1. Історія поліетиленових труб
2. Характеристики поліетилену низького тиску
3. Характеристики труб ПНД
4. Технологія виробництва труб ПНД
5. Фітинги для поліетиленових труб
6. Відео по темі

У цій статті: історія труб з поліетилену; в чому відмінність між ПВД і ПНД; характеристики поліетилену низького тиску (високої щільності); плюси і мінуси труб ПНД; технологія виробництва труб з поліетилену низького тиску; фітинги для поліетиленових труб.

Пластик у вигляді кухонного сифона для зливу води приступив до штурму комунікацій в наших будинках і квартирах приблизно в 80-х, повністю витіснивши популярні раніше сталеві і чавунні сифони. В середині 90-х пластикові труби несподівано стали водопровідними, що привертають своєю новизною, малою вагою, ціною і абсолютної стійкістю до корозії. Здавалося б, більш ніж за 15 років присутності на ринку Росії, поліетиленові труби повинні були стати звичними для домовласників, однак деякі з них як і раніше ставляться до пластику в системі водопостачання з недовірою і підозрою. Пропонуємо дослідити характеристики поліетилену низького тиску і труб, вироблених з нього.

Історія поліетиленових труб

Поліетилен, як і інші види пластика, був отриманий випадково. У 1898 році Ганс фон Пехманн, німецький фізик, проводив черговий етап досліджень над отриманим їм чотирма роками раніше діазометаном - досить небезпечною речовиною хімічного походження. Після експерименту з нагріванням діазометана, фон Пехманн виявив на дні колби біле, воскообразное речовина, що виявилося поліетиленом або, як назвав його хімік, поліметіленом. На початку XX століття промислових потреб у відкритому фон Пехманном поліетилені не було, тому про його створення забули на 37 довгих років.

Після Першої світової війни великі промисловці зайнялися пошуком нових матеріалів для ізоляції електрокабелів, доручивши їх розробку хімічним лабораторіям. Діючи в рамках такого замовлення, англійські хіміки Реджинальд Гібсон і Ерік Фосетт в лабораторії хімічного концерну «Імперія хімічної промисловості» (Imperial Chemical Industries) знову відкрили поліетилен - помістивши в барокамеру суміш етилену і бензальдегіду, впливаючи на неї тиском в сотні атмосфер. Отримане біле, нагадує віск речовина хіміки вважали помилкою при проведенні експерименту, тим більше що повторне отримання поліетилену їм не вдалося - в ході першого експерименту в барокамеру випадково проник повітря, цього експериментатори не врахували.

лабораторія ICI

Дослідивши випадково отримане Гібсоном і Фосетт речовина, хімік Майкл Перрін, який також працював на концерн ICI, вирішив створити технологію, яка дозволяла отримати поліетилен в промислових масштабах. Розробка технології зайняла у Перріна чотири роки (він приступив до досліджень поліетилену в 1935 р) і увінчалася успіхом лише в 1939 році - ICI отримала в цьому році патент на виробництво поліетилену високого тиску (низької щільності). Під час Другої світової війни виробництво поліетилену розширилося - цей пластик використовувався для ізоляції коаксіальних кабелів РЛС. З 1944 року поліетиленова упаковка стала користуватися попитом в США у власників торгових мереж магазинів.

Поліетилен високого тиску мав досить високу м'якість і пластичність, тому відмінно підходив для виробництва упаковки під фасовку придбаних покупцями продуктів. Однак він не годився для використання в комунікаційних мережах, що транспортують теплу воду - створені з цього полімеру експериментальні труби воду не пропускали, але не були здатні утримувати гази, т. К. Міжмолекулярні зв'язки в ПВД мало міцні.

У 1951 році хіміки Пол Хоган і Роберт Банки, які працювали на корпорацію Phillips Petroleum, розробили каталізатор полімеризації поліетилену - триоксид хрому. У присутності каталізатора поліетилен можна було отримувати при більш помірному тиску і температурі. Застосування нових каталізаторів в процесі виробництва гранул поліетилену створило можливість створення пластикових труб для постачання холодної та гарячою водою, а також для каналізаційних комунікацій. Двома роками пізніше німецький хімік Карл Циглер створив каталітичні системи на основі алюмінійорганіческіх з'єднань і титану галогеніди, що дозволило отримати поліетилен низького тиску (високої щільності), що відрізняється більш високою жорсткістю і міцністю, ніж ПВД. У 70-х роках система каталізаторів Циглера поповнилася новими видами, що дозволили, в тому числі, виробляти широкий спектр поліетиленових смол.

Характеристики поліетилену низького тиску

Цей поліетилен виробляється по газофазной, суспензійний і розчинної технологіям, полімеризація відбувається під тиском від 1 до 5 кг / см2. Він має щільність понад 0,941 г / см, досить жорсткий і, внаслідок кристалічності структури, слабо прозорий або непрозорий. Завдяки слабкій розгалуженості молекулярних зв'язків міжмолекулярні сили забезпечують в поліетилені низького тиску високу міцність на розрив. Температура плавлення - близько 130 ° С, що на 20 ° вище, ніж у ПВД, однак це надає поліетилену стійкість до температури нагріву при експлуатації готових виробів (близько 121 ° С).

У порівнянні з поліетиленом високого тиску, волого-і газопроникність ПНД в 5 разів нижче, він має більшу хімічну стійкість до жирів і масел. Як і ПВД, він схильний до розтріскування, що викликається впливом навколишнього середовища, однак у високомолекулярних марок поліетилену низької щільності цей недолік відсутній. Залежно від марки, ПНД стійкий до низьких температур від -50 ° С і нижче.

З поліетилену високого тиску проводиться широкий спектр продукції - пакети і пакувальна плівка для торгових мереж, труби, ізоляція електричних кабелів високої напруги, різна сітка, баки і каністри, кришки для ПЕТ-пляшок, фурнітура для меблів, комплектуючі для автомобілів, дитячі іграшки та ігрові комплекси, меблі і т. д.

У Росії первинний поліпропілен низького тиску проводиться на підприємствах ТОВ «Ставролен», ВАТ «Казаньоргсинтез», завозиться з Європи і Азії, вторинний (отриманий з вторсировини) - випускають ряд невеликих виробників.

Характеристики труб ПНД

Плюси полімерних труб низького тиску (високої щільності):

• Мають довгий термін служби - не менше 40 років. Такий термін був спочатку закладений ще при їх розробці в 50-х роках минулого століття.
• Не схильні до корозійних і хімічних впливів, т. Е. Не вимагають відновлюваної катодного захисту при укладанні в грунт, т. Е. Не потребують обслуговування.
• При рівних характеристиках вартість поліетиленових труб нижче, ніж сталевих.
• З огляду на незмінною гладкості внутрішніх поверхонь на них не відкладаються накип і мул, відповідно, внутрішній діаметр не змінюється протягом усього терміну експлуатації.
• Мають низьку теплопровідність - їх тепловтрати і ступінь утворення конденсату на зовнішній поверхні вкрай малі.
• У разі замерзання рідини усередині труби ПНД руйнування конструкції не відбудеться, т. к. діаметр труби збільшиться під діаметр замерзлої рідини (на 5-7% від вихідного) і повернеться до колишнього після відтавання рідини, що транспортується.
• Маса труб в 6 разів нижче ваги сталевих труб аналогічного діаметра і граничного робочого тиску, що значно полегшує транспортування і монтаж.
• Висока стійкість до гідроудару, що забезпечується низьким модулем пружності труб ПНД.
• Проводити зварювання труб з поліетилену набагато простіше, швидше і дешевше, ніж сталевих. Крім того, зварні з'єднання труб ПНД втрачають надійності згодом.
• Повна екологічна безпека, завдяки чому поліетиленові труби дозволені до використання в трубопроводах, що постачають населення питною водою.

Мінуси поліетиленових труб:

• Обмеження по температурі рідини, що транспортується, що ускладнює їх використання в системах опалення та гарячого водопостачання.
• Специфічна технологія проведення робіт по монтажу.
• У порівнянні з ними сталеві і чавунні труби мають більш високими механічними характеристиками. Термін експлуатації полімерних труб, покладених в грунт, залежить від типу місцевого грунту (його рухливості).
• Їх експлуатаційні характеристики знижуються під впливом ультрафіолету (ступінь стійкості до ультрафіолету залежить від каталізаторів, застосованих в процесі виробництва вихідної сировини - гранул ПНД).

Технологія виробництва труб ПНД

Лінія з виробництва поліетиленових труб розміщується на відносно невеликій території - близько 100 м2.

Гранули ПНД певної марки засипаються в бункер екструдера, піддаються нагріванню до температури розплаву і пластифицируются. Розплавлений поліетилен надходить до прямоточною голівці екструдера, проходячи на її вході через фільтруючі сітки і грати, на якій встановлений Дорн (конічна насадка обтічної форми). Розплавлений поліетилен пропорційно обволікає Дорн і слід до матриці майбутньої труби, де приймає форму труби заданого діаметра. У корпус дорна вбудовано сопло для подачі стисненого повітря, що охолоджує стінки поліетиленової труби на виході з матриці.

Сценарий труба витягується з екструдера за допомогою особливого пристрою, діаметр захоплення якого відповідає діаметру труби. Витяжний пристрій проводить трубу через охолоджуючу установку, де її полотно обдає потоками води з форсунок.

Контроль за товщиною стінок і відсутністю спотворень геометричної форми труби веде безконтактне вимірювальний пристрій. Слідом за ним розташований пристрій маркування, що завдає на корпус труби ПНД відповідне маркування шляхом тиснення або друку.

Якщо проводиться труба, діаметр якої перевищує 125 мм, то після маркування її нарізають відрізками необхідної довжини, використовуючи рухливу гільйотини або дискову пилу, наступну уздовж полотна труби зі швидкістю її витягування з екструдера. Труби меншого діаметра збираються тягнуть-намотувальним пристроєм в бухти.

Крім конструкційних характеристик головки екструдера, на якісні характеристики поліетиленової труби впливають температура розплаву, швидкість його течії і витяжки. У процесі перебігу молекули розплавленого ПНД проходять орієнтацію, яка впливає на осьову усадку труби після виходу з екструдера, а також на анізотропію (наявність шорсткостей на поверхні готової труби). Ступінь осьової усадки поліетиленової труби залежить також від швидкості її витягування - якщо вона вище, ніж швидкість руху розплаву на виході, то осьова усадка і витончення стінок підвищуються.

Інтенсивність подачі стисненого повітря (калібрування тиском) залежить від діаметра, товщини стінки труби, від характеристик даної марки полімеру і температури його розплаву в екструдері. Калібрування тиском повітря регулюється при виході першої партії труби з екструдера шляхом експериментальної установки. Якщо тиск повітря буде недостатнім, то на стінках труби утворюється помітна брижі, якщо надмірним - зростаюче тертя викличе множинні мікротріщини, що значно знизить міцність стінок труби.

Фітинги для поліетиленових труб

Для з'єднання труб ПНД використовуються три типи фітингів - для стикового зварювання (без використання електричної спіралі), для електрозварювання і компресійні фітинги.

Фітинги для стикового зварювання (Спігот) дозволяють зварювати між собою труби встик. Сварка встик проводиться в такій послідовності: оплавлення торців труб та фітингів; прогрів зварюваних ділянок електронагрівальних приладом до стану в'язкої плинності; видаленням нагрівального пристрою і з'єднання деталей, що зварюються між собою під тиском. Важливо якомога швидше з'єднати фітінг і трубу між собою після видалення приладу нагріву, не допускаючи охолодження пластика. Також для забезпечення міцного і надійного шва необхідно повністю виключити ймовірність проникнення в шов частинок пилу.

Призначені для електрозварювання фітинги ПНД забезпечуються закладними нагрівальними елементами з дроту (електричними резисторами) - при підводі до дроту електроструму її нагрівання викликає оплавлення полімеру в ділянках стику. Після з'єднання фітинга і труби подача напруги припиняється і утворюється з'єднання з високою герметичністю. Електрозварні фітинги вваривать в полімерні труби за допомогою особливих зварювальних апаратів, що дозволяють налаштувати режим зварювання відповідно до розмірів труби і фітинга, який необхідно врізати в неї. Даний метод зварювання особливо зручний при ремонті важкодоступних ділянок трубопроводу.

Побудова пластикового трубопроводу за допомогою компресійних фітингів відрізняється найбільшою простотою, т. К. Не вимагає будь-якої додаткової підготовки труб ПНД. Компресійні фітинги з'єднуються з трубами без розбору на складові їх деталі - гумовий ущільнювач стискається запресовуються втулкою в тому положенні, в якому необхідно з одночасним обмеженням стиснення, перешкоджаючи тим самим деформацій труб, а зажимное кільце особливої ​​конструкції не дозволить послабити з'єднання. Монтаж трубопроводу за допомогою з'єднання компресійних фітингів може бути проведений в будь-який час року, в тому числі при негативних температурах, при цьому весь обсяг робіт доступний до виконання людиною без спеціальної підготовки.

Відео по темі

джерело: youtube.com/Арсенал Дачного Майстри

джерело: youtube.com/Иван Назиров

рмнт.ру

24.11.18