Полимерные материалы применяются в трубопроводных системах с 1940-х годов. В настоящее время наработан большой опыт применения пластмассы в области напорных инженерных систем. Преимущества пластмассы и широкий ассортимент полимерных материалов с разнообразными свойствами позволяют решить практически любые проблемы в строительстве и эксплуатации инженерных систем в ЖКХ, промышленности и сельском хозяйстве.

Основное преимущество труб из традиционных материалов (сталь, чугун, асбест, железобетон и т.п.) перед полимерными – это прочность, которая в низконапорных системах водоснабжения, водоотведения и газификации практически не используется. К примеру, КПД стальной трубы составляет 2-4%, а остальное – запас на коррозию.

Уповая на прочность, многие потребители не учитывают, что стальные трубы по природе своей не стойки к коррозии и обладают способностью зарастать по внутренней поверхности. С этими свойствами сталкивается каждый, кто пользуется водопроводом. Коррозия приводит к сквозным повреждениям стенки трубы, через которые теряется перекачиваемая жидкость, а специально подготовленная и очищенная питьевая вода теряет свое качество. Зарастание приводит к уменьшению поперечного сечения и дополнительному расходу электроэнергии на перекачку.

Полимерные трубы обеспечивают возможность использования щадящих методов прокладки и перекладки наружных сетей (узкотраншейный монтаж, направленное бурение, пробойные и прорезные технологии, иные бестраншейные технологии), сокращающих расходы и время на монтаж и уменьшающих отрицательное воздействие на экологию.

Экономическая целесообразность применения пластиковых труб очевидна как на стадии монтажа, так и на стадии эксплуатации, однако многие организации, в том числе строительные и проектные, недостаточно ответственно относятся к использованию новых материалов: путают их, нарушают технологию, некачественно ведут монтаж и т.д. В результате появляется недоверие потребителей к полимерным материалам. Итак, в каком состоянии сегодня в России находится производство полимерных труб?

Все используемые в наши дни полимерные материалы для производства труб подразделяются на термопласты и реактопласты. Из термопластов чаще всего используются полиэтилен высокой, средней и низкой плотности, сшитый или высокомолекулярный; поливинилхлорид (ПВХ) или хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ); полипропилен (ПП) и его модификация сополимер «Рандом» (PPRC или PP-3); полибутен (ПБ); фторопласт и его модификации. Из редко встречающихся, «экзотических», материалов применяются акрилнитрилбутадиенстирол (АВС), поливинилденфторид (ПВДФ), полиамид, полисульфон и т.д. Из реактопластов используется стеклопластик, где связующим материалом является эпоксидная или полимерная смола.

Полиэтилен

Наибольшее применение в бывшем Советском Союзе, а затем в России находят полиэтиленовые трубы. Сырьё для их производства доступно и относительно дешево, а процесс переработки - экологически чистый. Основной вид полиэтилена, используемый в настоящее время для производства труб, – полиэтилен высокой плотности, изготовленный по технологии с применением низких давлений.

На сегодняшний день основная область применения полиэтиленовых труб – холодное водоснабжение, водоотведение и газоснабжение. Трубы могут быть использованы как для монтажа новых трубопроводов, так и для восстановления старых изношенных трубопроводов из традиционных материалов методом протяжки.

Гарантированный срок службы полиэтиленовой трубы составляет 50 лет (при температуре носителя не более +20°С), допускается многократное замораживание-размораживание без потери эксплуатационных качеств. Диапазон рабочих температур, при котором обеспечивается проектная долговечность, от -40°С до +40°С, а в случае безнапорной эксплуатации - до +60°С. Благодаря гибкости все полиэтиленовые трубы диаметрами до 160 мм могут поставляться в бухтах длиной 100, 200 и более метров. ПЭ трубы могут изготавливаться в специальном исполнении, например из электропроводящей композиции для комплектации зарядных машин для буровзрывных работ; без сажевого наполнения – для установок особо чистой воды.

Сшитый полиэтилен

Химически- или радиационно сшитый полиэтилен позволил существенно расширить область применения полиэтиленовых труб. Специальная обработка (сшивка) молекулярной структуры полиэтилена позволяет увеличить крайние положительные рабочие температуры до +90°С, сохраняя требуемую по действующим нормам работоспособность.

Широкое распространение такие трубы находят в горячем водоснабжении и отоплении. Благодаря гибкости и эластичности отсутствует необходимость в целом наборе соединительных деталей, а в строительстве трубы из сшитого полиэтилена нашли применение для устройства напольного отопления.

На российском рынке строительных материалов в настоящее время распространены трубы из сшитого ПЭ двух видов: металлополимерные (многослойные – полиэтилен-клей-алюминиевая фольга-клей-полиэтилен) и однородные из сшитого полиэтилена, покрытого антидиффузионным слоем.

Поливинилхлорид

Наибольшее распространение на строительном рынке Европы получили трубы из непластифицированного (жесткого) поливинилхлорида (ПВХ). По сравнению с полиэтиленовыми, трубы из ПВХ имеют более высокие прочностные характеристики, но плохую свариваемость. Учитывая это, надежное соединение труб и фасонных деталей обеспечивается тремя способами: в раструб с резиновым уплотнительным кольцом, в раструб с клеевым соединением, резьбовое соединение.

Высокая прочность, химическая стойкость и стойкость к истиранию определили одну из самых широких областей применения труб из ПВХ – это системы наружной и внутренней канализации. Достаточно обширное применение трубы из ПВХ нашли в производстве электромонтажных работ благодаря высоким диэлектрическим характеристикам и способности к самозатуханию при возгорании.

В последние годы промышленность поставляет на рынок трубы для горячего водоснабжения и технологических трубопроводов из хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ). Такая модификация ПВХ позволяет использовать трубы при более высоких рабочих температурах - до +90°С.

Полипропилен

Одними из самых термостойких полимерных труб являются трубы из полипропилена Они выпускаются двух видов: гомополимер или пропилен (РР) и сополимер «Рандом» (PPRC или РР-3). Гомополимер термостоек: диапазон рабочих температур от 0° до 100°С (кратковременно до 110°С). Сополимер «Рандом» выдерживает температуру от -10° до +80°С, но при более высоком давлении.

Это свойство делает целесообразным использование труб из ПП для внутренних инженерных систем зданий, в которых температура транспортируемого носителя достаточно велика.

Трубы из полипропилена изготавливают диаметрами от 16 до 110 мм с номинальным давлением 10 и 20 атмосфер. Способ соединения таких труб: сварка – простой термический нагрев.

Фторопласт 

Фторопласт (он же политетрафторэтилен, он же тефлон) – полимер, обладающий исключительно высокой химической стойкостью. Трубы из фторопласта имеют чрезвычайно широкий температурный диапазон эксплуатации: от -100° до +220°С (некоторые модификации до +250°С). Фторопласт негорючий материал, физиологически безвреден, обладает высокими антифрикционными свойствами. Трубы из фторопласта выпускаются в России в промышленном масштабе уже около 30 лет. Из-за уникальной стойкости эти трубы нашли широкое применение в химической и фармацевтической промышленности, а благодаря отсутствию адгезии практически ко всем материалам – в лакокрасочной отрасли. Некоторые отрицательные качества фторопласта – хладотекучесть, плохая свариваемость и, наконец, высокая стоимость сдерживают широкое распространение труб из фторопласта.

Перспективные термопласты

К перспективным полимерным материалам для производства труб можно отнести полибутен. Свойства этого материала и область применения труб из него сравнимы с полипропиленом «Рандом»-сополимер. Существенным отличием полибутеновых труб можно считать их высокую гибкость, что с успехом позволяет использовать эти трубы в системах «теплый пол».

Уникальными свойствами для изготовления труб обладает поливинилденфторид (ПВДФ). Трубы из этого материала появились в Европе в середине 90-х годов и удовлетворяют жестким требованиям таких отраслей, как фармацевтика, атомная и химическая промышленность и т.д. Если все термопласты чувствительны к воздействию прямых солнечных лучей (ультрафиолета), то ПВДФ к ним безразличен, так что без всяких ограничений можно производить прокладку трубопроводов под открытым небом. Если термопласты под нагрузкой в течение времени теряют свои прочностные характеристики (явление релаксации), то у труб из ПВДФ едва ли можно определить какие-либо изменения. Этот материал вобрал в себя положительные качества различных полимеров: фторопласта – высокую химическую стойкость, износостойкость, физиологическую безвредность; полипропилена «Рандом»-сополимер – хорошую свариваемость. Диапазон рабочих температур от -40° до +140°С, причём при +140°С допускается рабочее давление до 4 атмосфер. Серьезным препятствием для широкого использования этих труб является их высокая стоимость.

Реактопласты

Реактопласты – стеклопластики начали широко использоваться в производстве труб в России более 20 лет назад. Около 5 лет назад была освоена технология непрерывного механизированного изготовления труб. Основа стенок – стеклоткань, в качестве наполнителя может быть использована эпоксидная или полиэфирная смола.

По своим прочностным характеристикам трубы из этого материала близки к стальным. По стойкости к высоким температурам (в зависимости от модификации наполнителя) они существенно отличаются от термопластов, то есть не теряют работоспособности при температуре +130°С и даже +150°С. Несмотря на высокую стоимость, учитывая положительные свойства (коррозионная стойкость, термостойкость, прочность и т.д.), такие трубы могли бы с успехом заменить стальные при прокладке теплотрасс. Однако отсутствие должных исследований и экспериментов не позволяет в настоящее время использовать их для этих целей.

Подводя итог всему вышесказанному, следует отметить, что качество трубопроводов, их надежность и долговечность зависят от выбора материала труб, наличия нормативно-технической документации, профессиональной подготовки специалистов и выбора современных технологий. На российском рынке имеется более 10 наименований труб из полимерных материалов, которые обеспечивают полную потребность в трубопроводах по таким направлениям как: водоснабжение, водоотведение, тепловые сети, газификация, технологические трубопроводы промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Игорь Зайцев, руководитель учебного отдела компании «Промстройполимер» 03.12.2007