Полиэтилен

Полиэтилен (-СН2-СН2-)n — один из простейших полимеров. Его молекулярная масса колеблется от 20 тыс. до 3 млн. в зависимости от способа получения. Полиэтилен с низкой молекулярной массой и разветвленной структурой получают радикальной полимеризацией этилена при высоком давлении (120-150 МПа) в присутствии кислорода или органических пероксидов. Если процесс полимеризации проходит при низком давлении в присутствии металлоорганических катализаторов, то получается полиэтилен с высокой молекулярной массой и строго линейной структурой. Этот процесс протекает по ионному механизму.

Полиэтилен — прозрачный термопластичный материал, обладающий высокой химической стойкостью, плохо проводящий тепло и электричество. Его применяют для изоляции электрических проводов, изготовления прозрачных пленок и бытовых предметов, а также для производства труб различного диаметра.

В зависимости от параметров полимеризации и применяемых катализаторов получают полиэтилен разных типов, существенно отличающихся по своим свойствам.

Впервые промышленная технология производства полиэтилена была разработана в Англии в 1933г. В настоящее время этот вид полимерного материала применяется в мире наиболее широко. В зависимости от технологии производства, различают полиэтилен высокого, среднего и низкого давления (обратите внимание и не путайтесь: полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокой плотности – это одно и то же, это два разных определения одного и того же типа полиэтилена; точно так же, как полиэтилен высокого давления - это то же самое, что и полиэтилен низкой плотности).

Свойства полиэтилена во многом определяются его плотностью. В российских и международных стандартах принята следующая классификация полиэтилена по группам плотности, г/см3

ПНП Низкая (LDPE) 0,910 - 0,925 ПСП Средняя (MDPE) 0,926 - 0,940 ПВП Высокая (HDPE) 0,941 - 0,965

В конструкциях трубопроводов наиболее широкое применение получил полиэтилен высокой плотности (полиэтилен низкого давления). Полиэтилен легко сваривается, в нем не возникают высокие усталостные напряжения.

Полиэтилен – наиболее предпочитаемый материал для газопроводов, трубопроводов водоснабжения, ирригации, дренажа, технологических трубопроводов, а также для канализации.

При обозначении труб из полиэтилена (ПЭ) обязательно должна указываться плотность материала. Однако указание плотности не характеризует основной показатель – длительную прочность данного материала. Поэтому в международной системе стандартизации (ISO и CEN) в настоящее время внедряется новая система классификации с указанием минимальной длительной прочности материала (Minimum Required Strength – в сокращении MRS). Обозначения с учетом новой системы классификации приведены в таблице.

Показатель MRS в соответствии с ISO 4427.

Длительная прочность, МПа MRS, МПа Обозначение Расчетные напряжения (среда - вода, коэффициент запаса прочности 1,25), МПа 3,20 - 3,99 3,2 PE32 2,5 6,30 - 7,99 6,3 PE63 5,0 8,00 - 9,99 8,0 PE80 6,3 10,00 - 11,19 10,0 PE100 8,0

Показатель гарантированной прочности MRS более полно характеризует эксплуатационные свойства трубопроводов.

Появившийся в последние годы в результате новой технологии полимеризации полиэтилен марки PE100 позволяет существенно уменьшить толщину стенки трубы по сравнению с более распространенными материалами PE63 и PE80 и при этом имеет более высокие показатели MRS. Этот материал обеспечивает повышенное сопротивление возникновению и распространению трещин в стенке трубы. Эти свойства становятся решающими, когда полиэтиленовые трубы используются для восстановления изношенных подземных трубопроводов методом протяжки ("труба в трубе"), при котором на поверхности полиэтиленовой трубы могут появиться царапины.

Согласно новой классификации, максимальное допускаемое рабочее давление MAOP (Maximum Allowable Operating Presse), МПа, определяется по формуле:

   МАОР = 2MRS/C x (SDR – 1)

где MRS – минимальная длительная прочность, МПа (по определению ГОСТ Р 50838 – напряжение, полученное путем экстраполяции на срок службы 50 лет при температуре 20*С данных испытаний труб на стойкость к внутреннему гидростатическому давлению с нижним доверительным интервалом 97.5% и округленное до ближайшего нижнего ряда R 10 по ГОСТ 8032); SDR – стандартное размерное отношение номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки; С – коэффициент запаса прочности, зависящий от назначения трубопровода и условий эксплуатации.

В характеристику трубы введен еще один размерный показатель S (трубная серия), вычисляемый по формуле: S = (SDR - 1)/2

Соотношения между типами труб, номинальным давлением, SDR и S.

Тип труб PN, бар (кгс/см2) SDR td> S Л - легкий 2,5 41 20 --- 3,2 33 16 СЛ - среднелегкий 4 26 12,5 С - средний 6 17,6 8,3 Т - тяжелый 10 11 5 --- 12 9 4 ОТ - особо тяжелый 16 7,4 3,2 --- 20 6 2,5 --- 25 5 2

Номинальное давление PN – постоянное внутреннее давление воды при 20*С, которое трубы и соединительные детали выдерживают в течение 50 лет при MRS материала, равной 6,3 МПа. Максимальное рабочее давление МАОР зависит от свойств полимерного материала и условий работы трубопровода.

по материалам издания "Пластмассовые трубы и современные технологии
для строительства и ремонта трубопроводов".
НПО "Стройполимер" 2001г.