ГОСТы по полиэтиленовым (ПНД) трубам

Трубы из ПЭ (полиэтилена), благодаря своим техническим и эксплуатационным характеристикам, успешно применяются в транспортировочных целях, частично вытеснив изделия из металла и бетона, и для прокладки различных силовых коммуникаций. Наиболее высокими показателями по отношению к внешнему воздействию и внутреннему давлению обладают изделия из ПНД – полиэтилена низкого давления. Основным документом, регламентирующим внешние и внутренние характеристики ПНД, правила их транспортировки и хранения, являются государственные стандарты (ГОСТ).

Где применяются полиэтиленовые (ПНД) трубы?

Сфера применения труб ПНД определяется, исходя из эксплуатационных качеств материала: высокой плотности, способности выдерживать значительные внутренние нагрузки, низкой воспламеняемости и устойчивости к химическим реагентам. Трубы из полиэтилена низкого давления широко применяют в различных областях промышленности и народного хозяйства.

• Канализационные системы – для прокладки внутренних и внешних напорных и безнапорных коммуникаций.
• Сети холодного водоснабжения. Трубы ПНД широко применяют для подачи питьевой воды (нет постороннего запаха и привкуса, безопасно для здоровья) и воды для технических нужд – например, для полива в сельскохозяйственной отрасли.
• Организация газопроводов низкого давления (используются трубы ПНД со специальной пометкой «газ»).
• Транспортировка агрессивных жидкостей.
• Организация дренажных систем.
• Гидроизоляционная оболочка для силовых кабелей, электропроводки, связи, где определяющим показателем являются диэлектрические показатели ПНД.
• В монолитном строительстве в качестве формообразующего элемента.
• При организации бурения скважин, рытья колодцев.

Какие существуют ГОСТы на полиэтиленовые трубы ПЭ?

На полиэтиленовые трубы распространяется несколько видов государственных стандартов, в зависимости от эксплуатационных характеристик изделий, сортамента и других параметров.

• Свойства полиэтилена как материала для изготовления труб регламентированы ГОСТом 16338, который был разработан в 1985 году.
• Основным документом, где указываются условия применения ПЭ трубы, является ГОСТ 18599 2001, который сменил действующий до 2003 года ГОСТ 18599 83. Кроме сфер и возможностей использования, здесь отражены основные требования, предъявляемые я к производству труб из полиэтилена, а также – к характеристикам готовой продукции. Данный вид стандартизации применяется к ПЭ трубам для транспортировки различных жидкостей (воды, соков, молока и т.п.) и газов при температуре, не превышающей 40⁰C.
• Документ 22689 2014 устанавливает технические характеристики фасонных составляющих и полиэтиленовых труб для канализационных коммуникаций и внутренних систем водоотведения.
• ГОСТом 50838 (последняя редакция ГОСТа для газовых труб - ГОСТ Р 58121.2) регламентируются требования к ПЭ трубам для прокладки газопровода.
• Для проведения кабеля технические параметры труб регулирует государственный стандарт 18599.
• ГОСТ 32415 2013 регулирует условия использования труб ПНД напорных для водопровода, отопления и соединительных деталей к ним.
• Кроме того, существует ГОСТ 30732 2006, который регламентирует правила использования полиэтиленовых безнапорных изделий в качестве ППУ изоляции для стальных труб.

Каким должен быть ПНД по ГОСТу?

Производство, транспортировка и хранение полиэтилена низкого давления, из которого изготавливают напорные трубы, регламентируют правила – ГОСТ 16338-85, соответственно которым материал получает конкретную маркировку.

Согласно стандартам, для изготовления ПНД используют две технологии, в результате получаются два вида материала.

1. Суспензионный, произведенный путем полимеризации гранулированного вещества С2Н4. В ГОСТе указаны требования к 10 базовым маркам этого ПНД.
2. Газофазный, изготовленный в газовом реакторе с применением катализаторов, сомономеров и других веществ, в правилах указаны требования к основным 20 маркам такого материала.

Листовой ПНД используют для производства различных изделий, в том числе, напорных труб, путем термоформования или механической обработки. Основные технические характеристики, которым должен соответствовать полиэтилен низкого давления, таковы:

• плотность материала должна быть в пределах от 0,931 – 0,970 г/куб. см;
• температура плавления – от 125⁰C и не выше 132⁰C;
• плотность гранул – не менее 0,5 г/куб. см;
• прочность на изгиб и разрыв – от 19 МПа;
• удельное электрическое сопротивление – от 1,014 кОм;
• водопоглощение за месяц календарный – не выше 0,04%.

ГОСТом также регламентируются марки и композиции ПНД, из которых разрешается изготавливать изделия, имеющие контакт с пищевыми продуктами, водой для питья, фармацевтическими изделиями, косметикой и др. Для газофазного типа ПНД разрешены первый и высший сорта; для вида, изготовленного из суспензионного материала – первый и второй.

ГОСТ в производстве полиэтиленовых труб

Стандартизация полиэтиленовых изделий касается не только технологий производства листов ПНД, но и изготовления напорных труб. По положениям ГОСТ 18599, конечный продукт производится двумя основными способами:

• путем экструзии (прессом выдавливается расплавленный полимер, а придается трубе нужная форма посредством головки экструдера);
• способом литья (расплавленный полиэтилен прилипает к стенкам специальной формы, которая вращается в скоростном режиме).

Еще одна методика получения напорных труб ПНД – способом пневматического формирования. В таком случае расплавленное вещество под давлением пневматики подается в форму – в результате получается готовое изделие.

Каких размеров должны быть ПНД трубы?

Государственные стандарты распространяются и на требования к размерам напорных ПНД труб. Главным размерным показателем трубы ПНД является диаметр (в мм), указываемый в маркировке изделий. Параметр соотношения наружного диаметра и толщины трубы SDR – один из основных для напорных изделий, которым определяется значение максимального рабочего давления (MOP) в трубе. Таким образом, чем меньше показатель SDR, тем выше параметр MOP.

Регламентирует основные размеры трубы ПНД ГОСТ 32415, эти данные приведены в таблице.

Марки	80	80, 100
	Серия 2,5; СРО 6	Серия 3,2; СРО 7,4	Серия 4; СРО 9	Серия 5; СРО 11	Серия 6,3; СРО 13,6	Серия 8; СРО 17	Серия 10; СРО 21	Серия 12,5; СРО 26	Серия 16; СРО 33	Серия 20; СРО 41
Д, х103мм	Толщина стенки трубы, х10-1, мм
0,016	30	23	20	—	—	—	—	—	—	—
0,020	34	30	23	20	—	—	—	—	—	—
0,032	54	44	36	30	24	20	—	—	—	—
0,040	67	55	45	37	30	24	20	—	—	—
0,050	83	69	56	46	37	30	24	20	—	—
0,063	105	86	71	58	47	38	30	25	—	—
0,075	125	103	84	68	56	45	36	29	—	—
0,090	150	123	101	82	67	54	43	35	—	—
0,125	208	171	140	114	92	74	60	48	—	—
0,225	374	308	252	205	166	134	108	86	—	—
0,250	415	342	279	227	184	148	119	96	—	—
0,280	465	383	313	254	206	166	134	107	—	—
0,355	590	485	397	322	261	211	169	136	109	87
0,400	665	547	447	363	294	237	191	153	123	98
0,450	—	615	503	409	331	267	215	172	138	110
0,500	—	683	558	454	368	297	239	191	153	123
0,560	—	—	625	508	412	332	267	214	172	137
0,630	—	—	—	572	463	374	300	241	193	154
0,710	—	—	—	645	522	421	339	272	218	174
0,800	—	—	—	—	588	474	381	306	245	196
0,900	—	—	—	—	662	533	429	344	276	220
1,000	—	—	—	—	725	593	477	382	306	245
1,200	—	—	—	—	882	679	572	459	367	294
1,600	—	—	—	—	1176	941	762	612	490	392

Таблица основных размеров полиэтиленовых ПНД труб по ГОСТу 32415

Какие допустимые отклонения размеров полиэтиленовых труб?

Нормативами ГОСТ 32415 предусмотрены предельно разрешенные отклонения от требуемого диаметра и параметры овальности напорных труб.

D, х1000 мм	Доп. отклонение >х10-1, мм	Овальность, мм х10-2не >
0,025	3	120
0,032	3	130
0,040	4	140
0,050	4	140
0,063	4	150
0,075	5	160
0,090	6	180
0,110	7	220
0,125	8	250
0,140	9	280
0,160	10	320
0,180	11	360
0,200	12	400
0,225	14	450
0,280	17	980
0,315	19	1110
0,355	22	1250
0,400	24	1400
0,500	30	1750
0,560	34	1960
0,630	38	2210
0,710	64	—
0,800	72	—
0,900	81	—
1,000	90	—
1,200	108	—

Таблица предельно разрешенных отклонениий по ГОСТу 32415

Как рассчитать основные соотношения у ПЭ труб?

Согласно нормам ГОСТ, полиэтиленовые трубы холодного водоснабжения при показателях рабочей температуры в 20⁰C могут эксплуатироваться в течение 50 лет. Соотношение показателей номинального давления, расчетного напряжения и серии ПЭ трубы будут выглядеть следующим образом:

Д = 10 х Н/С = 10 х MRS/С х К, где Д – давление, Н – расчетное напряжение, С – серия изделия, MRS – минимальный показатель длительной прочности, К – коэффициент запаса прочности с учетом условий эксплуатации трубопровода. Все величины выражаются в МПа.

Если водопровод транспортирует воду с более высокой температурой, для расчета значения допустимого давления вводится коэффициент.

Формула выглядит таким образом: Д1 = Д х К1, где Д1 – допустимый показатель давления, Д – номинальный, К1 – коэффициент снижения давления. Значения коэффициентов в зависимости от температуры представлены в таблице.

К1 для ПЭ труб	Температура воды в ⁰C
1	20
0,93	25
0,80	35
0,74	40

Таблица зависимости коэффициента снижения давления от температуры

Технические требования к ПНД трубам

Для стандартизированных ПЭ труб недопустимо наличие визуальных изъянов ни на внешней, ни на внутренней поверхностях. Стенки должны быть гладкими, без инородных включений, пустот , вздутостей или трещин. ГОСТом 32415 допускается только незначительная волнистость и присутствие полос, идущих вдоль изделия.

Согласно этому стандарту, показатели стойкости труб ПНД к внутреннему давлению определяются путем испытаний, параметры которых приведены в нижеследующей таблице.

№ п/п	Время испытаний, мин., не менее	Температура, в ⁰C	Кольцевое (гидростатическое) напряжение для марки ПЭ, кПа
			100	80
1	6 тыс.	20	12 тыс.	10 тыс.
2	165*60	80	5400	4500
3	60 тыс.	80	5 тыс.	4 тыс.

Таблица с параметрами первоначальных испытаний показателей стойкости труб по ГОСТу 32415

Если происходит пластическое разрушение, трубы ПЭ подвергают повторным испытаниям, условия которых приводятся далее.

ПЭ 100
Гидростатическое напряжение, кПа	Время, ч
5400	165
5300	256
5200	399
5100	629
5 тыс.	1 тыс.
—	—

Таблица с параметрами повторных (в случае провала первых) испытаний показателей стойкости полиэтиленовых труб по ГОСТу 32415

Хочется отметить отдельные моменты касательно испытаний:

• После нагрева до температуры 108 -112⁰C трубы ПЭ для водоснабжения могут удлиниться: допустимая величина растяжения – 3%. Испытания для изделий с толщиной стенки до 8 мм длятся 58-62 мин, до 16 мм – 118-122 мин, свыше – 238-242 мин.
• Марка ПЭ 100 должна иметь относительное удлинение при разрыве не менее 350%.
• Показатель текучести в сравнении с исходным состоянием изменяется не более чем на 20%, термостойкость при t 20⁰С – от 20 минут.

Какая должна быть стойкость у соединений труб согласно ГОСТу?

Основными способами соединения полиэтиленовые труб являются:

• механический – посредством фитингов;
• сварная стыковка.

Вид применяемого соединения зависит от назначения трубопровода, давления в нем и диаметра изделия. Показатели стойкости соединения ПЭ труб регламентируются правилами ГОСТ Р ИСО 12176-4-2014.

Показатели стойкости сварной стыковки проверяются в течение 165 часов при температуре 80⁰С при напряжении 4,5 МПа для труб ПЭ 80 и 5,4 МПа – для изделий ПЭ 100.

Механические соединения проверяются на протяжении часа при температуре в 20⁰С при номинальном давлении, увеличенном в 1,5 раза. Эти соединения также проверяют на растягивающую нагрузку, которая рассчитывается на основании формулы

РН = 1,5 х Н х π х (НД-ТС) х ТС, где РН – растягивающая нагрузка, Н – допустимая величина напряжения (8 МПа – для труб ПЭ 80, 10 МПа – ПЭ 100), НД – номинальный наружный диаметр, ТС – средняя толщина стенки трубы. Для выбора номинальных значений давления можно использовать таблицу

SDR	Номинальное значение давления, х10-1
	ПЭ 80	ПЭ 100
41	32	40
33	40	50
26	50	60
21	60	80
17	80	100
13,6	100	125
11	125	160

Таблица номинальных значений давления в случае механических соединенией

Если соединение осуществляется с помощью компрессионных фитингов, при испытании давления нужно ориентироваться на следующие данные.

Температура испытаний, ⁰C	Время, не <	Давление для фитингов, материал
		PP-R	PP-B	PP-H	POM	ABS
20	1000 ч	1,2 х НД		1,5 х НД
40		0,8 х НД		1,1 х НД

Таблица данных для использования в рассчёте в случае применения компрессионных фитингов

Характеристики труб для газа

Регламентацию технических характеристик газовых труб из полиэтилена дает ГОСТ Р 50838-2009 (последняя редакция ГОСТа - ГОСТ Р 58121.2-2018). Основные особенности таких изделий:

• на изготовление идут только марки ПЭ 80 и ПЭ 100;
• диаметр трубы для газопровода – от 20 и до 225 мм;
• маркировка – желтый/оранжевый цвет труб, или черный с нанесением полос желтого/ оранжевого цвета по длине изделия;
• плотность должна быть от 930 кг/куб. м;
• массовая часть сажи составлять не более чем 2,0-2,5%;
• наличие летучих веществ – до 350 мг/кг.

Эти показатели – общие для обеих марок ПЭ – 80 и 100.

В нижеследующей таблице – параметры БРТ – быстрого распространения трещин, отличающиеся в зависимости от марки.

Параметры	Марка полиэтилена, значение х10		Единица измерения
	100	80
ПТР при 190º/5 кгс	0,01-0,05	0,03-0,12	г/10 минут
Стойкость к МРТ при t 80⁰С для изделий номинального диаметра 160 или 110 мм и SDR 11	50 (при нач. напряжении 4,6 тыс. кПа)	50 (при нач. напряжении 4000 кПа)	не меньше, в ч

Таблица параметров БРТ

Также имеют различия газовые трубы марок 80 и 100 в коэффициентах запаса прочности.

Рабочее давление макс., кПа
		300	400	600
ПЭ 80	SDR 26	2,1
	SDR 21	2,7	2,0
	SDR 17,6	3,2	2,4
	SDR 17	3,3	2,5
	SDR 13,6	4,2	3,2	2,1
ПЭ 100	SDR 26	2,7	2,0
	SDR 21	3,3	2,5
	SDR 17	4,2	3,1	2,1
	SDR 13,6	5,3	4,0	2,6

Таблица коэффициентов запаса прочности ПЭ 80 и ПЭ 100

Газовые трубы, изготовленные в соответствии с нормами ГОСТ, применяются и в других сферах – устройства дренажных систем, вентиляции, хотя это не предусмотрено в стандартах. В таких случаях параметры изделий определяются назначением и условиями эксплуатации.

Канализационные трубы из ПНД - технические показатели

Отдельным стандартом ГОСТ 22689 регламентируются требования к ПЭ трубам для канализационных коммуникаций. Документом регулируются параметры, которым должны отвечать изделия, а также характеристики патрубков, отводов, заглушек и других фасонных элементов. Стандарты нормируют диаметры, а также соотношение с толщиной стенок и предельную длину отрезков. Основные характеристики труб ПЭ для канализационных коммуникаций:

• Для прокладки канализации выпускаются полиэтиленовые трубы безнапорные – с показателем давления в 5 атмосфер, напорные – в 20 атмосфер.
• Используются ПЭ трубы диаметром от 40 до 280 мм, изготовленные из материала ПЭ 100 или ПЭ80.
• Показатель значения толщины стенки ПЭ канализационной трубы в зависимости от наружного диаметра – от 30 до 136 мм.
• Норма растяжения ПЭ канализационной трубы после нагрева – не более 3%, притом растрескивание и появление пузырей недопустимо.
• ПТР изделий, предназначенных для использования стыковой сварки, не должен превышать показатель 2 х 10^-1г/10 минут.
• Параметры величин ПТР для канализационных труб регламентируются нормами ГОСТ 11645.
• При соединении частей трубопровода посредством фасонных элементов с уплотнителями параметры водонепроницаемости должны достигать 15 мин (при давлении в 0,05 Мпа), показатель воздухонепроницаемости – 5 мин (давление 0,01 Мпа).
• Рекомендуемая допустимая рабочая температура – 40⁰C, при более высоких показателях наступает размягчение стенок трубы.

Трубы ПЭ повышенной термостойкости

Полиэтиленовые трубы повышенной термостойкости (PE-RT) применяются в коммуникациях горячего и питьевого водоснабжения, низкотемпературного (до 80⁰С) водяного отопления, прогрева почв, системах устройства «теплых полов». Октеновые ответвления, идущие от основной цепи полимера, которые отличают PE-RT от обычного ПЭ, способствуют повышенной термостойкости, надежности и прочности материала. Такие трубопроводы могут работать под давлением от 2 до 10 бар при температурах до аварийных 95⁰С.

Сортамент труб PE-RT представлен в таблице.

СРО	6	7,4	9	11	13,6	17
D х102мм	Толщина стенки х10-2, в мм
0,10	170	140	130	130	130	130
0,12	200	180	140	130	130	130
0,16	270	220	180	150	130	130
0,20	340	280	230	190	150	130
0,25	420	350	280	230	190	150
0,32	540	440	360	290	240	190
0,40	670	550	450	370	300	240
0,50	830	690	560	460	370	300
0,63	1050	860	710	580	470	380
1,25	2080	1710	1400	1140	920	740
1,40	2330	1920	1570	1270	1030	830
1,60	2660	2190	1790	1460	1180	950
1,80	2990	2460	2000	1640	1330	1070
2,00	3320	2740	2240	1820	1470	1190
2,25	3740	3080	2520	2050	1660	1340
2,50	4150	3420	2790	2270	1840	1480
3,15	5230	4310	3520	2860	2320	1870
3,55	5900	4850	3970	3220	2610	2110
4,50	—	6150	5030	4090	3310	2670
5,00	—	6830	5580	4540	3680	2970

Таблица сортамента труб PE-RT

Трубы PE-RT поставляют в катушках, бухтах, отрезках. Отклонение труб длиной до 12 м составляет +-10 мм. Некоторые допустимые показатели отклонений и овальность изделий представлены в таблице.

D, х100 мм	Отклонения > мм	Допустимая овальность, не >, х10-1мм
0,20	0,3	12
0,25	0,3	12
0,32	0,3	13
0,50	0,5	14
0,90	0,9	18
1,10	1,0	22
1,25	1,2	25
1,80	1,7	36
2,00	1,8	40
2,25	2,1	45
2,50	2,3	50
2,80	2,5	98
3,15	2,8	111
4,00	3,6	140
4,50	3,8	158
7,10	4,9	—

Таблица допустимых показатели отклонений и овальности изделий PE-RT

Данный вид полиэтилена был одобрен и включен в нормативы ГОСТ Р 52134 (в редакции 2010 г.), а в сентябре 2015 г. – в ГОСТ последней редакции 32415–2013.

Маркировка ПНД труб – её особенности

На наружную поверхность ПЭ труб наносится информация в виде букв и символов, которая содержит технические данные изделий. Маркировка должна быть четкой, разборчивой, контрастной к цвету трубы и устойчивой к истиранию. Она содержит следующие сведения:

• наименование фирмы-производителя либо товарный знак компании;
• материал (ПЭ) трубы, марка полиэтилена;
• номинальный диаметр и толщина стенки в мм;
• значение SDR;
• назначение изделия (водопроводная, газовая);
• стандарты производства, ГОСТ;
• номер партии и линии, дата производства.

Преимущества ПНД труб

Широкое применение полиэтиленовых труб в различных сферах промышленности, быта, народного хозяйства обусловлено их преимуществами перед изделиями из других материалов.

1. Гарантийный срок эксплуатации в 50 лет производителями дается только трубам из полиэтилена.
2. ПНД трубы не нуждаются в катодной защите, а значит – в дополнительном обслуживании.
3. ПЭ изделия не подвержены коррозии, агрессивному воздействию химических веществ.
4. Легкие полиэтиленовые трубы, смотанные в бухты, позволяют сэкономить на материалах для монтажа трубопровода и время на его прокладку.
5. Водопроводные ПЭ трубы можно многократно монтировать, они легко утилизируются.
6. За счет применения стыковочной сварки экономятся средства на монтаже трубопровода.
7. Использование ПЭ трубопроводов гарантирует чистоту транспортируемой жидкости, отсутствие постороннего запаха и примесей.
8. Высокая эластичность позволяет выдерживать не только сдвиги грунта, но и землетрясения.

Преимущества ПЭ труб в сравнении со стальными изделиями

• При замерзании воды низкий модуль упругости препятствует разрушению стенок полиэтиленовых труб в отличие от изделий из стали.
• Просадка здания, где пролегает коммуникация, может вызвать нарушение целостности металлической трубы, в то время как трубы ПНД могут выдерживать растяжение до 7%, не теряя целостности.
• Монтаж, обслуживание и замена ПЭ труб гораздо экономичнее в плане финансовых, временных и трудовых затрат.
• Труба из полиэтилена не принадлежит к разряду опасных грузов.
• Полиэтиленовые изделия гораздо легче металлических – стальных, чугунных: при укладке можно обойтись без погрузочной техники.
• ПЭ изделия поставляются, кроме отрезков, в бухтах, более удобны и менее затратны в транспортировке: за один рейс можно перевезти труб из полиэтилена в 5 раз больше, чем из металла.
• Из-за ограниченной длины стальных отрезков приходится на 1 км трубопровода делать много стыков (швы на металле наиболее уязвимы для коррозии) – длина одного отрезка ПЭ трубы до 110 мм в диаметре в бухтах может составлять до 2000 м. А стыковая сварка ПЭ дешевле, проще и быстрее, не требует высокой квалификации специалиста.
• Наружный диаметр полиэтиленовых изделий, в отличие от стальных коммуникаций, может варьироваться от 20 до 1200 мм.
• ПЭ трубы более стойки к гидроударам из-за высокого модуля упругости, в отличие от стальных труб.
• Идеально гладкая внутренняя поверхность стенок трубы из полиэтилена не дает образовываться засорам, отложению примесей: с годами напор в ПЭ трубе не изменяется.
• Теплопроводность ПЭ изделий ниже, чем металлических: при транспортировке холодной воды прилегающая к стальной трубе стена разрушается, с ПЭ трубами этого не произойдет.
• Максимальный срок службы стальных труб – 15-20 лет, ПЭ изделий – до 50.

Преимущества ПЭ труб перед изделиями из металлопластика

• Полиэтиленовые трубы, а также крепежные материалы для их соединения гораздо дешевле металлопластиковых изделий.
• Размеры диаметра металлопластиковых труб ограничены – 16-63 мм, тогда как ПЭ коммуникации могут иметь диаметр от 20 до 1200 мм.
• Соединения ПЭ боле прочны (например, для сшитого полиэтилена используют специальные фиксирующие гильзы, герметизирующие место стыка частей трубы). Металлопластиковые изделия имеют открытое соединение фитинга и трубы, что с течением времени может привести к нарушению герметичности и течи.
• Трубы из полиэтилена более стойки к механическим повреждениям.
• Трубы из полиэтилена выдерживают без ущерба низкие температуры, в отличие от металлопластиковых, которые после размораживания воды могут просто разорваться.

По большому счету, ПЭ трубы можно назвать универсальными, хотя целевое их назначение – водопроводные, канализационные, газовые, использование этих изделий гораздо шире.