ПНД как материал. Труба полиэтиленовая: особенности

Технические показатели и свойства трубы ПНД главным образом определяются материалом ее изготовления – полиэтиленом низкого давления. Он является особым сортом конструкционных полимеров. Изделия на его основе выступают достаточно распространенными элементами трубопроводов (как безнапорных, так и напорных) бытового и промышленного типа. Эксплуатационные характеристики таких труб не уступают аналогам из других материалов.

Трубы ПНД выпускаются предприятиями в больших объемах, так как спрос на них очень высок

Технологии получения ПНД

В основе получения классического полиэтилена (ПЭ) лежит метод полимеризации органического химического газообразного соединения – этилена. Его молекулы при определенных условиях, объединяясь, образуют полимерные цепочки. Конечный продукт имеет уникальные характеристики.

Производство ПНД выполняется по аналогичной схеме при давлении менее 100-2 тыс. кПа с температурой от 120 до 150 градусов. Такие условия поддерживаются в специальной барокамере. Процесс требует присутствия катализатора, например, смеси AlR₃ с TiCl₄.

Получение ПНД возможно благодаря трем основным технологиям: газофазной полимеризации, реакции, происходящей в растворе, реакции, происходящей в суспензии. Для процесса в растворе (чаще всего в гексане), длящегося 10-15 минут, характерны температура 160-250 ºС и давление 3-5 тыс. кПа. Отделение полиэтилена выполняется в испарителе, далее – в сепараторе, а потом – в камере гранулятора.

Технология предполагает пропаривание материала водяным паром, который имеет температуру выше значения плавления ПЭ. Это необходимо для перехода в воду низкомолекулярных фракций и нейтрализации остатков катализатора. Выпускается ПНД в гранулах либо порошках и бывает неокрашенным или окрашенным.

Гранулы полиэтилена низкого давления бывают разных цветов

Характеристики трубы из ПНД

Воздействие определенной температуры и давления наделяет ПНД важными качествами. Так, трубы из этого полимера отличаются низким весом – 900 кг для 1 м³ полиэтилена низкого давления. Изделия обладают пределом прочности в 3-5 тыс. кПа.

ПНД труба имеет ограниченный диапазон температур (рабочих): нижняя граница соответствует -20 ºС, верхняя – +40 ºС. При значениях ниже 20 градусов материал стекленеет, однако не разрушается, а выше допустимого предела – утрачивает кольцевую жесткость. Для трубы из ПНД характерно малое тепловое расширение.

Обратите внимание! При нагревании до 80 градусов (максимально допустимая температура) изделие увеличивается в размерах лишь на несколько процентов.

Трубы такого типа применяются для водопроводов холодной либо питьевой воды, канализации, дренажа. Указанные линии могут монтироваться или во внутридомовых коммуникациях, или в траншеях. Причем в последнем случае расчет глубины залегания должен проводиться с учетом порога промерзания грунта.

Преимущества изделий перед аналогами

Изделия из ПНД обладают многими преимуществами перед трубопроводами из иных материалов. Они не требуют катодной защиты. При соблюдении эксплуатационных требований и режимов использования труба способна прослужить около пятидесяти лет. Высокое значение коэффициента растяжения не дает изделию лопнуть при замерзании в нем воды. Идеально гладкая поверхность препятствует зарастанию трубы внутри.

Качества и свойства ПНД труб позволяют прокладывать их наземным и подземным способами и вести монтажные работы в любых условиях

Небольшой вес ПНД (в пять-семь раз ниже стальных труб) позволяет без проблем осуществить транспортировку, а также оперативный монтаж трубопровода. Кроме того, работы по установке и покупка необходимых материалов и элементов обойдется дешевле. Труба не ржавеет, что значительно упрощает подземную прокладку коммуникаций, поскольку отсутствует необходимость в изоляции.

ПНД не взаимодействует с водой и, соответственно, не дает металлический привкус, не выделяет вредных соединений в окружающее пространство. Физико-химические свойства материала позволяют применять трубы для транспорта разнообразных веществ – он стоек к растворителям, кислотам, щелочам, органическим соединениям. Изделия требуют минимального обслуживания и ремонта.

Классификация ПНД труб по назначению

Трубы из полиэтилена, который создается при пониженном давлении, классифицируются по назначению и по свойствам. По назначению выделяют изделия:

• водопроводные;
• газовые;
• канализационные;
• дренажные;
• оросительные;
• обсадные;
• технические.

Водопроводные изделия – полностью синие либо черные с синими полосами, нанесенными вдоль трубы. К питьевым трубопроводам ПНД предъявляется специальный перечень требований по изготовлению. Газопроводные коммуникации – желтые или черные с оранжевыми или желтыми продольными полосками.

Назначение труб легко определить по их цвету: желтые изделия используются в газопроводных сетях

Канализационные модели для внутренних, а также наружных систем могут производиться с готовыми раструбами, что позволяет выполнять соединения без применения фитингов.

Обратите внимание! Трубы такого типа используются также при обустройстве коллекторов.

Дренажные ПНД изделия отличаются особой конструкцией – гофрированной и отлично отводят грунтовые воды от строений, фундаментов. Оросительные трубы необходимы для полива всевозможных растений, технические – для транспортировки технических жидкостей. Обсадные ПНД модели используются для обустройства водяных скважин. Им не страшны ни естественное разложение, ни сдвиги грунта.

Виды изделий по свойствам

Полиэтилен низкого давления является высокоплотным материалом, обладающим неплохой прочностью на растягивание и разрыв. Вместе с тем, он пластичный и гибкий, что позволяет изготавливать из него напорные трубы.

Так, по свойствам различают трубопроводы:

• безнапорные;
• слабонапорные;
• высоконапорные;
• для разреженных воздушных условий.

К безнапорным сетям не предъявляются требования к допустимым нагрузкам. Обычно это системы технического назначения. Слабонапорные трубопроводы должны иметь возможность выдержать внутреннее давление до 5-6 атмосфер. Высоконапорные коммуникации, имеющие стенку толщиной до 7 см, могут использоваться при давлении 16-20 атмосфер.

Изделия с толстыми стенками способны выдерживать большое давление, они так и называются — высоконапорные

Производство напорных изделий для канализации, газа либо водоснабжения регламентируют ГОСТы. В документах прописаны особенности изготовления продукции, ее свойства, химический состав, эксплуатационные и физические характеристики и многие иные параметры.

Тонкости маркировки коммуникаций

Маркировка является обязательным этапом производства ПНД труб. Она наносится на готовые изделия и отражает полную информацию о конкретной продукции.

Буквы «ПЭ» указывают, что труба изготовлена из полиэтилена. За ними следует обозначение минимальной длительной прочности, образуя, например, ПЭ 100, ПЭ 32 и т. п. Коэффициент SDR является относительной величиной, он указывает на допустимую нагрузку. Далее наносится значение наружного диаметра и стенки, выраженное в миллиметрах.

Обратите внимание! Назначение изделия маркируется прописью, оно бывает техническое либо питьевое.

Также на трубе указываются номера государственных стандартов, по которым она изготовлена, сведения о производителе. Кроме буквенно-символьных обозначений, изделие маркируется полосами различного цвета, отражающими его предназначение.

Факторы качества ПНД труб

Многие технические параметры труб зависят от марки используемого сырья, типоразмера, коэффициента SDR. Сегодня для производства изделий применяют 4 разновидности ПНД: 63, 80, 100 и 100+. Подобный цифровой индекс указывается после аббревиатуры «ПЭ» и означает стойкость стенки к постоянному давлению газа или жидкости, которая транспортируется по трубе: 63 соответствует 6,3; 80 – 8; 100 – 10 МПа.

Параметр SDR — это отношение диаметра трубы к толщине ее стенки, от этого параметра зависят характеристики изделия

Внешний (наружный) диаметр изделия варьируется от 1 до 120 см. Толщина стенки тоже меняется в широких пределах. Выбор конкретных значений этих параметров производитель выбирает не произвольно – с помощью специальных коэффициентов Standard (S) Dimension (D) Ratio (R). Эта система определяет допустимое соотношение стенки, диаметра и выглядит так: SDR 41; 13; 21; 26; 13,6; 9; 6; 17; 11; 17,6; 7,4.

От параметра также зависит кольцевая жесткость изделий. При большой планируемой нагрузке и значительном диаметре ПНД трубы необходимо с особой тщательностью подходить к выбору необходимого размерного отношения. Его малое значение приведет к недополучению потребителем требуемого объема жидкости; очень большое – к риску нарушения целостности тонкой стенки под влиянием давления.

Особенности марок полиэтилена

В первую очередь, марки сырья отличаются своим молекулярным составом. Например, ПЭ 100 обладает большей плотностью и эластичностью, следовательно, трубы из такого материала имеют лучшие технические характеристики, чем ПНД изделия из ранних модификаций (63, 80).

Обратите внимание! Использование более ранней марки полиэтилена не говорит об отсутствии качества готовой продукции. Просто поздние модификации более технологичны и современны.

В стандарте 18599 на ПНД трубы можно проследить, что подобные по размерам изделия, но выполненные из полиэтилена 100 выдерживают большее давление, чем аналогичные из полиэтилена 80. Кроме того, для производства коммуникаций с подобными эксплуатационными характеристиками потребуется меньше сырья ПЭ 100, чем 80 (за счет более тонкой стенки).

Трубы из марки 80 легче плавятся своими руками, поскольку диффузия молекул требует меньшего значения температуры. Марка 100 имеет сгруппированную кристаллическую структуру, благодаря чему лучше поддается сварочным работам. Такие трубы чаще всего устанавливаются в экстремальных условиях, поскольку они характеризуются большей жесткостью.

В условиях, требующих применения труб повышенной прочности, используют изделия ПНД марки 100

Установка изделий ПНД

Различные виды труб можно монтировать в сети несколькими способами:

• компрессионно-фитинговый;
• раструбный;
• электросварно-фитинговый.

Первый способ используется для соединения ПНД изделий в системах со слабым напором (оросители, водопроводы). Он предполагает наличие компрессионных фитингов с зажимными гайками. Установка и крепление на трубу осуществляется при помощи гаечного ключа и небольшого физического усилия. Подобное соединение надежнее раструбного и может быть демонтировано в любой момент.

Основная сфера использования раструбных стыков – безнапорные коммуникации (безнапорная канализация). При этом важно наличие у труб раструбов и уплотнительных колец.

Электросварно-фитинговое соединение является неразъемным и выполняется при помощи сварочного аппарата и специальных фитингов. Такой стык наиболее прочный, поэтому применяется в напорных газо- и водопроводных системах.

ПНД коммуникации являются высококачественными и надежными изделиями, которые можно использовать для устройства многих видов трубопроводов.