Полиэтиленовые трубы

296

Дата актуализации: 

19.08.2023

Длительное время, более 50 лет, сети газораспределения и газопотребления в СССР практически полностью строились из стальных труб. Хотя применение неметаллических труб для газопроводов было разрешено еще в СНиП III Г.7-62 «Газоснабжение. Наружные сети и сооружения. Правила организации и производства работ. Приемка в эксплуатацию». Правда, тогда в качестве неметаллических назывались винипластовые и асбестоцементные трубы.

Массовое применение пластиковых труб для прокладки инженерных коммуникаций началось с 1950-х годов в Европе. Советские инженеры также не оставались в стороне от технического прогресса. В 1958-1961 годах трест «Мосгаз» проводил работы по определению возможности и условий эксплуатации пластмассовых подземных газопроводов. Сначала в 1959 году построили распределительный газопровод из поливинилхлоридных труб. А в августе 1961 года в Москве был пущен первый полиэтиленовый газопровод. В дальнейшем от поливинилхлорида отказались, так как отсутствовали надежные способы соединения труб на строительной площадке.

В СНиП III 29-76 «Газоснабжение. Внутренние устройства. Наружные сети и сооружения» были сформулированы конкретные требования к сварке полиэтиленовых труб. Но массового применения в СССР полиэтилен не находил. Только в конце 1990-х годов он начал свое победное шествие в России как материал для инженерных коммуникаций.

Что такое полиэтилен

Полимерные материалы находят применение во всех сферах жизни человека: в промышленности, на транспорте и в быту. Полиэтилен является самым массовым в мире пластиком: ежегодное мировое производство составляет около 80 миллионов тонн. Для его получения газ этилен подвергают воздействию повышенного давления и температуры. В результате происходит полимеризация – реакция образования высокомолекулярного вещества путем объединения большого числа молекул низкомолекулярного вещества. Образуются белые прозрачные гранулы (рис.1).

Рис.1 Гранулы полиэтилена 

Полученное вещество служит сырьем для пластиковой тары и пакетов, труб и изоляции, предметов домашнего обихода.

Немного истории

Полиэтилен открывали дважды. Впервые его получил в 1899 году немецкий ученый Ганс фон Пехманн. Белое воскоподобное вещество образовалось при опытах с углеводородным газом – этиленом. Практического применения веществу не нашлось, и про него на время забыли. В 1933 году английские химики Фосет и Гибсон проводили эксперименты с газами, подвергая их высокому давлению. Они получили мягкое вещество, похожее на парафин. Промышленное производство полиэтилена началось в 1938 году, из него изготавливали защитные оболочки кабелей и проводов. После Второй мировой войны полиэтилен стал активно использоваться для изготовления упаковки и пакетов. Кстати, полиэтиленовая тара и упаковка наносят серьезный ущерб экологии. Во многих странах действуют законодательные ограничения или запреты на производство и продажу одноразовых пластиковых пакетов. Например, во Франции они полностью запрещены.

Как производят трубы

Полиэтиленовые трубы производят методом экструзии путём продавливания расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Слово происходит от латинского «extrusio» - выталкивание. Экструзия применяется при производстве пластиковых труб, листов, пленок, оболочек кабелей, в пищевой промышленности при изготовлении макарон, лапши и т.п. Интересный факт: экструзия была запатентована в 1797 году как метод производства труб из мягких металлов. В 1935 г. немецкой фирмой «Troester» был создан экструдер для переработки пластмасс.

Рис. 2 Экструдер

Экструдер (рис.2) обеспечивает разогрев гранул полиэтилена для получения однородного расплава и придает ему форму при продавливании через экструзионную головку, сечение которой соответствует конфигурации трубы. Кроме экструдера в состав экструзионной линии входят калибратор, тянущее устройство, укладчик, резак и охладитель. Калибратор служит для окончательного придания формы трубе. Ванны охлаждения понижают температуру изделия и предотвращают температурные деформации. Тянущее устройство обеспечивает перемещение трубы от экструдера. Резак нарезает изделие на отрезки мерной длины.

Для изготовления труб в экструдер подается композиция – смесь полиэтилена и добавок:, антиоксидантов, пигментов, УФ-стабилизаторов и других веществ. Цвет обычно черной газовой трубе придает техническая сажа.

Нормативные документы

Для газопроводов применяют полиэтиленовые трубы и фитинги, изготовленные в соответствии с ГОСТ Р 58121.1 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 1. Общие положения». Стандарт устанавливает общие характеристики композиций из полиэтилена (ПЭ), применяемых для изготовления труб, фитингов, предназначенных для транспортирования газообразного топлива. Требования к трубам устанавливаются ГОСТ Р 58121.2 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 2. Трубы».

Основные характеристики полиэтиленовых труб

Полиэтиленовые трубы характеризуют:

• MRS – показатель минимальной длительной прочности полиэтилена, использованного для изготовления труб и соединительных деталей (для ПЭ80 и ПЭ100 этот показатель соответственно равен 8,0 и 10,0 МПа соответственно);

• МОР - максимальное рабочее давление газа в трубопроводе, допускаемое для постоянной эксплуатации, МПа;

• С – коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от условий работы газопровода по нормативным документам.

Для строительства газопроводов применяют полиэтиленовые трубы с коэффициентом запаса прочности не менее 2,5.

Важным показателем, характеризующим полиэтиленовые трубы, является стандартное размерное отношение наружного диаметра к толщине стенки - SDR, которое определяется по формуле:

SDR = d_n/e_n,               (1)

где d_n – номинальный наружный диаметр трубы, мм;

e_n – номинальная толщина стенки трубы, мм.

Полиэтиленовые трубы для газопроводов выпускают с  SDR 26; 21; 17,6; 17; 13,6; 11; 9. Чем меньше значение SDR, тем толще стенка трубы. SDR выбирается в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности. Чаще всего для строительства наружых газопроводов применяют трубы с SDR 17,6 и 11. Трубы со стандартным размерным отношением SDR11 имеют более толстую стенку, соответственно, они прочнее. Наружный диаметр и толщина стенки таких труб представлены в таблице 1.

Таблица 1

При проектировании и строительстве газопроводов, как правило, должны использоваться трубы и соединительные детали, имеющие одинаковое значение показателей SDR и MRS.

Условное обозначение полиэтиленовой трубы состоит из слова «труба», сокращенного наименование материала (ПЭ80, ПЭ100), слова «ГАЗ», стандартного размерного отношения SDR, номинального диаметра, толщины стенки трубы и обозначения стандарта. Пример условного обозначения трубы из полиэтилена SDR11 диаметром 110 мм и толщиной стенки 10 мм: ГАЗ SDR11 – 110х10.

Рис.3 Полиэтиленовые трубы для газопроводов

На поверхность трубы наносят маркировку термотиснением, цветной печатью с интервалом не более 1 м. В маркировку включают наименование завода-изготовителя (товарный знак), месяц и год изготовления. Цвет труб – желтый или черный с желтыми продольными полосами (рис.3). Допускается применение оранжевых композиций. После изготовления в концы трубы вставляют заглушки для защиты от загрязнений.

Трубы должны иметь гладкие наружную и внутреннюю поверхности. Не допускаются пузыри, трещины, раковины, посторонние включения. Относительное удлинение при разрыве – не менее 350%. В паспорте на партию труб указывается: завод-изготовитель, номер и размер партии, условное обозначение трубы и значения показателей, которые в соответствии с нормативным документом контролировались на заводе.

Сравнение полиэтиленовых труб со стальными

Трубы из полиэтилена имеют ряд преимуществ, благодаря которым они находят все более широкое применение при строительстве газопроводов:

- не боятся коррозии, поэтому не требуется изоляция и электрохимическая защита;

- гладкая внутренняя поверхность, меньшее сопротивление потоку газа, следовательно, большая пропускная способность;

- ускорение темпов строительно-монтажных работ по причине меньшей массы полиэтиленовых труб, а также поставки труб в бухтах, что приводит к уменьшению количества сварных соединений;

- долговечность полиэтиленовых газопроводов (срок службы – 50 лет).

Рис.4 Полиэтиленовая труба в бухте 

Вместе с тем, полиэтилен разрушается под действием тепла и солнечного излучения, что ограничивает сферу его применения только подземными газопроводами. Серьезной проблемой является склонность полиэтиленовых труб к образованию трещин. В сравнении со стальными у них намного меньше механическая прочность. Известны случаи, когда газопроводы небольших диаметров повреждали обычной лопатой вплоть до сквозных повреждений.

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь