Диаметр и толщина полиэтиленовых труб

И снова здравствуйте!

Продолжаем серию обзорных статей, посвящённых трубной арматуре. Тема очередного выпуска — трубы ПНД для водопровода: технические характеристики, плюсы и минусы, сфера применения, особенности выбора и монтажа.

Что такое ПНД труба

Трубы ПНД формуются посредством расплава и непрерывной экструзии из гранулированного высокоплотного полиэтилена, так называемого полиэтилена низкого давления (ПЭНД, ПЭВП, HDPE).

Технические характеристики и свойства

Различия в технологиях полимеризации этилена (температура, давление, компонентный состав) предопределяют в итоге и отличия в свойствах конечного продукта. В результате полиэтилен делится на множество модификаций: полиэтилен высокого, среднего и низкого давления, сшитый полиэтилен и пр. По сути, их основное отличие заключается в структуре кристаллической решётки и плотности полученных полимеров. Именно это качество предопределяет прочностные характеристики изделий и сферу их применения.

ПНД-трубы выпускаются в 4 основных модификациях, особенности которых предопределяют сферу их использования:

Числовой индекс после аббревиатуры «ПЭ» обозначает устойчивость межмолекулярных связей в пластике. Чем выше данное значение, тем прочнее материал.

Технические характеристики ПНД-труб

Сорт полиэтилена ПЭ 100 ПЭ 80 ПЭ 63 ПЭ 32 (ПЭ-1) Сырьевая база Отменное качество сырья ПЭ вторичной переработки Минимальный индекс прочности 10 Мпа 7,5 Мпа 6,3 Мпа 3,3 Мпа Плотность 0,965 г/м³ 0,941 г/м³ Степень кристалличности 75-85% Максимальное рабочее давление 3,3-10 Мпа Рабочий температурный режим от -20 до +40°C Температура плавления 130°C 120°C Температура хрупкости -60°C -40°C Прочность на разрыв 38 Мпа Прочность на растяжение 9,8-16,67 Мпа Прочность на изгиб 11,77-16,67 Мпа Индекс упругости 117,68-254,97 Мпа Минимальное относительное удлинение на разрыв 350% 250% Водопоглощение 0,01% Срок службы до 80 лет до 60 лет до 50 лет

Следует отметить, что приведённые физико-технические характеристики основаны на общих свойствах полиэтилена низкого давления, и в зависимости от технологии экструзии и толщины стенки они могут колебаться.

Особенности материала, его преимущества и недостатки

Физические и химические свойства ПНД-материала предопределяют ряд его эксплуатационных особенностей, выгодно отличающих его от большинства видов пластика, в том числе, казалось бы, от родственного ПВД:

• Плотность молекулярной кристаллической решётки обеспечивает материалу высокую прочность, упругость и газонепроницаемость. Он устойчив к внешнему и внутреннему давлению, растяжению и температурным перепадам. Эти качества позволяют прокладывать ПНД-трубы под землёй, не переживая за подвижки грунта, благодаря чему они широко используются в сейсмически активных регионах.
• Эластичность полимера позволяет его легко сгибать и при необходимости осуществлять бесфитинговый монтаж, сэкономив немалую часть бюджета на покупку соединительных элементов.
• Микропористая структура делает ПНД-материал лёгким, облегчая доставку и монтаж арматуры. Кроме того микропоры поглощают вибрационные шумы, создаваемые потоком воды.
• Инертность к большинству солей, кислот и щелочей как органического, так и неорганического происхождения и прочим химическим веществам. Взаимодействие с водой и кислородом не провоцирует процесс окисления и не запускает коррозийные процессы.
• Технологии производства позволяют достичь абсолютной гладкости поверхности, благодаря чему улучшаются гидравлические способности магистрали, а внутри не скапливаются отложения и не образуются наросты.
• ПНД-материал не восприимчив к биологическому заражению, в его структуре и на поверхности не размножаются бактерии и грибки.
• Полиэтилен относится к классу диэлектриков, а значит, не способен проводить электрический ток.
• Органическая природа и отсутствие в составе материала токсичных веществ делают его экологичным и безопасным.

Чтобы картина была полной, нельзя пренебрегать минусами ПНД-материалов:

• Чем выше плотность, тем большую нагрузку способен выдерживать материал. Однако вместе с тем кристаллическая решётка становится более хрупкой и восприимчивой к ударным нагрузкам и экстремально низким температурам.
• Ультрафиолетовые лучи также губительно влияют на структуру полимера, который со временем рассыхается и растрескивается.
• Под действием высоких температур ПНД-пластик склонен размягчаться, поэтому температурный режим носителя, как правило, ограничивается 40°C.
• Полиэтилен горюч и при горении изначально безопасные вещества трансформируются в токсичные.
• Если выполнить монтаж ПНД-трубопровода с учётом всех недостатков, водопроводная сеть способна безаварийно прослужить порядка 60-80 лет.

Сфера применения

Сферу применения ПНД-труб предопределяет марка полиэтилена (см. в таблице).

Требования к изделиям

Согласно установленным стандартам изделия обязаны:

• Соответствовать санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям;
• иметь ровную гладкую поверхность как снаружи, так и внутри. Не допускается наличие посторонних вкраплений, трещин, углублений или пузырей;
• выдерживать нагрузки согласно заявленным классам;

Температура воспламенения материала не должна быть ниже 300°C.

Кроме того производитель обязан по всей длине наносить информацию о назначении и технических параметрах изделия. Разрыв между маркировкой не должен превышать 1м.

Важно! Метод, которым нанесена маркировка, не должен нарушать целостность трубы. Термотиснение или окрашивание, посредством которых наносится маркировка, не должны вызывать растрескивание или разъедание материала.

Маркировка, размеры и диаметры

ПНД-трубы для водоснабжения выпускаются в широком ассортименте длин и диаметров (от 10 до 2000 мм):

• В прямых отрезках длина изделий варьируется в диапазоне 3-24 м.
• В бухтах или катушках длина труб может превышать 500 м.
• При диаметре от 180 мм и выше ПНД-трубы выпускаются только в отрезках.

Плотность полиэтилена

Столь небольшая разница в плотности материалов только на первый взгляд несущественна. На самом деле, чем выше коэффициент плотности, тем жёстче и прочнее изделие, а его оболочка устойчивее к проникновению газов.

Диаметр ПНД-труб и что такое SDR

Стандартами обозначены следующие типоразмеры ПНД-труб:

• Наружный диаметр – от 10 до 160 (для ПЭ 32) и до 2000 мм (для ПЭ марок 63, 80 и 100).
• Толщина стенки – от 5 до 53,3 мм.
• Масса на 1 п.м. – от 51 г до 700 кг (для ПЭ марок 63, 80 и 100) и от 52 г до 8,13 кг (для ПЭ 32).

SDR – это показатель соотношения наружного сечения ПНД-трубы к толщине её стенки. Фактически он вычисляется по формуле:

На заметку! Индекс SDR обозначает прочность ПНД-трубы: чем ниже цифровой код, тем толще стенка трубы, и тем она крепче и большую нагрузку способна выдержать.

Серия трубы и номинальное давление

Давление, при котором пластиковые трубы могут работать безаварийно, и собственно их назначение зависит от марки полимера и показателя SDR.

Нормативные документы

Производство водопроводных ПНД-труб регламентируется нормативами ГОСТа 18599–2001.

Пример маркировки ПЭ трубы

Условиями ГОСТа предписывается обязательное включение в маркировку следующих данных:

• Наименование производителя или обозначение его товарного знака.
• Класс полиэтилена.
• SDR-индекс.
• Типоразмер (сечение, толщину стенки).
• Номинальное давление.
• Температурный режим.
• Назначение.
• ГОСТ, в соответствии с которым произведена продукция.

Дополнительно может указываться дата изготовления, номер партии, данные о сертификации и иная информация, которую изготовитель посчитает нужным донести до потребителя.

Помимо буквенно-цифровых обозначений производитель обязан нанести продольную цветовую маркировочную полосу, которая позволяет визуально определить назначение трубы:

• Синим цветом обозначаются изделия, предназначенные для организации питьевого водоснабжения.
• Жёлтым – для газоснабжения.
• Труба без маркировочной полосы относится к категории технических.

На заметку! Для организации ГВС лучше использовать ПНД-трубы с маркировкой «PN». Такое обозначение говорит о многослойности изделия, в котором один из слоёв выполняется из стекловолокна, фольги или стальной сетки и выполняет функцию армирования.

Как выбрать ПНД трубу

Кроме того что поверхность пластиковой трубы должна быть абсолютно гладкой и ровной, следует проконтролировать равномерность толщины стенки, хотя бы в пределах видимости.

• Выбирая подходящий диаметр, следует ориентироваться на диаметр подающей магистрали. Для создания хорошего напора желательно отдавать предпочтение чуть меньшему сечению.
• Для обустройства холодного и горячего водоснабжения чаще всего применяют трубы с сечением в 20-25 мм при толщине стенки в 2 мм.
• Для полива приусадебного участка используют трубы с сечением в 32-40 мм.

Примерная стоимость

Как правильно соединять трубы ПНД

Одно из главных достоинств ПНД-труб – возможность самостоятельного монтажа, а огромное разнообразие фитинговых элементов (соединительных муфт, переходников, угольников, заглушек и пр. фитингов) позволяет собрать водопроводную магистраль любой конфигурации.

Специфика же материала предоставляет пользователю право выбора наиболее удобного способа сборки трубопровода из практикующихся четырёх:

• Стыковая сварка.
• Электромуфтовая сварка.
• Посредством компрессионных фитингов.
• Фланцевое соединение.

Первые два способа относятся к разряду неразъёмных и обеспечивающих наибольшую прочность и герметичность. Два последних дают возможность разобрать соединение при необходимости и собрать заново.

Неразъемные способы соединения

Электромуфтовая (электродиффузионная) сварка выполняется посредством полимерных терморезистивных фитингов (электромуфт), с внутренней стороны которых вмонтирована специальная нагревательная спираль. Вставленные в фитинг трубы соединяются за счёт расплава слоя полимера на стенках стыкуемых деталей. Режим сварки задаётся датчиками и штрих-кодом, нанесённым на муфту, а считывается и контролируется электросварочным аппаратом, подключаемым к фитингу через установленные на нём клеммы.

Монтаж ПНД-трубопровода электромуфтовой сваркой актуален при:

• Укладке трубопровода в толще грунта (особенно в сейсмически активных областях).
• Соединении труб сечением свыше 2 см и толщиной стенки от 3 мм.

Стыковая сварка предполагает применение специализированного сварочного оборудования (паяльника), которым расплавляются срезы ПНД-труб. Затем эти торцы соединяются между собой. Данный метод потребует тщательной подготовки и выработки навыка «склеивания». Торцы стыкуемых отрезков необходимо обрезать идеально ровно (под углом в 90°C), а при совмещении расплавленных торцов важно контролировать степень нажима и избегать прокручивания деталей.

Важно! Из-за наплывного шва, образуемого оплавленным пластиком, снижается пропускная способность водопроводной магистрали. Поэтому технология стыковой сварки не применяется для ПНД-труб сечением до 50 мм.

Применение разъемных соединений при монтаже ПНД-трубопровода

Компрессионный тип соединения является, пожалуй, самым популярным в сфере частного строительства, но рекомендован он исключительно для систем холодного водоснабжения. Компрессионные фитинги, ключевым элементом которых являются обжимные гайки, не только обеспечивают надёжную стыковку, но и позволяют выполнить переход на резьбовое соединение, столь необходимое при подключении к металлической магистрали.

Фланцевая технология сборки ПНД-трубопровода редко применяются в частном строительстве. Но в случаях, когда требуется выполнить безрезьбовой переход на другой вид труб, данный способ соединения считается незаменимым. По сути, к стыкуемым отрезкам одним из вышеозначенных способов сначала должен быть приварен фланец (торцевой элемент в форме круглой или прямоугольной пластины с отверстиями под болты), затем посредством этих фланцев трубы стягиваются. Для герметичности между фланцами размещается резиновая прокладка.

Важно! Из-за необходимости проведения систематических профилактических проверок трубопроводы, смонтированные компрессионным или фланцевым способом, нельзя погружать в грунт.

Особенности монтажа своими руками

Сравнивая затраты на монтаж стального и ПНД трубопровода, последний позволяет сберечь до 40% семейного бюджета, прежде всего за счёт возможности выполнить работу своими руками и без привлечения дорогостоящего оборудования.

Актуально использование полиэтиленовых труб и в том случае, когда требуется замена старого водопровода. Гибкость изделий даёт возможность просто протянуть их внутри вышедшей из строя магистрали, которая к тому же обеспечит дополнительную защиту нового трубопровода.

Правила установки полиэтиленового водопровода

Придерживаясь нескольких простых правил, Вы без труда сможете обустроить водопроводный контур из ПНД-труб самостоятельно:

• Перед началом работ необходимо создать проектную схему будущей водопроводной магистрали. Она поможет определиться с необходимым количеством и типоразмером трубного материала и фитингов.
• При укладке трубопровода в грунт, заблаговременно следует подготовить траншею:

1. Глубина рва желательно располагать ниже уровня промерзания почвы, иначе потребуется основательное утепление магистрали по всей длине.
2. Ширина траншеи должна на 4 см превышать диаметр трубы: по 2 см с каждой стороны.
3. На дне рва обустраивается и утрамбовывается дренажная «подушка» из песка или смеси песка с гравием слоем в 10-20 см.
4. Грунт, находящийся в непосредственном контакте с трубопроводом должен быть очищен от предметов, несущих потенциальную угрозу его повреждения.

• Для снижения нагрузки, оказываемой толщей земли на магистраль, желательно использовать защитный короб, который совместит в себе функции защиты и утепления.
• При поверхностной прокладке полиэтиленового трубопровода следует предусмотреть его защиту от губительного ультрафиолета. Утепление также позволит продлить срок его эксплуатации.
• При необходимости выполнить изгиб жёсткой трубы, последняя должна предварительно быть разогрета с помощью строительного фена.

Заключение

Как видите, организовать водопроводный контур из ПНД-труб вовсе несложно. Если же у Вас остались вопросы, посмотрите видео, в котором эксперт наглядно расскажет о тонкостях работы с этим материалом. Если же и после просмотра ролика у Вас останутся неразрешённые вопросы, подписывайтесь на наш канал и оставьте их в комментариях к статье.

Комплектующие из различных сортов пластика постепенно вытесняют другие материалы из сферы возведения трубопроводов бытового назначения. Полиэтилен низкого давления – полимер, который имеет широкую сферу применения: от поливных систем до коммунальных сетей.

Особенности труб из полиэтилена низкого давления

Один из популярных полимеров, используемых для производства комплектующих для трубопроводов различного назначения, – полиэтилен низкого давления. Трубы из него формуются в достаточно мягких условиях, позволяющих создать прочную структуру, не разрушая молекулы полиэтилена (температура 150 градусов и давление до 2 МПа).

Полученные по такой технологии изделия обладают следующими особенностями:

• биологическая и химическая инертность – полиэтилен не является комфортной средой для размножения бактерий и грибков, не реагирует с транспортируемыми веществами, внешней средой и другими материалами, используемыми для прокладывания трубопровода;
• отсутствие швов – ПНД-трубы формуются сразу в виде трубок, поэтому у них нет слабых мест, подверженных порывам;
• прочность материала на сжатие, растяжение и изгиб позволяют выпускать длинномерные трубы, используя которые можно протянуть сеть любой геометрической формы с минимальным количеством узлов;
• плотность и эластичность стенок – ПНД-трубопровод выдерживает скачки температур и давления рабочей и внешней сред;
• герметичность – стенки труб не пропускают частицы транспортируемых веществ и препятствуют газообмену рабочей среды с внешним воздухом;
• малый вес, упрощающий транспортировку и монтаж, – даже моток самой длинномерной трубы легко перенести в руках;
• звукопоглощение – мягкие стенки полиэтиленовых труб гасят вибрацию рабочей среды и не шумят;
• гладкость – в трубах низкое гидродинамическое сопротивление;
• неустойчивость к ультрафиолету, экстремальным температурам и интенсивным нагрузкам – уличные части инженерных сетей из ПНД-труб необходимо прокладывать глубоко под землей или защищать кожухом;
• пожароопасность – полиэтилен легко воспламеняется, начинает выделять токсины, опасные для жизни.

Обратите внимание! Несмотря на прочность и эластичность острые углы из полимерных труб делать нельзя. Во-первых, это ухудшает эксплуатационные качества трубопровода, так как снижается его пропускная способность и появляются узлы, подверженные засорению. Во-вторых, в местах сильного изгиба образуются заломы и растяжения стенок, которые при эксплуатации легко повреждаются, образуя течи.

С учетом всех перечисленных особенностей, ПНД-изделия применяются при монтаже трубопроводов, имеющих различное назначение:

• водоснабжение,
• водоотведение,
• газоснабжение,
• защита электрокабелей и линий связи,
• полив.

Стандарты и типоразмеры

Производство труб выполняется в соответствии с установленными стандартами: отечественным ГОСТ 18599-2001 и международным ISO 4427-1:2007. На завершающем этапе изготовления ПНД-изделия маркируют – наносят на их поверхность данные об изготовителе (наименование фирмы, номер партии и отметку ОТК) и технические параметры (марку полиэтилена, назначение, SDR, диаметр, толщину стенок).

Обратите внимание! Трубы из полиэтилена низкого давления имеют широкий типоразмерный ряд, но соотношение параметров строго стандартное. Чтобы подобрать трубы, соответствующие техническим требованиям монтируемого трубопровода, пользуются таблицами и онлайн-калькуляторами.

Марки ПНД

Маркой материала называют цифровой код, следующий на маркировке после общего для всех полиэтиленовых труб обозначения ПЭ, ПЕ или РЕ (на импортных изделиях), – число, указывающее на рабочее давление в трубопроводе:

Этой аббревиатурой обозначают стандарт соотношения параметров трубы (Standart Dimension Ratio) – коэффициент прочности или устойчивости. Чем больше это значение, тем хуже труба переносит напор рабочей среды и гидроудары, давление почвы при подземном прокладывании и механическое сдавливание при внешнем воздействии.

Коэффициент учитывают при выборе расходных материалов для организации напорного трубопровода: чем выше давление рабочей среды, тем более толстыми должны быть стенки труб, соответственно, SDR должен быть как можно меньше.

Обратите внимание! При нанесении маркировки коэффициент устойчивости указывают не все производители. При необходимости его легко вычислить, разделив диаметр трубы на толщину ее стенок.

Диаметр и длина трубы

ПНД-трубы выпускают в двух вариантах: отрезками по 12 метров и длинномерами, скрученными в бухты. Отрезки удобно использовать при прокладывании внутридомовых участков трубной сети, а длинномерные трубы – при подземном монтаже, организации систем полива и оборудовании теплого пола.

Форма выпуска и размеры бухты зависят от диаметра:

Вес трубы и толщина стенки

Масса трубных изделий из полимеров значительно меньше, чем у металлических, керамических и асбестоцементных, поэтому при расчете трубопровода этой характеристикой часто пренебрегают. Однако, нельзя забывать, что на сооружение инженерных сетей требуется большое количество расходных материалов, которые в совокупности имеют уже ощутимый вес, какими бы легкими не были отдельные трубы.

Расчет общей массы выполняется в случаях, когда необходимо перевезти большое количество трубной продукции или соорудить облегченную конструкцию, не оказывающую больших нагрузок на опоры или подвесы.

Рассчитать массу конкретной трубы сложно, так как известны только ее геометрические параметры, а плотность не указана ни на самом изделии, ни в сопроводительной документации. Для подсчета пользуются усредненными данными, учитывающими марку полиэтилена, диаметр, толщину стенок. Массу погонного метра умножают на длину трубы и получают вес всего изделия.

Общая таблица типоразмеров ПНД-труб и их технических характеристик

Из полиэтилена низкого давления выпускают трубы со следующими техническими параметрами:

Размеры и рабочие давления полиэтиленовых труб представлены в соответствии с ДСТУ Б В.2.7–151:2008 "Трубы полиэтиленовые для подачи холодной воды"

Условные обозначения и сокращения в таблице означают следующее:

d_n – номинальный наружный диаметр трубы (термин «номинальный» означает размер без учета допустимых для него предельных отклонений),

e_n – номинальное значение толщины стенки трубы,

пред.откл. – предельное отклонение, показывающее на какую величину, измеряемую в мм, разрешено отклонение фактического (измеренного) диаметра (или же толщины стенки) трубы от заданного номинального значения d_n(или номинальной толщиныстенки e_n) трубы.

SDR – стандартное размерное отношение (безразмерная величина, определяемая арифметическим делением наружного диаметра на толщину стенки трубы),

S – серия трубы (безразмерная величина, определяемая арифметическим делением допустимого проектного напряжения на максимальное рабочее давление воды в трубопроводе).

Стандартное размерное отношение (SDR) и серия трубы (S) зависят от максимального рабочего давления воды, которое будет транспортировать труба. Чем меньшее значение данных величин, тем для большего рабочего давления предназначена труба.

Трубы, номинальные толщины стенок которых обозначены «*», относятся к соответствующему размерному ряду SDR (S) условно, поскольку номинальную толщину стенки e_nокругляют к большему значению с 2,0; 2,3 или 3,0.

Овальность трубы после экструзии определяют как разницу между максимальным и минимальным значением наружного диаметра трубы, полученные после измерения в соответствии с ГОСТ 29325 в одном поперечном разрезе трубы с погрешностью не более 0,1 мм штангенциркулем или микрометром.

Значения овальности для труб с диаметром равным или превышающим 710 мм должны соответствовать параметрам, которые согласованы между предприятием-изготовителем и потребителем.