Поліетилен або склопластик?
Сучасне різноманіття неметалевих труб не обмежується трубами з термопластів. І в Росії, і за кордоном досить активно пропонуються труби зі склопластику. Поряд з високою корозійною та хімічною стійкістю вони мають високу механічну міцність, що дозволяє використовувати їх для будівництва трубопроводів з високим робочим тиском, там, де труби з термопластів працювати не можуть. Проте, розглядати склопластикові труби як альтернативу поліетиленовим представляється передчасним, особливо в тих областях, де ефективність використання поліетиленових труб сьогодні не викликає сумнівів. Наприкінці 2004 року технічна рада УП "Вітебскводоканал" (Республіка Білорусь) розглядав можливість капітального ремонту водопровідних мереж з використанням склопластикових труб. Результати роботи Ради становлять безсумнівну цікавість і заслуговують того, щоб їх опублікувати.
За матеріалами Науково-виробничої асоціації організацій Науково-виробничої асоціації організацій водопроовдно-каналізаційного господарства "АКВА-БЕЛ"
За матеріалами Науково-виробничої асоціації організацій Науково-виробничої асоціації організацій водопроовдно-каналізаційного господарства "АКВА-БЕЛ"
Питання про допустимість застосування склопластикових труб у питне водопостачання виник у зв'язку з будівництвом системи водопостачання мікрорайону Білево у Вітебську. Відповідно до технічних умов, виданих УП "Вітебскводоканал", був розроблений проект з використанням у будівництві поліетиленових труб. Однак при проведенні тендера на придбання матеріалів для початку робіт замовником було віддано перевагу склопластиковим трубам, у зв'язку з чим було замовлене коректування проектно-кошторисної документації.
Вибір матеріалу для проектування, будівництва та експлуатації мереж водопроводу в м. Вітебську обговорювалося на технічній раді УП "Вітебскводоканал" і на нараді з безпосередньою участю замовника УКБ Вітебського міськвиконкому, експлуатуючою організацією УП "Вітебскводоканал", Вітебського обласного центру гігієни, епідеміології і громадського здоров'я.
Експлуатаційні характеристики труб ПНД добре відомі. УП "Вітебскводоканал" вже кілька років експлуатує поліетиленові труби, що випускаються заводом м. Борисов і СП "Кірані" м. Коханово Вітебської області. Поліетиленові труби виготовляються за Міждержавним стандартом ГОСТ 18599-2001. Мається інструкція з проектування та монтажу інженерних мереж водопостачання та каналізації з пластмасових труб (СН.478.80). На поліетиленові труби є сертифікат відповідності і гігієнічний сертифікат, виданий Міністерством охорони здоров'я РБ. У республіці налагоджено виробництво сполучних і фасонних деталей будь-яких типорозмірів по ТУ РБ 390151606-2003, що дозволяє комплектувати споруджувані об'єкти і оперативно усувати аварійні ситуації.
Технології виробництва, досвіду проведення ремонтних робіт та експлуатації склопластикових труб УП "Вітебскводоканал" не має і не має даних застосування їх для питного водопостачання. Тому в ході підготовки до проведення технічної ради були направлені відповідні запити головному санітарному лікарю Вітебської області та в Інститут металополімерних систем Національної Академії наук Республіки Білорусь (НАН РБ).
За висновком Інституту металополімерних систем НАН РБ при проектуванні трубопроводів більш кращі поліетиленові труби, тому що труби зі склопластику мають ряд недоліків, найбільш суттєвими серед яких є:
- Гігроскопічність і вологопоглинання, що істотно знижує їх працездатність;
- Недостатня стійкість склопластику до стирання обумовлює знос внутрішнього шару смоли, поява оголеного скла, що в процесі експлуатації буде сприяти попаданню в потік води (під тиском) залишків речовин, шкідливих для здоров'я;
- Термін служби склопластикових труб визначений розрахунковим методом шляхом 50 років, а за висновком НАН РБ 15-20 років.
Найбільш істотним недоліком склопластикових труб є їх недостатня стійкість до стирання. За даними заводу - виробника таких труб знос за 100 тис. циклів становить 0,34 мм при товщині робочої поверхні 2 мм, в той час як у поліетилену - відповідно 0,118 мм при товщині 24 мм. При такому рівні зносу, відповідно до висновку Інституту металополімерних систем НАН РБ, термін служби у склопластикових труб складе 20 років, тоді як у поліетилену - 50 років.
Поліетилен є високопластичний матеріалом, труби з якого можуть протистояти досить великим деформаціям, не втрачаючи при цьому своєї працездатності.
З листа Заступника головного державного санітарного лікаря Вітебської області Павленко В.Ю. від 20.12.2004 р. Генеральному директору УП "Вітебскоблводоканал" Сирбу І.М. і Заступнику голови Вітебського облвиконкому Петруше В.Л.
Розглянувши подані документи і зразки труб, санітарно-епідеміологічна служба області повідомляє, що у Вітебській області немає практики застосування склопластикових труб для будівництва водоводів господарсько-питного водопостачання.
З гігієнічної позиції труби зі склопластику мають ряд недоліків. Є відомості про дратівливому і фіброгенні дії скловолокна при попаданні в організм людини. Використовувані при виробництві труб епоксидна і фенолформальдегидная смоли при попаданні у воду також будуть мати шкідливий вплив на організм людини.
Враховуючи недостатню стійкість склопластикових труб до стирання і те, що затверджувачі і скловолокно, що входять до складу труби, мають властивість відщеплюватись і мігрувати у водне середовище, можна зробити висновок, що при тривалій експлуатації труб зі скловолокна значно збільшиться винесення шкідливих речовин в питну воду і викличе загрозу здоров'ю людини.
Досвід експлуатації труб з поліетилену низького тиску (ПНД) підтверджує їх надійність. Поліетиленові труби більш стабільні в порівнянні зі склопластиковими при динамічному і циклічному навантаженні. Їх застосування скорочує витрати на прокладку і монтаж, зменшує негативний вплив на навколишнє середовище.
З санітарно-гігієнічної позиції при проектуванні та прокладання водоводів перевагу слід надавати трубах з поліетилену (ПНД).
Вибір матеріалу для проектування, будівництва та експлуатації мереж водопроводу в м. Вітебську обговорювалося на технічній раді УП "Вітебскводоканал" і на нараді з безпосередньою участю замовника УКБ Вітебського міськвиконкому, експлуатуючою організацією УП "Вітебскводоканал", Вітебського обласного центру гігієни, епідеміології і громадського здоров'я.
Експлуатаційні характеристики труб ПНД добре відомі. УП "Вітебскводоканал" вже кілька років експлуатує поліетиленові труби, що випускаються заводом м. Борисов і СП "Кірані" м. Коханово Вітебської області. Поліетиленові труби виготовляються за Міждержавним стандартом ГОСТ 18599-2001. Мається інструкція з проектування та монтажу інженерних мереж водопостачання та каналізації з пластмасових труб (СН.478.80). На поліетиленові труби є сертифікат відповідності і гігієнічний сертифікат, виданий Міністерством охорони здоров'я РБ. У республіці налагоджено виробництво сполучних і фасонних деталей будь-яких типорозмірів по ТУ РБ 390151606-2003, що дозволяє комплектувати споруджувані об'єкти і оперативно усувати аварійні ситуації.
Технології виробництва, досвіду проведення ремонтних робіт та експлуатації склопластикових труб УП "Вітебскводоканал" не має і не має даних застосування їх для питного водопостачання. Тому в ході підготовки до проведення технічної ради були направлені відповідні запити головному санітарному лікарю Вітебської області та в Інститут металополімерних систем Національної Академії наук Республіки Білорусь (НАН РБ).
За висновком Інституту металополімерних систем НАН РБ при проектуванні трубопроводів більш кращі поліетиленові труби, тому що труби зі склопластику мають ряд недоліків, найбільш суттєвими серед яких є:
- Гігроскопічність і вологопоглинання, що істотно знижує їх працездатність;
- Недостатня стійкість склопластику до стирання обумовлює знос внутрішнього шару смоли, поява оголеного скла, що в процесі експлуатації буде сприяти попаданню в потік води (під тиском) залишків речовин, шкідливих для здоров'я;
- Термін служби склопластикових труб визначений розрахунковим методом шляхом 50 років, а за висновком НАН РБ 15-20 років.
Найбільш істотним недоліком склопластикових труб є їх недостатня стійкість до стирання. За даними заводу - виробника таких труб знос за 100 тис. циклів становить 0,34 мм при товщині робочої поверхні 2 мм, в той час як у поліетилену - відповідно 0,118 мм при товщині 24 мм. При такому рівні зносу, відповідно до висновку Інституту металополімерних систем НАН РБ, термін служби у склопластикових труб складе 20 років, тоді як у поліетилену - 50 років.
Поліетилен є високопластичний матеріалом, труби з якого можуть протистояти досить великим деформаціям, не втрачаючи при цьому своєї працездатності.
З листа Заступника головного державного санітарного лікаря Вітебської області Павленко В.Ю. від 20.12.2004 р. Генеральному директору УП "Вітебскоблводоканал" Сирбу І.М. і Заступнику голови Вітебського облвиконкому Петруше В.Л.
Розглянувши подані документи і зразки труб, санітарно-епідеміологічна служба області повідомляє, що у Вітебській області немає практики застосування склопластикових труб для будівництва водоводів господарсько-питного водопостачання.
З гігієнічної позиції труби зі склопластику мають ряд недоліків. Є відомості про дратівливому і фіброгенні дії скловолокна при попаданні в організм людини. Використовувані при виробництві труб епоксидна і фенолформальдегидная смоли при попаданні у воду також будуть мати шкідливий вплив на організм людини.
Враховуючи недостатню стійкість склопластикових труб до стирання і те, що затверджувачі і скловолокно, що входять до складу труби, мають властивість відщеплюватись і мігрувати у водне середовище, можна зробити висновок, що при тривалій експлуатації труб зі скловолокна значно збільшиться винесення шкідливих речовин в питну воду і викличе загрозу здоров'ю людини.
Досвід експлуатації труб з поліетилену низького тиску (ПНД) підтверджує їх надійність. Поліетиленові труби більш стабільні в порівнянні зі склопластиковими при динамічному і циклічному навантаженні. Їх застосування скорочує витрати на прокладку і монтаж, зменшує негативний вплив на навколишнє середовище.
З санітарно-гігієнічної позиції при проектуванні та прокладання водоводів перевагу слід надавати трубах з поліетилену (ПНД).
Думка фахівця
Л.С.Корецкая - д.т.н., професор, Інститут механіки металополімерних систем ім. В.А.Белого НАН РБ. Зі статті "Огляд та порівняльні характеристики властивостей полімерних трубопроводів":
Полімерна основа склопластику - реактопласти, які суттєво відрізняються від термопластичних матеріалів. До числа реактопластів відносяться матеріали, переробка яких у вироби супроводжується хімічними реакціями освіти тривимірного полімеру - затвердінням; при цьому пластик безповоротно втрачає здатність переходити у в'язкотекучий стан. Це жорсткий і міцний матеріал, сформований з поліефірної або епоксидної смоли, що складається з тривимірної сітки, утвореної за допомогою затверджувача і скляної арматури.
Важливу роль у працездатності склопластиків грають міжфазні кордони (між матрицею і скловолокном), які з великою ймовірністю можуть мати мікродефекти, також впливають на довговічність склопластиків. За своїми характеристиками міцності труби з цього матеріалу близькі до сталевих. По стійкості до високих температур (залежно від модифікації наповнювача) вони відрізняються від термопластів тим, що можуть експлуатуватися при температурах, що транспортується до +70 ° С для поліефірних сполучних. По іншим властивостям склопластикові труби поступаються трубам з термопластичних матеріалів (Таблиця 1).
Істотним недоліком склопластикових труб є гігроскопічність і вологопоглинання (0,2-0,8%, таблиця 2), що істотно знижує їх працездатність, особливо при експлуатації в зонах з коливаннями температур в негативному діапазоні (замерзання води в тілі матеріалу призводить до накопичення дефектів і розростанню мікротріщин (тріщина завдовжки 1 мм знижує міцність в 100 разів), що знижує час експлуатації трубопроводів). Для запобігання утворення тріщин на поверхні трубопроводу зі склопластику потрібен спеціальний захист внутрішніх і зовнішніх поверхонь стінки труби.
Труби з композиційно-волокнистих матеріалів не можна випробовувати на герметичність без проміжної термічної просушки стінок. Тому гідроопрессовку слід здійснювати через еластичний матеріал, що забезпечує герметичність внутрішньої порожнини труби, що достатньо проблематично при проведенні опресування у складі трубопроводу. При виготовленні склопластикових труб, навіть при дотриманні всіх вимог технологічного процесу, ступінь полімеризації різних єднань становить від 94 до 98% (зазвичай до 80%). Неповна полімеризація підвищує пружні властивості виробу, але погіршує хімічну стійкість. Як правило, надмірне застосування затверджувача при отриманні склопластикових труб в процесі їх експлуатації буде сприяти попаданню в потік води (під тиском) залишків речовин, шкідливих для здоров'я. Крім того, недостатня стійкість склопластиків до стирання обумовлює знос внутрішнього шару смоли, поява оголеного скла, яке під дією потоку води буде піддаватися гідролізу, обламуватися, потрапляючи у воду, тому склопластикові труби в системах питного водопостачання застосовувати не рекомендується.
Полімерна основа склопластику - реактопласти, які суттєво відрізняються від термопластичних матеріалів. До числа реактопластів відносяться матеріали, переробка яких у вироби супроводжується хімічними реакціями освіти тривимірного полімеру - затвердінням; при цьому пластик безповоротно втрачає здатність переходити у в'язкотекучий стан. Це жорсткий і міцний матеріал, сформований з поліефірної або епоксидної смоли, що складається з тривимірної сітки, утвореної за допомогою затверджувача і скляної арматури.
Важливу роль у працездатності склопластиків грають міжфазні кордони (між матрицею і скловолокном), які з великою ймовірністю можуть мати мікродефекти, також впливають на довговічність склопластиків. За своїми характеристиками міцності труби з цього матеріалу близькі до сталевих. По стійкості до високих температур (залежно від модифікації наповнювача) вони відрізняються від термопластів тим, що можуть експлуатуватися при температурах, що транспортується до +70 ° С для поліефірних сполучних. По іншим властивостям склопластикові труби поступаються трубам з термопластичних матеріалів (Таблиця 1).
Істотним недоліком склопластикових труб є гігроскопічність і вологопоглинання (0,2-0,8%, таблиця 2), що істотно знижує їх працездатність, особливо при експлуатації в зонах з коливаннями температур в негативному діапазоні (замерзання води в тілі матеріалу призводить до накопичення дефектів і розростанню мікротріщин (тріщина завдовжки 1 мм знижує міцність в 100 разів), що знижує час експлуатації трубопроводів). Для запобігання утворення тріщин на поверхні трубопроводу зі склопластику потрібен спеціальний захист внутрішніх і зовнішніх поверхонь стінки труби.
Труби з композиційно-волокнистих матеріалів не можна випробовувати на герметичність без проміжної термічної просушки стінок. Тому гідроопрессовку слід здійснювати через еластичний матеріал, що забезпечує герметичність внутрішньої порожнини труби, що достатньо проблематично при проведенні опресування у складі трубопроводу. При виготовленні склопластикових труб, навіть при дотриманні всіх вимог технологічного процесу, ступінь полімеризації різних єднань становить від 94 до 98% (зазвичай до 80%). Неповна полімеризація підвищує пружні властивості виробу, але погіршує хімічну стійкість. Як правило, надмірне застосування затверджувача при отриманні склопластикових труб в процесі їх експлуатації буде сприяти попаданню в потік води (під тиском) залишків речовин, шкідливих для здоров'я. Крім того, недостатня стійкість склопластиків до стирання обумовлює знос внутрішнього шару смоли, поява оголеного скла, яке під дією потоку води буде піддаватися гідролізу, обламуватися, потрапляючи у воду, тому склопластикові труби в системах питного водопостачання застосовувати не рекомендується.
Таблиця 1. Порівняльні величини властивостей матеріалу труб
Властивості матеріалу труб | Поліефірне звязуюче (склопластик) | ПВХ | Поліетилен низького тиску (ПЕ) |
| Температура експлуатації, ° С | до +70 | +30 | до +60 |
| Морозостійкість | застосування при негативних температурах небажано, значно скорочується термін експлуатації | -10 | -40 За деякими літературними даними до -70. Допускається багаторазове заморожування, розморожування без зміни властивостей |
| Номінальний робочий тиск, атм. | 4-10 * | до 10, в окремих випадках до 16 | до 10, в окремих випадках до 16 |
| Вологопоглинання,% | 0,2-0,8 | 0,1 | 0,01 |
| Відносне подовження,% | 3,7-6 | 50-50 | 300 - 800 |
| Довговічність, років | 15-20 | до 50 | Не менш 50 |
| Спосіб з'єднання | Не зварюється, з'єднання фланцеве з гумовими прокладками | Погана варіваємість, використовується клей або гумові прокладки ** | всі види зварювання |
| Область застосування | У системах каналізації, вентиляції, при тиску до 25 кг / см і високих температурах у хімічних виробництвах | Відрізняються від труб з ПЕ міцністю, ставлять при бурінні на воду, в системах водопостачання і каналізації - тільки як альтернатива ПЕ | Трубопроводи для господарсько-питного водопостачання, технологічні трубопроводи ТЕЦ, ГРЕС, системи охолодження бетону, гребель, бальнеотехніку (видобуток і транспортування мінеральної води), для підгрунтового обігріву теплиць, для газифікації, трубопроводи для хімічних речовин, до яких стійкий поліетилен, в дренажних системах |
| Примітки: * дані ЗАТ "Композітнефть" ** довговічність яких значно нижче ПВХ | |||
Джерело: ETP.com.UA
