Свойства и оценка безопасности труб из термопластов. Материалы. Полиэтилен

Интересно, что до недавнего времени применение пластиковых трубопроводных систем было достаточно ограниченным, однако, с исследованиями в области свойств различных полимеров, учёным и произодителям труб удалось значительно расширить сферу их применения. Пластики, о которых мы будем говорить в этой статье, — это полиэтилен (преимущественно ПНД, сшитый — PEX и термостабилизированный PE-RT), полипропилен, ПВХ (непластифицированный PVC-U и хлорированный PVC-C), полибутилен, ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PVDF (поливинилиденфторид), ECTFE (этиленхлортрифторэтилен) и PTFE (политетрафторэтилен) — наиболее распространённые промышленные термопласты. И для начала их общее описание, поскольку без этого не будет понятно, по каким критериям нам нужно будет оценивать пластики. Начнём с полиэтилена.

Этот полимер производится из сырья, полученного из природного газа, двумя основными способами полимеризации. Полимеризации при низком давлении (ПНД или HDPE) приводит к образованию линейных полимерных цепей с короткими боковыми ответвлениями. Процесс полимеризации под высоким давлением (ПВД или LDPE) приводит к образованию полимерных цепей с более развитыми боковыми ответвлениями. Физические свойства полиэтилена являются специфическими для каждой марки или типа и могут быть модифицированы как изменениями плотности, так и молекулярно-массового распределения. Значительное количество типов полиэтилена используется в трубопроводных системах — помимо ПНД и менее прочного ПВД это ПСД — полиэтилен среднего давления, представляющий собой смесь ПНД и ПВД, а также PEX, сшитый полиэтилен на основе ПНД или ПСД, и PE-RT — термостабилизированный полиэтилен, специально обработанный ПНД.

Стоит также обратить внимание и на маркировку полиэтилена — например, PE63, PE80, PE100. Цифры здесь означают давление, которое способен выдержать материал. Так, первым материалом для труб из ПЭ, который использовался в инженерных целях, был полиэтилен PE50 (высокого давления или LDPE), способный выдерживать долговременное напряжение до 5 МПа. Впоследствии его заменили материалы среднего давления (MDPE) с улучшенными свойствами, которые стали популярны благодаря их улучшенной гибкости, пластичности, устойчивости к растрескиванию и одновременно большей прочности. Используемые в настоящее время трубы из полиэтилена второго и третьего поколений могут представлять собой материалы средней или высокой плотности (среднего и низкого давления — ПСД и ПНД), и в настоящее время на них указывается их минимальная требуемая прочность, MRS. Трубы PE80 имеют MRS 8 МПа, а материалы PE100 имеют MRS 10 МПа. Полиэтиленовые трубы широко используются в приложениях, работающих под давлением и без давления, таких как водоснабжение, канализация, газоснабжение, ирригационные и различные коммуникационные трубопроводы, а также применяются в горнодобывающей промышленности. В следующей части поговорим о полипропилене и ПВХ.