Трубы полимерные ПНД

Свыше 50% от количества устанавливаемых труб изготавливаются из полимерных материалов; 75% занимают изделия на основе полиэтилена низкого давления (ПНД). Таким образом, доля ПНД на рынке составляет примерно 37,5%.

Популярность ПНД напрямую связана с физическими и химическими свойствами; его используют в самых разнообразных сферах — от безнапорных канализационных систем в частном доме до магистральных сетей холодного водоснабжения районного и городского масштаба.

Свойства труб ПНД

На рынке полимерных материалов представлено четыре марки полиэтилена низкого давления — ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100.

Также международной ассоциацией производителей полиэтилена разработан стандарт ПЭ 100+, усовершенствованная версия ПЭ 100 по характеристикам. Однако, в российских государственных ГОСТах, СНиПах и других нормативных документах такой материал не предусмотрен. ПЭ 32, 63 и 80 при изготовлении труб не используются, особенно когда речь идет об изделиях для напорных систем.

Среди ключевых физических характеристик ПЭ 100 стоит выделить следующие:

• Плотность — 0,960 г/см³. Для сравнения, аналогичный показатель обыкновенной воды — 0,997 г/см³, а у стали он в 8 раз выше — 7,9 г/см³. Такая низкая плотность полиэтилена делает материал легким, что снижает стоимость транспортировки и монтажа, а также упрощает необходимые для безопасной эксплуатации опорные конструкции.
• Разрушающее напряжение при растяжении — 32 МПа. Это меньше, чем у стали (от 58 МПа), однако в 1,5—2 раза больше, чем у других полимеров. К примеру, у полиэтилена высокого давления этот показатель составляет от 7 до 16 МПа, а у полипропилена — до 24 МПа. Это выгодно отличает ПНД от других органических веществ, используемых для производства труб.
• Относительное удлинение при разрыве — не менее 500%. Этот параметр указывает на эластичность материала. Для стали относительное удлинение не превышает 50%; у чугуна этот показатель еще меньше. Высокая эластичность делает трубопровод из полиэтилена устойчивым к разрушениям при усадке свеже построенного многоэтажного здания, особенно если этот процесс происходит неравномерно.
• Предельное рабочее давление — 16 атмосфер (при SDR = 11). Трубопроводы из стали марки Ст20, а также из чугуна имеют аналогичное значение этого параметра. Равенство достигается за счет использования сварной технологии соединения, которая обеспечивает монолитный неразрывный стык.
• Диапазон рабочих температур — от -60°C до +60°С. При меньших температурах материал становится хрупким; при длительном нагреве выше установленного предела полиэтилен размягчается. Это ограничивает применение ПНД в системах горячего водоснабжения и отопления.

Применение труб из ПНД

Трубные изделия из данного полимера подходят для использования в трубопроводах разного назначения:

• холодное питьевое и техническое водоснабжение;
• канализация (в т.ч. — ливневая) и водоотведение;
• бытовое газоснабжение (согласно ГОСТ Р 50838-2009);
• внутренние сети снабжения промышленных предприятий с газовыми или жидкостными рабочими средами;
• вентиляционные системы;
• кабельные сети (для защиты проводов от внешних воздействий).

Целесообразность применения ПНД в конкретных условиях выявляется на этапе проектирования трубопроводной системы. Главные ограничения, которые учитываются — температура рабочей среды (до +60°C) и внутреннее давление трубопровода (до 10 атмосфер для газовых сред и до 16 — для жидкостных). Кроме того, полиэтилен быстро разрушается при контакте с азотной и серной кислотами, а также галогенами: нельзя использовать на некоторых предприятиях химической промышленности.

Способы соединения труб из ПНД

Для герметичного соединения трубных изделий из полиэтилена при монтаже сетей, используется одна из четырех технологий. Выбор метода зависит от типа применяемой фасонной арматуры (фитингов) и дополнительного оборудования.

Стыковая сварка

Этот способ применяется для соединения труб диаметра от 20 до 1600 мм. При соблюдении технологических требований сварной шов получается герметичным и однородным.

В основе этого метода лежит использование явления диффузии вещества при достижении температуры плавления. Для разогрева стыков до нужной температуры используются специальные аппараты с открытыми термоэлементами. При совмещении расплавленных поверхностей с нужным давлением - полиэтилен перемешивается; при последующем остывании вещество приобретает свои изначальные свойства. Как итог - неразрывное соединение.

Преимущество метода - герметичность и прочность. Однако достижение нужных свойств соединения возможно только при соблюдении всех требований технологии. Для получения ровного стыка при монтаже труб диаметром свыше 300 мм используют специальные механизмы — центраторы.

Электромуфтовая сварка

Как и в предыдущем случае, метод основан на использовании диффузионного смешивания вещества. Главное отличие состоит в используемых фитингах, оснащенных встроенной металлической спиралью. При прохождении через нее электрического тока происходит нагрев за счет сопротивления - окружающий полиэтилен доводится до температуры плавления.

При подаче тока разогревается не только материал, из которого состоит фитинг, но и поверхность соединяемой трубы. Для монтажа требуется специальное оборудование — аппараты для электромуфтовой сварки. Их применение снижает вероятность брака, поскольку настройка рабочих параметров происходит автоматически после считывания специального штрихкода на корпусе фитинга или ввода кода, указанного на маркировочном штампе изделия.

Компрессионное соединение

Компрессионное соединение использует силу трения, возникающую между обжимным фитингом и трубой при закручивании накидной гайки. Главное преимущество компрессионного метода — демонтаж соединения, что позволяет использовать обжимные фитинги при сооружении временных сетей и ответвлений.

Еще один весомый плюс этой технологии — отсутствие необходимости в использовании дорогостоящего сварного оборудования. Для монтажа соединения используется специальный инструмент или же стандартный разводной ключ.

Недостаток компрессионного метода — ограничение по размеру труб. Закручивается накидная гайка вручную, что делает невозможным монтаж соединений диаметром свыше 300 мм. Кроме того, этот способ не допускается к применению при сооружению сетей газоснабжения.

Фланцевое соединение

Данный способ применяется при необходимости подключения труб из полиэтилена к сетям, выполненным на основе изделий из металла, а также при установке запорной арматуры. Для этого на каждом из соединяемых участков размещаются специальные фланцевые фитинги, оснащенные отверстиями для резьбы. На трубы ПНД такая фасонная арматура устанавливается одним из перечисленных выше методов.

Дальнейший монтаж соединения происходит с помощью резьбы с соответствующим диаметром. Для герметичности стыка, между фланцами размещаются резиновые уплотнители, которые предотвращают утечку рабочей среды в окружающее пространство. Этот метод - единственный для достаточной надежности соединения труб из разных материалов и не имеет альтернатив.

Преимущества труб из ПНД

Эксплуатационные свойства материала обладают рядом преимуществ, которые часто играют решающую роль при выборе материала исполнения для конкретной трубопроводной сети.

• Срок службы. При соблюдении технологии монтажа и условий эксплуатации полиэтиленовые трубы используются свыше 50 лет.
• Устойчивость к коррозии. Это свойство всех полимеров. Снижает расходы на замену и обслуживание труб в сетях водоснабжения и водоотведения.
• Безопасность. Полиэтилен слабо взаимодействует с большинством рабочих сред (за исключением некоторых кислот) и поэтому не выделяет токсичные вещества. Трубы из ПНД подходят для использования в питьевом водоснабжении и на пищевых производствах.
• Пластичность. Полиэтиленовые трубы не разрушаются при замерзании воды и других рабочих сред. Такое явление приводит к растяжению материала без нарушения герметичности.
• Небольшой вес. Низкая плотность полиэтилена по сравнению с металлическими сплавами, снижает расходы на транспортировку изделий из этого материала, а также на установку.
• Доступность. Стоимость сырья и использование простых технологий естественным образом уменьшает цену на изделия для оптовых и розничных покупателей.

Нормативные документы для ПНД-труб

Требования к трубопроводным изделиям из полиэтилена низкого давления указаны в российских и международных стандартах. Материал, из которого изготовлены элементы этого класса, соответствуют ГОСТ 16338. Свойства именно трубных изделий, используемых в жидкостных сетях указаны в ГОСТ 18599-2001. Для систем газоснабжения такой стандарт ГОСТ 50838.

Контроль за соблюдением требований, указанных в нормативной документации, возлагается на регулирующие органы в соответствующей сфере, а также на снабжающие компании. При несоответствии используемых трубных изделий стандартам сеть не принимается в эксплуатацию до устранения проблем.