Меню

Механическая прочность пнд трубы

Трубы ПНД – применение и технические характеристики

Часто возникает вопрос: что это такое – труба ПНД? Кратко говоря, это труба из полимерного материала, служащая для транспортировки жидкости и газа или изоляции электрических кабелей. Существует, в зависимости от назначения, и своя маркировка труб ПНД. Расшифровка термина «ПНД» — полиэтилен низкого давления. В этой статье будет рассказано об особенностях маркировки и использования этих изделий.

Отличительные свойства полиэтилена низкого давления (ПНД)

Полиэтилен, как и любой другой изомер, получается в результате реакции катализированной полимеризации. В данном случае исходным веществом выступает газ этилен (C2H4).

В результате создания нужных условий (давление, температура, введение в реакционную среду катализатора) рушится двойная связь между атомами углерода в исходных молекулах и образуется единая полимерная цепочка. Получившийся продукт обладает специфическими свойствами, позволяющими использовать его в соответствующих областях жизнедеятельности.

Конкретно полиэтилен низкого давления (ПНД) получают в барокамере при давлении около 20 атм. И температуре порядка 150°С. Получившийся материал обладает следующими основными преимуществами, влияющими на технические характеристики труб ПНД:

  • способность выдерживать высокое давление (до 5 МПа);
  • небольшой вес готового изделия, являющийся следствием небольшой плотности материала (кубометр полиэтилена низкого давления весит меньше тонны). Читайте также: «Какой вес трубы ПНД – характеристики материала, правила использования».;
  • небольшое значение теплового расширения – при нагреве до самой высокой температуры, какую выдерживает труба ПНД – 70°С – размер трубы увеличивается только на 3%.

Самый существенный недостаток упомянутой продукции – небольшой рабочий диапазон температур – от 0°С до 40°С. При температурах ниже минимальной труба ПНД затвердевает и становится хрупкой, при значениях выше максимального – размягчается и утрачивает кольцевую жёсткость.

Благодаря этим условиям назначение труб ПНД весьма ограничено.

Характеристики и использование труб ПНД

Руководствуясь производственными стандартами и строительными нормами, трубы ПНД используются в четырёх конкретных областях:

  • в водопроводах с холодной (до 40°С) питьевой водой;
  • в водопроводах с холодной (до 40°С) технической водой;
  • для перемещения неразрушающих полиэтилен жидкостей или газов, температура которых также не превышает указанного значения;
  • в качестве изоляции или короба электрокабелей.

Следует отметить, что, несмотря на скромные значение температуры эксплуатации труб ПНД, эти изделия при должном использовании весьма долговечны – срок их службы до 50 лет. Читайте также: «Технические характеристики труб ПНД – маркировка и правила использования».

Свойства труб ПНД также определяются сортом применяемого при изготовлении полиэтилена. От этого зависит, какое максимальное внутреннее давление сможет выдерживать пластиковая труба.

В настоящее время, благодаря развитию технологий, выделяют несколько сортов полиэтилена низкого давления:

  • ПЭ 100 (PE 100) – выдерживает давление до 10 МПа;
  • ПЭ 80 (PE 80) – способен выдержать внутренне давление до 80 МПа;
  • ПЭ 63 (PE 63) – максимальное давление около 6,3 МПа;
  • ПЭ 33 (PE 33) – менее 3,3 МПа, в современных условиях практически не используется.

Понятно, что изделия из полиэтилена высших марок стоят дороже, однако в тех случаях, когда речь идёт о большом напоре жидкости или газа, повышенная цена – вполне оправданная плата за безопасность и непрерывность технологического процесса.

Эксплуатационные параметры труб низкого давления (ПНД) определяются типоразмерами изделий, то есть их сортаментом.

Знание типоразмеров и правильный подбор габаритов изделия под нужды конкретного производства позволяет повысить число часов бесперебойной работы и уменьшить затраты на аварийное обслуживание или полную замену элементов технологической схемы. Поэтому, помимо физико-химических свойств труб ПНД, вторая их основная характеристика – габаритный ряд.

В качестве технической характеристики, размеры труб ПНД, такие как толщина стенки и внутренне сечение, определяют пропускную способность, допустимый напор и прочие технологически важные показатели. Поэтому имеет смысл подробнее рассмотреть типоразмеры названных изделий.

Сортамент труб из полиэтилена низкого давления

В связи с изменением производственных процессов и внедрением аппаратов нового поколения, в настоящее время параметры сортамента труб ПНД должны регулироваться ГОСТом 18599 от 2001 г.

Как упоминалось выше, основными типоразмерными свойствами данной продукции считаются толщина стенки и диаметр трубы. Эти размеры должны быть привязаны и к качеству полиэтилена, идущего на изготовление продукции. В противном случае, несмотря на выдержанность параметров, трубу может прорвать из-за недостаточной устойчивости материала.

В частности, для материала ПЭ 33 диаметр трубы колеблется в пределах 10-160 мм, толщина стенки – 2-12 мм. Изготовленная в соответствии со всеми требованиями труба выдержит указанное давление – до 3,3 МПа. В случае же с ПЭ 100 диаметр трубы будет колебаться в пределах 32-1000 мм, толщина стенок – 1-59 мм (подробнее: «Какие бывают диаметры труб ПНД, виды, характеристики»). Максимальное давление, которое можно допустить при эксплуатации такой трубы – 10 МПа.

Читайте также:  Мусор в газовой трубе

Самыми используемыми сортами полиэтилена низкого давления являются ПЭ 80 и ПЭ 63. Минимальный диаметр таких трубок – 16 мм, максимальный – 1600 мм, толщина стенки – 2-67 мм. Самое большое допустимое давление для этих труб, как следует из названия марки, соответственно 8 и 6,3 МПа.

В итоге существует довольно много конечных типоразмеров продукции, позволяющих удовлетворить любые практические нужды современного производства. Из ПЭ 100 выпускают 26 видов изделий, из ПЭ 80 – 34, из ПЭ 63 – 30, из ПЭ 33 – 15.

Кроме отечественного ГОСТа, существует международная система стандартизации. По коэффициенту SDR (Standard Dimension Ratio, стандартное соотношение размеров), определяющемуся отношением наружного диаметра изделия к толщине, трубы из ПНД выделяются в одиннадцать групп.

Численные значения для SDR по группам составляют от 6-41 единицу. В каждой группе выделяют три значения, в зависимости от сорта полиэтилена. Читайте также: «Виды полиэтиленовых труб – способы производства и применение».

К примеру, при SDR, равном 41 единице (тогда сечение трубы составляет 75-1600 мм) для ПЭ 100 максимально возможное давление равно 4 МПа. Если же брать пример с показателем в 21 единицу и сортом полиэтилена низкого давления марки ПЭ 63, то величины диаметров колеблются от 40 до 1400 мм, максимальное допустимое давление составляет 5 МПа.

Этот пример достаточно наглядно показывает, что предел допустимого при эксплуатации труб давления зависит не только от марки используемого полиэтилена, но и от габаритных параметров.

Погонные длины труб ПНД обычно составляют 5-24 м. Но такие трубы диаметром до 180 мм могут выпускаться длиной до 500 м. Это значительно облегчает технологическое использование, так как отсутствует необходимость в последующем наращивании трубы до определённой длины, однако в таком случае трубу приходится хранить и перевозить свёрнутой в бухту, что может сказаться на её сохранности.

Маркировка труб из ПНД

Для того, чтобы избежать ошибок при выборе трубы нужного качества, используется маркировка труб ПНД. Она осуществляется в виде буквенно-цифровых изображений на поверхности трубы.

При помощи маркировки отображают такие данные, как:

  • компания-производитель и стандарт, согласно которому труба изготовлена (в РФ это ГОСТ 18599-2001);
  • марка изделия в международном обозначении (PE100, PE80, PE63);
  • наружный диаметр – указывается в миллиметрах;
  • толщина стенки трубы – тоже в миллиметрах;
  • рабочее давление (при его соблюдении труба прослужит до 50 лет);
  • наибольшее допустимое давление;
  • Дата изготовления и номер партии.

Помимо указанных выше обозначений, снаружи трубы наносят и цветовой маркер – синюю или жёлтую полосу, что соответственно обозначает принадлежность трубы к водопроводной или газопроводной системе.

Разумеется, разобраться в богатом выборе труб из полиэтилена низкого давления непросто, однако понимание характеристик и маркировки таких труб позволит подобрать максимально эффективные для данной сферы производства решения.

Источник

Технические характеристики труб из полиэтилена низкого давления

Трубы, изготовленные из полимерных материалов, в том числе и ПНД, устанавливаются на всевозможные коммуникационные системы – водопровод, орошение, газоснабжение, канализация и многие другие. Они удовлетворяют всем требованиям предъявляемым к современным трубопроводам, оставаясь самым дешевым вариантом их постройки. Такое широкое применение стало возможно благодаря высоким техническим показателям труб ПНД и их вариативности в зависимости от видов и конструкций.

Состав материалов

Трубы ПНД изготавливаются из полиэтилена – пластика, полученного методом полимеризации низших углеводородов в условиях низкого давления. При этом получается плотное вещество линейной структуры, состоящее из укрупненных молекул со множеством боковых ответвлений.

В зависимости от условий протекания реакции образуемые межмолекулярные связи могут быть слабее либо прочнее, поэтому полиэтилен для производства труб различается на несколько подвидов, маркируемых разными индексами (больший индекс указывает на более «сильный» материал). Из них наиболее применимы для труб следующие два вида:

  • ПЭ-80, который характеризуется более слабыми внутренними связями. Он имеет меньшую плотность и температуру плавления, немного менее прочный на разрыв (предел прочности – 700 ч), но более пластичен, в связи с чем трубы из него более гибкие и легче выдерживают небольшие деформации.
  • ПЭ-100 имеет большее число внутренних связей, поэтому более плотный, жесткий и прочный на разрыв (предел прочности – 1000 часов). При этом он теряет некоторые свойства пластичности и получает хрупкость при более высоких температурах, чем для ПЭ-80.
Читайте также:  Проходимость маточных труб как проверяют мрт

ВНИМАНИЕ! Различия видов ПНД становятся значимыми только в крайних точках допустимых диапазонов, для которых выбирают более прочные либо более пластичные материалы. В стандартных «средних» условиях эксплуатации труб эти различия несущественны.

Основные свойства

Материалы ПНД твердые и очень прочные, пластичные и долговечные. А это значит, что трубы из них получаются износостойкими и способными выдерживать значительные нагрузки: они устойчивы к растяжению, сжатию, разрыву, хорошо гнутся и не боятся трещин.

Технические показатели

  • Возможный температурный диапазон плавления – от -60 до +120 0 C, оптимальная эксплуатация от 0 до +40 0 C,
  • Максимальное давление внутри трубы может достигать 16-ти – 20-ти атм,
  • Трубы из ПНД инертны к транспортируемым веществам и не изменяют их качественного состава (напр., не меняют вкуса и запаха воды),
  • Не пропускают жидкостей и газов сквозь свою структуру,
  • Не поддаются коррозированию в любых его видах,
  • Стойки к биологическим факторам (не разрушаются микроорганизмами),
  • Имеют высокие диэлектрические свойства, поэтому не поддаются действию блуждающих токов,
  • Гладкие изнутри, что обеспечивает их малую засоряемость взвесями из содержимого,
  • Поглощают шумы, издаваемые жидкостями при их движении по системе,
  • Имеют очень большой срок службы – порядка 50-ти – 80-ти лет.

ИНТЕРЕСНО! Даже при изначальной прочности материалов их производство включает обязательные испытания на соответствие конкретным техническим показателям для каждого вида и сорта изделий: на стойкость к разрыву и высоким температурам, повышение давления и т.п.

Конструкционные особенности

Кроме разницы в качестве материала, трубы из полиэтилена низкого давления различаются конструкцией – диаметрами и толщиной стенок, что напрямую влияет на их свойства и возможности использования. В их маркировке указываются эти величины и их отношение в виде индекса SDR, который является прочностной характеристикой трубы и показателем высоты возможных для нее механических нагрузок.

Сейчас выпускаются трубные изделия из ПНД, имеющие диаметры от 10 до 1600 мм и толщину стенок от 2-х до 60-ти мм, для которых допустимо следующее давление содержимого:

Источник

Полиэтиленовые трубы низкого давления — ПНД

Для решения вопроса транзита различных жидкостей и газов, заводы — производители трубной продукции предлагают множество изделий. Это трубы различного назначения, изготавливаемые из различных материалов.

Среди них особое место занимают трубы из полиэтилена низкого давления. Объективно, они имеют ряд солидных преимуществ, обеспечивающих устойчивую популярность у конечного потребителя. Не корродирующие, простые в монтаже, неприхотливые в эксплуатации, они успешно решают вопросы холодного и горячего водоснабжения, газоснабжения, транспортировки технических жидкостей (кислот, щелочей, растворителей), дренажа и орошения земельных участков. К тому же, еще и выгодно отличаются демократичной стоимостью.

Обратите внимание! Неосознанное открытие полиэтилена произошло в 1899 году, в Германии. Практическую ценность данного материала ученые смогли понять только к 1933 году, именно в это время новый полимер и был запатентован.

Технология производства труб ПНД

Технологически процесс полимеризации выглядит следующим образом:

  • Этилен полимеризуется, после чего расплавленная субстанция отправляется в экструдер.
  • Экструдер выдавливает полимерную массу через специальную форму, после чего изделие становится похоже на трубу.
  • Далее, следует прокатный стан, где изделие приобретает конечную форму, на которую наносится маркировка.
  • Готовые ПНД трубы упаковываются в бухты, длиной по 100, 200, в особых случаях по 1000 м. В некоторых случаях можно встретить изделия длиной 12 метров.

Суть технологии – полимеризация молекул органического газа этилена в среде невысокого давления. В результате полимеризации образуется плотный, пластичный полимер, полиэтилен, из которого изготавливают трубы.

Способы полимеризации

Существует несколько технологий полимеризации этилена:

  • Суспензионная. В качестве стабилизаторов применяется различная промышленная химия и даже глина. Состав постоянно перемешивается, благодаря этому каждый мономер полимеризуется качественнее, частицы материала сращиваются максимально плотно. Метод имеет один недостаток – остатки химического стабилизатора попадают в структуру полимера.
  • Растворная – процесс производства ПНД, при котором используется катализатор и на процесс влияют невысокие температуры (60-120 градусов Цельсия). Получаемый полимер однороден, гибок, способен к самовосстановлению после несущественных изменений первоначальных форм, устойчив к истиранию. Процедуру усложняет подбор катализатора, необходимо качественно подобрать компоненты, чтобы под воздействием температуры они минимально вступали в параллельную химическую реакцию, влияя на конечный результат.
  • Газофазная – устаревшая технология, основной минус которой – невысокое качество конечного продукта. Газовая среда является технологической базой метода. Сшивка молекул (соединение) происходит в результате диффузионной активности. Молекулы свободно перемещаются и сталкиваются, таким образом структурная решетка образуется в несколько хаотичном порядке. Неравномерность структуры материала, произведенного по газофазной технологии, влияет на однородность полимера, ухудшая его свойства износоустойчивости.
  • Существует также альтернативная технология рециклинга полиэтилена, переработка полимера, отслужившего свой срок. Экономически, требуется меньший объем расходов на производство. Полимеры не создаются заново, им дается вторая жизнь, поэтому финансовые вложения сравнительно небольшие. Экологически, работа с вторсырьем, наносит минимальный вред экологии, а также эффективно решает вопрос о хранении после окончания срока его эксплуатации.
Читайте также:  Лекарство для прочистки маточных труб

Классификация трубных изделий ПНД

Полиэтиленовые трубы низкого давления классифицируют по цели применения и рабочим свойствам.

Виды труб по назначению

По особенности применения различают изделия:

  • водопроводная труба;
  • газовая;
  • канализационная;
  • дренажная;
  • оросительная;
  • обсадная;
  • технические трубные изделия – для транспортировки технических жидкостей между пунктами сообщения.

Разновидности труб по рабочим характеристикам

В зависимости от рабочих свойств все изделия ПНД подразделяются на три вида:

  • Высоконапорные, предельное рабочее давление которых до 2,5 МПа.
  • Низконапорные, способны выдержать давление до 0,6 МПа.
  • Безнапорные – требования по нагрузке отсутствуют, показатели рабочего внутреннего давления минимальны.

Технические характеристики труб ПНД

Общие характерные особенности труб ПНД можно представить в виде следующей таблицы:

Применение Напорные трубопроводные системы, скважины, насосные системы, защита электропроводки, газовые магистрали.
Цветовое исполнение Черный цвет. На трубах по боковой поверхности наносится яркая продольная полоса: желтая — на трубах для транспортировки газа, синяя — для воды.

Трубные изделия для технического применения и канализации не имеют цветных полос.

Срок службы до 50 лет
Гибкость Высокая
Рабочие температурные показатели -20 до +40°С.
Максимальные температурные показатели -70 до +80°С.
Размер сечения Стандартное исполнение — до 120, встречаются до 150.
Показатели давления 6-25 атм.
Прочность До 38 МПа
Взаимодействие с агрессивными средами Не подвергается коррозии, с газами и водой — работает нейтрально, при прокладке электрокабеля внутри трубы обладает диэлектрическими свойствами.
Способы монтажа Раструбное, фитинговое, электросварное соединение.
Выпускаемые размеры, м Бухты — 100, 200, 1000 м. Также выпускается в отрезках длинной до 12 м.

Трубы ПНД маркируются признаком ПЭ, говорящего о том, что изделие произведено из полиэтилена. Применяют несколько модификаций — ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100. Числовой показатель информирует о количестве связей молекул этилена в структурной решетке полимера, отношение количество связей к общему числу молекул.

Показатели 63, 80 и 100 характеризуют возможность трубы выдерживать давление в 6,3, 8, 10 МПа, соответственно.

Вторым важным показателем в определении технических характеристик трубы является стандартный коэффициент размера трубного изделия (индекс SDR), который определяется как отношение размера сечения трубы к толщине ее стенки. По индексу SDR можно определить, где можно использовать трубу.

Обратите внимание! Фактически, чем больше показатель индекса – тем тоньше труба, и наоборот – толстостенная труба обозначается меньшим индексом SDR. Фактически, этот показатель одновременно показывает толщину полиэтиленового слоя и определяет внутреннее и внешнее давление.

SDR Максимальное давление, атм. Область применения
6 25 Напорные магистрали, трубопроводы для подачи воды, монтаж канализационных напорных коллекторов, газопроводных линий.
7,4 20
9 16
11 12 Слабонапорные системы для транспортировки воды, оросительные магистрали.
13,6 10
17 8
17,6 7
21 6 Внутридомовое слабонапорные водообеспечение малоэтажных домов
26 5 Внутридомовое слабонапорные водообеспечение малоэтажных домов, безнапорные (самотечные) канализационные отводы
33 4
41 4

Монтаж труб ПНД

Трубные изделия ПНД герметичнее, чем металлические, их монтаж по цене обходится в 5-7 раз дешевле и соединение выполнить проще, так как пластик легко плавится.

Способы монтажа полиэтиленовой трубы низкого давления:

  • Раструбное разъемное– используется, как правило, при монтаже канализации. Трубы оснащены специальными расширениями на конце (раструбами) монтаж проводится с помощью уплотнителей. Одна труба вставляется в раструб другой, обеспечивая тем самым герметичный стык.
  • Фитинговое — используется в системах, работающих под минимальным давлением. Представляет собой зажимной фитинг, в него вставляется труба. При помощи затяжного усилия происходит крепление элементов между собой. Более надежное соединение, чем раструбное, хотя тоже относится к разъемным.
  • Электросварное – соединение максимальной прочности, специальные фитинги свариваются с трубой аппаратом для сварки. Дает наибольшую прочность, которая необходима в напорных системах. Проводится с помощью сварочного аппарата.

Источник

Adblock
detector