Главная / Словарь терминов: трубы
Технические трубы ПНД
 |
 |
 |
 |
Технические трубы ПНД – емкое обозначение труб разного назначения из полиэтилена высокой плотности, по сути, не имеющее жесткой формализации в нормативно-правовых актах РФ и зачастую используемое некорректно продающими компаниями. Сегодня, как технические трубы ПНД заявляются только трубы для безнапорных систем водоотведения, только трубы-оболочки для коммуникаций электроснабжения (в том числе слаботочных линий), только трубы из вторичного сырья и т.д., что формально не является безграмотным, но существенно ограничивает спектр труб технического назначения.
Достаточно лаконично определение технических труб ПНД в ГОСТ 18599-2001, регламентирующим деление труб по назначению на две основные группы - хозяйственно-питьевого назначения и технические. Т.е. технические трубы ПНД это практически все трубы холодного/горячего водоснабжения (кроме питьевого), водоотведения, отопления, различных коммуникаций и систем вне привязки к рабочему давлению, температуре или исходному сырью (согласно ГОСТ 18599-2001 технические (не питьевые) трубы из вторичного сырья изготавливаются по согласованию с потребителем).
Типовая линия производства технических труб ПНД.
Для наружных сетей инженерно-технического обеспечения и магистральных трубопроводов используют двух и трехслойные технические трубы ПНД, изготавливаемые, как способом экструзии, так и наплавления на стальную оправку полимера по требованиям и методике стандарта EN DIN16 961 (см. этот материал).
Технические трубы ПНД классифицируются по минимальной длительной прочности MRS (Minimum Required Strength), получаемой экстраполяцией на 50-летний период результатов испытаний на сопротивление полиэтиленовых труб внутреннему гидростатическому давлению рабочей среды с температурой 20 градусов Цельсия (см. этот материал). Связь между SDR (отношением наружного диаметра трубы к толщине ее стенки) и PN для технических труб ПНД из PE80 (MDPE), PE80 (HDPE) и PE100 (HDPE) представлена в таблице ниже.
Соотношение SDR и PN для технических труб ПНД из PE80 и PE100.
| SDR | 41 | 33 | 26 | 21 | 17 | 13.6 | 11 | 9 | 7.4 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PE 80 | PN 3.2 | PN 4 | - | PN 6.3 | PN 8 | PN 10 | PN 12.5 | PN 16 | PN 20 |
| PE 100 | PN 4 | - | PN 6.3 | PN 8 | PN 10 | PN 12.5 | PN 16 | PN 20 | PN 25 |
К основным преимуществам технических труб ПНД относят:
- высокую ударную прочность в сравнении с другими трубами из термопластов, что обеспечивает большую устойчивость трубопроводов при подземной прокладке и эксплуатации в суровых условиях;
- сравнительно низкую чувствительность к небольшим внешним повреждениям, провоцирующим разрушение трубопровода под давлением из-за концентрации напряжений;
- высокую устойчивость к истиранию (абразивному износу) в сравнении с трубами из асбоцемента, бетона, стекловолокна, керамики, ПВХ и т.д.;
Стойкость к истиранию (абразивному износу) технических труб ПНД и труб из других материалов.
Важно: Фактический объем и скорость истирания в стенке трубы определяется сочетанием:
- удельного веса твердых частиц в транспортируемом потоке;
- содержанием твердых частиц в суспензии;
- формой частиц, их твердостью и размером;
- скоростью транспортируемого потока;
- типом полиэтилена, используемого для изготовления трубы.
В целом технические трубы ПНД имеют более высокую стойкость к истиранию, чем стальные, чугунные, асбоцементные, армированные цементные трубы, трубы из стекловолокна и поливинилхлорида, что подтверждается результатами испытаний в лабораториях Великобритании, Германии и США (исследования абразивного износа потоком водной суспензии кварцевого песка/гравия с содержанием сухих веществ 46% по объему и скоростью потока 0.36 м/с). Разница в стойкости к истиранию (абразивному износу) между MDPE (PE80) и HDPE (PE80 и PE100) не существенна.
- высокую химическую стойкость к широкому спектру элементов и соединений;
- микро и макробиологическую стойкость, обуславливающую практическое отсутствие на внутренней и внешней поверхности в период эксплуатации образований колоний бактерий и микроорганизмов, а также повреждений грызунами;
- впечатляющую гибкость (средний минимальный радиус изгиба труб HDPE 30 наружных диаметров, труб MDPE 20 наружных диаметров), что позволяет с минимальными затратами проводить укладку релайнингом, плужным способом, горизонтально направленным бурением и т.д. (см. здесь и видео в этом материале), а также нивелировать риски разрушений трубопровода при небольших просадках грунта (см. этот материал);
- простоту укладки благодаря небольшому удельному весу, технологичности и гибкости;
- высокую пропускную способность благодаря более низкому, чем у большинства термопластов коэффициенту трения;
- неплохую устойчивость к ультрафиолетовому солнечному излучению при введении соответствующих красителей, что обеспечивает снижение рисков деградации материала;
- сравнительно небольшую себестоимость производства и, соответственно, невысокие потребительские цены.
Полиэтилен для технических труб ПНД.
 |
 |
На текущий момент для изготовления технических труб ПНД используют бимодальный полиэтилен третьего поколения средней и высокой плотности с двумя ярко выраженными группами длинноцепных и короткоцепных макромолекул, где сономер (бутен или гексен) интегрирован в высокомолекулярную часть полимера. Бимодальный полиэтилен высокой (HDPE) и средней (MDPE) плотности характеризуется высокой стойкостью к растрескиванию, причем характерный для полиэтилена первого/второго поколения переход от пластического к хрупком разрушению (внезапное изменение наклона регрессионной кривой) полностью отсутствует у полиэтилена HDPE с длительной прочностью MRS 8,0 и 10,0 МПа (РЕ80 и РЕ100) (см. рис. ниже).
Регрессионная кривая характера разрушения PE80 (MDPE), PE80 (HDPE) и PE100 (HDPE) для температур 20 и 80 градусов Цельсия.
Справка: Для производства труб сегодня используют:
- полиэтилен низкой плотности (LDPE) с разветвленной молекулярной структурой на основе сочетания малых и больших боковых цепей, плотностью в диапазоне 910-940 кг/м³, хорошей гибкостью и стабильностью при низких температурах, но в 2-3 раза меньшей прочностью, чем у полиэтилена высокой плотности HDPE. Осн6овное применение LDPE – трубы для дренажа, медицинские и промышленные трубки до 32 мм диаметром и т.п. с повышенными требованиями к гибкости и эксплуатации в системах при отсутствии или незначительном рабочем давлении;
- линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) с небольшим боковым разветвлением молекулярной структуры, хорошей гибкостью и повышенными прочностными характеристиками. В основном трубы LLDPE небольших диаметров и используются в системах дренажа и орошения;
- полиэтилен средней плотности (Medium Density PE – MDPE) с ограниченными боковыми цепями молекулярной структуры, плотностью в диапазоне 930-940 кг/м³, длительной прочностью MRS 6,3 и 8,0 МПа (РЕ63 и РЕ80 соответственно), неплохой пластичностью и стойкостью к растрескиванию. Трубы MDPE ориентированы на системы рециркуляции, ирригации, водоотведения, трубы РЕ80 в небольших диаметрах используются в системах водоснабжения (в основном холодного);
- полиэтилен высокой плотности (HDPE) с небольшими боковыми ответвлениями, плотностью в диапазоне 930-960 кг/м³, длительной прочностью MRS 8,0 и 10,0 МПа (РЕ80 и РЕ100 соответственно), высокой стойкостью к растрескиванию. Трубы HDPE характеризуются повышенной кольцевой жесткостью и используются в диаметрах до 1000 мм в системах водоснабжения (холодного и горячего, во внутренних и в магистральных сетях), водоотведения, отопления (при армировании), в качестве защитных оболочек коммуникаций электроснабжения, в системах газоснабжения, воздухопроводах, в том числе сжатого воздуха и т.д.
 |
 |
 |
Физические, теплотехнические и электрические свойства технических труб ПНД зависят от типа используемого в производстве полиэтилена и представлены в таблице ниже.
Физические, теплотехнические и электрические свойства технических труб ПНД из полиэтилена средней и высокой плотности PE80 (MDPE), PE80 (HDPE) и PE100 (HDPE).
| Свойство | Методика испытаний | PE80 (MDPE) | PE80 (HDPE) | PE100 (HDPE) |
|---|---|---|---|---|
| Плотность, kg/m³ | ISO1183D, ISO1872-2B | 950 | 960 | 960 |
| Предел текучести, МПа | ISO527 | 20 | 21 | 23 |
| Отн. Удлинение, % | ISO527 | 10 | 8 | 8 |
| Предел прочности, МПа | ISO527 | 27 | 33 | 37 |
| Удлинение при разрыве, % | ISO527 | > 800 | > 600 | > 600 |
| Кратковременный предел текучести, МПа | AS/NZS 2566 | 700 | 750 | 950 |
| Долговременный предел текучести, МПа | AS/NZS 2566 | 200 | 210 | 260 |
| Твердость | DIN 53505 | 59 | 60 | 64 |
| Ударная вязкость образца с надрезом, kДж/м² (23°C) | ISO179/1 | 35 | 24 | 26 |
| Коэф. теплового расширения, x 10-4/C | DIN 53752 | 2.4 | 1.8 | 2.4 |
| Теплопроводность, Вт/(мК) (20°C) | DIN 52612 | 0.43 | 0.43 | 0.40 |
| Температура кристаллизации, °C | DIN 53736 | 125 | 130 | 132 |
| Электрическая прочность (на пробой), кВ/мм | DIN 53481 | 70 | 53 | 53 |
| Поверхностное удельное сопротивление, Ом | DIN 53482 | > 10 в 15 степени | > 10 в 15 степени | > 10 в 15 степени |
| Объемное удельное сопротивление, Ом*см | DIN 53482 | > 10 в 15 степени | > 10 в 15 степени | > 10 в 15 степени |
| Коэффициент Пуассона | 4 | 4 | 4 |
Химические свойства технических труб ПНД практически идентичны для PE80 (MDPE), PE80 (HDPE) и PE100 (HDPE) и в целом обуславливают:
- высокую химическую стойкость к воде и водным растворам, растворам неорганических солей, слабым неорганическим кислотам, сильным органическим кислотам, сильным щелочным растворам, алифатическим углеводородам;
- достаточную химическую стойкость к сильным неорганическим кислотам, плавиковым кислотам, жирам и органическим маслам;
- ограниченную химическую стойкость к спиртам, эфирам, кетонам, ароматическим углеводородам, минеральным маслам;
- неустойчивость к ненасыщенным хлорированным углеводородам, скипидару.
На химическую стойкость технических труб ПНД негативно влияет повышение температуры и концентрации агрессивной среды и отчасти – продолжительность контакта РЕ с агрессивной средой. Различают два основных механизма воздействия агрессивной среды на технические трубы ПНД:
- набухание полиэтилена из-за физической диффузии молекул и микро-, макрочастиц агрессивной среды с восстановлением геометрии и свойств после окончания контакта с агрессивной средой;
- необратимое изменение физических, химических свойств и внешнего вида из-за химических реакций окисления, замещения, сшивания молекул структуры полиэтилена молекулами агрессивной среды.
Технологические и эксплуатационные свойства технических труб ПНД.
 |
 |
 |
 |
Результаты исследований и полигонных испытаний показывают, что эксплуатационные свойства технических труб ПНД, как и труб из других термопластов зависят от срока эксплуатации, рабочего давления/рабочей температуры транспортируемой среды и условий эксплуатации (см. подробнее об изменениях величины критического напряжения продольного изгиба труб при разных условиях эксплуатации в этом материале). Эксплуатационное старение (деградация) материала приводит к изменениям прочностных характеристик технических труб ПНД, причем тем больше, чем выше температура и давление транспортируемого потока (см. изменение модуля упругости труб PE80 (MDPE), PE80 (HDPE), и PE100 (HDPE) в зависимости от времени эксплуатации и температуры в таблицах ниже).
Модуль упругости Е труб MDPE (PE80) в зависимости от времени эксплуатации и температуры.
| Температура, °C | 3 минуты | 1 час | 5 часов | 24 часа | 1 год | 20 лет | 50 лет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1050 | 830 | 740 | 650 | 410 | 320 | 300 |
| 20 | 700 | 550 | 490 | 430 | 270 | 215 | 200 |
| 40 | 530 | 410 | 370 | 320 | 200 | 160 | 150 |
| 60 | 400 | 300 | 280 | 250 | 160 | -- | -- |
Модуль упругости Е труб HDPE (PE80) в зависимости от времени эксплуатации и температуры.
| Температура, °C | 3 минуты | 1 час | 5 часов | 24 часа | 1 год | 20 лет | 50 лет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1080 | 850 | 740 | 660 | 400 | 320 | 300 |
| 20 | 750 | 590 | 520 | 460 | 280 | 220 | 205 |
| 40 | 470 | 370 | 320 | 290 | 180 | 140 | 130 |
| 60 | 210 | 170 | 150 | 130 | 80 | -- | -- |
Модуль упругости Е труб HDPE (PE100) в зависимости от времени эксплуатации и температуры.
| Температура, °C | 3 минуты | 1 час | 5 часов | 24 часа | 1 год | 20 лет | 50 лет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1380 | 1080 | 950 | 830 | 520 | 410 | 380 |
| 20 | 950 | 750 | 660 | 580 | 360 | 280 | 260 |
| 40 | 700 | 550 | 490 | 430 | 270 | 210 | 190 |
| 60 | 530 | 420 | 370 | 320 | 200 | -- | -- |
Снижение прочностных характеристик технических труб ПНД во время эксплуатации определяет необходимость корректировки рабочего напора в системах трубопроводов с разной температурой рабочей среды и разного диаметра (см. таблицы ниже).
Допустимый рабочий напор в системе трубопровода MDPE (PE80) в зависимости от температуры потока и времени эксплуатации.
| Температура, °C | Время, года | Допустимый рабочий напор в системе, м | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PN 3.2 | PN 4 | PN 6.3 | PN 8 | PN 10 | PN 12.5 | PN 16 | PN20 | ||
| 20 | 200 | 32 | 40 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 |
| 25 | 100 | 30 | 89 | 59 | 75 | 94 | 117 | 150 | 188 |
| 30 | 100 | 28 | 35 | 55 | 70 | 88 | 109 | 140 | 175 |
| 35 | 100 | 26 | 32 | 50 | 64 | 80 | 100 | 128 | 160 |
| 40 | 100 | 24 | 30 | 47 | 60 | 75 | 94 | 120 | 150 |
| 45 | 60 | 22 | 28 | 44 | 56 | 70 | 88 | 112 | 140 |
| 50 | 36 | 21 | 26 | 41 | 52 | 65 | 81 | 104 | 130 |
| 55 | 24 | 19 | 24 | 38 | 48 | 60 | 75 | 96 | 120 |
| 60 | 12 | 18 | 23 | 35 | 45 | 56 | 70 | 90 | 113 |
| 65 | 8 | 17 | 21 | 33 | 42 | 53 | 66 | 84 | 105 |
| 70 | 5 | 16 | 20 | 31 | 39 | 49 | 61 | 78 | 98 |
| 75 | 2 | 14 | 18 | 28 | 36 | 45 | 56 | 72 | 90 |
| 80 | 2 | 13 | 17 | 26 | 33 | 41 | 52 | 66 | 83 |
Допустимый рабочий напор в системе трубопровода HDPE (PE80) в зависимости от температуры потока и времени эксплуатации.
| Температура, °C | Время, года | Допустимый рабочий напор в системе, м | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PN 3.2 | PN 4 | PN 6.3 | PN 8 | PN 10 | PN 12.5 | PN 16 | PN20 | ||
| 20 | 200 | 32 | 40 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 |
| 25 | 100 | 29 | 36 | 57 | 72 | 90 | 113 | 144 | 180 |
| 30 | 100 | 26 | 33 | 51 | 65 | 81 | 102 | 130 | 163 |
| 35 | 100 | 23 | 29 | 46 | 58 | 73 | 91 | 116 | 145 |
| 40 | 100 | 20 | 25 | 39 | 50 | 63 | 78 | 100 | 125 |
| 45 | 60 | 18 | 23 | 35 | 45 | 56 | 70 | 90 | 113 |
Допустимый рабочий напор в системе трубопровода НDPE (PE100) в зависимости от температуры потока и времени эксплуатации.
| Температура, °C | Время, года | Допустимый рабочий напор в системе, м | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PN 3.2 | PN 4 | PN 6.3 | PN 8 | PN 10 | PN 12.5 | PN 16 | PN20 | PN25 | ||
| 20 200 32 40 63 80 100 125 160 200 250 | ||||||||||
| 25 | 100 | 30 | 38 | 59 | 75 | 94 | 117 | 150 | 188 | 233 |
| 30 | 100 | 28 | 35 | 55 | 70 | 88 | 109 | 140 | 175 | 218 |
| 35 | 100 | 26 | 32 | 50 | 64 | 80 | 100 | 128 | 160 | 200 |
| 40 | 100 | 24 | 30 | 47 | 60 | 75 | 94 | 120 | 150 | 185 |
| 45 | 60 | 22 | 28 | 44 | 56 | 70 | 88 | 112 | 140 | 175 |
| 50 | 36 | 21 | 26 | 41 | 52 | 65 | 81 | 104 | 130 | 163 |
| 55 | 24 | 19 | 24 | 38 | 48 | 60 | 75 | 96 | 120 | 150 |
| 60 | 12 | 18 | 23 | 35 | 45 | 56 | 70 | 90 | 113 | 140 |
| 65 | 8 | 17 | 21 | 33 | 42 | 53 | 66 | 84 | 105 | 130 |
| 70 | 5 | 16 | 20 | 31 | 39 | 49 | 61 | 78 | 98 | 120 |
| 75 | 2 | 14 | 18 | 28 | 36 | 45 | 56 | 72 | 90 | 113 |
| 80 | 2 | 13 | 17 | 26 | 33 | 41 | 52 | 66 | 83 | 105 |
Изменение скорости потока и пропускной способности в трубопроводах из технических труб ПНД во время эксплуатации незначительно благодаря практическому отсутствию наслоений на внутренней поверхности, но зависит от конфигурации системы и используемой запорной/регулирующей арматуры, по сути, определяющие локальные потери давления в трубопроводе из-за сил трения на прямых участках и трения/турбулентности в местах изгибов, редуцирования (уменьшения диаметра), сопряжения с фитингами и т.д. Это требует повышения напора нагнетающего насоса (см. подробнее в этом материале) на величину R = (r*V²*1000)/2g, где r – локальный коэффициент сопротивления; V – средняя скорость потока (м/с); 1000 – удельный вес воды (кг/м³); g – ускорение свободного падения 9.8 м/с². Локальные коэффициенты сопротивления для фитингов, арматуры и переходов в трубопроводах из технических труб ПНД представлены на рис. ниже.
 |
 |
 |
Локальные коэффициенты сопротивления переходов, арматуры и фитингов трубопроводов из технических труб ПНД.
Температурное расширение технических труб ПНД имеет прямую зависимость и компенсируется в зависимости от диаметра и способа прокладки трубопровода П-, Г-, петлеобразными компенсаторами (во внутренних системах), П-, Г-образными компенсаторами и укладкой «змейкой» в наружных сетях (см. этот материал).
Температурное расширение технических труб ПНД.
Для фиксации трубопровода наружной укладки и вводов технических труб ПНД в дом/здание определены специальные схемы, обеспечивающие минимальные риски нарушения целостности из-за температурных деформаций.
Схемы фиксации трубопровода наружной укладки и вводов технических труб ПНД в дом/здание.
Соединения технических труб ПНД выполняются:
- диффузионной сваркой встык с помощью закладного нагревательного элемента (см. видео в этом материале);
 |
 |
- с помощью приваренных фланцев и болтов, в том числе с трубами из стали и других термопластов;
- механически с помощью компрессионных фитингов для труб диаметров от 16 до 160 мм (см. видео в этом материале);
 |
 |
 |
- с помощью электродиффузионных муфт;
- врезка в трубопроводы из технических труб ПНД выполняется диффузионным способом с использованием специальных фитингов и нагревателей (см. видео в этом материале).
по тел.: +7 (495) 755-59-55
или заполните форму обратной связи
