиффузионными фитингами) с последующей их сваркой с трубой, а к регулирующей и измерительной арматуре и трубопроводам из стали посредством специальных патрубков с фланцем, привариваемых к полиэтиленовой трубе.
Полиэтиленовые трубы малых диаметров (до 110 мм включительно) могут соединяться, как сваркой встык или в раструб (электродиффузионными фитингами), так и с использованием компрессионных соединений с обжимом цангового типа. Перед сваркой полиэтиленовые трубы обрабатывают, снимая окисный слой толщиной 0.1- 0.2 мм и производят их осевое торцевание. Торцы труб при сварке должны плотно соприкасаться друг с другом. Аналогично снимают окисный слой в случае приварки седловых отводов на трубы больших диаметров. При сварке муфтами с закладными нагревательными элементами снимают фаску на торцах труб. При деформациях трубы используют гидравлические приспособления для устранения овализации.
Сварка встык используется для полиэтиленовых труб с толщиной стенки от 5 мм, соединение муфтами с закладными нагревательными элементами – для труб с любой толщиной стенки и гладкой наружной поверхностью. Электродиффузионная сварка при помощи фитингов с закладными нагревательными спиралями применяется при соединении газовых труб. Методы, которые используют при монтаже полиэтиленовых труб, могут быть траншейные и бестраншейные. Когда трубы укладывают традиционным методом, укладкой в траншею, то траншея делается намного уже, что снижает себестоимость работ, при этом труба может повторять уклоны и повороты траншеи, т.к. ПЭ трубы обладают высокой эластичностью. Кроме того, при их прокладке, можно использовать метод наклонно-направленного бурения, прокола или воспользоваться методом продавливания.
Полиэтиленовые трубы для газопроводов по ГОСТу Р 50838-2009
Трубы полиэтиленовые газовые ГОСТ Р 50838-2009 производятся из полиэтилена низкого давления высокой плотности марок ПЭ80 и ПЭ100. Полиэтиленовая труба для газа имеет цвет желтый или черный с желтыми продольными маркированными полосами в количестве не менее трех, равномерно распределенными по окружности трубы.
Трубы газовые полиэтиленовые предназначены для транспортировки газов и газовоздушных смесей, которые не содержат ароматических углеводородов. Допускается исключительно подземная прокладка полиэтиленовых труб для
газа. Надземная и наземная их установка запрещена. Это объясняется тем, что полиэтилен не устойчив к длительному воздействию ультрафиолета. Агрессивная для пластика воздушная среда значительно сокращает срок его службы и
снижает прочность, что не соответствует технике безопасности. Трубы ПЭ газовые не предназначены также для завода газа в здания, для этого используются только стальные трубы.
Предполагаемое давление предполагает толщину ее стенок. Трубы полиэтиленовые для газа производятся в виде бухт и мерными отрезками из полиэтилена марки ПЭ80 и ПЭ100 с толщиной стенок от 2,3 мм до 35,2 мм.
Газовые трубы, изготовленные из ПЭ80, рассчитаны на рабочее давление от 4-х до 6-ти атмосфер, а трубы, изготовленные из ПЭ 100, от 3 до 12 атмосфер. В сейсмоопасных районах, где возможны землетрясения до 6 баллов, разрешено использовать только длинномерные трубы, это трубы в катушках, бухтах, на барабанах. Это же правило соблюдается при прокладке газопроводов в населенных пунктах.
Соединяются полиэтиленовые трубы газовые с помощью соединительных частей (муфт) с закладными нагревателями и сваркой встык. Сварка газовых труб ПЭ выполняется специальными сварочными аппаратами, что полностью исключает утечку газа.
Полиэтиленовые трубы для газопроводов имеют большой запас прочности. Гарантированный срок службы такой трубы более 50 лет. Газовые ПЭ трубы не подвержены влиянию как низких, так и высоких температур. Антикоррозийные свойства пластика используют при прокладке газораспределительных систем в болотистой местности, в условиях влажного климата. При этом полиэтиленовая газовая труба не требует дополнительной изоляции. Полиэтиленовая труба для газа не разрушается корнями деревьев. Ее вес намного легче металла, поэтому монтаж не требует привлечения большого количества рабочей силы и механизмов.