Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Трубопроводы пластиковые

        Для наружных сетей в настоящее время возможно применение труб из следующих материалов:

полиэтилен, НПВХ, полипропилен, стеклопластик, высокопрочный чугун, сталь, железобетон.

      Решение о применении каждого типа труб должно приниматься не только с учетом требований проекта, срока службы трубопровода и условий эксплуатации, но и с учетом реальных возможностей строительно-монтажных организаций.

 

1. Преимущества и недостатки каждого из перечисленных типов труб:

 Железобетон:

+ достаточная прочность для укладки под автомобильными дорогами;

+ минимальная цена из всех альтернативных видов труб;

- наибольшая масса, максимальные затраты на транспортировку и монтаж;

- газовая коррозия в процессе эксплуатации, низкая герметичность труб;

 

 Стальные трубы:

+ высокая прочность и ремонтопригодность, простота монтажа и демонтажа;

- высокая стоимость, значительный вес 1 погонного метра трубы;

- низкая коррозионная стойкость, большие отложения на внутренней поверхности труб;

 

 Высокопрочный чугун - ВЧШГ:

+ наибольший срок эксплуатации, высокая прочность и жесткость, минимальная хрупкость;

+ наличие большого количества фасонных частей и типоразмеров труб (до 3000 мм);

+ простота сборки и монтажа трубопровода, минимальные требования к грунту;

- высокая стоимость труб,

- необходимость применения тяжелой строительной техники;

 

 Стеклопластиковые трубы:

+ высокая прочность, жесткость (модуль упругости) и срок эксплуатации;

+ стойкостью к высоким температурам и агрессивным жидкостям одновременно;

+ меньшая стоимость по сравнению с чугунными трубами;

- наибольшая хрупкость из всех видов труб,

- высокие требования к грунту основания и грунту обратной засыпки;

- значительное время ремонта при авариях, сложность монтажа;

 

 Полипропиленовые трубы (напорные и безнапорные):

+ стойкость к температурам и агрессивным жидкостям;

+ простая технология монтажа  канализационных двухслойных гофрированных труб;

+ наименьший вес погонного метра из всех типов канализационных труб;

- высокая стоимость, особенно напорных видов труб со сборкой в раструб или на сварке встык;

- большой коэффициент теплового расширения;

- низкий модуль упругости, как следствие - значительные деформации поперечного сечения;

 

 Трубы их НПВХ (непластифицированный поливинилхлорид ):

+ высокая прочность и жесткость, минимальный вес из всех напорных видов труб;

+ простота сборки, наличие большого количества фитингов, невысокие требования к грунту;

+ долговременная стойкость к агрессивным веществам, отсутствие хрупкости;

+ наименьшая цена за погонный метр из всех видов труб;

- максимальный выпускаемый диаметр -1000 мм;

- невысокая максимальная температура эксплуатации до 60ºС.

 

 Трубы полиэтиленовые:

+  высокая прочность, небольшой вес, простота в эксплуатации и обслуживании;

+ возможность намотки труб в бухты и наибольшая скорость монтажа малых диаметров;

+ наличие больших диаметров раструбных канализационных труб (до 2000 мм);

- высокая стоимость труб как следствие большой зависимости от цен на сырье;

- невысокая жесткость, сложность и энергозависимость при монтаже больших диаметров методом сварки;

 

 2. Срок эксплуатации и надежность материала труб.

      Наибольший подтвержденный срок эксплуатации имеют чугунные трубы. Первые чугунные трубопроводы появились в России и Украине ещё в 18 веке, и если до 1980-х годов это  были трубы из серого чугуна (выпускаемые по ГОСТ 9583-75), то последние 20 лет начали применяться трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), который обладает лучшими прочностными показателями по сравнению с серым чугуном, (за счет  добавки в состав чугуна до 2% магния).

      Трубы из НПВХ были изобретены в 30-х годах прошлого века фирмой BASF и предназначались в первую очередь, для химических производств, однако они хорошо зарекомендовали себя и для обычных водопроводных и канализационных сетей. Подтвержденный срок эксплуатации этих труб составляет не менее 50 лет. Результаты исследований датского концерна WAVIN показали, что на протяжении 30 лет свойства материала оставались неизменны. На сегодняшний день ПВХ является единственным полимером, для которого процессы старения изучены в реальных условиях, и срок эксплуатации определен не путем экстраполяции и расчетов, а на практике.

      Трубы из полиэтилена начали эксплуатироваться в системах водоснабжения в 60-х годах прошлого века. В Советском Союзе строительные нормы для труб из пластмасс (СН 478) были введены в 1975 году, позже переизданы с изменениями в 1980-м году.

В настоящее время на водопроводные трубы из полиэтилена в Украине действует ДСТУ Б В.2.7-151:2008.

      Применяемость материалов для напорных сетей, даже при одинаковой стоимости не будет определяться только сроком эксплуатации труб; это основной, но не решающий показатель. Важным фактором при выборе материала должна стать возможность правильного и быстрого монтажа трубопровода, без привлечения излишних механизмов и оборудования.

    

      Важным пунктом при расчетах всех типов полимерных труб является необходимость учета изменений коэффициента Пуассона  (µ) и модулей длительной (Е) и кратковременной (Ео) упругости в зависимости от температуры (см.аблицу 3).

Коэффициент Пуассона характеризует распределение деформаций внутри материала, вдоль осей Y и Z, при воздействии вдоль третьей перпендикулярной оси Х, при этом чем меньше значение коэффициента, тем более жестким считается материал (для аморфных тел показатель µ=0,5). Для трубопроводов, транспортирующих вещества с температурой свыше 40°С, величину коэффициента Пуассона также допускается принимать равной 0,5.  При температурах до 40ºС - µ  принимается равным:

0,42—0,44  - для труб из полиэтилена низкого давления,

0,40—0,42  - для труб из полипропилена,

0,35—0,38  - для труб из поливинилхлорида.

      Утверждение производителей гофрированных полипропиленовых труб о возможности эксплуатации трубопровода при температуре +95 ºС, соответствуют истине только отчасти: если такой трубопровод будет хотя бы кратковременно испытывать высокую температуру, то в расчетах необходимо  принимать модуль упругости с учетом температурного воздействия, в итоге кольцевая жесткость труб снижается  в несколько раз.

 

3. Характеристики материала труб

Показатель

Полиэтилен

Полипропилен

НПВХ

Стекло-пластик

ВЧШГ

Сталь 3сп,

сталь 20

Срок эксплуатации, лет,

не менее 50, из лабораторных исследований

не менее 50, из лабораторных исследований

более 50, из опыта эксплуатации

не менее 50, из лабораторных исследований

более 100, из опыта эксплуатации

10-15, при отсутствииэлектро-

коррозии

Предел текучести материала при растяжении, МПа

20-25

25-28

50-55

40-200

300

250-300

Расчетная прочность материала, МПа

6,3 (ПЭ 63)

8 (ПЭ 80)

5-6,3

10 (НПВХ100)

12,5(НПВХ125)

10-30, в осевом направлении

400

400-500

Коэф-енттеплового расширения,

мм / м ºС

0,2

0,15

0,08

0,03

0,007

0,01

Плотность,

г /куб. см.

0,94-0,96

0,91

1,4

1,6-2,2

7,5

7,8

Удлинение при разрыве, %

>250

>200

50

0,4 – 1,4

10-20

20-30

Рабочее давление в течение всего срока эксплуатации, при T=20ºC, атмосфер.

4-10

до 16 атм.,

кроме безнапорных сетей

5-12,5

10-16

25 – 63

До 100

Коэффициент снижения рабочего

давления от температуры

20ºС – 1,0

30ºС – 0,6

40ºС – 0,4

50ºС – 0,25

20ºС – 1,0

30ºС – 0,8

40ºС – 0,6

50ºС – 0,45

20ºС – 1,0

30ºС – 0,8

40ºС – 0,6

50ºС – 0,35

незначит.

незначит.

незначит.

Температура транспортируемой неагрессивной среды, ºС

от -30

до + 60

от 0

до +100

от 0

до +60

от 0

до +200

от -30

до +300

от -40

до +450

Температура транспортируемой агрессивной среды, ºС

от -30

до + 40

от 0

до +60

от 0

до +40

от 0

до +200

--

--

Кратковременный модуль упругости, МПа

800

1200

3000

до 25000 в осевом направлении

75000

50000

Длительный модуль упругости, при 20ºС

200

300

850

до 25000 в осевом направлении

75000

--

Коэффициент снижения длительного

модуля упругости от температуры

20ºС – 1,0

30ºС – 0,8

40ºС – 0,65

50ºС – 0,5

60ºС – 0,4

20ºС – 1,0

40ºС – 0,75

60ºС – 0,5

80ºС – 0,35

100ºС – 0,2

20ºС – 1,0

30ºС – 0,9

40ºС – 0,85

50ºС – 0,8

60ºС – 0,7

незначит.

--

--

 4. Рекомендации по применению труб.

С учетом основных факторов (срок эксплуатации, стоимость, прочностные характеристики) для каждого вида труб возможно подобрать оптимальную сферу применения:

Полиэтиленовые трубы: различные трубопроводы большого диаметра для магистральных сетей, а также сети малого диаметра, но большой протяженности при прокладке в сельской местности (при возможности монтажа труб из бухт). Отдельно стоит отметить перспективы применения безнапорных трубопроводов большого диаметра от 1000 до 2000 мм, из витых труб с полой стенкой.

Трубы ПВХ: напорные и безнапорные трубопроводы различного назначения, диаметром до 710 мм, при прокладке в стесненных условиях городской застройки и сложных грунтовых условиях, с учетом подключения трубопроводов меньшего диаметра. Разветвленные водопроводные системы внутриквартальной и городской водопроводной сети. Канализационные трубопроводы среднего и малого диаметра большой протяженности.

Гофрированные полипропиленовые трубы: безнапорные трубопроводы среднего и малого диаметра для прокладки внутри городской застройки, трубопроводы диаметра 1200 мм и выше, неконкурентоспособны с витыми трубами из полиэтилена.

Стеклопластиковые трубы: в зависимости от условий строительства при воздействии высокой температуры и агрессивной среды одновременно. Промышленные технологические трубопроводы для транспортировки нефти и продуктов её переработки.

Чугунные трубы: магистральные  и городские трубопроводы диаметром свыше 600 мм, сооружаемые в местах плотной городской застройки, при реконструкции и перекладке трубопроводов открытым способом, для прокладки в подвижных и водонасыщенных грунтах, а также при невозможности выполнить стыковую сварку полиэтиленовых труб из-за отсутствия энергоисточников на объекте работ.

Железобетонные трубы:

дренажные и ливневые коллекторы диаметром до 2000 мм при условии защиты труб от газовой коррозии.

 Общие рекомендации при выборе полимерных труб различного типа:

- производить расчет трубопровода  с учетом максимальных требований и нагрузок;

- принимать в качестве решающего фактора результаты расчетов, а не показатели кольцевой жесткости –  

   SN, которые определяются эмпирическим путем каждым производителем труб независимо;

-  ограничивать величину вертикальной деформации трубы по результатам расчетов разумными пределами,

   не допуская значительной овализации труб в грунте, даже при соблюдении прочностных характеристик;

-  использовать для расчетов полные сведения о характеристиках труб, в т.ч .справочную и нормативную

    литературу, а не только рекламные каталоги фирм производителей.