Тенденції полімерної трубної галузі

Історія розвитку трубопроводів обчислюється століттями. За цей час вони пройшли довгий шлях від трубок з тростини до багатокомпонентних систем, що витримують великий тиск і високу температуру. Потенціал полімерів в цій області ще далеко не вичерпаний, постійно створюються нові, поліпшені композиції і розробляються все нові високотехнологічні типи полімерних труб. Це глобальний процес, і Росія займає в ньому гідне місце.

Новий імпульс розвитку трубопровідного транспорту додало поява полімерів. Полімери тіснять традиційні матеріали в усіх сферах застосуваннях. Полімерні труби підтвердили очікувані терміни служби. Щорічно на планеті виробляється більше 10 млн т полімерних труб, які застосовуються при будівництві систем водопостачання, опалення та каналізації, для транспортування нафти і газу, перекачування агресивних середовищ. Минулої зими сталося дві знаменні для галузі події: виповнилося 50 років з початку гидростатических випробувань першої поліетиленовою (ПЕ) труби і 30 років - з дня початку випробувань при температурі 95 ° C труб з т.зв. «Пероксідносшітого поліетилену» (Рехау) в лабораторії компанії «Базель» у Франкфурті-на-Майні.

Високі експлуатаційні характеристики напірних і безнапірних полімерних труб і маса невирішених проблем в трубопроводах нашої країни гарантують їх затребуваність протягом ще багатьох років. Однак виробництво самих труб не гарантують прибутковість компаній-виробників навіть в середньостроковій перспективі. Уже 10 років тому керівники таких компаній на Заході не могли навіть і уявити, що в Росії виробництво, наприклад, напірних труб з т.зв. «Поліетилену низького тиску» (ПНД) дозволяє компаніям залишатися на плаву, платити податки і зарплату, і навіть модернізувати виробництво. У Західній Європі вже багато років виробництво напірних труб для багатьох компаній є низько рентабельним бізнесом. Прибутковість досягається за рахунок розробки та впровадження наукоємних продуктів, що володіють більш високими споживчими якостями.

Такі інноваційні рішення часто відкривають нові горизонти застосування полімерних труб і, внаслідок цього, дозволяють виробникові, крім морального задоволення від випуску «хайтек» продукту, отримувати підвищену додану вартість. Звісно ж, що для Росії це також стане актуальним вже в найближчому доступному для огляду майбутньому. Розглянемо найбільш цікаві інновації в області полімерних труб по областям застосування.

Поява в середині XX в. перших пластикових труб для каналізації стало революцією в комунальному господарстві. Труби з полівінілхлориду (ПВХ) прийшли на зміну металевим і дозволили швидко модернізувати систему водовідведення. Це була твердостенная ПВХ-труба. Багато років вона користувалася незмінним успіхом, і продовжує застосовуватися до сьогоднішнього дня. Але технологія не стоїть на місці. І ціле сімейство безнапірних труб було розроблено та запропоновано на ринок. Одним з напрямків робіт стало вдосконалення властивостей матеріалу, в результаті чого з'явилися труби з ударостійкого полівінілхлориду, в яких знижений основний недолік звичайного ПВХ - крихкість. Принципово новим видом продукції стала тришарова труба з ПВХ. У ній спінений за допомогою порофору внутрішній шар т.зв. «Непластифицированного полівінілхлориду» (НПВХ) захищений з двох сторін звичайним матеріалом. Ця технологія дозволяє робити труби набагато більшого діаметру при збереженні невеликої ваги.

Найбільшого успіху сьогодні домоглися двошарові профільовані труби - спочатку з полівінілхлориду, а потім з поліпропілену (ПП) і поліетилену (ПЕ). Висока кільцева жорсткість цих труб в поєднанні з лінійною гнучкістю і мінімальною вагою дозволяють виробляти їх діаметрами до 2,5 м і використовувати практично в будь-яких умовах. На базі гофрованої труби створені різноманітні системи дренажу, відразу і повністю замінили перфоровані не пластикові труби. Останнім часом почали впроваджуватися безнапірні труби надвеликих діаметрів (до 4 м) двох типів: спіральновитих з попередньо виготовленого профілю і одностадійні - намоткой поліетилену розплавленої смугою з модифікацією кільцевої жорсткості додатковими елементами по поверхні труби.

У Європі, особливо в Скандинавії, набули поширення труби з композиції поліпропілену з мінеральним наповнювачем (до 40%), отримані на комплектних установках одностадійного компаундирования - direct compounding. У внутрішньобудинкових системах каналізації замість полівінілхлориду набули поширення труби з поліпропілену, в т.ч. в останні кілька років спінені тришарові і спеціальні шумопоглинаючі з композицій поліпропілену з солями важких металів.

В середині минулого століття в Європі були прокладені перші поліетиленові труби для питної води. Вони були розраховані на тиск 4-6 бар і мали зовнішній діаметр до 110 мм. Треба віддати їм належне - вони справно працюють до цих пір. В СРСР труби великих діаметрів стали проводитися одними з перших в Європі. Уже в 1977 р, в честь 60летия Жовтневої революції 1917 р у Вільнюсі заводом «Пласту» була випущена фантастична труба - діаметром 630 мм SDR 21 на тиск до 4 бар. Сьогодні ПЕ-труби діаметром до 630 мм включно і робочим тиском до 16 бар стали самими звичайними трубами. Тепер в Росії великими діаметрами вважаються від 710 до 1200 мм. В даний час такі труби випускаються регулярно вже трьома російськими заводами. У світі ж широко поширені труби до 1600 мм, а в минулому році в Норвегії запустили першу (і поки єдину в світі) лінію для виробництва твердостенних напірних ПЕ-труб діаметром до 2000 мм.

Заключним на сьогодні акордом безперервного зростання діаметрів / тисків напірних труб є високотехнологічні композитні ПЕ-труби за німецькою технологією, що дозволяють на діаметрах до 4 м забезпечувати робочий тиск до 20 бар! А на початку наступного року Климовський трубний завод планує освоїти випуск цих труб діаметрами до 2000 мм за новою, ще більш ефективної технології в рамках спільної розробки з німецькими партнерами. Необхідно відзначити і визнання ПЕ-труб газовим господарством Росії. Мережі низького і середнього (6 бар) тиску вже проектуються, в основному, із застосуванням ПЕ-труб. У 1998 р була випущена і введена в експлуатацію газова труба з ПЕ100 на робочий тиск до 12 бар. Перший кілометр цієї труби був прокладений у Володимирській області. Аж до 2006 р такі труби випускалися як експериментальні, і тільки в минулому році Держгірпромнаглядом було видано перший дозвіл на серійне виробництво подібних труб.

Одним з наймолодших і наукомістких видів полімерних труб є труби для систем теплопостачання та подачі гарячої води. Все почалося з виробництва пероксідносшітого поліетилену РЕХa для внутрішньобудинкової розводки опалення та ГВП. Зараз різноманітність труб із зшитого поліетилену (РЕХa, РЕХb, РЕХc) для внутрішньобудинкових мереж органічно доповнюється багатошаровими трубами з кіслородозащітним шаром і металополімерними (з шаром алюмінієвої фольги), а також трубами з незшитого, але стійкого до підвищених температур поліетилену PERT. У Росії, на відміну від Європи, ці труби поки не знайшли широкого застосування, але безумовно, мають хороші перспективи.

Пероксідносшітий поліетилен (Рехау) став основою для розвитку виробництва багатошарових полімерних труб для зовнішніх мереж ГВП та опалення.

Попередньо ізольовані гнучкі труби стали широко застосовуватися в Європі з середини 1990-х рр. Як і інші полімерні труби, вони не схильні до корозії, що не заростають відкладеннями, практично не вимагають витрат на експлуатацію і мають термін служби більше 50 років. Застосування таких труб дозволяє знизити тепловтрати більш ніж в 10 разів у порівнянні з традиційною прокладкою і повністю позбутися від витоків теплоносія. У країнах Західної Європи полімерні труби застосовуються скрізь, де це можливо за умовами експлуатації.

Спочатку труба складалася всього з трьох шарів: несуча труба з РЕХ, пенополиуретановая теплоізоляція, захисна оболонка з поліетилену високого тиску (ПВД). Вони успішно працюють при температурі до 95 ° C і робочим тиском до 0,6 МПа або при 70 ° C і тиску до 1 МПа. Максимальний діаметр несучої труби - до 110 мм. Російські системи теплопостачання відрізняються більш жорсткими умовами експлуатації. Для повної відповідності гнучких теплоізольованих труб російських реалій фахівцями «Поліпластік» була розроблена унікальна конструкція армованих труб, що дозволяє працювати при температурі до 95 ° C і тиску до 1 МПа одночасно. При цьому з'явилася можливість збільшити діаметр несучої труби з 110 до 160-200 мм, зберігши при цьому гнучкість трубопроводу. Система включає в себе фітинги нової конструкції, розроблені для довготривалої безаварійної експлуатації. Навіть при відносно великих діаметрах ці труби зберігають гнучкість, а укладання середніх і малих діаметрів вимагає і зовсім мінімальних витрат.

Існує багато варіантів армованих труб з різними матрицями і армуючими елементами. Одне перерахування всіх сполучень з коротким описом може зайняти не одну годину. Зупинимося на найбільш перспективних (на нашу думку) напрямках. Одним з таких напрямків є використання труб з поліетилену, армованого кевларом (поліефір). Найбільш перспективні області застосування таких труб - газопроводи до 25 бар і транспортування рідких продуктів до 60 бар. Розвиток гальмується через високу вартість.

Великі можливості відкриває використання поліетилену, армованого орієнтованими високомодульний ПЕ-стрічками для зниження товщини труб високого (до 25 бар) тиску. Промислове освоєння даної технології планується, але коло застосування обмежений. Перспективною, незважаючи на свою складність і високу вартість, є і технологія виробництва гнучких ПЕ-труб з армуючим шаром, в якому застосовуються скловолокна на спеціальному поліефірному сполучному. Ці труби з успіхом можуть використовуватися, зокрема, для транспортування нафти і нафтопродуктів в мережах високого (до 150 атм!) Робочого тиску, в т.ч. при температурі до 85 ° C.

Російська полімерна трубна галузь розвивається не так інтенсивно як потрібно країні, але все ж розвивається. Є проблеми з сировиною, з технічними фахівцями, з державною підтримкою впровадження інноваційних технологій в нашій галузі. Але автори схильні дивитися на майбутнє полімерних труб в Росії з оптимізмом - в наше повсякденне життя будуть продовжувати впроваджуватися інноваційні полімерні трубні технології і продукти.

>>> Також читайте по темі Полімерні труби - все за! в журналі СОК 2002 №2