Полиэтилен низкого давления (расшифровка ПНД или ПЭНД — аббревиатуры) – это полимер высокой плотности, получаемый реакцией полимеризации этилена при низком давлении. В стандартных условиях является твердым, жестким, сравнительно прозрачным веществом, используемым в качестве сырья для производства предметов как технического, так и бытового и назначения. Из-за особого строения молекулярной клетки с высокой степенью межмолекулярных связей имеет несколько большую плотность, чем полиэтиленовые вещества других видов, поэтому может называться также как полиэтилен высокой плотности (ПВП либо англоязычный вариант HDPE).
Что такое ПНД
Аббревиатура ПНД расшифровывается как «полиэтилен низкого давления». То же значение скрывается и за сокращением ПЭНД. Но у этого материала есть еще одно обозначение – ПЭВП (HDPE). Оно обозначает тот же полиэтилен, но уже высокой плотности.
Расшифровка обеих аббревиатур одного и того же термопласта как нельзя лучше характеризуют и способ его производства, и структуру, и некоторые особенности эксплуатации.
Предназначение полиэтиленовых ПНД труб
Пластиковые трубы из ПНД используют для:
- Обустройства канализационных трубопроводов.
- Подключения к насосу и доставке воды из скважин при устройстве поливочных комплексов.
- Организации холодного водоснабжения, в т.ч. питьевого, с температурой воды до 40 °C.
- Перемещения пассивных в отношении полиэтилена газов.
- Прокладки электрических, телефонных и иных типов кабеля.
Инженерные магистрали из полиэтилена могут укладываться как внутри дома, так и снаружи, но при этом обязательно заглубляются в грунт.
Технические характеристики и свойства пластиковых ПНД труб
Столь ограниченное использование пластиковых трубопроводов прежде всего связано со свойствами ПНД-материалов:
- Диапазон температур, при которых возможна эксплуатация полиэтиленовых труб, – от -20 до 40 °С.
На заметку! При достижении -20…-40 °С материал становится критично хрупким, а при нагреве до 120…130 °С полиэтилен начинает плавиться.
- Относительно невысокая плотность – 0,941-0,965 г/м³.
- Коэффициент прочности – 3,3-10 МПа:
- На разрыв – 38 МПа.
- На растяжение – 9,8-16,67 МПа.
- На изгиб – 11,77-16,67 МПа.
- Индекс упругости – 117-254 МПа.
- Относительное удлинение – 250-350%.
Прочностные показатели ПЭНД-магистралей позволяют прокладывать их на достаточном уровне заглубления, в том числе в сейсмически активных областях. Давление и колебания грунта не оказывают существенного влияния на работоспособность ПНД-трубопроводов.
- Минимальное тепловое расширение – 1-3%.
- Кристалличность – 75-85%.
- Водопоглощение – 0,01%.
- Инертность к большинству химических веществ, кислотам, щелочам и разнообразным микроорганизмам.
- Антикоррозийная стойкость.
- Минимальный коэффициент шероховатости.
- Газонепроницаемость.
- Диэлектрические качества.
Особенности молекулярной структуры ПНД
В условиях пониженного давления молекулярная кристаллическая решетка полиэтилена становится линейной с множеством боковых ответвлений. Такая структура обеспечивает термопласту повышенную плотность и прочность. Однако в зависимости от технологии полимеризации прочностные показатели пластиковых труб могут варьироваться, и для обозначения этой разницы принята классификация. В соответствии с ней композиту присваивается определенный числовой индекс прочности:
- ПЭ 100.
- ПЭ 80.
- ПЭ 63.
- ПЭ 32.
На заметку! Чем ниже числовой индекс, тем слабее межмолекулярные связи, меньше плотность и ниже температура плавления. Такая полиэтиленовая труба обладает меньшей ударопрочностью по сравнению с аналогами, но в то же время большей пластичностью и стойкостью к небольшим деформациям.
Рабочие характеристики изделий из композита (главным образом то, какое давление выдерживает трубопровод) зависят от технологии экструзии и категории полиэтилена, применяемого в качестве первичного сырья:
- Полиэтиленовые трубы класса ПЭ 100 используются в напорных магистралях с давлением до 10 МПа.
- Для группы ПЭ 80 предельный уровень рабочего давления – 8 МПа.
- Пластиковые трубопроводы, выполненные из ПЭ 63 и ПЭ 32, могут противостоять давлению до 6,3 и 3,2 МПа соответственно.
На заметку! Для производства полимера марок ПЭ 100 и ПЭ 80 используется полиэтилен исключительно высокого качества, а для сортов ПЭ 63 и ПЭ 32 – полиэтилен вторичной переработки.
Состав ПНД материалов
Пластиковые трубы выпускаются из гранулированного или порошкового полиэтилена. Последний производится из углеводородного этилена – газа органического (природного) происхождения. Его полимеризация осуществляется в условиях высоких температур (около 150 °С) и относительно низкого давления (порядка 20 атм.).
Полиэтилен-гранулят на первый взгляд кажется белым. На деле же полимер бесцветен и при дальнейшей обработке подвергается окрашиванию. Чтобы улучшить качественные характеристики, в состав полиэтилена вводятся разнообразные катализаторы и пластификаторы.
Срок службы полиэтиленовых ПНД труб
Долговечность пластиковых трубопроводов из ПЭНД во многом зависит от соблюдения рекомендуемых условий эксплуатации. Однако и класс полиэтилена также предопределяет срок службы:
- Полиэтиленовые трубы категорий ПЭ 63 и ПЭ 32 способны безаварийно проработать до 50 лет.
- Пластиковые трубопроводы из ПЭ 80 служат порядка 50-60 лет.
- На продукцию из ПЭ 100 производители дают обычно гарантию в 70-80 лет.
Таблица пропускной способности
Эксплуатационные свойства во многом предопределены габаритами и классом полиэтилена. В приложенных ниже таблицах приведены значения пропускной способности полимерных труб в зависимости от марки полиэтилена и индекса SDR.
ПЭ-80 SDR-21
ПЭ-80 SDR-13,6
ПЭ-100 SDR-26
ПЭ-100 SDR-26
Сфера применения
Сферу применения ПНД-труб предопределяет марка полиэтилена (см. в таблице).
Вид ПНД-труб | ПЭ 100 | ПЭ 80 | ПЭ 63 | ПЭ 32 |
Напорные | Безнапорные | |||
Наружные и внутренние системы холодного и горячего водоснабжения | + | + | — | — |
Наружные газовые коммуникации | + | — | — | — |
Самотечные канализации | + | + | + | + |
Транспортировка пищевых и промышленных жидкостей и газов | + | + | — | — |
Оборудование бассейнов | + | + | — | — |
Ливнёвки | + | + | + | + |
Автоматизация систем полива | + | + | + | + |
Защитный кожух (кабельканалы) для оптико-волоконных, электрических, телевизионных, телефонных и др. типов кабелей | + | + | + | + |
Как производятся пластиковые ПНД трубы
Производство, как и трубопроводов из ПВХ, основано на технологии экструзии.
Технология производства
Производство труб из термопластов осуществляется на промышленном оборудовании непрерывного цикла. Такой конвейерный станок включает в себя несколько блоков, отвечающих за каждый конкретный производственный цикл:
- Подготовка полимерного сырья: высушивание гранулята и его автоматическая загрузка в накопительный бункер экструдера.
- Расплавление и замес термопластичной массы.
- Формовка пластиковой заготовки посредством проталкивания расплавленного термопласта через насадку экструдера.
- Калибровка полиэтиленовой заготовки под заданные оператором параметры.
- Охлаждение готовой ПНД трубы в специальных ваннах.
- Автоматизированный контроль качества.
- Нанесение маркировки на поверхность трубопровода.
- Нарезка пластиковой трубы на отрезки нужной длины.
- Укладка трубного изделия в бухты и упаковка.
Физические параметры
В продажу поступают трубы в бухтах до 500 м. или отрезками от 3 до 24 м. Толщина стенок может составлять 5-53,3 мм. Вес погонного метра в зависимости от состава находится в широком диапазоне: ПЭ-1 до 8,13 кг, остальные изделия могут иметь массу более 250 кг.
Отрезки и бухты готовой продукции Источник yandex.net
Виды, сортамент, размеры и сечения ПНД труб из полиэтилена
Помимо деления по назначению (для питьевого и технического водоснабжения, для транспортировки газовой среды) и по упомянутому выше классу полиэтилена, сортамент пластиковых ПНД труб, в отличие от большинства трубных изделий, также можно представить в форме некой классификации. Такие параметры, как внутренний диаметр и толщина стенки, – ключевые для композитных полиэтиленовых труб из ПНД, т.к. именно они предопределяют эксплуатационные показатели как самих труб, так и пластиковых фитинговых элементов к ним.
В обособленную группу выделяют пластиковые ПНД-каналы для изоляции кабельных сетей. Они могут быть как привычными круглыми, так и гофрированными. При этом гофро-каналы бывают однослойными и многослойными, когда снаружи полиэтиленовая труба делается гофрированной, а изнутри – гладкой.
Толщина стенки
Всем композитным трубам из ПНД присваивается так называемый индекс SDR (Standard Dimension Ratio), выражающий пропорциональное соотношение наружного диаметра к толщине пластиковой стенки. По сути, этот числовой показатель отражает прочностные характеристики полиэтиленовой трубы. Чем он меньше, тем крепче трубопровод.
Типоразмеры и маркировка полиэтиленовых ПНД труб
С основными типовыми параметрами пластиковых ПНД труб в соответствии с установленными классами вы можете ознакомиться ниже в таблицах.
Для марки ПЭ 32:
ПЭ 32 | ||||
SDR 21 | SDR 13,6 | SDR 9 | SDR 6 | |
Наружный диаметр (минимум) | 32 мм | 25 мм | 16 мм | 10 мм |
Максимальный наружный диаметр | 160 мм | 125 мм | ||
Толщина стенки (минимум) | 2 мм | |||
Максимальная толщина стенки | 7,7 мм | 11,8 мм | 14 мм | 20,8 мм |
Номинальное давление | 2,5 бар | 4 бар | 6 бар | 10 бар |
Для марок ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100:
ПЭ 63, 80, 100 | Минимальный наружный диаметр | Максимальный наружный диаметр | Минимальная толщина стенки | Максимальная толщина стенки | Номинальное давление |
SDR 41 | 75 мм | 2 м | 2 мм | 4,89 см | 2,5 — 4 бар |
SDR 33 | 63 мм | 6,12 см | 3,2-5 бар | ||
SDR 26 | 50 мм | 7,64 см | 4-6,3 бар | ||
SDR 21 | 40 мм | 9,53 см | 5-8 бар | ||
SDR 17,6 | 1,2 м | 2,3 мм | 6,8 см | 6-9,5 бар | |
SDR 17 | 32 мм | 2 м | 2 мм | 11,85 см | 8-10 бар* |
SDR 13,6 | 25 мм | 1,6 м | 11,75 см | 8-12,5 бар | |
SDR 11 | 20 мм | 1,2 м | 10,89 см | 10-16 бар | |
SDR 9 | 16 мм | 1 м | 11,16 см | 16-20 бар* | |
SDR 7,4 | 0,8 м | 2,3 мм | 11 см | 20-25 бар* | |
SDR 6 | 10 мм | 0,4 м | 2 мм | 6,64 см | 25 бар* |
*параметр рабочего давления актуален не для всех марок труб.
Длина отрезков пластиковых ПНД труб обусловлена диаметром и может варьироваться в интервале от 5 до 500 метров. Мягкие трубы из ПНД диаметром до 110 мм производятся преимущественно в бухтах.
Такие эксплуатационные характеристики, как назначение, сорт полиэтилена, наружный диаметр, толщина стенки и расчетное рабочее давление, в обязательном порядке отражаются производителем в буквенно-цифровой маркировке. Дополнительно указываются:
- Компания-производитель.
- Дата производства изделия.
- Номер партии.
- ГОСТ, на основе которого произведена ПНД труба.
Маркируется изделие по всей длине пластиковой ПНД трубы с интервалом не более 1 метра.
Дополнительным маркером выступает цветная полоса, отражающая предназначение ПНД трубы:
- Синяя – для питьевого водоснабжения.
- Желтая – для газовой среды.
Отсутствие цветового маркера сигнализирует о том, что полиэтиленовая ПНД труба предназначена исключительно для технических жидкостей.
Ведущие производители
В России изготовлением труб ПЭ занимаются более 100 предприятий. Но основной объем выпускаемой продукции приходится на 6 основных : на их долю приходится 20% всего объема выпускаемой в нашей стране подобной продукции; ассортимент ее немал – предприятие предлагает трубы разного диаметра (10-1200 мм) и назначения;
- «Полипластик»: владеет 10 заводами, находящимися не только в России, но и на территории СНГ; крупнейший из них Иркутский.
ООО «Полипластик» входит в шестерку крупнейших предприятий РФ по производству изделий из ПЭ
Преимущества и недостатки пластиковых ПНД труб
Как и любая продукция, композитные полиэтиленовые трубы из ПНД имеют как плюсы, так и минусы.
Достоинства | Недостатки |
Высокий коэффициент прочности, упругости и газонепроницаемости | Ограниченный диапазон рабочих температур и, как следствие, незначительная область использования |
Незначительный вес | |
Малое тепловое расширение | |
Гладкость внутренней поверхности | Неустойчивость к УФ-излучению |
Шумопоглощение | |
Легкий монтаж | Горючесть и токсичность продуктов горения |
Советы по выбору полиэтиленовой трубы из ПНД
Выбирая пластиковую ПНД трубу, приходится учитывать сразу несколько факторов, обеспечивающих в комплексе устойчивость материала к определенным условиям эксплуатации:
- Назначение.
- Сорт полиэтилена.
- Типоразмер.
- Индекс SDR.
- Длину трубопровода.
Если правильно рассчитать протяженность ПНД магистрали и при этом подобрать оптимальную длину бухты, технологическое обслуживание будущего пластикового трубопровода существенно упростится, т.к. отпадет необходимость в использовании фитинговых соединений.
Для транспортировки холодной воды вполне можно использовать марки ПЭ 32 или 63, но для носителя, нагретого до температуры не более 40 °C, используют только сорта ПЭ 80 или 100. Последним также рекомендуют отдавать предпочтение, если речь заходит о питьевом водоснабжении или напорных ПНД трубопроводах.
Немалое внимание стоит уделить и внешнему виду полиэтиленовой ПНД трубы. Наличие чужеродных вкраплений, раковин, выпуклостей, неравномерное окрашивание полимера, видимая разница в толщине пластиковых стенок и даже резкий неприятный запах сигнализируют о плохом качестве изделия. Отсутствие маркировки или отсылки к ГОСТу также должно натолкнуть вас на размышления о фальсификате.
Примерная цена и лучшие производители
Среди отечественных предприятий, выпускающих композитные полиэтиленовые трубы из ПНД, лидирующие позиции занимают:
- Группа .
- Завод пластиковых труб «Водполимер».
- ПАО «Казаньоргсинтез».
- «ЭГОИНЖИРИНГ».
- ПК «ТехСтройПолимер».
- ГК «ПОЛИТЕК».
- ГК «БалтЭнергоСистемы».
Назначение | Наружный диаметр | Толщина стенки | Стоимость 1 п/м |
Техническая | 20 мм | 2,3 мм | 9 руб |
32 мм | 3 мм | 18,5 руб | |
110 мм | 6,6 мм | 143 руб | |
Газовая | 40 мм | 2,3 мм | 16 руб |
75 мм | 4,3 мм | 35 руб | |
125 мм | 7,1 мм | 100 руб | |
Водопроводная | 25 мм | 2 мм | 10 руб |
50 мм | 2 мм | 20 руб | |
90 мм | 3,5 мм | 52 руб |
Ассортимент
По назначению трубы ПНД подразделяются на несколько групп. Чтобы их было проще различать, каждый вид окрашивается в определенный цвет:
- водопроводные: предназначенные для подачи питьевой воды, окрашиваются в синий цвет; изделия черного цвета с продольными прожилинами синего способны выдерживать даже заморозку без потери целостности, не выгорают под солнцем;
- обсадные для скважин: высокопрочные голубые либо черные;
- газовые: желтые или черные с полосами желтого цвета;
- оросительные: чисто черные;
- канализационные: их цвет зависит условий эксплуатации; серые и белые предназначаются для внутреннего использования; оранжевые и коричневые (более жесткие и прочные) – для прокладки магистралей вне помещений; черные – для канализационных стоков;
- дренажные: гофрированные, гибкие и жесткие, способные выдерживать вес грунта, окрашиваются в синий или зеленый;
- технические: цвет зависит от вида рабочей жидкости.
Совет! Обращать внимание следует не только на цвет, но и маркировку. Ведь по ГОСТ, окраска не обязательно говорит о назначении трубопроводов. Поэтому недобросовестные производители вполне могут наносить на изделия, предназначенные только для технических нужд, синие полосы.
Цвет изделий зависит от их назначения
Советы по монтажу полиэтиленовых ПНД труб своими руками
Монтаж композитных пластиковых ПНД труб – задача, с которой легко справится даже новичок. Полиэтиленовые трубопроводы из ПНД прокладываются либо внутри здания, либо под землей, желательно ниже уровня промерзания почвы. Поверхностный монтаж существенно сократит срок службы пластиковой магистрали, особенно если не предусмотреть ее утепление.
Подземный монтаж полиэтиленового ПНД трубопровода требует подготовительных работ. Почва, насыпаемая на пластиковую трубу после монтажа, осматривается на наличие острых камней и других предметов. Если их не удалить, под давлением толщи грунта полиэтиленовая труба неизбежно повредится. Кроме того, ров следует засыпать слоем песка, а сам трубопровод погрузить в песчаную подушку как минимум на 1/3.
Соединяются полиэтиленовые ПНД трубы аналогично другим изделиям из термопласта:
- С помощью компрессионных фитингов. Технология монтажа рекомендуется для систем, работающих под небольшим давлением. Кроме того, для уложенных в грунт участков ее лучше не использовать, т.к. соединения с зажимными фитингами требуют регулярного осмотра.
- Посредством раструба. Этот способ используется для стыковки пластиковых канализационных труб. При этом крайне важно обеспечить герметичность места соединения, для чего раструбы, как правило, укомплектовываются специальными уплотнительными кольцами.
- При помощи фланцев. Фланцевое соединение позволяет перейти на резьбу.
- Посредством электромуфтовой или стыковой сварки. Первая обеспечивает максимальную прочность и герметичность, но обойдется недешево из-за высокой стоимости терморезистивных ПНД фитингов из аналогичного полиэтилена. Для стыковой сварки потребуется приобрести специальный паяльник («утюжок») и немного потренироваться.
Важно! Монтаж газового трубопровода выполнять самостоятельно категорически запрещено.
Способы соединения
Для герметичной состыковки труб из ПЭ используется несколько методов.
- Аппаратная сварка. Предполагает предварительную подготовку обрезанных торцов. Обеспечивает прочное сцепление краев под воздействием высоких температур. Подходит для прокладки магистралей подземного типа.
- Установка на резьбовые переходники, тройники, угольники, муфты и другие компрессионные фитинги. Позволяет создавать любые трубопроводы, независимо от конфигурации. Предназначена для обслуживаемых инженерных систем.
- Фланцевое соединение. Делает возможным состыковку несовместимых элементов: разнотипных труб, деталей, арматуры.
- Электромуфтовая или электродиффузионная сварка. Проводится с помощью специального оборудования, которое считывает закодированную информацию. В ней указаны сведения о необходимом температурном режиме.
Важно! Штриховой код находится на фитингах с датчиками-терморезисторами. Они устанавливаются на входе/выходе труб, а затем через клеммы подключаются к рабочему устройству. В момент сварки происходит нагрев особой спирали, после чего полиэтиленовые детали начинают плавиться. Такое соединение выдерживает большие нагрузки и может использоваться для подземных инженерных коммуникаций.
Особенности эксплуатации пластиковых ПНД труб
Следует помнить, что использование не по назначению, излишний нагрев и солнечные лучи ускоряют старение полиэтиленовых ПНД материалов, поэтому так важно соблюдать предписанные регламенты давления и температурных режимов, а также выполнять прокладку пластикового трубопровода скрыто. Горючесть полиэтилена обязывает избегать монтажа ПНД магистрали вблизи потенциальных источников возгорания.
Починка водопроводных ПНД трубопроводов методом сварки выполняется только после отключения подачи носителя. При небольшой поломке повреждение легко устраняется посредством электросварных муфт или ручного сварочного экструдера для полиэтилена. Если же требуется полная замена, новый пластиковый трубопровод можно протянуть внутри старого.
На заметку! Наложение бандажного резинового пояса, применяемого при ремонте стальных труб, с пластиковыми аналогами не поможет, т.к. хрупкость последних не позволит добиться должной герметичности при зажиме.
При незначительных проколах (диаметром до 5 см) можно обойтись без вырезки и замены поврежденного участка. Специальные электросварные накладки-заглушки из ПНД помогут устранить течь без дорогостоящих электромуфтовых фитингов из полиэтилена.
Возможные проблемы
Большинство проблем, таких как протечка в соединительных узлах, смятие, разрыв или прокол, связано с:
- Несоответствием технических характеристик условиям эксплуатации.
- Использованием некачественных полиэтиленовых фитинговых элементов или пластиковых фитингов, произведенных из другого полимера.
- Нарушением технологий монтажа.
- Отсутствием утеплительного слоя или нарушением его целостности.
- Размещением пластикового ПНД трубопровода выше точки промерзания грунта.
- Излишне жесткой фиксацией, не учитывающей процент линейного расширения полиэтилена.
- Отсутствием защитного короба на участках с высокой механической нагрузкой (к примеру, под автомобильной парковкой или трассой).
Т.к. ПНД крайне чувствителен к ударным нагрузкам, любые земляные работы вблизи пластикового трубопровода следует выполнять аккуратно. Даже небольшой удар лопатой может стать причиной разрыва магистрали. Чтобы предотвратить саму возможность подобной аварии, лучше закрывать полиэтиленовую ПНД трубу защитным коробом.
Упаковка, транспортировка и хранение
Во время перевозки и хранения полиэтиленовых ПНД труб следует избегать:
- Провисания. Для этого трубные отрезки должны укладываться на ровную твердую поверхность.
- Свободного перемещения и скатывания, в результате которых пластиковые ПНД трубы могут быть повреждены. Чтобы избежать случайного падения, штабель должен надежно фиксироваться по периметру.
- Загрязнения внутренней поверхности. Для этого каждый отрезок пластиковой ПНД трубы снабжается заводскими заглушками, которые лучше не снимать до монтажа.
- Волочения, повышающего вероятность деформирования и повреждения полиэтиленовой ПНД-трубы.
- Воздействия прямого и даже рассеянного солнечного света.
На заметку! Из-за повышенной хрупкости ПНД материалов транспортировка полиэтиленовых труб не рекомендуется при температуре ниже -20 °C.
Хранить исключительно в вертикальном положении при высоте штабеля не более 2 м и на расстоянии минимум в 1 метр от нагревательных приборов.
Для перемещения пластиковых труб из ПНД во время разгрузки или монтажа запрещено использовать жесткие металлические стропы и цепи, повышающие риски деформации или повреждения. Их лучше заменить мягкими, но прочными полимерными или тканевыми материалами.
Требования к изделиям
Согласно установленным стандартам изделия обязаны:
- Соответствовать санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям;
- иметь ровную гладкую поверхность как снаружи, так и внутри. Не допускается наличие посторонних вкраплений, трещин, углублений или пузырей;
- выдерживать нагрузки согласно заявленным классам;
Температура воспламенения материала не должна быть ниже 300°C.
Кроме того производитель обязан по всей длине наносить информацию о назначении и технических параметрах изделия. Разрыв между маркировкой не должен превышать 1м.
Важно! Метод, которым нанесена маркировка, не должен нарушать целостность трубы. Термотиснение или окрашивание, посредством которых наносится маркировка, не должны вызывать растрескивание или разъедание материала.