Технология производства pex труб

Что такое трубы PEX, их виды и порядок монтажа

В настоящее время металлическим и чугунным трубам при прокладке магистралей все чаще предпочитают пластиковые изделия. Среди полипропиленовых изделий большой популярностью пользуется труба PEX. Все особенности такого типа трубы, ее положительные свойства и порядок монтажа рассматриваются в этой статье.

Характеристики изделий РЕХ

Технология изготовления

При изготовлении продукции РЕХ используется сшитый полиэтилен. От обычного материала он отличается наличием дополнительных поперечных молекулярных связей в своей структуре. Дополнительные связи образуются в материале благодаря использованию одного из следующих методов изготовления полиэтилена:

  • нагрев под высоким давлением в присутствии пероксидов. Образованный таким методом сшитый полиэтилен маркируется PE-X a;
  • воздействие химического элемента силана образует материал PE-X b;
  • использование заряженных электронных частиц. В результате облучения электронами получается материал Труба PE Xc.

По своим характеристикам и эксплуатационным свойствам трубы, изготовленные по любой из приведенных технологий очень схожие. Однако некоторые специалисты склоняются к мысли, что имеет труба PE Xa более высокую стойкость к воздействию температур и механических повреждений.

Достоинства

Труба сшитый полиэтилен PEX имеет улучшенные характеристики и свойства. Основные среди них:

  1. Высокая прочность.
  2. Хорошая гибкость и возможность возвращаться в изначальную форму при механических воздействиях. Благодаря эластичности изделий не появляются трещины и заломы при продолжительном физическом воздействии даже при повышенной температуре.
  3. Способность выдерживать максимальную рабочую температуру до плюс 95ºС при атмосферном давлении (максимальном) до 10 атмосфер.
  4. Наличие антикислородной защиты.
  5. Экологическая и бактериальная чистота благодаря очень гладкой внутренней поверхности труб. Грязь, осадок и прочие отложения не задерживаются в трубе при транспортировке рабочей среды.
  6. Неподверженность воздействию химических составов.
  7. Хорошие диэлектрические свойства, которые значительно расширяет спектр использования РЕХ продукции.

Область применения

Благодаря улучшенным характеристикам такие трубы пользуются постоянным спросом для прокладки трубопроводов:

  • водоснабжения;
  • для транспортировки газообразной рабочей среды;
  • канализационных систем;
  • систем отопления;
  • устранения наледи водоотводов;
  • для теплого пола;
  • подачи технической воды и химической рабочей среды;
  • других систем, отвечающих за жизнеобеспечение промышленных и частных объектов.

Ассортимент продукции РЕХ

Производство полиэтиленовых труб охватывает широкий диапазон типов изделий, изготовленных с применением дополнительного комбинированного материала. Так, PEX-al-PEX трубы технологически состоят из нескольких слоев:

  1. Внутренний слой изготовлен из сшитого полиэтилена.
  2. Несущий промежуточный слой выполнен с применением алюминия.
  3. Снаружи труба покрыта термостойким полиэтиленовым защитным слоем.

Все слои скрепляются с помощью специального клеевого материала. Основное преимущество таких труб – это низкий коэффициент линейного расширения, что очень важно для систем отопления. Кроме того, эти металлопластиковые трубы имеют следующие преимущества:

  • сохраняют свою геометрическую форму при изгибе, что позволяет прокладывать трубы открытым способом;
  • могут выдерживать температуру рабочей среды плюс 100ºС при давлении до 10 атмосфер.

Труба PEX al PEX

Труба PEX EVOH покрыта дополнительно специальным антикислородным покрытием. Так как в современных отопительных системах одним из требований является изоляция от попадания кислорода, причиной проникновения которого может быть эффект диффузии через стенку пластиковых труб, то такая проблема решается с применением полимерного газонепроницаемого слоя с этиленвиниловым спиртом (evoh) в своей основе.

Основное предназначение данной продукции:

  • системы горячего и холодного водообеспечения;
  • напольное отопление (трубы 16 мм в диаметре);
  • высокотемпературное радиаторное отопление.

Выбор производителя

На рынке сегодня представлено довольно большое количество хорошей продукции, особенно хорошо себя зарекомендовали следующие торговые марки.

  1. Valtec. Изделия из сшитого полиэтилена этого бренда имеют антидиффузионный слой толщиной до 50,0 мкм.
  2. Трубы Uponor PE-Xa благодаря устойчивости к высокому давлению можно использовать в системах трубопроводов, в которых до недавнего времени применялись только металлические трубы. Кроме того, данные изделия не входят в реакцию с молекулами воды и следовательно не выделяют в нее вредные (токсичные) вещества, не снабжают ее посторонними запахами и вкусами, то есть не влияют на ее состав. Поэтому, идеально подходят изделия для использования в качестве питьевого водоснабжения.

  1. Трубы из сшитого полиэтилена Sanext также соответствуют государственным стандартам и пригодны для использования во всех системах трубопроводов.

Монтаж РЕХ труб

Для монтажа изделий из сшитого полиэтилена применяются несколько типов фитингов:

  • резьбовые не подлежащие разборке;
  • резьбовые разборные;
  • прессованные (обжимные).

Труба PE X соединяется с фитингом благодаря своему свойству возвращаться после нагревания в исходное состояние. Для монтажа необходимо:

  1. Отрезать трубу из сшитого полиэтилена специальными ножницами под прямым углом.
  2. На конец трубы ровно по ее краю надеть самообжимающее кольцо.
  3. С помощью экспандера (специальный расширительный инструмент) произвести расширение конца трубы в два этапа с поворачиванием изделия на 30º.
  1. После расширения необходимо одеть до упора трубу на штуцер.
  2. Буквально по истечению нескольких секунд труба и кольцо начнут сжиматься и обеспечат плотность соединения.
  3. Полные испытания соединения можно проводить уже через 30 минут.

Таким образом, PEX-трубы благодаря своим уникальным качествам, является оптимальным и правильным решением для прокладки трубопровода практически любого назначения. Лишенная недостатков металлических труб она позволяет значительно сэкономить финансовые ресурсы.

Владислав Дордус о GOLAN, технологиях pex и сотрудничестве с САНЕКСТ.

ООО «САНЕКСТ» и компанию GOLAN PLASTIC PRODUCTS (Израиль) связывает многолетнее успешное сотрудничество. Региональный директор по Восточной Европе и странам СНГ – Владислав Дордус в апреле был с деловым визитом в Санкт-Петербурге, посетил офис компании САНЕКСТ и любезно рассказал нам об истории компании, которая отметила в 2015 году своё 50-летие, о дальнейших планах её развития.


— Владислав, несколько слов о компании
GOLAN, с чего все начиналось?

В прошлом году компания Golan отметила 5о-летний юбилей. На сегодняшний день Golan – одна из ведущих глобальных компаний в области производства труб из сшитого полиэтилена с головным офисом в Израиле и производственных площадках в других странах. История компании Golan начинается с 70-х годов прошлого века. В 1972 году компания Wirsbo начала производство сшитого полиэтилена по методу Энгеля. Через 2 года компания Golan приобрела патент на это изобретение и начала производство PE-Xa. В первые годы мы производили PEX в Израиле и по условиям договора могли поставлять трубу только в определенные регионы. Тогда нашими клиентами стали компании из Ирана. Когда закончились патентные ограничения мы начали поставлять PEX в Европу.

За последние годы GOLAN расширяет географию присутствия и учреждает производственные компании в Дании и Чили. В ближайших планах – развитие производства в Южной и Северной Америке. На израильском рынке мы являемся лидерами и выпускаем здесь продукцию под собственной торговой маркой. Для наших партнеров в сегменте труб малых диаметров из Европы, России и Америки мы работаем как контрактный производитель под бренд компании-партнера. Сегодня продукция компании Golan, её производственные дочерние компании и компании– партнеры представлены на всех континентах.

Компания Golan позиционирует себя как производителя в трех сегментах:

1. Трубы малого диметра (10мм – 32мм) для внутреннего водоснабжения (горячего и холодного)

2. Трубы среднего диаметра (до 160мм), которые используются в основном для внутриквартальных сетей теплоснабжения. Такие трубы Golan производит, в основном, для Европы. Наши партнеры предизолируют трубы и поставляют их для внутриквартальных сетей теплоснабжения.

3. И третье, новое направление know-how для Golan,– трубы PEX для индустриального сегмента. Мы развиваем это направление последние 20 лет и именно на него ориентируем развитие производства в Южной и Северной Америке. Компания производит трубы, для горнодобывающего сектора, химической промышленности и других индустрий, где есть проблемы с зарастанием трубопроводов, с абразивным износом труб, высокотемпературными воздействиями.
Производство труб PEX для индустриального сегмента – уникальное преимущество компании Golan Plastic. Другие компании производят трубы до 160 диаметра. Golan – единственная компания, которая производит трубы из сшитого полиэтилена свыше 160 мм. На сегодняшний день мы изготавливаем трубы 630 диаметра и работаем над тем, чтобы производить трубы диаметрами 710 и 800 мм.

— Что является наиболее важным для вас в вашем деле?

С момента своего основания компания Golan уделяет большое внимание вопросу качества. Ежегодно мы проходим сертификацию на всех тех рынках, где мы продаем свою продукцию, а это более 40 стран.
Представители сертифицирующих организаций проводят тесты на производстве, отбирают образцы и подтверждают сертификаты, которые есть у компании.

Мне очень важно подчеркнуть следующий момент: компания Golan специализируется на производстве сшитого полиэтилена PEX-a. На сегодняшний день есть 2 технологии производства сшитого полиэтилена PEX-a:

  • эталонная технология производства пероксидной сшивкой (методом Энгеля)
  • новая технология, имеющая название Fast PEX или сшивка при помощи инфракрасной печки

Технология сшитого полиэтилена PE-Xa методом Энгеля подразумевает, что сшивка трубы происходит в экструдере. Труба выходит уже сшитой с заданным процентом сшивки (в пределах 60-80%).

Новая технология подразумевает сшивку трубы, вышедшей из экструдера, в инфракрасной печке. Здесь, соответственно, возникают риски, что качество сшивки трубы по технологии Fast PEX , может не соответствовать заданным параметрам качества. В чем это подразумевается? Мы тестировали трубы некоторых компаний, работающих по технологии Fast PEX, и выявили следующую закономерность: обычные трубы 16х2, как правило, проходят контроль по качеству сшивки и другим параметрам, но как только толщина стенки увеличивается, качество сшивки начинает «гулять», становится неоднородным. Также есть один интересный тест OIT, когда в печь, нагретую до 200 C °, помещается отрезок трубы. Если в составе трубы присутствуют все компоненты, способствующие ее долгой работе (а мы заявляем, о том, что труба может работать в течение 50-ти лет), то этот образец останется целостным в течение получаса. Если же технология была не выдержана, труба начинает расплываться, разбухать и, соответственно, не проходит этот тест. Мы видели, что трубы, выпущенные по технологии Fast PEX, выдерживают только 9-10 минут. Это говорит о том, что в трубу внесли недостаточно компонентов (все они достаточно дорогостоящие), что влияет, в первую очередь, на качество, на срок службы трубы и на её себестоимость. При производстве трубы по технологии Fast PEX есть риски некачественной сшивки и недолговечности продукта. Мы изучаем новые технологии, стараемся развиваться и думаем о нашем следующем шаге: будем ли использовать чью-то успешную технологию или разработаем свою. Но пока мы применяем технологию сшитого полиэтилена по методу Энгеля.

— Владислав, несколько слов о вашем сотрудничестве с компанией САНЕКСТ.

Golan работает c САНЕКСТ по принципу контрактного производства. Наше сотрудничество зародилось более 6 лет назад. Мы искали партнера в России, который, во-первых, мог бы развиваться на российском рынке, во-вторых, показывал бы постоянный прирост. И с первого знакомства между нами возникла «химия», и сотрудничество начало развиваться на взаимном бизнес-интересе и человеческом общении. Мы подошли друг другу как компании, которые стремятся предлагать рынку надёжный, инновационный продукт и уделяют большое внимание качеству товара. Мы начали с того что подогнали толерансы труб, которые выпускаются под брендом САНЕКСТ, чтобы они идеально комбинировались с фитингами САНЕКСТ.

Мы провели ряд исследований и выяснили, что для того чтобы труба хорошо монтировалась в условиях российской зимы – она должна сохранять свою эластичность при низких температурах. Мы начали делать антидиффузионным слой такого качества, который позволяет трубе монтироваться даже при -20 C°. Мы проводили различные тестирования в нашей лаборатории – как взаимодействует труба с фитингами. Например, испытываем соединение труба-фитинг с помощью теста «термоцикличность», который подразумевает 5000 циклов, когда каждые полчаса меняется температура и давление. Моделируется работа системы в жестких условиях. Длительность такого теста около 6 месяцев. Если соединение труба-фитинг выдерживает этот термоцикличный тест – это дает уверенность в том, что труба будет долго «работать» с фитингом и позволяет давать гарантии на 40 – 50 лет.

Для изготовления трубы САНЕКСТ мы усовершенствовали метод производства. Есть российский ГОСТ, который декларирует определенный диаметр и определенную толщину стенки трубы, с толерансами 2,20-2,50 мм. Для того чтобы труба идеально монтировалась с фитингами с помощью монтажного инструмента, мы начали выпускать продукцию с толерансами до 2,40. Для этого нам пришлось протестировать технологические возможности производства и убедится, что мы действительно можем выпускать такую трубу без увеличения процента брака. Мы выиграли вдвойне: нашли идеальное решение для монтажа фитингов и создали качественную трубу, которую можно использовать в российских условиях.

— Владислав, можно ли количественно «измерить» ваше сотрудничество с СAНЕКСТ?

За годы нашего сотрудничества с компанией САНЕКСТ суммарный объем отгруженной трубы превысил 20млн. м

PEX, PE-RT, PP-R,

Запись дневника создана пользователем evraz, 14.01.18
Просмотров: 13.640, Комментариев: 5

«МИФЫ О ТРУБАХ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА» ИЛИ, ЕСЛИ НА КЛЕТКЕ СЛОНА ПРОЧТЕШЬ НАДПИСЬ «БУЙВОЛ», НЕ ВЕРЬ ГЛАЗАМ СВОИМ
Михаил Попов, Виктор Крикотин

«…На рис. 7 представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT, взятые из ГОСТ Р 52134-2003 с изменением № 1. Как видно из графиков, сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график имеет излом, причём при высоких температурах этот излом наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя.»
Выдержка из статьи «МИФЫ О ТРУБАХ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА»

Недавно натолкнулись на статью «Мифы о трубах из сшитого полиэтилена» и подумали: наверное, потому что, что профессия химика-полимерщика довольно редкая и загадочная, а в нашей среде инженерной сантехники и вовсе диковинная вопрос о полимерах из которых делают трубы действительно оброс мифами и маркетинговыми уловками граничащими с мухляжом.
Не то, чтобы мы против маркетинга, иногда приятно посмотреть или прочитать нечто яркое, запоминающееся, даже если знаешь, что все до последней буквы или последнего пикселя в картинке полная ересь.
Но мы не в театре, и не с романом на диване — мы имеем дело с трубами, которые прокладывают на десятилетия, и хочется, чтобы граждане не поминали лихом за протечки и разрывы труб, испорченную мебель, квартиры, нервы.
Поэтому надо разбираться в этом вопросе в цифрах, с калькулятором, Excel’ем, а не пользоваться творчеством копирайтеров. И поверьте – это совсем не сложно, инженеры-химики уже давно сделали все для того, что бы мы могли в этом вопросе разобраться сами – создали ГОСТы и опубликовали кучу информации о своих полимерах.
Но для начала разберемся с мухляжом. Вот этот график «на рис. 7» из статьи «Мифы о трубах…» на котором представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT.

Рис. 7. Эталонные кривые длительной прочности труб из PEX (слева) и PERT (справа)

НЕЛОВКИЕ УЛОВКИ
С виду все достоверно. Это действительно графики из ГОСТ Р 52134-2003. Только автор забыл сказать, что ГОСТ Р 52134-2003 утратил силу, и что справа график PERT тип I, а сейчас действует ГОСТ Р 32415-2013 в котором есть и PERT тип I и PERT тип II.
В 2003 году действительно существовал только один PERT — PERT тип I, автор просто забыл упомянуть, что с 2004 года (больше десяти лет) PERT представлен по крайней мере в двух типах: тип Iдля труб низкотемпературных сетей и тип II для высокотемпературных сетей. Т.е автор для сравнения использовал данные для полимеров заведомо различного назначения. PE-X можно сравнивать только с PE-RT типа II
Неплохо помухливовать и со шкалой – посмотрите на красную линию: уровень 10 МПа на левом графике значительно выше, чем на правом, и сразу бросается в глаза «преимущества» PEX.
Конечно, PE-RTтип I уступает по долгосрочной термостойкости PEX, но не настолько как это представлено на рисунке, и если бы шкалы этих графиков были размещены на одном уровне, то преимущества PEXможно было бы и не заметить.

На протяжении 10 лет с момента появлении на рынке PE-RT тип II сторонникиPEX делают вид, что его не существует. Хотя около 40% всех труб отопления водоснабжения уже давно делают из PE-RT

История трубопроводов

ПРОВЕРЯЕМ ГРАФИКИ
Большей частью эталонные графики долгосрочной прочности, а именно они наиболее полно характеризуют эксплуатационные характеристики полимеров из которых изготавливаются трубы, выполнены с разным масштабом и это сильно затрудняет сравнение. Вот так выглядит эталонный график PEX в ГОСТ Р 32415-2013:

График долгосрочной прочности труб из PE-X и формула его построения ГОСТ Р 32415-2013

Внизу каждого такого графика в ГОСТе приводится формула по которой строились эти кривые. Коэффициенты этих формул получены экспериментальным путем в результате длительных испытаний при температуре 110 ОС в течении 8000…16000 часов (по новым европейским стандартам время испытаний доходит до 23000 часов).
Для построения нам понадобится сделать небольшое преобразование, чтобы выделить в формуле кольцевое напряжение, и в EXCEL формула для построения графиков будет выглядеть так:

Ϭ =10^((-C1-C2/T+LOG10(t))/(C3-C4/T)) [1]
где,
Т – ряд значений температуры по Кельвину (надо не забывать, что 0ОС по Цельсию соответствует 273,15 ОK)
t– ряд значений времени в часах
С1, С2, С3, С4 – коэффициенты экстраполяции для конкретного полимера
Для эталонных кривых PEXи PE-RT значения коэффициентов по ГОСТ Р 32415-2013 представлены в Таб. 1

Таблица 1
Коэффициенты
С1
С2
С3
С4
PEX (ГОСТ Р 32415-2013)
-105,8618
57895,49
-24,7997
18506,15
PE-RT II (ГОСТ Р 32415-2013)
-219,00
90635,35
126,387
62600,75


График долгосрочной прочности труб из PE-X и PE-RT полиэтилена полученные
на основе эталонных формул и отображенные в одном масштабе осей

Из полученных нами графиков видно, что преимущество PEXперед PE-RTIIдействительно миф, и в целом это аналогичные материалы.

Однако, сравнивать графики с несколькими кривыми неудобно. И мы их упростим, воспользовавшись тем же ГОСТР 32415-2013. В таблице 5 этого ГОСТа описаны классы эксплуатации труб.

Таблица 5. Классы эксплуатации
Класс эксплуатации
Tраб, °C
Время приТpaб, год
Tмакс, °C
Время при
Tмакс, год
Tавар,°C
Время приTавар, ч
Область применения
1
60
49
80
1
95
100
Горячее водоснабжение (60 °С)
2
70
49
80
1
95
100
Горячее водоснабжение (70 °С)
3
30
20
50
4,5
65
100
Низкотемпературное напольное отопление
40
25
4
20
40
60
2,5
20
25
70
2,5
100
100
Высокотемпературное
напольное отопление
Низкотемпературное отопление отопительными приборами

Высокотемпературное отопление отопительными приборами
5
60
25
90
1
100
100

ХВ
20
50




Холодное водоснабжение
В таблице приняты следующие обозначения:
Tраб — рабочая температура или комбинация температур транспортируемой воды, определяемая областью применения;
Tмакс — максимальная рабочая температура, действие которой ограничено по времени;
Tавар — аварийная температура, возникающая в аварийных ситуациях при нарушении систем регулирования.

Для усреднения графиков мы воспользуемся общеизвестным правилом Майнера и применим его к наиболее ответственному 5-му классу эксплуатации. Принцип Майнера прост и понятен: общее разрушение трубы равно суммам разрушений при различных температурах и пропорционально времени воздействия этих разрушений.

Время и температура воздействия для класса 5 определены табл. 5 . Труба в обычных условиях за 50 лет выстаивает 14 лет при температуре 20ОС, 25 лет при 60ОС, 10 лет при 80ОС, 1 год при температуре 90ОС, и 100 часов при температуре 100ОС. Если выразить это в процентном отношении, то труба класса 5 в обычных условиях должна выстоять 28% времени при температуре 20ОС, 50% времени при 60ОС, 20% при 80ОС, 2% при температуре 90ОС, и 0,02% при температуре 100ОС

Каждый график для различных полимеров мы усредним в соответствии с правилом Майнера — это просто : каждую точку линии 20ОС умножим на 28%, к ней прибавим соответствующую точку линии 60ОС умноженную на 50%, и аналогично для линий 80, 90 и 100 ОС. И точно также преобразуем график для всех полимеров.

Для полноты картины, мы рассчитаем не только эталонные графики, но и графики для для PE-RT тип II компании DowChemical– Dowlex 2388, и компании LyondellBasell – Hostalen 4731B, а за одно и эталонный график полипропилена, таб.2.

Таблица 2. Коэффициенты экстраполяции для различных полимеров
С1
С2
С3
С4

PEX (ГОСТ Р 32415-2013)
-105,862
57895,49
-24,7997
18506,15
PE-RT II (ГОСТ Р 32415-2013)
-219.00
90635,353
126,387
62600,75
DOWLEX PE-RT 2388 Type II
-251,000
103688,000
164,000
76426,000
Basell Hostalen 4731 B
-138,218
58437,966
74,799
37737,287
PP-R (ГОСТ Р 32415-2013), левая часть графика*
-55,725
25502,2
-6,39
9484,1
* Из-за того, кривая полипропилена ломанная, правая часть графика в соответствии с ГОСТом вычисляется по формуле: Ϭ =10^((19,98-9507/T+LOG10(t))/ -4,11)

Долгосрочная прочность труб из различных полимеров при 5 классе эксплуатации
ПЕРВЫЕ ВЫВОДЫ
И теперь, благодаря простой методике, основанной на данных ГОСТов, которой каждый может воспользоваться и перепроверить представленные графики, мы получили график в одном масштабе осей показывающий, как отличается долгосрочная прочность различных полимеров.
1.Несмотря на то, что полипропилен превосходный конструктивный материал, для труб отопления он не подходит. В начале эксплуатации он имеет более высокую прочность по сравнению и с PEX и с PE-RT. Однако, всего через 35…40 дней его прочность становится ниже PE-RT, а через год ниже чем у PEX. После 10 лет эксплуатации прочность PPR стремительно падает, и он разрушается. Для того, хоть как-то продлить долговечность полипропиленовые трубы приходится делать с толстыми стенками. Единственное достоинство полипропилена – это то, что трубы из него хорошо свариваются.

2.Во общем случае, PEX и PE-RT аналогичные материалы, чьи основные различия состоят в том, что PEXреактопласт и его нельзя сваривать по определению, а PE-RT термопласт, который сваривается также хорошо, как и полипропилен. Но характеристики PE-RT II полиэтилена BaselHostalen 4731B существенно превосходят по своим характеристикам свои PE-RTи PEX аналоги. Наглядно это видно на следующем графике:


Долговечность и рабочие давления однослойных труб SDR7.4, SF=1
(линии – давление, столбики – время до разрушения)

ОЦЕНИМ КОНСТРУКЦИЮ ТРУБЫ

Мы разобрались в том, как оценивать полимеры используемые в трубах , но для оценки самих труб этого мало – важна конструкция самой трубы. И определить прочность труб различной конструкции тоже не сложно, пригодятся проведенный расчеты для кольцевых напряжений и ГОСТ Р 54867-2011 «Трубы полимерные многослойные. Определение длительной прочности».
В соответствии с этим ГОСТом максимальное рабочее давление многослойных труб определяется как сумма рабочих давлений всех слоев трубы. Гидравлическое давление Р трубы, выраженное в МПа, рассчитывается с помощью уравнения (A.1):

Комментарии:

Интересная статья, развеивающие мифы, царящие не только на форуме, но и в среде профессионалов.

Производство и сферы применения труб из сшитого полиэтилена

ПРОИЗВОДСТВО И СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТРУБ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА.

Полиэтилен (PE) это термопластичный линейный полимер, который образуется путем полимеризации этилена — газообразного нефтепродукта, состоящего из атомов углерода и водорода (-СН2СН2-)n. В 60 годы прошлого столетия началось активное применение полиэтилена в производстве водопроводных труб. При всех своих положительных свойствах, основным недостатком труб из полиэтилена является их невысокая термостойкость, приводящая к деструкции материала при температуре выше 65оС.

В 1978 году шведский инженер Т. Энгель представил метод модифицирования линейного полиэтилена и придания ему новой поперечно сшитой структуры. Новый материал, полученный по методу Энгеля, приобрёл целый ряд качественно новых свойств по прочности, термостойкости (свыше 110оС), долговечности и др., получив название «поперечно-сшитый полиэтилен»(crossed-linked polyethylene) или (PEX). Эти свойства нового материала сразу нашли применение, прежде всего, в производстве труб для отопления и горячего водоснабжения.

Под понятием «сшитый полиэтилен» (PEX) подразумевается трехмерная структура линейного полиэтилена или сополимеров полиэтилена, в которых продольные двумерные полимерные цепочки молекул полиэтилена соединены между собой (сшиты) хаотичными поперечными химическими связями. Таким образом, подобно широкоизвестному процессу вулканизации и превращения сырого каучука в резину, структура молекул полиэтилена превращается в трёхмерную поперечно сшитую. Количество и расположение молекулярных связей, а также их химическая природа определяется способом производства изделий из сшитого полиэтилена.
В настоящее время существуют три способа производства труб из сшитого полиэтилена, масштабы промышленного производства которых различны. Приняты следующие условные обозначения способов производства и труб, получаемых при их применении: PEX-a; PEX-b и РЕХ-с.

Трубы, получаемые посредством указанных трех способов, выпускаются по единому нормативному документу, независимо от его уровня: международный стандарт ISO 15875, европейский стандарт EN 12318 или страны разработчика Германия DIN 16892 и 16893, и полностью воспроизводящий в этой части ГОСТ Р 52134. В этих документах температурно-временные зависимости прочности труб приняты одинаковыми для всех типов труб и, как следствие, одинаковые требования по контрольным параметрам испытания на стойкость к внутреннему давлению. Таким образом, трубы, полученные любым из трех способов, по своим свойствам и в первую очередь по длительной прочности должны быть не ниже предписанных требованиями стандартов. Естественно, что трубы, полученные разными способами, отличаются по своим свойствам, например, по реально достигнутой степени сшивки полиэтилена. Так требования по степени сшивки, оцениваемой по содержанию гель-фракции, во всех стандартах различны и составляют для PEX-a -75%; для PEX-b — 65% и для РЕХ-с — 60%.
Рассматриваемые способы производства отличаются как по химизму образования поперечных связей, так и по технологическому процессу производства и используемому оборудованию.

PEX-a — химический пироксидный метод (метод Энгеля)
Образование поперечных связей происходит за счет возникновения активных радикалов под воздействием перекиси, вводимой в полиэтилен на стадии приготовления композиции.
Применяются два способа производства труб:
— со сшивкой полиэтилена в процессе экструзии при течении полимера в формующем инструменте;
— со сшивкой полиэтилена после экструзии под воздействием инфракрасного излучения с длинами волн, избирательно воздействующими на перекись и вызывающими ее активацию без существенного нагрева и размягчения полиэтилена.
В обоих случаях для производства используются трубная линия со стандартным набором агрегатов, Отличие заключается в том, что в первом случае используется поршневой экструдер с удлиненным формующим инструментом, а во втором обычный шнековый экструдер, после которого устанавливается нагревательная печь.

PEX-b — химический силанольный метод
Сшивание молекул полиэтилена происходит путем прививки к полиэтилену групп силанольных соединений и последующей обработки водой с образованием силаксановых связей.
Существуют два способа производства силанольно сшитых труб:
— двух стадийный способ, при котором на первой стадии осуществляется прививка к полиэтилену силанольных соединений (осуществляется на предприятиях, производящих полиэтилен), а на второй стадии, представляющую обычную экструзии, в этот полиэтилен вводится катализатор сшивки;
— при одностадийном способе (модификации которого незначительно отличаются друг от друга) в экструдер подаются сразу полиэтилен, силан, активатор прививки и катализатор сшивки.
В обоих случаях для производства труб используются стандартных трубные линии на базе одношнековых экструдеров. После экструзии, при которой степень сшивки составляет не более 15%, необходимо производить дополнительную обработку водой при повышенной температуре для достижения степени сшивки, предписанной стандартом. При этом необходимо иметь в виду, что этот процесс достаточно длительный, например, для труб с толщиной стенки 10 мм при температуре 80О С время обработки составляет порядка 12 суток.

РЕХ-с физический метод
Под воздействием ускоренных электронов и вторичного гамма-излучения происходит разрыв химических связей, образование свободных радикалов, которые рекомбинируют создавая поперечные связи между макромолекулами.
Производство труб по этому способу разделяется на две самостоятельные, стадии: изготовление труб на обычных трубных линиях и последующая обработка высокими энергиями, главным образом, на ускорителях электронов.
Производство труб малых диаметров и соответственно толщин стенок не вызывает технологических трудностей, не снимая при этом проблемы технического, организационного и экономического характера, связанные с создание и эксплуатацией оборудования радиационной сшивки.
Увеличение толщины стенок свыше 3-4 мм требует принятия специальных мер.
Трубные марки полиэтилена высокой плотности для достижения требуемой степени сшивки требуют облучение дозой порядка 15-20 Мрад. При этом поглощенная доза в 1 Мрад разогревает полиэтилен на 5О С. Избежать перегрева возможно двумя путями:
— осуществить многократный прогон трубы через ускоритель, что требует дополнительные затраты на оборудование и снижает производительность процесса;
— использовать композиции полиэтилена, содержащие сенсибилизирующие добавки, снижающие требуемую дозу облучение до 10 Мрад, что в свою очередь существенно увеличивает стоимость исходного сырья.
Для получения равномерной сшивки трубы, как по толщине, так и по пери-метру, ускоритель должен иметь специальные развертки пучков электронов. Для труб толщиной стенки 10 мм требуются ускорители с энергией 3 Мев, для 15 мм — 5 Мев при мощности порядка 50-100 квт. Стоимость таких ускорителей достигает 1,5 — 2 млн. долларов США. Нельзя также забывать о необходимости создания дорогостоящей защиты ускорителя от проникающей радиации.

Сравнительные достоинства и недостатки труб из различных видов сшитого полиэтилена.

Краткое описание существующих методов производства труб из сшитого полиэтилена позволяет выявить их отличительные свойства.

Положительные стороны производства и применения РЕХ-а
1. Более надежное достижение равномерности сшивки.
2. Самая высокая достигаемой степени сшивки (не менее 75%).
С учетом п.1 и 2 можно говорить о более высоких или, по крайней мере, более надежных,

долговременных параметров работоспособности трубы.
3. Значительно более высокая гибкость, по сравнению с другими видами РЕХ, особенно для труб

диаметрами 63-160 мм с большими толщинами стенок.
4. Относительно низкая стоимость исходного сырья (по сравнению с РЕХ-в).
5. Отработанная технология и опыт производства труб диаметром 63-500 мм.
6. Наиболее дешевое и простое технологическое оборудование.
6. Максимальный опыт использования труб. Метод сшивки Энгеля был исторически первым,

осуществленным более 30 лет назад, а трубы имеют практически подтвержденный срок службы более

25 лет.
7. Все европейские компании производящие предварительно изолированные трубы для внешних систем

ГВС и отопления (UPONOR-WIRSBO, REHAU, BRUGG) используют исключительно РЕХ-а.
Недостатки РЕХ-а носят исключительно технологический характер:
1. Низкая производительность и как следствие более высокая цена.
2. Необходимость освоение KNOW-HOW, в первую очередь, связанная со сложным ручным процессом

обработки формующего инструмента.
3. Технология PEX-a не может быть реализована при создании многослойных труб PEX-AL-PEX
Положительные стороны РЕХ-в.
1. Высокая скорость изготовления труб на этапе экструзии.

2. Достаточно высокая степень сшивки не менее 65%, которая продолжает возрастать с течением времени

и может со временем превысить 75%, показатель, который достигает метод пероксидной сшивки.

То есть прочность трубы PEX-b увеличивается от времени, хотя при этом уменьшается их гибкость.
3. Стандартные технологические трубные линии, используемые в производстве..
4. Возможность достижения повышенных физико-механических свойств трубы на новых видах материалов (TUX-100).
Недостатки РЕХ-в.
1. Более высокая стоимость сырья, чем у РЕХ-а
2. Необходимость дополнительного производственного этапа — сшивания труб под воздействием повышенных температур и влаги.
3. Проблемы при сшивании труб большой толщины (время, равномерность).
4. Самая низкая гибкость трубы (высокая плотность) — обратная сторона высоких физико-механических показателей.
Положительные стороны РЕХ-с.
1. Высокая производительность первого этапа производства (экструзия труб).
2. Стандартные технологические линии, используемые на первом этапе производства.
3. Невысокая стоимость сырья при процессе без использования сенсибилизирующих добавок.
Недостатки РЕХ-с
1. Низкая степень сшивки. Степень сшивки РЕХ-с обычно составляет 55- 60%.
2. Необходимость дополнительного капиталоемкого и ответственного производственного этапа –

сшивания трубы облучением.
3. Проблемы при сшивании труб большой толщины (время, равномерность).
4. Капитальные вложения эффективны только при очень большой производственной программе.

Таким образом, выбор типа РЕХ труб зависит от:
— диаметра и толщины стенки труб;
— параметров эксплуатации (температура, давление) трубопровода;
— планового объема в метраже производства и применения.

Презентация PEX-A производства LG Chem

Технические хактеристики трубного сшитого полиэтилена PEX-A марки SL188

Новый трубный пероксидно-сшиваемый полиэтилен высокой плотности (mHDPE XLPE) марки PEXa SL188 корейской компании LG Chem производится с иcпользованием металлоценового катализатора. Сшитый полиэтилен mXLPE PEXa SL188 предназначен для переработки на поршневых экструдерах по технологии RAM.

Структура металлоценовых катализаторов

Взаимосвязь металлоценовых катализаторов схематически изображена на рисунке.

Основные технические характеристики металлоценового mXLPE Lucene SL188 и обычного PEX-A

Показатель Метод испытаний Значение для mPEXa SL188 Значение для обычного PEXa
ПТР ASTM D1238 (190℃, 21,6 кг) 2,5 г/10мин 2,1 г/10мин
Плотность ASTM D792 0,948 г/см3 0,948 г/см3

Физико-механические свойства металлоценового mXLPE Lucene SL188 и обычного PEX-A

Показатель Метод испытаний Значение для mPEXa SL188 Значение для обычного PEXa
Напряжение при растяжении ASTM D638 280 кг/см2 285 кг/см2
Напряжение при разрыве ASTM D638 520 кг/см2 520 кг/см2
Ударная вязкость по Изоду ASTM D256 нет разрыва нет разрыва

Распределение размера частиц

Распределение размера частиц металлоценового mXLPE марки Lucene SL188 и обычного PEXa изображено на графике.

Металлоценовый трубный сшитый полиэтилен отличается от обычного следующими свойствами:

  • Мало мелких частиц
  • Узкое распределение размера частиц

Морфология порошка металлоценового mXLPE Lucene SL188 и обычного PEX-A

Показатель Метод испытаний Значение для mPEXa SL188 Значение для обычного PEXa
Насыпная плотность 0,46 г/мл 0,40 г/мл
Размер частиц Tyler 178 ㎛ 179 ㎛

Преимущества металлоценового mXLPE Lucene SL188 перед обычным PEX-A

Показатель Метод испытаний Значение для mPEXa SL188 Значение для обычного PEXa
Период индукции окисления (OIT) 12 — 14 минут 2-5 минут
Индекс желтизны Метод LG -1 8

Рекомендации по переработке трубного сшитого полиэтилена PEX-A марки SL188

Новая марка металлоценового пероксидно-сшиваемого полиэтилена высокой плотности mXLPE PEXa SL188 предназначена для переработки на поршневых экструдерах по технологии RAM. Эта марка PEXa не подходит для переработки на двухшнековых скоростных трубных линиях из-за высокой вязкости (низкого показателя текучести расплава ПТР).

Технология поршневой экструзии RAM является наиболее распространенным в современном мире методом экструзии PEX-A труб. По технологии RAM можно производить трубы из сшитого полиэтилена как мелких диаметров (16-32 мм), так и трубы больших диаметров (63-160 мм). Производство труб из сшитого полиэтилена PEX-A больших диаметров на скоростных двухшнековых линиях является крайне затруднительным.

Кроме порошка полиэтилена XLPE для производства PEXa трубы по технологии RAM необходимы пероксиды, антиоксиданты, барьерный антидиффузионный слой (кислородно-защитный барьер EVOH), адгезив для EVOH, тефлон.

Смешивание

  • Соотношение компонентов
Порошок XLPE SL188 Пероксид Антиоксидант №1 Антиоксидант №2
100 0.55 — 0.7 0.2 — 0.3 0.1 — 0.2
  • Тип смешивания: Henschel Mixer
  • Время смешивания: 15 минут
  • Скорость смешивания: 400 об/мин
  • Температура смешивания: < 40℃

Переработка

  • Поперечная головка : 110 — 130 ℃
  • Адаптер : 150 — 170 ℃
  • Головка : 250 — 270 ℃
  • Дорн : 180 — 220 ℃

Степень сшивки полиэтилена

Зависимость степени сшивки молекул полиэтилена в трубе от содержания пероксида, температуры головки экструдера и времени выдержки после смешивания приведена на диаграмме.

Степень сшивки полиэтилена растет:

  • при увеличении содержания пероксида (от 500 ppm)
  • при увеличении температуры в головке экструдера (при условии реальной температуры в головке экструдера

Сшитый полиэтилен

Сшитый полиэтилен (или ПЕх (PEx), где х – не буква, а обозначение сшивки) – это полимер с модифицированной структурой молекулярных связей, основой которого является полимеризированный под высоким либо низким давлением этилен. Является наиболее плотным среди других полиэтиленовых материалов и имеет более высокие технические показатели. Используется для изготовления наиболее прочных полимерных изделий, выдерживающих различные нагрузки механического, химического либо геофизического происхождения. Кроме того, многие изделия являются устойчивыми к высоким температурам, что позволяет использовать его в соответствующих условиях.

Основные свойства

Свойства сшитого полиэтилена исходят из возможностей его полимерной основы и особенностей молекулярного строения.

Строение

Обычный полиэтилен состоит из крупных молекул с множеством свободных ответвлений, свободно «плавающих» в пространстве. Именно поэтому при множестве положительных свойств он все же является довольно мягким материалом, имеющим сравнительно низкую температуру плавления. Создатели сшитого полиэтилена смогли ликвидировать этот недостаток, укрепив структуру материала при сохранении его положительных характеристик.

Сшитый полиэтилен имеет широкоячеистую сетчатую структуру молекулярных связей. Она образована путем появления в молекулярной структуре полимера наряду с продольными соединениями еще и поперечных в виде цепочек из атомов водорода, объединяющих молекулы в трехмерную сетку. Отдельные нити полиэтилена, получаемые реакцией полимеризации, здесь крепко связаны между собой. Такая «ткань» имеет гораздо большую молекулярную плотность и больший удельный вес, а также намного прочнее «волокнистого» собрата как в механическом, так и в физико-химическом смысле.

Технические характеристики

Кроме высокой плотности и прочности, сшитый полиэтилен обладает рядом оригинальных свойств, благодаря которым полиэтиленовые изделия внедрились практически во все области деятельности современного человека. Сшивка молекул дала ему:

  • Главное – повышение температуры плавления. Модифицированный полимер размягчается при повышении температур более 150-ти 0C, плавится при 200 0C и горит при 400 0C с разложением на воду и углекислый газ.
  • Со сшивкой увеличилась жесткость и прочность на разрыв с одновременным уменьшением величины удлинения на разрыв.
  • Этот материал не меняет свойств при резком изменении окружающих условий, чем сходен даже с такими прочными металлами, как сталь.
  • Стойкость его к химическим реагентам и биологическим разрушителям очень велика,
  • По сравнению с простым полиэтиленом сшитый обладает более высокой гидро-и пароизоляцией,
  • Появилась возможность «памяти формы», при которой полимер поменял свойство пластичности на эластичность.

ИНТЕРЕСНО! Если разогретый предмет из сшитого полиэтилена каким-либо образом деформировать и остудить в деформированном состоянии, то он какое-то время будет сохранять новую форму. Но при последующем разогревании он будет стремиться восстановить равновесное состояние межмолекулярных связей, возвращая себе первоначальную форму.

Недостатки

Существенными недостатками сшитого полиэтилена являются следующие свойства:

  • Как и для других полимеров этилена, он начинает медленно разрушаться под действием солнечных лучей,
  • Отрицательное действие кислорода при проникновении его в структуру материала.

Оба недостатка устранимы с помощью покрытия изделий защитными оболочками из других материалов либо нанесением слоя краски.

Производители

Одним из самых заметных на сегодня производителей труб из сшитого полиэтилена является бренд STOUT. Вся продукция производится на современном оборудовании в Европе на тех же заводах, где заказывают свой товар бренды премиум-сегмента.

Трубы STOUT существенно дешевле, но не уступают по качеству более дорогим: покупателю нет смысла переплачивать за громкое имя бренда. Клиент платит за качество и надежность, получая все это в полной мере. Изделия адаптированы для условий эксплуатации в нашей стране, монтаж легок и не занимает много времени.

Производство

Технологии сшивки

Сшивка полиэтилена проводится химическим либо физическим способом по одной из следующих технологий:

  1. Химическим пероксидным методом (PEx a) получают очень качественные, но достаточно дорогие изделия. В качестве реактива здесь используется перекись водорода. Процесс идет при температуре около 200 0C. Сшивка получается наиболее равномерной, так как количество сшитых молекул в общем количестве составит до 85%.
  2. Химическим силановым методом (PEx b) получают сшитый полиэтилен в присутствии силана, катализаторов и воды. Этот метод самый распространенный, хотя процент сшивания здесь составляет всего 65-70%.
  3. Физическим радиационным (PEx c). Эта сшивка проводится путем прогонки полиэтиленовой массы через ускоритель электронов, где проходит воздействие на нее рентгеновского либо гамма-излучения. При этом вступают в реакцию свободные атомы, но не углерода с водородом, а одноименные между собой, образуя новые связи. Степень сшивки получается примерно 60%.
  4. Химическим азотным (PEx d), с помощью радикалов азота, получают качество сшивки до 70%. Этот метод используется редко, так как требует достаточного времени и определенных условий протекания реакции.

Сравнение свойств по типу сшивки

Сшитый полиэтилен, прошедший любую из названных технологий сшивки, получает упорядоченную сетчатую структуру, сходную по свойствам с кристаллической решеткой твердых веществ. Однако в каждом случае полученный материал имеет свои небольшие отличия:

  • Как уже отмечено, наиболее равномерная сшивка пероксидная, хотя и менее продуктивная, и более дорогая,
  • Пероксидный способ неприменим к изготовлению многослойных труб,
  • Наиболее быстро получается готовая продукция при силановом способе,
  • Самый простой процесс и дешевое сырьё используются в радиационном способе,
  • Силановый способ дает наиболее плотный, но и наименее гибкий материал.

ВНИМАНИЕ! Не всегда большой процент сшивки является определяющим показателем для выбора технологии. Например, изготовление термоусаживаемых трубок обычно ведется именно радиационным методом, так как в этом случае процент сшивки вполне достаточен, а производительность и экономичность способа выигрывают перед другими.

Область применения

Сшитый полиэтилен обладает универсальными свойствами как прочности, так и стойкости к различным разрушающим явлениям, включая высокую температуру. Именно поэтому область его применения охватывает все места, где требуются именно такие свойства:

  • Для изготовления напорных труб для холодного либо горячего водоснабжения,
  • В производстве элементов систем отопления,
  • Для изоляции кабелей высокого напряжения,
  • При создании специальных стройматериалов и как элемент изделий конструкционного назначения.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: