Виды пластиковых труб, характеристики, преимущества, сфера использования
Долгое время трубы из чугуна и оцинкованной стали были основным материалом для систем водоснабжения и канализации. Однако в процессе развития появилась необходимость применения в этих системах более надежных элементов.
Стремление к повышенному комфорту внутри помещения и безопасной жизнедеятельности, уменьшение расходов на эксплуатацию и снижение металлоемкости – это лишь часть причин, по которым инженеры заинтересовались обновлением инженерных систем. Неплохой альтернативой старым металлическим изделиям стала труба из полимерных материалов. Такие элементы являются альтернативным вариантом для различных коммуникаций. Пластиковая труба с армирующими вставками используется почти во всех областях жизнедеятельности человека.
Достоинства и недостатки пластиковых труб
Использование полимеров в определенной области дает как положительные, так и отрицательные результаты.
Каждый вид трубы имеет индивидуальные качественные характеристики, среди которых следует обратить внимание на положительные моменты:
- Значимость удобной сборки важна при самостоятельном выполнении монтажных работ.
- Безупречное выполнение своих функций в течение долгого времени. Полимерные материалы могут использоваться почти полвека, что немного больше, чем у металлических аналогов.
- Благодаря неспособности полимеров к электрохимической реакции коррозийные процессы не возникают на поверхности изделий из этих материалов.
- Возможность использования прозрачных полимерных труб и при скрытой, и при открытой укладке.Такая прозрачная ПВХ трубка достаточно востребована во многих сферах деятельности.
- Безопасность для экологии и здоровья человека.
- Небольшая масса.
- Незначительный показатель теплопроводности.
- Отсутствие слышимых шумов при прохождении воды внутри полости трубы.
- Широкое применение. Элементы из пластиковых материалов используются не только в системах жизнеобеспечения, но и в других местах. К примеру, можно изготовить каркас для теплицы или парника.
Отрицательные стороны у труб также имеются. Особое внимание стоит обратить на такие характеристики:
- Не все виды полимерных трубных изделий могут использоваться для монтажа противопожарных водопроводных систем.
- Использование для горячей воды только определенных видов трубных изделий.
- Монтаж каждого вида трубы выполняется по индивидуальной технологии.
Эти характеристики скорее можно назвать отличительными особенностями полимерных изделий. Объяснение этому факту можно дать следующее: эталоном трубных изделий считаются трубные элементы из оцинкованной стали, а все несоответствия параметрам этих изделий, считаются недостатками. Исключением не стали и полимерные изделия.
В настоящее время можно встретить несколько видов пластиковой трубы:
- Изделия из поливинилхлорида – трубы ПВХ.
- Полипропиленовые трубные изделия, имеющие обозначение PP.
- Элементы из полиэтилена, обозначающиеся буквами PE.
- Трубы из сшитого полиэтилена с обозначением PEX (детальнее: “Виды труб PEX – характеристики и применение”).
- Металлопластиковые трубы – PEX-AL-PEX.
Некоторые свойства изделий из ПВХ
Элементы из поливинилхлорида первыми пришли на смену стальной водопроводной сети, так как соответствуют Санитарным Нормам и правилам. Кроме этого, труба ПХВ может использоваться в канализационных и технологических системах.
Популярность труб из поливинилхлорида обусловлена некоторыми особенностями материала:
- Отсутствие надобности в специальных монтажных инструментах. Элементы соединяются специальной сваркой или в раструб с помощью резиновой манжеты.
- Хорошая жесткость и правильно подобранные элементы соединения создают прочную систему, схожую с металлическими трубами. Следовательно, составление проекта и монтаж может проводиться в соответствии с расчетами по стальным системам.
- Использование напорных систем из ПВХ для фиксации трубопроводов дает возможность прокладывать пластиковые трубы под землей.
- Возможность осуществления наружной прокладки. Трубы из ПВХ имеют привлекательный внешний вид, что очень важно при прокладке труб открытым способом.
- Невысокая цена. Поливинилхлорид относится к дешевым полимерам, поэтому стоимость всей системы из поливинилхлорида будет намного ниже, чем аналоги из других полимерных материалов.
Полипропиленовые элементы
Полипропиленовые трубы могут быть нескольких видов.
Конструкции, состоящие из одного слоя. К ним относится гомополимер РРН, блоксополимер полипропилена РРВ и рандом-сополимер пропилена PPRC. Узнайте, что такое трубы PPRC – расшифровка и разъяснения.
Многослойный полипропилен. Изделия из такого материала производят трех видов со своими характерными особенностями:
- Толстостенная труба РР оклеена алюминиевой фольгой с помощью герметика и защищена тонким слоем полипропилена.
- Изделия, в которых все слои соединены перфорированными отверстиями в фольге.
- Пластик меньшей гибкости заключен между двумя основными слоями.
Стандартная длина труб ПП – 4 метра, наружный диаметр изделий лежит в пределах от 1,5 до 12,5 см. Комплектация полипропиленовых труб зависит от назначения, в комплект может быть добавлен декоративный короб и элементы для соединения труб.
Фитинги и полипропиленовые трубы соединяются методом термопластической сварки, используя специальное оборудование. Присоединить трубы ПП к стальному трубопроводу можно с использованием резьбовых соединительных элементов.
Сфера использования
Полипропиленовые трубы находят применение в разных областях:
- Бытовое холодное водоснабжение, включая питьевую воду.
- Системы отопления и горячего водоснабжения (при использовании труб PPRC).
- Технологические трубопроводы, включая линии по транспортировке продуктов и установки сжатого воздуха.
Трубы полиэтиленовые
Трубы из полиэтилена имеют второе название – трубы напорные полиэтиленовые. Основное применение этих изделий – сооружение напорных трубопроводов внутреннего и наружного типа, в водосточных, канализационных и водопроводных системах.
Если сравнивать полиэтиленовые трубы с аналогичными изделиями из других полимерных материалов, то можно отметить, что проведение работ возможно при более низкой температуре, до -20 0 С. Это свойство особенно важно при укладке и эксплуатации трубопроводов в условиях зимнего холода. При этом проблем не возникает даже с пластиковой трубой для электропроводки.
Способы стыковки материала
Полиэтиленовые трубы можно соединять двумя способами:
- Используя полипропиленовые или латунные соединительные элементы с уплотнительным резиновым кольцом, а также с помощью электросварных муфт, соединяют трубные изделия с наружным диаметром от 2 до 6 сантиметров.
- Методом стыковой сварки рекомендуется соединять пластиковые трубы для воды диаметром от 6 до 16 см.
Современными предприятиями налажен выпуск труб из полиэтилена высокого и низкого давления, имеющих соответственное обозначение ПВД и ПНД.
Изучив маркировку пластиковых изделий, можно подобрать тот или иной вид, оптимально соответствующий рабочему процессу. Выпуском таких труб занимается большое количество заводов.
Виды труб из сшитого полиэтилена
Для большей прочности и повышению температуры плавления полиэтиленовых элементов, проводится обработка этого материала под давлением. При этом обязательно соблюдаются отечественные стандарты. В результате такой обработки между молекулами образуются своеобразные мостики, способствующие дополнительной связке молекул.
Такой процесс называется сшивкой, а полученный в результате полиэтилен получил название сшитый. Трубы из сшитого полиэтилена не рекомендуется соединять с помощью сварочного утюга. Наилучшим вариантом стыковки труб из такого материала считается метод «холодного» соединения, а именно, склеивание элементов с использованием специальных типов фитингов.
Сшитый полиэтилен получается в результате особой обработки материала с применением одного из вариантов:
- Пероксидным методом (PEXа).
- Силановым методом (PEXb). Следует учитывать, что органосиланиды относятся к группе ядовитых веществ.
- Радиационным методом (PEXс).
- Обработкой азотными соединениями (PEXd).
Сшитый полиэтилен особенно популярен в системах, где рабочей средой является вода. Сюда можно отнести отопительные и водопроводные сети. Стыковка трубных элементов выполняется при помощи обжимных фитингов. Помимо этого сшитый полиэтилен находит применение при монтаже теплых полов и в противопожарных системах.
Металлопластиковые трубные изделия
Немного позднее на рынок вышли металлопластиковые трубы. Открывателями их изготовления являются англичане. Изделия этого типа напоминают РЕХ-трубы, только внутри они имеют тонкий фольгированный слой. Такое действие способствует снижению степени расширения трубы, выступая одновременно в качестве диффузионного барьера. Одной из разновидностей такой трубы модно назвать пластиковые трубы квадратного профиля, но с их изготовлением возникают некоторые трудности.
Металлопластиковая труба – это не простая конструкция, состоящая из пяти прослоек:
- Первый слой – это сшитый полиэтилен.
- Затем идет клей, плотно соединяющий металл и пластик.
- В качестве третьего слоя используется алюминиевая труба, материал которой сварен внахлест.
- Четвертым снова выступает клей.
- Пятый – слой сшитого полиэтилена.
Одной из положительных сторон металлопластиковых труб можно назвать способность поддерживать форму при сгибании. Это делает возможным применение трубных элементов такого вида при открытом монтаже. В свою очередь использование сшитого полиэтилена возможно только при скрытой прокладке.
Системой UNIPIPE выделяется несколько наиболее популярных диаметров пластиковых труб: 16; 18; 20; 25; 26; 32; 40; 50; 63; 70; 110; 300 миллиметров.
Можно выбрать любую разновидность пластиковой трубы, она окажет большую помощь при обустройстве домашнего трубопровода и прослужит долгое время. Необходимо только сделать правильный выбор этого материала в соответствии с назначением и выполнить монтаж, соблюдая правила и рекомендации.
Пластиковые трубы: сравнительная характеристика полимерных материалов
Проблема, связанная с перемещением больших объемов воды, а именно системы водоснабжения, водоотведения и теплоснабжения, является, пожалуй, одной из самых острых в коммунальной сфере России. Система водоснабжения и водоотведения – одна из основных и значимых частей инфраструктуры современных городов. От надежной работы зависят условия жизни людей и состояние окружающей среды.
Износ основных фондов в коммунальной инфраструктуре превысил все немыслимые пределы. Речь уже идет не о «морально» устаревшем оборудовании или трубах, а об их непригодности. Вероятность катастроф нарастает буквально каждый день и затрагивает миллионы людей, сотни предприятий, и это, к сожалению, регулярно подтверждается авариями на коммунальных объектах во многих регионах.
Сегодня на рынке труб для водоснабжения предлагается большой ассортимент стальных, чугунных и пластмассовых труб. Металлические трубы прокладывали в России издавна, пластмассовые стали популярны в последнее десятилетие. Сегодняшние трубопроводы российских городов на 80% состоят из чугунных и стальных труб, срок службы которых составляет 15-20 лет из-за низкой коррозионной стойкости. В большинстве населенных пунктах 70% трубопроводов имеют физический износ 95% и более, поэтому специалисты понимают, что для наружных систем водоснабжения срочно необходимы трубы из стойких к коррозии материалов.
В европейских странах решение подобных проблем привело к разработке альтернативных трубопроводов. Так, в середине 60-х годов появились полимерные трубы, смонтированные более 30-ти лет назад, они до сих пор сохранили свои первоначальные свойства.
Динамика развития рынка полимерных труб в России в период с 2001 по 2008 годы показывает, что рост производства и потребления полимерных труб составляет около 430%. При этом рост объемов потребления полиэтиленовых труб составил 390%, а труб из НПВХ 270%. Около 60% полимерных труб используется в сетях водоснабжения и более 27% – в газораспределительных сетях. В основном это полиэтиленовые трубы.
Чтобы разобраться в достоинствах и недостатках полимерных труб, необходимо начать с изучения свойств самих полимеров, из которых они изготовлены, так как химическое строение вещества и определяет его будущие свойства.
Полимеры – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из повторяющихся структурных элементов-звеньев, соединенных в цепочки химическими связями. Следует иметь в виду, что характерные свойства полимеров могут быть реализованы только тогда, когда связи вдоль цепи намного прочнее поперечных связей, образующихся вследствие межмолекулярного взаимодействия любого происхождения. Именно в этом и состоит особенность строения полимерных молекул, что определяет весь комплекс специфических свойств полимеров, таких как способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; высокая конформационная гибкость цепи – упругость, эластичность; резкое изменение свойств при добавлении небольших количеств низкомолекулярных веществ; способность в высокоэластичном состоянии набухать под действием растворителя – высокая устойчивость к химически агрессивным средам; хорошие диэлектрические и теплоизоляционные свойства.
Полиэтилен – это термопластичный полимерный материал, который получают полимеризацией продукта переработки нефти – этилена, молекулы которого полимеризуются в высокомолекулярное соединение [ – СН2 – СН2 – ]n.
В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена: полиэтилен высокого давления (ПЭВД, или низкой плотности ПЭНП), полиэтилен среднего давления ПЭСД и полиэтилен низкого давления (ПЭНД, или высокой плотности ПЭВП). Несмотря на то что различные виды полиэтилена получают из одного и того же мономера, они представляют собой совершенно различные материалы. Это объясняется разным строением макромолекул и разной способностью к кристаллизации, что влияет на конечные свойства полиэтилена. Полимерные трубы производят из полиэтилена высокой плотности (ПЭНД), имеющий линейное строение и высокую степень кристалличности – жесткий полимер, на его основе производят трубный полиэтилен марок ПЭ63, ПЭ80 и ПЭ100.
Свойства ПЭНД связаны с молекулярной массой и кристалличностью полимера. При переработке молекулярную массу характеризует текучесть расплава (или его ПТР), чем больше молекулярная масса, тем меньше ПТР расплава, а степень кристалличности – плотность изделия.
В ряду ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100 происходит увеличение молекулярной массы и плотности, что приводит к улучшению физико-механических свойств полиэтилена – возрастает прочность на разрыв, разрывное удлинение, длительная прочность, теплостойкость, стойкость к растрескиванию под нагрузкой.
Жесткость, стабильность размеров изделий в широком диапазоне температур, сохранение достаточно высокой прочности и эластичности при низких температурах – повышенная морозостойкость – основные характерные свойства трубного полиэтилена.
Также полиэтилен обладает стойкостью к большинству химически агрессивных сред, лишь при повышении температуры (70ºС и выше) набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Масла, жиры, керосин и другие нефтеуглеводороды практически не действуют на полиэтилен. Также материал имеет хорошую стойкость к большинству органических и неорганических кислот, щелочей и солей.
Перспективность применения полиэтиленовых труб обусловлена сочетанием гибкости и прочностных характеристик, устойчивостью к долговременным гидравлическим нагрузкам, надежностью, долговечностью, коррозионной и химической стойкостью.
Поливинилхлорид (ПВХ) [ – СН2 – СНCl – ]n – один из наиболее давно известных полимеров, превосходящие все другие по разнообразию возможностей переработки и применения. К преимуществам применения ПВХ относятся широкие возможности модификации полимера разнообразными добавками. В чистом виде ПВХ не используется, так как это крайне нетермостабильный материал, который под действием высоких температур начинает интенсивно деполимеризоваться с выделением хлористого водорода, хлористого винила, окиси углерода и других соединений.
Когда говорят о ПВХ, имеют в виду композицию, состоящую из полимера и разнообразных добавок, делающих полимер способным к удовлетворительной переработке. Поэтому смеси на его основе обычно классифицируют как жесткий и пластифицированный (эластичный) материал. Жесткий ПВХ обычно называют непластифицированный ПВХ – НПВХ. В композицию жесткого ПВХ, из которого изготавливают трубы, вводят стабилизаторы для повышения способности материала к переработке при повышенных температурах и эксплуатации при воздействии внешних атмосферных факторов, модификаторы ударопрочности для увеличения стойкости к различным нагрузкам при эксплуатации, наполнители, повышающие стойкость к воздействии внешних факторов (атмосферостойкость, морозостойкость и т.д).
В зависимости от способа полимеризации различают суспензионный, эмульсионный ПВХ. Для производства пластмассовых труб используют суспензионный ПВХ. Степень полимеризации, молекулярная масса характеризуется константой Фикентчера К, величина которой связана с вязкостью полимера. С ростом К увеличиваются вязкость расплава, теплостойкость и улучшаются физико-механические свойства.
В своем производстве мы применяем ПВХ с константой К не менее 67 (ГОСТ), который предназначен для изготовления прочных и высокопрочных труб.
Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, менее чувствителен к УФ-излучению, поэтому широко применяется для водосточных и канализационных систем, однако при низких температурах хрупок, прочность на удар невысока. Но введение в композиции ударопрочных добавок позволяет производить трубу с более высокими физико-механическими показателями. Трубопроводы из ПВХ – сам материал, процесс переработки и свойства готовых изделий подробно исследованы, проанализированы, конструкции проверены и спроектированы таким образом, чтобы отвечать стандартам на протяжении 50 лет (предел прочности) при удвоении давления в ходе эксплуатации.
Имеет высокую длительную прочность, повышенный модуль упругости (до 3000-3500 МПа). ПВХ обладает низкой проницаемостью по отношению к жидкостям, парам и газам.
На сегодняшний день пластиковые трубы приобретают всё большую популярность. Это связано, прежде всего, с тем, что полимерные материалы имеют ряд очевидных преимуществ:
1. Универсальная химическая стойкость труб из ПЭ и ПВХ позволяет использовать их в различных системах – как в канализации, так и в хозяйственно-питьевом водоснабжении.
2. Сам материал (ПЭ и ПВХ), процесс переработки и свойства готовых изделий подробно исследованы, а конструкции проверены и спроектированы таким образом, чтобы они отвечали существующим стандартам на протяжении 50 лет (предел прочности) при увеличении давления в ходе эксплуатации.
3. Полимеры – хорошие диэлектрики, поэтому отпадает необходимость применения изоляции и катодной защиты от блуждающих токов. Кроме того, существует возможность использования трубопровода как электрического защитного.
4. Пластиковые трубопроводы не подвержены коррозии, не зарастают, обеспечивая постоянными качество воды и пропускную способность трубопровода.
5. Несмотря на свою легкость (их плотность в 5-8 раз ниже плотности металлов), они достаточно прочные и эластичные, и способны выдерживать давление до 16 атм.
6. Теплопроводность полимерных труб ниже, чем у металлов, что, в частности, снижает теплопотери и уменьшает образование конденсата на поверхности трубы.
7. Ввиду своей легкости, простоты погрузки и перевозки, полимерные трубы удобны в плане транспортировки – одно транспортное средство способно перевезти большее количество пластикового трубопровода, чем, к примеру, металлического. Легкость установки и монтажа трубопроводов (для НПВХ труб – раструбное соединение, для ПЭ труб – сварное соединение) также является весомым преимуществом.
8. Сварные соединения пластиковых труб сохраняют надёжность в течение всего срока эксплуатации, что подтверждено гидравлическими испытаниями.
9. Довольно значимым для сурового климата нашей страны оказалось снижение вероятности разрушения трубопровода при замерзании жидкости. Полиэтиленовые трубы при этом не разрушаются, а увеличиваются в диаметре, приобретая прежний размер при оттаивании льда.
10. Вероятность утечек и прорывов, т. е. проникновение внешних вод в систему питьевого водоснабжения, значительно мала по сравнению с существующими системами, которые подвержены коррозии и не устойчивы к скачкам давления.
11. Еще одним преимуществом полимерных трубопроводов является простота их использования для устройства подводных трубопроводов. Весь комплекс монтажных работ проводится на берегу, а затем производится постепенное затопление уже готового трубопровода, что облегчает и удешевляет строительство.
12. Трубы из полиэтилена значительно длиннее металлических, поэтому существует возможность укладывать одним отрезком длинные участки.
13. Пластиковые трубы обладают высокими санитарно-гигиеническими показателями.
14. Полиэтилен, в частности, устойчив к подвижности грунта, что особенно важно в условиях болотистых и подвижных грунтов. Полиэтиленовые трубопроводы не имеют раструбных соединений, что обеспечивает гомогенность всего трубопровода, а также отпадает необходимость в дорогостоящем укреплении основания трубопровода.
15. Унифицированный стандарт для полимерных труб (ГОСТ 18599-2001, ГОСТ Р 52134–2003 для труб из ПЭ для водоснабжения, ГССТ Р 50838-95 для газоснабжения, ГОСТ Р 51613-2000 – для напорных систем труб из ПВХ), что обеспечивает возможность приобретать трубы и фитинги разных производителей, все они являются взаимозаменяемыми.
Наряду с достоинствами системы пластиковых трубопроводов имеют и некоторые недостатки. К ним, в частности, можно отнести старение материалов под воздействием УФ-излучения, однако этот процесс можно замедлить введением антиоксидантов, светостабилизаторов или химическим модифицированием. ПВХ при этом менее чувствительны к излучению, поэтому их используют в водосточной системе и канализации.
Прочность полимеров также зависит от температуры внутренней среды, что ограничивает пределы их использования. Для полиэтилена 0…+40ºС и 0…+60ºС для поливинилхлорида – трубопроводы из полимерных материалов предназначены для использования в системах холодного водоснабжения.
Выбор материала труб
Основным классификатором термопластичных материалов для напорных труб и соединительных деталей является понятие минимальной длительной прочности MRS (МПа), характеризующее способность материала труб выдерживать постоянное внутренне давление в течение всего периода эксплуатации и определяется на основе экстраполяции экспериментальных кривых длительной прочности на срок службы трубопроводов до 50 лет.