Полимерные канализационные трубы – предложение есть. Что же выбрать?

Журнал Полимерные трубы - Технологии и материалы

Полимерные канализационные трубы – предложение есть. Что же выбрать?

 
С каждым годом растет объем применения полимерных труб в сетях водоотведения и канализации. Такие традиционные, но морально устаревшие, для канализационных коллекторов  материалы как чугун и бетон все чаще вытесняются  полимерами. Это объясняется тем, что  трубы из полимерных материалов оптимально удовлетворяют требования, предъявляемые к канализационным сетям, а именно:

 – хорошие долговременно сохраняющиеся гидравлические характеристики (отсутствие зарастания);

 – устойчивость к внешним нагрузкам (достаточная кольцевая жесткость);

 – долговременная герметичность соединений;

 – оптимальная коррозионная и химическая стойкость (большинство полимеров не подвержено воздействию агрессивных сред);

 – высокая стойкость к истиранию (скорость абразивного износа полимерных труб значительно ниже, чем аналогичный показатель для труб из чугуна, бетона и асбоцемента);

– простой и быстрый монтаж (за счет значительно меньшей материалоемкости монтаж полимерных труб проводится намного проще);

– конкурентно способная цена.

Производство труб из полимерных материалов для наружных канализационных сетей в Украине идет в соответствии с ДСТУ Б В.2.5-32:2007 «Трубы безнапорные из полипропилена, полиэтилена, непластифицированного поливинилхлорида и фасонные изделия к ним для внешних сетей канализации зданий и сооружений и кабельной канализации». Трубы, произведенные за границей и импортируемые в страну, должны пройти сертификацию на соответствие этому стандарту.

Как видно из названия, стандарт предусматривает использование при производстве канализационных труб полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида. По конструктивным особенностям выделим следующие группы труб:

● трубы гладкие однослойные (рис. 1);

 

рис1

 

                                    Рис. 1

 

● трубы типа А – трехслойные трубы с гладким внутренним и наружным слоем из первичного материала и срединным слоем с пористой структурой из собственного или стороннего вторичного сырья (рис. 2);

рис2

                                             Рис. 2

 

● трубы типа В – трубы с гладким внутренним слоем из первичного материала и ребристым (рис. 3) или гофрированным (рис. 4) наружным слоем из собственного или стороннего  вторичного материала.

 

рис3, 4

                                    Рис. 4


На практике трубы первый и второй группы производятся в основном из непластифицированного поливинилхлорида, имеющего высокие прочность и модуль упругости – до 3000 МПа, но обладающего при этом значительной хрупкостью при недостаточных гибкости и пластичности. Для производства труб типа В чаще используются такие материалы, как полиэтилен и полипропилен, более гибкие и пластичные, чем ПВХ, имеющие более высокий показатель по абразивному износу, но при этом обладающие меньшей жесткостью (модуль упругости составляет 900-1800 МПа).

Чем же вызвано появление труб с достаточно «сложной» конструкцией стенки – труб типа В? Одним из главных требований, предъявляемых к трубопроводам, работающим под воздействием внешних нагрузок (а именно такими и являются подземные безнапорные канализационные трубопроводы) является обеспечение достаточной кольцевой жесткости SN, которую принято выражать в кН/м2, при значительно меньшей материалоемкости.

Для гладких однослойных труб кольцевая жесткость определяется по формуле

формула
      

где     Е – модуль упругости материала трубы, МПа;

Dm – диаметр трубы см;

І –  момент инерции стенки трубы, см3;

s – толщина стенки трубы, см;

SDR – стандартное размерное отношение.

Для труб с профилированной стенкой кольцевая жесткость определяется более сложным расчетом, зависящим от геометрии профиля, толщины стенок  и модуля упругости материала.

Так например, для обеспечения кольцевой жесткости 8 кН/м2 (SN 8) трубопровода диаметром 1000 мм, можно использовать гладкую напорную трубу из полиэтилена (ПЭ 80/100 SDR 21) с моментом инерции 9,044 см3 и удельным весом 143 кг/м (в силу особенностей технологии ПВХ трубы таких диаметров, практически, не выпускаются), а можно применить, например, двухслойную гофрированную трубу для безнапорной и ливневой канализации КОРСИС с удельным весом 46,5 кг/м, а это трехкратная экономия сырья, следовательно, и снижение стоимости (ведь не секрет, что в стоимости полимерной трубы львиную долю занимает сырьевая составляющая).

Этим объясняется то, что (по аналитическим данным) доля применения труб со структурированной стенкой в общем объеме внутреннего  потребления полимерных труб для наружной канализации в Украине выросла с 12,9 % в 2004 г. до 31 % с 2008 г. (или в численном выражении – с 733 т в 2004 г. до 3 551 т в 2008 г.).

корсис

 

Рассмотрим подробнее технологии производства труб с профилированной стенкой и основные торговые марки такой продукции, которые можно встретить на отечественном рынке, их преимуществах и недостатки.

Наиболее распространенными технологиями производства со структурированной стенкой являются:

■ производство двухслойных труб с внутренней гладкой цилиндрической поверхностью и наружной – гофрированной волнистой (рис. 5). Обе стенки производятся одновременно,  соединяются так называемым «горячим» методом и образуют единую «монолитную» конструкцию. При этом между внутренней и наружной стенкой образуются полости, которые облегчают конструкцию, а волнистая наружная стенка обеспечивает необходимую кольцевую жесткость. Сырьем для производства таких труб служит полипропилен, диапазон производимых диаметров – от 110 до 1000 мм. Основными производителями такой продукции для украинского рынка являются Barbara Kaсzmarek, Польша (торговая марка K2-kan), InstalPlast Lask, Польша (InCor), «Эльпласт-Львов», Украина (Е2). Объем потребления продукции этих производителей вырос с 2005 по 2008 г. с 260 т до 1645 т. В дальнейшем, для обозначения таких труб будем применять понятие «ПП трубы с гофрированной стенкой»; может короче ПП-гофра или ПП-ГС

 

рис5

 

                                           Рис. 5

 

■  производство двухслойных труб с внутренней гладкой цилиндрической поверхностью и наружной – гофрированной со специальной двухарочной формой гофра (рис. 6). Обе стенки (как и в предыдущем методе) производятся одновременно и образуют единую «монолитную» конструкцию. При этом между внутренней и наружной стенкой образуются полости, которые облегчают конструкцию, а гофрированная наружная стенка обеспечивает необходимую кольцевую жесткость. Сырьем для производства таких труб служит полиэтилен, диапазон производимых диаметров – от 110 до 1200 мм. На отечественном рынке продукция этой группы встречается под торговой маркой «КОРСИС» производства Рубежанского трубного завода, Украина и Климовского трубного завода, Россия. Производство этой трубы было начато в 2006 г. по лицензии и на оборудовании итальянской компании Polieco (торговая марка – Ecopal) и уже в 2008 г. потреблений этой трубы в Украине составляло 1080 т. В дальнейшем для обозначения этих труб будем использовать торговую марку КОРСИС.

рис6

                                                     Рис. 6

 

 

■ производство труб с пустотелой стенкой, представляющее собой непрерывный процесс намотки на специальных устройствах-барабанах полиэтиленовых профилей различного поперечного сечения с их одновременной экструзионной сваркой между витками. В частном случае профиль может быть в виде пустотелого квадрата или кольца – обычной полиэтиленовой трубы диаметром 25-32 мм (в последнем варианте промежутки между витками заполняются расплавленной полиэтиленовой массой, как с внутренней так и с наружной стороны, рис. 7). В зависимости от необходимой кольцевой жесткости трубы могут наматываться как в один, так и два слоя. Основным производителем такой трубы для Украины является КWH, Польша и Энергоресурс-Инсвест, Украина. Объем использования такой трубы в 2008 г. составил около 100 т. В дальнейшем для упрощения при упоминании об этих трубах будем называть их спиро по принципу технологии ихпроизводства

рис7

 

                                                                Рис. 7

 

Остановимся на том, как особенности конструкции, преимущества и недостатки труб каждого вида влияют на степень удовлетворения общих требований, предъявляемых к трубам для  наружных канализационных систем.

1. Гидравлические характеристики

Одним из важнейших показателей безнапорного трубопровода является гидравлическая шероховатость внутренней поверхности трубы. И если ПП трубы с гофрированной стенкой и трубы КОРСИС, внутренний слой которых образуется путем непрерывной экструзии, имеют практически идеально гладкую внутреннюю поверхность (шероховатость составляет 0,08–0,1 мм), то в трубах спиро1 мм. шероховатость может составлять до

Согласно упоминавшемуся ранее стандарту ДСТУ Б В.2.5-32:2007 в качестве номинального диаметра может выступать как внутренний диаметр (DN/ID) так и наружный диаметр (DN/OD). В силу исторических и конструктивных особенностей ПП трубы и трубы СПИРО выпускаются, в основном, по внутреннему диаметру, тогда как трубы КОРСИС – по наружному. Использование труб, нормированных по внутреннему диаметру удобнее с точки зрения проектирования трубопроводов, когда при проведении гидравлического расчета используется номинальное значение внутреннего диаметра. Использование в качестве номинального наружного диаметра трубопровода более удобно при монтаже (соединение безнапорного трубопровода осуществляется именно по наружной поверхности), а необходимый для проведения гидравлического расчета внутренний диаметр трубопровода задается в технических характеристиках системы.

внутренняя часть трубы

 

Учитывая, что трубы для безнапорного трубопровода подбираются по его пропускному сечению, определяемому внутренним диаметром, выгоднее использовать трубу с максимальным приближением внутреннего диаметра к расчетному значению. В табл. 1 приведен ряд (в порядке увеличения) сечений трубопровода с указанием соответствующих труб.

В последней колонке табл. 1 приведена стоимость пропускного сечения 1 см2 погонного метра трубы, причем для сравнения использованы прайсовые цены трубопроводных систем отечественных производителей: «Эльпласт-Львов» (Е2 – аналог импортного K2-kan), ТД «Евротрубпласт» (КОРСИС) и «Энергоресурс-Инвест» (ТПС-БН – трубы полиэтиленовые с сотовой стенкой безнапорные) при учете кольцевой жесткости SN8. Из таблицы видно, что хотя при одном и том же значении номинального диаметра «живое» сечение труб КОРСИС меньше, чем у Е2 и спирально витой трубы, удельная стоимость сечения труб Е2 выше, чем КОРСИС, стоимость же сечения спирально витых труб самая высокая.

2. Температурный режим работы

Согласно ДСТУ Б В.2.5-32:2007, трубы для наружной канализации, произведенные из полипропилена, имеют код зоны использования UD, что подразумевает их работу при температуре до 70С (кратковременно до 95 °С), тогда как полиэтиленовые трубы (КОРСИС и СПИРО) имеют код зоны использования U – с максимальной рабочей долговременной температурой до 40 °С (практически доказано, что полиэтиленовые трубы допускают кратковременные повышения температуры до 60 °С). Безусловно, полипропилен является более термостойким материалом, чем полиэтилен, что в частности, объясняет его практически исключительное использование для внутридомовой канализации. В наружных же сетях, согласно статистическим данным, за счет уравнивания температур «горячих» и «холодных» стоков с учетом объемов их сливов (на «горячие» стоки приходится не более 10-12 % общего объема сливов) температура не поднимается выше 32-35 °С. Таким образом, преимущество полипропиленовой трубы становится невостребованным.

Недостатком полипропиленовых труб является большая хрупкость при низких температурах. В то время как КОРСИС легко проходит необходимые испытания на ударопрочность при температуре -20 °С, большинство полипропиленовых труб достигают необходимых показателей только при 0 °С.  Конечно в проложенной в земле трубе температуры всегда положительные, однако монтаж полипропиленовых труб зимой при отрицательных температурах может приводить к повреждению трубы, особенно в зоне раструба (муфты).

таб1

 

3. Кольцевая жесткость

Кольцевая жесткость труб с профилированной стенкой заявляется производителем и должна соответствовать нормативному значению. Однако следует отметить, что у труб КОРСИС в следствие двухарочной конструкции гофра (см. рис. 6) запас жесткости (превышение реальных значений кольцевой жесткости над нормируемой величиной) больше, чем у полипропиленовых труб с волнистой формой гофра. У труб СПИРО кольцевая жесткость может достигаться за счет использования различных профилей и нескольких наматываемых слоев. Кольцевая жесткость на полипропилене достигается при меньших толщинах стенок, чем на полиэтилене, однако на полипропилене непросто добиться одновременного соблюдения кольцевой гибкости (восстановления формы трубы после 30%-ной деформации), что является обязательным требованием европейских норм для профилированных труб.

4. Хранение труб

При производстве труб КОРСИС и СПИРО используются светостабилизированные (предварительно окрашенные техническим углеродом) марки трубного полиэтилена, тогда как наружная поверхность ПП труб – рыжего или коричневого цвета. При долгосрочном хранении труб сначала на площадке производителя, затем дилера (торгующей организации), а затем – непосредственно на объекте, наличие надежной светостабилизации существенно влияет на сохранение эксплуатационных характеристик трубы.

Проведенное исследование еще раз наглядно показывает, что         будущее наружных канализационных сетей безусловно за трубами с профилированной стенкой. В этом сегменте работают разные производители с различными технологиями производства труб из разных полимерных материалов. Каждая труба имеет право на существование и свой сегмент рынка, в котором она наиболее востребована. Так в диапазоне диаметров 160-800 мм основная конкуренция идет между трубами КОРСИС и K2-kan, где каждый волен выбирать, что ему ближе, удобнее и выгоднее. При диаметрах же 1000-1200 мм, среди которых в последнее время особенно выделяется трубопроводная система КОРСИС ПЛЮС (номинальный диаметр до 4000 мм) – новая разработка Группы ПОЛИПЛАСТИК совместно с немецкими партнерами, используемая в строительстве не только безнапорной, но и напорной канализации. Отличительными особенностями  трубы КОРСИС ПЛЮС являются гладкая внутренняя стенка, электросварное герметичное соединение труб в раструб за счет интегрированной спирали и большие возможности варьирования профилей жесткости, позволяющие оптимизировать вес трубы для каждого заданного SN и диаметра. преимущества труб КОРСИС практически неоспоримы. На бóльших диаметрах нет равным спирально витым трубам

Автор:  Максим Сезонов

 

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА