Журнал Полимерные трубы - Производство и качество

Про застосування поліетиленових трубопроводів у технологічних мережах

Полімерні труби все більше витісняють труби з традиційних матеріалів (зі сталі, чавуну, бетону, кераміки) при будівництві нових інженерних мереж. Якщо років 10-15 тому це були здебільшого полімерні труби малих діаметрів, то на даний час все частіше застосовуюься полімерні труби середнього та великого діаметрів: для напірних систем – до 1600 мм, для безнапірних –  понад 2000 мм. 

Є приклади застосування поліетиленових труб великих діаметрів і в Україні. Так, наприклад, в Одесі збудовано глибоководний морський каналізаційний випуск з поліетиленових труб діаметром 1600 мм. Новий магістральний водогін у Євпаторії змонтовано з ПЕ труб діаметром 1200 мм.

Протягом останніх 5 років в Україні сталися значні зрушення у підготовці та введенні в дію нормативних документів і стандартів із виробництва та застосування полімерних труб при прокладанні нових і реконструкції старих інженерних мереж [1-5].

Не стоїть не місці й виробництво нових полімерних матеріалів. Широке застосування у виробництві труб знайшов поліетилен типу ПЕ 80, згодом з’явився ПЕ 100.  На даний час все частіше виробники поліетиленових труб застосовують поліетилен типу ПЕ 100+, збільшивши гарантійний термін експлуатації водопровідних систем до 100 років. Зрозуміло, що зміни та доповнення у недавно випущених нормативних документах не завжди встигають за прогресом у розробці нових полімерних матеріалів.

Існує ще одна прогалина – недосконала підготовка спеціалістів для проектних організацій, низька поінформованість керівників будівельно-монтажних організацій та ЖКГ про переваги та можливості нових полімерних матеріалів і технології їх застосування, дефіцит інформації про економічні характеристики трубопровідних систем з різних матеріалів. Проектні інститути та інженери-випускники профільних вищих навчальних закладів, як правило, не знайомі з особливостями проектування та використання сучасних трубопроводів з полімерних матеріалів через відсутність такого курсу в навчальних програмах вишів. 

Слід відзначити,  що поряд з широким застосуванням полімерних труб у мережах ЖКГ, вони ефективно використовуються у промислових трубопровідних системах. Однак цей напрямок  ускладнений частковою відсутністю нормативної бази для обладнання, що виготовляється з полімерів, та застарілими термінами і визначеннями понять, які стосуються полімерних труб. 

Основними нормативними документами для проектування та будівництва  промислових полімерних трубопроводів є СН 550-82 [6] та ВСН 003-85 [7]. На жаль, ці нормативи мало відомі профільним спеціалістам, до того ж інформація, яка представлена в даних стандартах, орієнтована на вже майже «забутий» поліетилен марки ПЕ 63, який у цих нормативних документах називається ПНД (поліетилен низького тиску), та малозрозуміле визначення «типу труби» «Л» (легка), «СЛ» (середньо-легка), «С» (середня), «Т» (важка). Поняття «тип труби» застосовувалося до введення  нормативу SDR. У табл. 1 наведено порівняння величин між «типом труби» та стандартним розмірним відношенням (SDR), вказані максимальні робочі тиски холодної води для різних типів поліетилену.

Таблиця 1. Порівняння величин між «типом труби», серійним числом (S), стандартним розмірним відношенням (SDR) та номінальним тиском води (PN)


У 1970-1980 роках для виробництва напірних труб застосовувався поліетилен високого (ПВД) та низького (ПНД) тиску. Поліетилен високого тиску (має низьку густину) менш міцний, тому труби виготовляли з удвічі товщою стінкою порівняно з поліетиленом низького тиску (має високу густину). На стінках труби наносили напис «Т-ГАЗ», «С-ГАЗ», що згідно з сучасним маркуванням труби відповідає напису «ГАЗ SDR 11» та «ГАЗ SDR 17,6». Саме різна товщина стінок труб одного діаметра та виготовлення труб з поліетилену високого та низького тиску, які не можна зварювати між собою, зумовили створення так званого «запасу поліетиленових труб», які закопували біля траси з метою їх подальшого використання для ремонтних робіт. На даний час поліетиленові труби виготовляють тільки з поліетилену високої густини, тому наявність «ремонтних запасів труб» нормативною документацією не передбачена [1].

Щоб користуватися СН 550-82, коли напірні труби з поліетилену типу  ПЕ 63 вже практично не виробляють, слід зробити перерахунки цих величин для труб із поліетилену типів ПЕ 80 та ПЕ 100. Найважливішою, на думку автора, є інформація, пов’язана з максимальними робочими тисками та максимальною температурою і терміном експлуатації поліетиленових труб (табл. 2). Перерахунки було зроблено тільки для поліетиленових труб із SDR 11, SDR17 та SDR26. Перерахунок робочого тиску для труб із поліетилену ПЕ 80 та ПЕ 100 проводився за пропорційною залежністю. За основу були взяті величини робочого тиску для труб типів ПЕ 63, ПЕ 80 та ПЕ 100 при 20 оС з прогнозованим терміном експлуатації 50 років згідно [2]. Ці дані повністю збігаються з даними для труби з поліетилену типу ПЕ 63, наведеними у СН 550-82. Проведений перерахунок для типів поліетилену ПЕ 80 та ПЕ 100 з прогнозованим терміном експлуатації 25, 10, 5 та 1 рік при температурі 20 оС було взято за базові величини. Для температур 30, 40 50 та 60 градусів Цельсія були введені знижувальні коефіцієнти як для труб із ПЕ 63 для відповідних температур експлуатації.

Таблиця 2. Допустимий робочий тиск та термін служби поліетилено-вих труб для технологічних трубопроводів у залежності від температури експлуатації


Як видно з табл. 2, поліетиленові труби можна експлуатувати у технологічних процесах з температурою до 60 °С, однак при цьому зменшуються технологічний ресурс експлуатації труб і максимальний робочий тиск. Разом із тим, заміна типу поліетилену  ПЕ 63 на тип ПЕ 100 дає можливість при тій самій температурі збільшити максимальний робочий тиск експлуатації поліетиленових трубопроводів на 50-60 %.

Технологічні трубопроводи найчастіше прокладаються наземно або надземно. Їх можна прокладати на естакадах і опорах разом з іншими трубопроводами, температура поверхні яких не перевищує 60 оС.

У зонах можливого пошкодження полімерних труб їх необхідно прокладати в футлярах або кожухах, внутрішній діаметр яких повинен бути на 100-200 мм більший за внутрішній діаметр трубопроводу [6].

Полімерні труби мають у 10-20 разів більше лінійне температурне розширення ніж сталеві. Тому при проектуванні полімерних трубопроводів надземно слід враховувати не тільки ефект лінійної температурної зміни довжини трубопроводу при його експлуатації, а й температуру навколишнього середовища при монтажі полімерних трубопроводів. 

У трубопровідних лініях, де температура видовження труби компенсується за рахунок переміщення самої труби (зварені труби), дуже важливо закріпити лінію в окремих фіксованих точках, щоб передбачити напрям температурного розширення.

Відстані між опорами будуть залежати як від типу поліетилену (ПЕ 80, ПЕ 100), так і від стандартного розмірного відношення (SDR). Розраховані відстані для поліетиленових труб із ПЕ 80 та ПЕ 100 для транспортування води наведені в табл. 3 і 4 [8].  Опори та підвісні кріплення без суцільної основи слід розміщати якомога ближче до фланцевих з’єднань, не дальше 0,1-0,15 довжини прольоту. Зварні з’єднання трубопроводів повинні розміщатися на відстані не менше 50 мм від опор і підвісних кріплень.   

З метою запобігання пошкодження пластмасових труб металевими деталями рухомих опор кріплення в проектах слід передбачати із  встановленням прокладок із еластичного матеріалу – пластмаси або гуми. При цьому прокладку слід встановлюватися таким чином, щоб не порушувався контакт між  трубою та хомутом чи опорою.

Нерухомі опори для трубопроводів повинні виконуватися  у вигляді закріпленого у будівельних конструкціях хомута, з обох сторін якого до тіла труби приварені накладки або в зоні фіксації хомутом труби приварити терморезисторну муфту.


Автор: Ігор Крупак


ЛІТЕРАТУРА

1. ДБН В.2.5-41:2009 «Газопроводи з поліетиленових труб. Частина І. Проектування. Частина II. Будівництво».

2. ДСТУ Б В.2.7-151:2008 «Труби поліетиленові для подачі холодної води . Технічні умови».

3. ДСТУ Б В.2.7-178:2009 «Деталі з'єднувальні для водопроводів із поліетиленових труб. Технічні умови».

4. ДСТУ Б В.2.7-141:2007 «Труби з непластифікованого полівінілхлориду та фасонні вироби до них для холодного водопостачання. Технічні умови»

5. ДСТУ-Н Б В.2.5-40:2009 «Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Проектування та монтаж мереж водопостачання та каналізації з пластикових труб».

6. СН 550-82 «Инструкция по проектированию технологических трубопроводов из пластмассовых труб».

7. ВСН 003-88 «Ведомственные строительные нормы. Строительство и проектирование трубопроводов из пластмассовых труб».

8. Крупак І.М. Інженерні мережі з полімерів: Посібник. – Львів: ЕКОінформ, 2008. – 372 с.


ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА