ПВХ-труба, Полимерная или Полиэтиленовая? Сравним их
- В этой теме 7 участников и 8 ответов.
-
На рынке труб для водоснабжения предлагается большой ассортимент стальных, чугунных и пластмассовых труб. Металлические трубы прокладывали в России издавна, пластмассовые стали популярны в последнее десятилетие. Сегодняшние трубопроводы российских городов на 80% состоят из чугунных и стальных труб, срок службы которых составляет 15-20 лет из-за низкой коррозионной стойкости. В большинстве населенных пунктах 70% трубопроводов имеют физический износ 95% и более, поэтому специалисты понимают, что для наружных систем водоснабжения срочно необходимы трубы из стойких к коррозии материалов.
В европейских странах в середине 60-х годов появились полимерные трубы, смонтированные более 30-ти лет назад, они до сих пор сохранили свои первоначальные свойства.
Динамика развития рынка полимерных труб в России в период с 2001 по 2008 годы показывает, что рост производства и потребления полимерных труб составляет около 430%. При этом рост объемов потребления полиэтиленовых труб составил 390%, а труб из НПВХ 270%. Около 60% полимерных труб используется в сетях водоснабжения и более 27% — в газораспределительных сетях. В основном это полиэтиленовые трубы.
Чтобы разобраться в достоинствах и недостатках полимерных труб, необходимо начать с изучения свойств самих полимеров, из которых они изготовлены, так как химическое строение вещества и определяет его будущие свойства.
Полимеры – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из повторяющихся структурных элементов-звеньев, соединенных в цепочки химическими связями. Следует иметь в виду, что характерные свойства полимеров могут быть реализованы только тогда, когда связи вдоль цепи намного прочнее поперечных связей, образующихся вследствие межмолекулярного взаимодействия любого происхождения. Именно в этом и состоит особенность строения полимерных молекул, что определяет весь комплекс специфических свойств полимеров, таких как способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; высокая конформационная гибкость цепи – упругость, эластичность; резкое изменение свойств при добавлении небольших количеств низкомолекулярных веществ; способность в высокоэластичном состоянии набухать под действием растворителя – высокая устойчивость к химически агрессивным средам; хорошие диэлектрические и теплоизоляционные свойства.
Полиэтилен – это термопластичный полимерный материал, который получают полимеризацией продукта переработки нефти – этилена, молекулы которого полимеризуются в высокомолекулярное соединение [ — СН2 — СН2 — ]n.
В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена: полиэтилен высокого давления (ПЭВД, или низкой плотности ПЭНП), полиэтилен среднего давления ПЭСД и полиэтилен низкого давления (ПЭНД, или высокой плотности ПЭВП). Несмотря на то что различные виды полиэтилена получают из одного и того же мономера, они представляют собой совершенно различные материалы. Это объясняется разным строением макромолекул и разной способностью к кристаллизации, что влияет на конечные свойства полиэтилена. Полимерные трубы производят из полиэтилена высокой плотности (ПЭНД), имеющий линейное строение и высокую степень кристалличности — жесткий полимер, на его основе производят трубный полиэтилен марок ПЭ63, ПЭ80 и ПЭ100.
Свойства ПЭНД связаны с молекулярной массой и кристалличностью полимера. При переработке молекулярную массу характеризует текучесть расплава (или его ПТР), чем больше молекулярная масса, тем меньше ПТР расплава, а степень кристалличности – плотность изделия.
В ряду ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100 происходит увеличение молекулярной массы и плотности, что приводит к улучшению физико-механических свойств полиэтилена – возрастает прочность на разрыв, разрывное удлинение, длительная прочность, теплостойкость, стойкость к растрескиванию под нагрузкой.
Жесткость, стабильность размеров изделий в широком диапазоне температур, сохранение достаточно высокой прочности и эластичности при низких температурах – повышенная морозостойкость – основные характерные свойства трубного полиэтилена.
Также полиэтилен обладает стойкостью к большинству химически агрессивных сред, лишь при повышении температуры (70ºС и выше) набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Масла, жиры, керосин и другие нефтеуглеводороды практически не действуют на полиэтилен. Также материал имеет хорошую стойкость к большинству органических и неорганических кислот, щелочей и солей.
Перспективность применения полиэтиленовых труб обусловлена сочетанием гибкости и прочностных характеристик, устойчивостью к долговременным гидравлическим нагрузкам, надежностью, долговечностью, коррозионной и химической стойкостью.
Поливинилхлорид (ПВХ) [ — СН2 — СНCl — ]n – один из наиболее давно известных полимеров, превосходящие все другие по разнообразию возможностей переработки и применения. К преимуществам применения ПВХ относятся широкие возможности модификации полимера разнообразными добавками. В чистом виде ПВХ не используется, так как это крайне нетермостабильный материал, который под действием высоких температур начинает интенсивно деполимеризоваться с выделением хлористого водорода, хлористого винила, окиси углерода и других соединений.
Когда говорят о ПВХ, имеют в виду композицию, состоящую из полимера и разнообразных добавок, делающих полимер способным к удовлетворительной переработке. Поэтому смеси на его основе обычно классифицируют как жесткий и пластифицированный (эластичный) материал. Жесткий ПВХ обычно называют непластифицированный ПВХ – НПВХ. В композицию жесткого ПВХ, из которого изготавливают трубы, вводят стабилизаторы для повышения способности материала к переработке при повышенных температурах и эксплуатации при воздействии внешних атмосферных факторов, модификаторы ударопрочности для увеличения стойкости к различным нагрузкам при эксплуатации, наполнители, повышающие стойкость к воздействии внешних факторов (атмосферостойкость, морозостойкость и т.д).
В зависимости от способа полимеризации различают суспензионный, эмульсионный ПВХ. Для производства пластмассовых труб используют суспензионный ПВХ. Степень полимеризации, молекулярная масса характеризуется константой Фикентчера К, величина которой связана с вязкостью полимера. С ростом К увеличиваются вязкость расплава, теплостойкость и улучшаются физико-механические свойства.
Главные качества ПВХ в строительстве: износоустойчивость, механическая прочность, жесткость, небольшая масса, устойчивость к коррозии, менее чувствителен к УФ-излучению, поэтому широко применяется для водосточных и канализационных систем, однако при низких температурах хрупок, прочность на удар невысока. Но введение в композиции ударопрочных добавок позволяет производить трубу с более высокими физико-механическими показателями. Трубопроводы из ПВХ – сам материал, процесс переработки и свойства готовых изделий подробно исследованы, проанализированы, конструкции проверены и спроектированы таким образом, чтобы отвечать стандартам на протяжении 50 лет (предел прочности) при удвоении давления в ходе эксплуатации.
Имеет высокую длительную прочность, повышенный модуль упругости (до 3000-3500 МПа). ПВХ обладает низкой проницаемостью по отношению к жидкостям, парам и газам. На сегодняшний день пластиковые трубы приобретают всё большую популярность. Это связано, прежде всего, с тем, что полимерные материалы имеют ряд очевидных преимуществ:
1. Универсальная химическая стойкость труб из ПЭ и ПВХ позволяет использовать их в различных системах – как в канализации, так и в хозяйственно-питьевом водоснабжении.
2. Сам материал (ПЭ и ПВХ), процесс переработки и свойства готовых изделий подробно исследованы, а конструкции проверены и спроектированы таким образом, чтобы они отвечали существующим стандартам на протяжении 50 лет (предел прочности) при увеличении давления в ходе эксплуатации.
3. Полимеры – хорошие диэлектрики, поэтому отпадает необходимость применения изоляции и катодной защиты от блуждающих токов. Кроме того, существует возможность использования трубопровода как электрического защитного.
4. Пластиковые трубопроводы не подвержены коррозии, не зарастают, обеспечивая постоянными качество воды и пропускную способность трубопровода.
5. Несмотря на свою легкость (их плотность в 5-8 раз ниже плотности металлов), они достаточно прочные и эластичные, и способны выдерживать давление до 16 атм.
6. Теплопроводность полимерных труб ниже, чем у металлов, что, в частности, снижает теплопотери и уменьшает образование конденсата на поверхности трубы.
7. Ввиду своей легкости, простоты погрузки и перевозки, полимерные трубы удобны в плане транспортировки — одно транспортное средство способно перевезти большее количество пластикового трубопровода, чем, к примеру, металлического. Легкость установки и монтажа трубопроводов (для НПВХ труб – раструбное соединение, для ПЭ труб – сварное соединение) также является весомым преимуществом.
8. Сварные соединения пластиковых труб сохраняют надёжность в течение всего срока эксплуатации, что подтверждено гидравлическими испытаниями.
9. Довольно значимым для сурового климата нашей страны оказалось снижение вероятности разрушения трубопровода при замерзании жидкости. Полиэтиленовые трубы при этом не разрушаются, а увеличиваются в диаметре, приобретая прежний размер при оттаивании льда.
10. Вероятность утечек и прорывов, т. е. проникновение внешних вод в систему питьевого водоснабжения, значительно мала по сравнению с существующими системами, которые подвержены коррозии и не устойчивы к скачкам давления.
11. Еще одним преимуществом полимерных трубопроводов является простота их использования для устройства подводных трубопроводов. Весь комплекс монтажных работ проводится на берегу, а затем производится постепенное затопление уже готового трубопровода, что облегчает и удешевляет строительство.
12. Трубы из полиэтилена значительно длиннее металлических, поэтому существует возможность укладывать одним отрезком длинные участки.
13. Пластиковые трубы обладают высокими санитарно-гигиеническими показателями.
14. Полиэтилен, в частности, устойчив к подвижности грунта, что особенно важно в условиях болотистых и подвижных грунтов. Полиэтиленовые трубопроводы не имеют раструбных соединений, что обеспечивает гомогенность всего трубопровода, а также отпадает необходимость в дорогостоящем укреплении основания трубопровода.
15. Унифицированный стандарт для полимерных труб (ГОСТ 18599-2001, ГОСТ Р 52134–2003 для труб из ПЭ для водоснабжения, ГССТ Р 50838-95 для газоснабжения, ГОСТ Р 51613-2000 – для напорных систем труб из ПВХ), что обеспечивает возможность приобретать трубы и фитинги разных производителей, все они являются взаимозаменяемыми.
Наряду с достоинствами системы пластиковых трубопроводов имеют и некоторые недостатки. К ним, в частности, можно отнести старение материалов под воздействием УФ-излучения, однако этот процесс можно замедлить введением антиоксидантов, светостабилизаторов или химическим модифицированием. ПВХ при этом менее чувствительны к излучению, поэтому их используют в водосточной системе и канализации.
Прочность полимеров также зависит от температуры внутренней среды, что ограничивает пределы их использования. Для полиэтилена 0…+40ºС и 0…+60ºС для поливинилхлорида — трубопроводы из полимерных материалов предназначены для использования в системах холодного водоснабжения.
Выбор материала труб
Основным классификатором термопластичных материалов для напорных труб и соединительных деталей является понятие минимальной длительной прочности MRS (МПа), характеризующее способность материала труб выдерживать постоянное внутренне давление в течение всего периода эксплуатации и определяется на основе экстраполяции экспериментальных кривых длительной прочности на срок службы трубопроводов до 50 лет.
Материал
MRS
ПЭ63
6,3 МПа
ПЭ80
8,0 МПа
ПЭ100
10,0 МПа
НПВХ
10,0 МПа, 12,5 МПа
Теперь сравним, как эти показатели в итоге влияют на свойства трубы.
Кристалличность.
При сборке магистралей полиэтиленовая труба чаще всего соединяется путём плавления (с муфтами или встык). То есть подвергается термическому воздействию. Чем упорядоченнее кристаллическая решётка материала, тем ровнее и в итоге надёжнее пройдёт процесс спайки труб.
Расхожее мнение, что ПЭ 100 спаивается хуже, ошибочно. Всё как раз наоборот, просто для плавки ПЭ 100 необходима более высокая температура. А равномерность расплавки и последующего застывания материала с более упорядоченной кристаллической решёткой, обеспечит большую равномерность и прочность сварного шва.
Количество двойных связей и ответвлений в молекулах.
Целью производителей можно считать производство материала с как можно большей прочностью, но не в ущерб пластичности. Попросту говоря, чем больше двойных связей и чем меньше свободных ответвлений будет иметь материал в своём строении, тем больше он будет соответствовать этим требованиям. Этот процесс, контролируемый при производстве полиэтилена, происходит и под воздействием солнечных лучей. Разница в том, что у солнечного света нет задачи — сохранить пластичность материала. Поэтому при длительном воздействии солнечных лучей, да, материал становится прочнее, количество двойных связей становится больше, но структура материала будет совсем другой и он, незначительно выиграв в прочности, теряет пластичность и становится хрупким.
Прочность и плотность.
Поскольку полиэтилен марки ПЭ 100 является более прочным и плотным, при производстве труб заданного диаметра и давления материала марки ПЭ 100 будет расходоваться намного меньше. Это, естественно, влияет на время и трудозатраты при производстве, а, следовательно, на конечную стоимость продукции.
Также следует отметить, что меньшая масса трубы из ПЭ 100, зачастую отражается и на сумме доставки трубы на объект.
В итоге, мы получаем трубу марки ПЭ 100, более надёжную на швах, более стойкую к внешним воздействиям, более экономичную в себестоимости «на объекте».
Все эти преимущества могут быть «перечёркнуты» любым, более значимым фактором (цена предложения, близость производителя, наличие продукции и оперативность поставки). Цель этого анализа – не склонить Ваш выбор однозначно в определённую сторону, а всего лишь показать дополнительные факторы, которые Вы можете учитывать при принятии грамотного, продуманного решения.
Трубы ПВХ и ПНД для водоснабжения – что выгоднее?
Зачастую у потребителя возникает вопрос, что выгоднее и удобнее в использовании — трубы ПВХ или ПНД.
Чтобы дать ответ на этот вопрос, необходимо определить критерии, влияющие как на скорость прокладки трубопроводов из ПВХ и ПНД, так и на ценовые характеристики. Одним из определяющих факторов является количество фитингов.
Следует заметить, что использование фитингов в системах полиэтиленовых трубопроводов – это наиболее распространенное явление. Стоимость фитингов при этом довольно невысока.
Сравним два прямых участка трубопроводов для водоснабжения из ПНД и ПВХ. В качестве примера используем следующие характеристики:
— диаметр трубы DN160
— класс давления PN10
Материал
Диаметр трубы
Класс давления
Стоимость трубы (за метр)*
ПВХ
DN160
PN10
382,40 руб.
ПНД
DN160
PN10
577,50 руб.
*Стоимость ориентировочно с завода
Предположим, что длина нашего трубопровода — 500 погонных метров:
Материал Диаметртрубы
Классдавления
Стоимость (3000м)
Количество труб втрубопроводе
ПВХ
DN160
PN10
192 733,80 руб.
84
ПНД
DN160
PN10
288 750,00 руб.
42
Итак, мы видим, что трубы из ПНД дороже труб из НПВХ на 33%.
Доставка.
Следующий важный критерий – это доставка. Трубы ПВХ производятся в основном отрезками по 6 метров — для доставки труб такого размера достаточной длиной кузова будет 6,5 метров. В соответствии с нормами загрузки достаточно будет одной машины для погрузки такого количества отрезков.
Средняя ставка за доставку в соответствии с указанными параметрами – 6 000 руб.
В отличие от труб ПВХ, длина отрезков труб из ПНД составляет 12 метров — для доставки труб такого размера потребуется кузов длиной 12,5 метров.
Монтаж.
Процесс монтажа труб ПВХ и ПНД неодинаков, и каждый имеет свои особенности.
Так, например, трубы ПВХ соединяются с помощью раструба, что не требует дополнительных затрат и оборудования. Трубы ПНД соединяются методом сварки — стыковой или электромуфтовой. Поскольку мы рассматриваем прямой участок, произведём оценку стоимости стыковой сварки:
Длина
Стоимость сварки одного стыка труб
Примерное количество стыков
Итоговая стоимость сварки
500 м
800 руб.
40
32000 руб.
Опираясь на рассмотренные выше данные, подведем итог и сравним общие затраты.
Итак, для трубопровода из ПВХ длиной в 500 метров (с учётом стоимости доставки) затраты составят:
198 733, 80 руб. + стоимость работ по монтажу (траншея, укладка труб)
Для трубопровода из ПНД длиной в 500 метров (с учётом доставки и работ по сварке) объем затрат будет равен:
328750 руб. + стоимость работ по монтажу (траншея, укладка труб)
Разница: 130016, 20 руб.
Как видим, при данном объеме приобретение и использование труб из НПВХ приносит легко определяемую и вполне очевидную выгоду.
Источник: «ПЛАСТ ПРОФИЛЬ» ЗАО
- Томск
- Отвечать могут только зарегистрированные пользователи. Регистрацию можно получить в разделе "Клубная регистрация" или напишите ответ на вопрос "ЗАЧЕМ вам сюда?" на info(собака)imhodom.ru