Случайно полученный в первой половине ХХ века материал – полиэтилен, перевернул всю мировую промышленность, став самым распространенным видом современного пластика. Так, современные полиэтиленовые трубы успешно вытесняют изделия из металла. Существенное расширение спектра технологий для производства полиэтилена в 60-х годах сделало возможным изготовления труб с самыми разными свойствами. В результате, в настоящее время практически невозможно представить жизнь без этих изделий, используемых во всех сферах хозяйствования, от систем орошения на даче, до магистральных подводных газопроводов.

Сферы применения и свойства

Широкая область применения полиэтиленовых труб обусловлена свойствами материала, из которого они изготавливаются.

Достоинства

Из длинного списка достоинств полиэтилена можно выделить основные, а именно:

• Диэлектрический материал, обладает электроизоляционными свойствами. Трубопроводы не нуждаются в заземлении, отсутствуют токи Фуко.
• Не подвержен коррозии, химически устойчив.
• Пластичен. Компенсирует подвижки грунта, гидроудары, не разрывается при замерзании.
• Плохо передает акустические колебания.
• Легкий.
• Монтаж трубопроводов проще, нежели для аналогов из других материалов.
• Долговечный, пластиковый трубопровод может прослужить 30-50 лет.
• Отличается невысокой ценой.

Недостатки:

Естественно, материал имеет не только достоинства, но и недостатки:

• Полиэтилен подвержен фотодеструкции (эффект старения материала). При длительном нахождении на солнце теряет свои свойства и рассыпается. Для повышения стойкости полиэтилена к ультрафиолету к нему добавляют чёрный пигмент в качестве стабилизатора.
• Имеет невысокую стойкость к температурам. Рабочая температура большинства труб не превышает 40 С.
• Проницаем для кислорода, что может изменить состав транспортируемого вещества.
• Свойства труб (линейные размеры, прочность) сильно зависят от температуры.

Сферы применения

Свойства полиэтиленовых труб позволяют применять их при решении множества задач. Например, для водопроводов и газопроводов, для передачи нефтепродуктов и химических продуктов, в канализационных системах, в вентиляции, в качестве защитных кожухов.

Классификация по способу изготовления материала

Определяется особенностями производства и не имеет прямого отношения к свойствам труб

• Полиэтилен высокого давления (ПВД).

Этот вид полиэтилена изготавливается при температурах 200-260 С и давлении 300 МПа. Катализаторы не используются, для запуска реакции достаточно обеспечить доступ кислорода. Марки ПВД представляют собой цифровой код формата ХХХХХ-ХХХ, где:

• Полиэтилен низкого давления (ПНД).

По прочности превосходит ПВД, второе название «полиэтилен высокой плотности». Условия изготовления труб: давление 0,1-2 МПа и температура 120-150 С, с использованием катализаторов. Самые распространенные марки ПНД:

• ПЭ80 – водопроводные и газопроводные трубы. Используются для транспортировки веществ с температурой от 0 до 40 С.
• ПЭ100 – усовершенствованная версия ПЭ80. Обладает повышенной плотностью и устойчивостью к низким температурам.

В настоящее время ПНД является самым распространенным материалом в семействе полиэтиленов, т.к. отличается большей механической прочностью и большей тугоплавкостью, нежели другие.

• Полиэтилен среднего давления (ПСД).

Температура изготовления материала примерно та же, что при производстве ПНД, но давление требуется порядка 3-4 МПа. Производится с использованием катализаторов.

• Сшитый полиэтилен/PolyEthylene Cross-linked (РЕХ).

Специальным образом обработанный материал. Цель обработки – сформировать связи между молекулами полиэтилена, изначально имеющими форму независимых друг от друга вытянутых цепочек. Свойства итогового материала зависят от способа обработки. Технологии, используемые для такой обработки:

• Химическая обработка пероксидами при высокой температуре. Получается материал, который обозначают PE-Xa.
• Химическая обработка силаном. Получается материал, который обозначают PE-Xb.
• Обработка пучком высокоэнергетичных электронов. Получается материал, который обозначают PE-Xc.
• Обработка азотом. Получается материал, который обозначают PE-Xd.

Материал характеризуются степенью сшивки – удельным количеством образовавшихся поперечных связей (отношение массы полиэтилена, образовавшего поперечные связи к общей массе полиэтилена).

Такие трубы отличаются, прежде всего, большей термостойкостью по сравнению с обычными марками. Также, интересным свойством является способность к обратной усадке (молекулярная память). Материал, деформированный внешним воздействием, восстанавливает свою форму после исчезновения воздействия.

Производство сшитого полиэтилена, очевидно, существенно дороже обычного, трубы большого диаметра не изготавливаются.

• Полиэтилен повышенной термостойкости/Polyethylenl of Raised Temperature Resistance (PERT)

PERT получается непосредственно при изготовлении материала, при помощи специфических катализаторов.

PERT, помимо термостойкости, отличается устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Однако, по долговечности он уступает другому термостойкому материалу – сшитому полиэтилену.

Классификация по особенностям эксплуатации и конфигурации

Особенности эксплуатации

По особенностям использования трубы подразделяются на:

• Безнапорные.

Применяются при решении задач, не связанных с находящимся под давлением носителем. Рабочее давление в таких трубах не должно превышать 0,15 МПа. Это, например, защита кабелей, любые самотечные системы (дренажные, водосточные, канализационные).

• Напорные.

Применяются при создании водопроводов и газопроводов, канализационных систем.

Напорные трубы изготавливаются из ПНД или сшитого полиэтилена, и различаются по марке используемого полиэтилена.

Особенности изготовления

Промышленностью выпускаются некоторые разновидности труб, улучшающие эксплуатационные характеристики изделий. Большинство из них предназначены для компенсации одного из основных недостатков полиэтилена – невысокой прочности.

Улучшить эксплуатационные характеристики возможно при использовании композитных материалов, основные из которых:

• Армированные трубы. При изготовлении ПНД трубы в ее стенки внедряется сетка из синтетических нитей. Это увеличивает прочность изделия и применяется в самых разных областях – от бытовых дачных водопроводов, до газопроводов высокого давления.
• Многослойные трубы. Использование нескольких слоев полимера может улучшить характеристики изделия в целом.

Многослойные изделия могут состоять из нескольких слоев полимера. Например, двухслойные конструкции из слоев ПНД/ПВД, или PEX/PERT.

Отдельный класс изделий – металлополимеры. Такие трубы состоят из 5 слоев, включающих в себя слой алюминия: сшитый полиэтилен, клей, алюминиевая прослойка, клей, сшитый полиэтилен.

Алюминиевый слой служит барьером от проникновения кислорода, делает трубы более устойчивыми к механическим и термическим воздействиям. Кроме того, металлопластиковые трубы значительно лучше сохраняют приданную им форму.

Гофрированные трубы

Наличие поперечных ребер жесткости существенно увеличивает прочность трубы, позволяя сохранить ее гибкость. Гофрированные трубы изготавливаются из ПНД и могут быть однослойными или многослойными. Многослойные трубы состоят из двух слоев – верхнего гофрированного и внутреннего гладкого. Конфигурация позволяет увеличить прочность, сохранив при этом одно из достоинств материала – возможность создать трубопровод с гладкими внутренними стенками.

Основные области применения гофрированных труб:

• Защитные кожухи при прокладке кабельных сетей.
• Канализация
• Обсадные кольца водяных скважин.

Маркировка и регулирующие стандарты в России

Нормативные документы, регулирующие характеристики труб, зависят от области применения изделий, ни один из документов не охватывает все многообразие изделий (например, регулировать только трубы из ПНД или PEX).Перечень действующих нормативов: ГОСТ 16338-85, ГОСТ 16337-77, ГОСТ Р 50838-2009, ГОСТ 18599-2001, ГОСТ 32415-2013, ГОСТ 22689-2014, ГОСТ Р 53630-2015.

На поверхность труб наносится маркировка. Единых требований к маркировке не существует, документы регламентируют некоторые частные случаи. Наиболее распространенные поля приведены ниже:

Дополнительно на трубу наносится маркировка в виде цветных полос по всей длине, обозначающая ее назначение (желтая для газа, голубая для воды). Технические трубы не маркируются.

Пример маркировки:

ПЛАСТИК ПЭ 100 SDR 17 – 400 х 23,7 питьевая ГОСТ 18599-2001 868 06.15

Труба маркирована голубыми полосами.

Разнообразие производимых труб очень велико. Многие из изделий, например, гофрированные трубы, не регулируется нормативами ГОСТ.