ГОСТы по полиэтиленовым (ПНД) трубам

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.

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.

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.

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.

Таблица с параметрами первоначальных испытаний показателей стойкости труб по ГОСТу 32415

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

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

Таблица номинальных значений давления в случае механических соединенией

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

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.

Таблица параметров БРТ

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

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.

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.

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.