Как говорят специалисты, использование полимерных труб в тепло- и водоснабжении произвело настоящую революцию в строительстве. Главные преимущества этих материалов заключаются в высокой коррозионной стойкости; незначительном весе; в гладкости внутренней поверхности, что обеспечивает более низкое, по сравнению с обычными металлическими трубами, гидравлическое сопротивление; относительно невысокая стоимость (опять же по сравнению с металлическими изделиями); удобство монтажа, высокая износоустойчивость (срок службы полимерной трубы может составлять 50 лет и более). Хотя у таких труб есть и определенные недостатки: низкая температурная стойкость, газопроницаемость, малое рабочее давление, большое линейное расширение и затруднения с применением надежных резьбовых соединений. Все это заметно ограничивало их использование в горячем водоснабжении и отоплении, пока не были разработаны новые виды материалов, способы монтажа и технологии производства полимерных труб.
Основным материалом для производства таких изделий является особый тип термопластичного полимера. Одна линия для производства полиэтиленовых труб позволяет изготавливать трубы высокого и низкого давления из различных полимерных материалов – полипропилена, полибутена, поливинилхлорида и пр. Поливинилхлорид, к примеру, обладает таким качеством, как пожаробезопасность, что объясняется высокой температурой его воспламенения (+440°С) и кислородным индексом 60 %. Однако главный недостаток поливинилхлорида состоит в повышенной жесткости этого материала, что сильно осложняет работу с ним.
Полихлорвинил образуется путем полимеризации хлористого винила. Он бывает двух видов – хлорированный и непластифицированный поливинилхлорид. ПВХ представляет собой достаточно прочный, удобный в использовании и стойкий к внешним воздействиям материалы. Но область его применения ограничивается из-за повышенной токсичности и быстрой возгораемости. По этим причинам такие трубы применяются, в основном, для оборудования дренажа и канализации. Но с другой стороны, изделия из ПВХ имеют и ряд преимуществ: стойкость к коррозии, низкая теплопроводность, гладкая поверхность внутри, жесткость. Как и другие полимеры, ПВХ неустойчив к воздействиям солнечных лучей, кислородонепроницаем и требует использования специального монтажно-сварочного оборудования.
Полиэтиленовые трубы отличаются низкой себестоимостью, удобны для сварки, а их производство не требует больших вложений. Однако они недостаточно теплостойкие и прочные, поэтому их редко используют для отопления (только трубы из специального полиэтилена для повышенной температуры). В нашей стране преобладает производство труб из полиэтилена вида PE 63, хотя на Западе получил широкое распространение материал нового поколения – PE100, который более прочный и теплостойкий. Трубы из PE 80 в нашей стране выпускает достаточно большое количество компаний (например, ОАО «Казаньоргсинтез», ООО «Ставролен»), а из PE 100 – единицы (эпизодически их производит завод АНД «Газтрубпласт» и АОА «Кузполимермаш»). Еще одно довольно перспективное направление для развития – производство труб из полиэтилена для повышенной температуры – PE-RT. Пока в нашей стране продается продукция из этого полимера только польской компании KAN. Однако российские предприниматели все еще не спешат вводить трубы из PE-RT в свой ассортимент, считая, что они слишком дорогие по цене (сравнимы со стоимостью труб из металлопластика и PE-X) и при этом все же обладают рядом недостатков по сравнению с металлопластиковыми изделиями (более низкое давление, степень стойкость к воздействию хлора и др.).
Кроме того, для производства труб используют три модификации полипропилена: блок-сополимер РР-В, гомополимер РР-Н и статический сополимер пропилена с этиленом PP-R. Каждый из этих видов материалов используется для определенных труб. Так, например, РР-Н применяется для строительства технологических трубопроводов, РР-В используется в канализационных системах, а PP-R, благодаря своей высокой прочности, применяется в горячем теплоснабжении и отоплении. Впрочем, полипропилен в строительстве отопительных систем постепенно уступает в Европе трубам на основе PE-X. В нашей стране он все еще популярен, так как имеет хорошую свариваемость. И это его преимущество компенсирует для отечественных строителей все недостатки: относительно большую скорость распространения трещин, жесткость и высокое линейное тепловое расширение (по сравнению с металлопластиковыми трубами). Впрочем, в системах холодного водоснабжения и канализации полипропилен преобладает над ПВХ, так как он обладает более высокой химической и тепловой стойкостью по сравнению с последним.
Лидерами на рынке полипропиленовых труб являются зарубежные производители Aquatherm и Polymelt Kunststoftechnik. Среди российских компаний-производителей полипропиленовых труб можно назвать «Стройполимер», «Бородино-Пласт» и «Агригазполимер». Главная сложность производства изделий из пропилена заключается в необходимости закупать определенное сырье. Лучшим сырьем считается продукция шведской компании Borealis, однако она существенно (примерно на 150 евро за одну тонну) дороже аналогичного сырья других немецких, корейских, венгерских и даже российских компаний.
Вышеупомянутый PE-X – это так называемый сшитый полиэтилен. Эта технология производства труб появилась сравнительно недавно. Преимущества сшитого полиэтилена заключаются в лучших показателях ударной вязкости при низких температурах, в химической стойкости, минимальной длительной прочности и устойчивости к распространению трещин по поверхности трубы. Однако этот материал неустойчив к воздействию нефтепродуктов и продуктов их переработки (масел, растворителей, жиров).
Назначение трубы и материал, из которого она изготовлена, можно определить по ее маркировке и окраске. Так, например, трубы черного цвета производятся из полиэтилена, оранжевого и желто-розового – из поливинилхлорида, серые – из полипропилена. При изготовлении на трубы наносится маркировка в виде разноцветных полос. Продольно нанесенными полосами голубого и синего цветов отмечаются трубы для холодного водоснабжения, а полосками белого цвета маркируются трубы в системах отопления и горячего водоснабжения. Трубы желтого цвета применяются для газопроводов. Для изготовления труб из полимерных материалов используется экструзионная линия для производства полиэтиленовых труб. Газопроводные трубы обычно бывают желтого цвета.
Для изготовления труб из полимерных материалов применяют специальные экструзионные линии для производства полиэтиленовых труб. Такое оборудование обычно изготавливается под заказ с учетом требований клиента. Функциональность и комплектация линии напрямую зависит от нескольких факторов. В частности, необходимо принимать во внимание тип материала, из которого будут производиться трубы, учитывать необходимость нанесения маркировочных отметок (это также осуществляется на автоматизированном оборудовании), желаемую производительность оборудования, размеры сечения труб и толщину их стенок.
С технологической точки зрения процесс производства труб из полимерных материалов достаточно простой и не требует много времени для обучения работников (за месяц они вполне могут постигнуть все премудрости). Производственная линия для изготовления полимерных труб при помощи экструзии работает по принципу непрерывного и закрытого цикла. Она состоит из нескольких основных элементов. Одношнековый экструдер представляет собой червячный пресс, внутри которого образуется однородная масса полимерного вещества и пропорционально разделяется на несколько частей (их точное количество зависит от длины и ширины трубы) с помощью формующей головки. Экструдер включается при помощи привода. Высокоскоростные трубные головки выполнены по спиральному принципу, что позволяет обеспечить необходимую экструзию. Они же контролируют температуру. Вакуумный калибратор использует сжатый воздух, который формирует диаметр трубы. Особенно это важно при производстве водопроводных труб, так как позволяет четко калибровать их внутренний диаметр, что необходимо для точной стыковки. Секции охлаждения бывают двух видов: с системой орошения или с полным погружением трубы в воду. Главное, чтобы охлаждение проходило равномерно, иначе велика вероятность получить брак. Тянущее устройство снимает изделие с головки и протягивает его через секцию охлаждения. Эти устройства могут быть различных видов, в зависимости от размера трубы: в виде цепей, ремня или роликовых конструкций. Отрезное устройство представляет собой электрические пилы, которые могут быть как циркульными, так и ленточными. Труба нарезается на отрезки необходимой длины. Маркиратор наносит на поверхность трубы сведения о длине, толщине и диаметре изделия.
В качестве сырья используется гранулированный пластик, который помещается в бункерное отделение экструдера. В этом отсеке находятся кольцевые нагреватели и шнек, которые расплавляют гранулы, образуя однородную вязкую смесь. Расплавленные гранулы подаются к экструзионной голове, через которую выдавливаются под высоким давлением, формируя, таким образом, будущее изделие. Сформованная труба из полипропилена направляется на вакуумную калибровку, где ее сечение калибруется при помощи вакуума. Там же заготовка подвергается первичному охлаждению. Затем труба движется по охлаждающим камерам, где она окончательно остывает, а затем нарезается на отрезки заданной длины. Для того чтобы обеспечить протяжку длинной трубы используется специальный тянущий механизм с гусеницами. При помощи этого механизма трубы вытягиваются без повреждения. Для работы с линией требуется 1-2 оператора на одну смену.
Подобная линия позволяет производить трубы диаметром от 15 до 63 мм. Годовая мощность производства составит от 115000 до 310000 погонных метров, в зависимости от толщины изделий. Установленная мощность токоприемников – 20 кВт, а водопотребление составляет 1 куб. метр в сутки. Для размещения линии понадобится площадь 120-150 кв. метров. Прибавьте к этому площадь административно-бытовых помещений (20-25 кв. метров) и площадь прилегающей территории (50-70 кв. метров). Стоимость такой линии составляет от 3 млн. рублей. Более дорогие варианты обойдутся в $150000 и более. При покупке линии (особенно недорогой) обратите внимание на то, есть ли в ее составе установка подготовки воздуха (воздушный компрессор и фильтр). Иногда для линии в базовой комплектации может потребовать докупить принтер для нанесения маркировки на готовые изделия, холодильные установки и пр.
Общий размер инвестиций для создания собственного производства полимерных труб составит свыше 6 млн. рублей. В эту сумму входит аренда помещений, покупка оборудования, заработная плата работникам, закупка сырья. Сроки окупаемости зависят от рентабельности, которая может сильно различаться (максимум до 20-25 %). В среднем, такое предприятие окупает себя в течение 2-2,5 лет. Однако учитывайте высокий уровень конкуренции в этом сегменте. Вполне вероятно, что сроки окупаемости возрастут, если вы не сможете с самого запуска своего производства обеспечить сбыт вашей продукции по выгодным ценам. Поэтому поисками каналов сбыта стоит озаботиться еще на этапе составления бизнес-плана.
При обустройстве систем отопления частных домов и для внутриквартирных разводок между радиаторами и стояками магистрального отопления всё чаще используются полимерные трубы.
Полимерные трубы для отопления
Для их изготовления применяют следующие материалы:
- полипропилен (РР);
- сшитый полиэтилен (РЕХ);
- металлопластик (PEX-AL-PEX).
Монтаж трубопроводных разводок из полимерных материалов отличается высоким уровнем культуры исполнения. Необходимый инструмент умещается в небольшом специальном чемоданчике, а к исполнителям не предъявляются столь высокие профессиональные требования, как к электро-, или газосварщикам.
На рисунке ниже показана теплотрасса автономной системы отопления, смонтированная из полимерных труб и фитингов.
Применение полимерных труб для монтажа систем отопления Применение
Тенденции к росту потребления полимерных труб для бытового отопления отмечаются как на внешне европейском, так и на внутреннем российском рынках. В 2015 году в странах Европы более 70% трубопроводных коммуникаций составили пластмассовые трубы. В России переход на пластиковые трубы осуществляется стремительными темпами:
- В 2010 году доля полимерных труб в системах бытового отопления составляла 48%, стальных – 52% от общего погонажа смонтированных за год трубопроводов;
- В 2015 году – уже 68% составили пластмассовые трубы (смонтировано за год почти 300 тыс. п. м. полимерных коммуникаций) и лишь 32% – стальные.
Бухта трубы из сшитого полиэтилена (РЕХ-трубы) Дотошные статистики подсчитали, что за тридцатилетний период развития технологии сшитого полиэтилена только в европейских странах смонтировано более 5 млрд. п. м. РЕХ-труб.
Современный рынок насыщен полимерными трубами и фитингами для их соединений при монтаже теплотрасс. Однако долговременную безаварийную эксплуатацию трубопроводов систем отопления, возможно, обеспечить только при использовании качественных пластиков, произведённых из кондиционного химического сырья с соблюдением всех требований технологии.
К сожалению, рынок переполнен дешёвыми контрафактными изделиями, распознать которых по внешним признакам нелегко. Качество контрафакта просто несопоставимо с продукцией лидеров производства полимерных труб отопления.
Признанными мировыми брендами среди производителей пластиковых труб являются:
- Германия: « Rehau», «Wefatherm», «Aquatherm».
- Италия: « Valtec».
- Швеция: « Wirsbo».
- Бельгия: « Henco».
- Чехия: « FV-Plast», «Экопластик».
- Китай: « Dizayn», «Blue Ocean».
- Корея: « Hydrosta».
- Турция : « Pilsa», «Firat», «TEBO», «Kalde».
- Россия: « Политек», «PRO AQUA», «Heisskraft».
- Казахстан: « Jakko».
Продукция этих концернов полностью соответствует критериям качества, принятым для полимерных труб при их использовании как альтернативы стальным отопительным коммуникациям.
Не всякая пластмассовая труба, выбранная лишь из-за низкой цены, способна работать с горячим водяным теплоносителем под давлением.
На рисунке ниже показана контрафактная пластиковая труба, вышедшая из строя в первые же дни эксплуатации при её использовании в коммуникациях центрального отопления.
Вышедшая из строя контрафактная полимерная труба Критерии качества
Положительная динамика спроса сопровождается постоянной работой производителей над улучшением технических характеристик полимерных труб. Основные критерии качества для труб отопления (независимо от материала изготовления):
- термостойкость, позволяющая выдерживать температурные скачки 105 и более градусов из-за возможного попадания горячего теплоносителя из центральной теплотрассы;
- стойкость к термоударам – внезапным перепадам температуры при резком нагреве или охлаждении трубопровода;
- механическая прочность для сопротивления внешним механическим повреждениям;
- абразивная стойкость к разрушающему воздействию механических загрязнений типа окалины или ржавчины, песка и других твёрдых частиц, попадающих в теплоноситель;
- гладкая внутренняя поверхность стенок трубы, не допускающая скапливания мусорных частичек в зоне локальной неровности (выступ, заусенец, раковина или каверна);
- стойкость к так называемым гидроударам – внезапным перепадам давления рабочей среды до величины 2,5–3,0 мПа (25-30 атм.);
- химическая инертность к воздействию кислорода при отсутствии водяного теплоносителя и к агрессии солевых добавок в теплоносителе;
- высокая ремонтопригодность, позволяющая заменять вышедший из строя элемент трубопровода без демонтажа всего участка;
- низкая теплопроводность материала стенок для уменьшения теплопотерь при циркуляции теплоносителя.
На внутренних стенках пластиковых труб также откладываются известковые отложения, забивающие проходное сечение трубопроводов. Однако их негативное влияние не столь катастрофично, как для стальных коммуникаций, в которых происходит комплексное воздействие коррозии, абразивных частиц, химдобавок плюс отложения накипи.
Для сравнения на рисунке ниже приведены фотографии изъеденных коррозией стальных труб отопления, забитых накипью.
Внутреннее сечение стальных трубопроводов отопления через несколько лет эксплуатации Производители
Германия
Лидеры в производстве пластиковых труб для отопления и их продукции, используемой на строительном рынке России:
- Компания «Rehau» – основана в 1948 году в баварском городке Рехау.
На российский рынок труб отопления компания «Рехау» поставляет пластиковые трубы РЕХ (сшитый полиэтилен) и PEX-AL-PEX (металлопластик) системы Раутитан (Rautitan) следующего ассортимента:
- Rautitan stabil;
Элемент трубы Rautitan stabil - Rautitan flex;
- Rautitan pink
Элемент трубы Rautitan pink - Rautitan his, относящиеся к новому поколению труб для систем отопления.
Трубы поставляются диаметрами 16 мм, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 мм.
Трубы «Рехау» способны транспортировать теплоноситель температурой до 110 град. Ц, что существенно отличает их от аналогов других производителей. Сама система Rautitan основана на использовании так называемой надвижной гильзы для соединения трубопроводных элементов «Рехау».
На территории Московской области РФ функционируют два предприятия от «Рехау» по выпуску труб – г. Раменское (открыто в 2002г.) и г. Гжель (откр. в 2005 г.).
- Компания «Wefa Plastic» (г. Аттендорн, Германия) является производителем полипропиленовых труб «Вефатерм» (Wefaterm). С 2003 года выпускает полипропиленовые трубы со стекловолоконным армированием. Композитные трубы «Вефатерм» используются на всех участках теплотрасс от котла отопления до радиаторов.
- Полипропиленовые трубы «Акватерм» из пропилена PP-R-80 и фитинги к ним – продукция предприятия «Aquatherm GmbH», созданного в 1973 г. Герхардом Розенбергом. Компания известна широкой линейкой размеров полипропиленовых труб и фитингов, вплоть до диаметра 630 мм. Для трубопроводов бытовых отопительных систем выпускаются трубы серии «Aquatherm qreen pipe», способные выдержать температурный режим до 130 град. Ц.
Трубопроводная система из полипропилена от «Акватерм» Ежегодно в РФ поставляется около 200 км (200000 метров) труб «Акватерм».
Бельгия
Компания «Henco Industries», основанная в 1992 г. Луи Хендрикксом. Поставляет на мировой рынок металлопластиковые трубы отопления серий «Henco RIXc» (наружными диаметрами 16, 20 и 26 мм), «Henco Standart» (наружными диаметрами 16, 20, 26 и 32 мм).
Фирменная труба от бельгийского производителя «Henco Industries» Изделия «Хенко» производят только на территории Бельгии, поэтому «изготовители» труб этого бренда из других стран (в основном, Китай) поставляют контрафактные изделия, непригодные к применению.
Швеция
Крупнейшим производителем труб из сшитого полиэтилена РЕХ-А является концерн «Wirsbo», начавший их прокатывать ещё в 1972 г. С 1992 года компания присутствует на российском рынке. Продукция концерна используется для радиаторного отопления и тёплых полов с рабочей температурой 95 град. Ц при возможном повышении до 110 град. Ц.
Турция
Турецкие компании поставляют на российский рынок полипропиленовые трубы отопления, относящиеся к среднему ценовому классу и практически не уступающие в качестве изделиям германских или бельгийских производителей:
- Компания «Pilsa», созданная в 1971 г., является безоговорочным лидером в сфере производства пластмассовых изделий в Турции. На предприятиях компании используются немецкие технологии и оборудование, специалисты проходят обучение в Германии. С 2008 года «Pilsa» входит в состав крупнейшего в Европе концерна по производству пластиковых трубопроводов «WAVIN GROUP».
- Трубы с брендом «Firat» поставляет компания «Fırat Plastik AŞ», созданная в 1972г. У компании огромные производственные территории в Стамбуле и Анкаре.
- Трубы «Kalde» поставляет компания «Kalde», основанная в 1998 году в Стамбуле. У компании собственная лаборатория контроля качества, аккредитованная в Испании и Германии.
Вид трубы «Kalde» - Под брендом «TEBO» на российский рынок приходят трубы, изготовленные из полимера PPRC тип 3 на производственных мощностях компании «ТЕВО technics». Отличительная черта труб «ТЕВО» – армирование полипропилена алюминиевой фольгой с перфорацией.
Россия
Пластиковые трубы для отопления выпускают несколько российских предприятий, взявших на вооружение инновационные технологии ведущих европейских производителей и оснастивших свои цеха современным оборудованием. В результате названия популярных брендов появились и на полимерных трубах российского производства:
- Полипропиленовые трубы «Pro Aqua», производимые на предприятиях Италии и Германии, теперь изготавливают на заводе «Эгопласт» (Сергиево-Посадский р-н Моск. обл.). Более того, в настоящее время свыше 85% всего ассортимента PP-R труб и фитингов марки «Pro Aqua» выпускается в РФ.
Продукция китайской компании «Shanghai Pro Aqua Co Ltd» ничего общего с «родным» брендом не имеет. В Китае филиалов «Pro Aqua» нет.
- Швейцарская компания «Santrade Ltd» и немецкий концерн «HEISSKRAFT» совместно с российскими предприятиями уже несколько лет изготавливают металлопластиковые и полиэтиленовые трубы «Santrade» и «Heisskraft», не уступающими по качеству европейским аналогам.
- ООО «ПОЛИТЭК ПТК» – крупнейший в России производитель полимерных труб из полипропилена ПП, полиэтилена низкого давления ПНД и труб ПВХ, однако, его продукция менее востребована по сравнению с современными металлопластиковыми или изготовленными из сшитого полиэтилена трубами.
Казахстан
Компания «Jakko» (Жакко) основана в г. Актобе. С 2006 года производит полипропиленовые трубы. В 2009 году в Караганде запущен второй завод по производству полимерных труб, позволивший расширить ассортимент изделий.
Вид трубы «Jakko» Продукцию «Жакко» сертифицируют по турецким стандартам качества для полимерных труб, поэтому нередко её ошибочно считают турецким изделием.
Видео про пайку труб
Нюансы пайки полипропиленовых труб, помогающие избегать вероятных ошибок начинающим, можно узнать из этого видео.
Стальные трубы проигрывают полимерным в соотношении цена – качество, поэтому тенденция роста интереса к полимерным трубопроводам будет только углубляться. Производители пластиковых труб внимательно следят за рынком, поэтому всегда готовы корректировать ассортимент своей продукции.
На данный момент полиэтилен является мировым лидером среди материалов, идущих на изготовление труб для воды и канализации. При этом увеличение количества предприятий по производству полиэтилена и трубных изделий из него дополняется совершенствованием технологий и свойств конечных продуктов.
Развитие производства в России
Рост российских предприятий, выпускающих пластиковые трубы, совпал с переходом мирового производства на изготовление полиэтилена, как более широко применимого и более дешевого полимера. Возможно, поэтому именно на Российских предприятиях основная доля полимерных труб (около 76 %) делается именно из полиэтилена, в то время как зарубежные фирмы по-прежнему работают на ПВХ (в США до 60-ти % от всех полимерных компаний). Это производство с каждым годом все растет вместе с увеличением спроса потребителей.
Сейчас наибольшее количество центров по производству сосредоточено в следующих регионах Европейской части России:
- Центральном,
- Северо-Западном,
- Поволжском,
- Уральском.
Также усиленными темпами идет развитие полимерной промышленности на Дальнем Востоке и Северном Кавказе. Конкурентоспособность новых компаний растет за счет повышения как ассортимента продукции, так и её качества.
Российские лидеры
Производством ПЭ труб в РФ занимаются уже более ста предприятий, и их количество увеличивается. В основном это небольшие и средние компании, существование которых объясняется сравнительной дешевизной цехового оборудования и самого производства. Крупных же немного, хотя на них и сосредоточена основная доля выпуска полиэтиленовых трубопроводов: «Казаньоргсинтез» и «Евротрубпласт», дающих более 40% всего объёма поставок, и несколько других.
Казаньоргсинтез
ОАО «Казаньоргсинтез» производит более 20% российского объема трубной ПЭ продукции. Размещенное на площадке одного высокомощного завода, предприятие поставляет потребителям напорные трубы диаметрами от 10-ти до 1200 мм и газопроводные диаметрами от 63-х до 315 мм. Мощности завода, рассчитанные на работу с марками полиэтилена ПЭ-63 и ПЭ-80, с 2006-го года переориентированы на выпуск трубных изделий полностью из ПЭ-80, отвечающего мировым стандартам качества.
Евротрубпласт
Объединение «Евротрубпласт» - это группа компаний, производящих полимерные трубы по всей России. Это Московский завод «Газтрубпласт», «Белтрубпласт», Климовский, Чебоксарский, Рубежановский, Кохановский трубные заводы, а также производство в Краснодарском крае, выпускающие ПЭ трубы различных видов и назначений. Завод на Северном Кавказе является новым перспективным проектом «Евротрубпласта», расположившимся в удобной близости к поставщикам сырья в Ставрополье.
ТехСтройПолимер
Компания «ТехСтройПолимер» с базой в Подольском районе Московской области занимается выпуском ПЭ труб из полиэтилена марки ПЭ-100 – газовых и водопроводных, диаметрами от 20-ти до 1200 мм, с возможным рабочим давлением от 5-ти до 25-ти атм, а также фасонных изделий и термосварочного оборудования. Поставки налажены по Москве и Центральному региону.
БалтЭнергоСистемы
Группа «БалтЭнергосистемы» объединяет компании по производству полимерных изделий на территории Северо-Западного региона, дающих полный цикл производственных работ: от получения гранул до готовой ПЭ трубы всех видов, широкого ассортимента. Головной офис «БалтЭнергосистемы» находится в Санкт-Петербурге, в состав входят производственная и торговая компании.
ПолиПластик
Компания «ПолиПластик» объединяет заводы, выпускающие полиэтиленовые трубы, по территории всего СНГ (более 10-ти, размещенные в РФ, Белоруссии, Казахстане и Украине). Один из них – это Иркутский трубный завод, который является крупнейшим в Сибири производителем напорных и безнапорных ПЭ трубопроводов и фасонины к ним. Завод поставляет напорные и безнапорные трубопроводы для воды и канализации, а также канализационные и хозяйственно-бытовые колодцы. Группа располагает собственным научно-техническим центром и проектным институтом, в её состав входят также 3 предприятия по совместной работе Россия-Швейцария.
Торговый дом «ПолиПласт»
«ПолиПласт» - Московская компания, занимающаяся реализацией труб из полиэтилена разных марок, изготавливаемых ООО «ВорсиноПолимер». Современные линии и технологии, используемые этим производителем, дают высококачественную трубную продукцию различного назначения – газовые, водопроводные, технические, т.п.
Описание технологии
Под трубами понимают изделия кольцевого сечения закрытого профиля цилиндрические или гофрированные диаметром от 5 до 1500 мм. Тонкостенные изделия этого типа с толщиной стенки 1-1,5 мм при диаметре до 25 мм принято называть шлангами. Трубки диаметром менее 5 мм со стенками толщиной менее 0,5 мм называют капиллярами. Название «труба» является обобщающим.
Как правило, трубы изготовляют из высоковязких сортов полимеров. Для их производства применяют полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности (ПЭ-80, ПЭ-100), жесткий и пластифицированный поливинилхлорид, АБС-пластик, полипропилен, ударопрочный полистирол.
В зависимости от свойств используемых полимеров пластмассовые трубы могут обладать не только низкой плотностью, щелоче-, кислотостойкостью, но и термостойкостью до 120-150 0 С, высокими электроизоляционными свойствами, бензо- и маслостойкостью, не ржавеют в процессе использования. Кроме того пропускная способность пластиковых труб больше, чем металлических, вследствие незначительных потерь на преодоление трения жидкости о полимерную поверхность.
Также использование полимерных труб обычно дает ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз, значительный срок службы (около 50 лет), отсутствие расходов в период эксплуатации. В результате монтаж, выполненный из труб и фитингов из полипропилена, даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб.
Ещё одно важное достоинство пластмассовых труб - технологичность их соединения в трубопроводные системы.
Технология и оборудование для производства труб
Процесс производства труб из пластика технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м 2 .
Все стадии технологического процесса производства труб неразрывны и выполняются на одной линии непрерывного действия.
Рис. 1. Линия для производства полимерных труб.
Гранулированный полимерный материал пневмозагрузчиком подается в бункер экструдера, где нагревается, пластицируется и в виде расплава под давлением подается в прямоточную формующую головку, из которой отформованная труба поступает в калибратор и далее в охлаждающую ванну. Для отвода трубы служит тянущее устройство, захватывающие элементы которого соответствуют профилю изделия. Толщина стенки трубы и правильность ее геометрической формы контролируются бесконтактным измерительным устройством. Для нанесения надписей тиснением или печатью служит счетно-маркирующее устройство. Трубы диаметром более 50 мм нарезаются на отрезки заданной длины дисковой или гильотинной пилой, перемещающейся вдоль трубы со скоростью ее отвода, и укладываются манипулятором в штабеля. Трубы диаметром менее 50 мм наматываются в бухты тянуще-намоточным устройством.
Экструдеры. Используются главным образом одночервячные прессы с длиной червяка (25-30)D. Применение длинных червяков способствует уменьшению пульсации расплава и повышению качества изделий. При производстве тонкостенных изделий используют экструдеры с осевым перемещением червяков, позволяющим регулировать зазор между концом червяка и головкой. В современных агрегатах, служащих для производства труб диаметром более 1000 мм с толщиной стенки более 25 мм, используют высокопроизводительные двухчервячные экструдеры.
Рис. 2. Одношнековый экструдер.
Формование профиля трубы. Формование осуществляется за счет течения расплава полимера через кольцевую щель головки. Для этого обычно используют прямоточные, угловые и Z-образные формующие головки.
Рис. 3. Прямоточная кольцевая головка для изготовления труб и шлангов:
1 - штуцер для подвода сжатого воздуха; 2 - корпус; 3 - регулировочные винты; 4 - крепежное устройство; 5 - трос для удержания скользящих пробок в калибрующем устройстве; 6 - трубная заготовка; 7 - канал для поступления в трубу сжатого воздуха; 8 - матрица; 9 - дорнодержатель; 10 - дорн.
Наибольшее применение находят прямоточные головки (рис. 2). Корпус головки состоит из двух частей, между которыми закреплена радиальная решетка дорнодержателя. В переднюю часть корпуса вставляется формующее кольцо (мундштук), которое крепится к корпусу фланцем. На входе в головку вставляются решетка и пакет фильтрующих сеток. На решетке дорнодержателя закреплены рассекатель и дорн. Решетка дорнодержателя имеет штуцер для подвода сжатого воздуха внутрь трубы. Расплав полимера из цилиндра экетрудера проходит через пакет фильтрующих сеток, решетку, а затем течет в кольцевом зазоре между патрубком и рассекателем дорна и входит в отверстия решетки дорнодержателя, где ребрами разделяется на несколько параллельных потоков. Чтобы не было застойных зон, ребра решетки дорнодержателя делают обтекаемой формы.
После решетки дорнодержателя расплав вновь поступает в кольцевой канал, образованный второй частью корпуса и дорном. Окончательные размеры расплав принимает в формующем канале, при этом для обеспечения равной толщины трубы по периметру формующее кольцо (мундштук) может перемещаться винтами в радиальных направлениях относительно дорна.
Длина формующего канала обычно принимается кратной глубине канала h и должна быть равна l/h =15 - 30.
Рис. 4. Формующая головка для изготовления труб большого диаметра.
Конструкции формующих головок должны удовлетворять следующим
общим требованиям:
1) равномерное течение расплава по периметру
головки;
2) отсутствие линий спаев;
3) плавный переход от одного участка
канала к другому;
4) равномерное нагревание расплава по периметру;
5) отсутствие застойных зон;
6) форма канала выбирается из условия
эксплуатации и области применения труб.
Кроме конструктивных факторов на качество изготовляемых труб влияют технологические параметры - температура, скорость течения и скорости вытяжки расплава. При течении происходит ориентация молекул полимера, которая зависит от вязкости расплава и скорости течения. При увеличении температуры расплава ориентация и время релаксации уменьшаются, поэтому усадка труб в осевом направлении снижается.
Скорость течения расплава в головке влияет в основном на анизотропию свойств трубы. При увеличении скорости может появится шероховатость поверхности, т.к. происходит периодический срыв расплава с поверхности формующего канала.
При формовании профиля трубы расплав из головки отводится с помощью тянущего устройства. Если расплав отводится со скоростью большей, чем скорость выхода расплава, происходит уменьшение толщины стенки трубы и повышается осевая ориентация трубы.
Калибрование труб. Для придания профилю экструдата заданных размеров и исключения его деформации в охлаждающем устройстве трубы калибруют, т.е. предварительно охлаждают с обеспечением расплаву определенной конфигурации и размеров. Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру, поскольку это важно для стыкования и соединения при дальнейшем использовании. Тонкостенные шланги и капилляры калибруют также и по внутреннему размеру.
Для придания калибруемому изделию требуемой формы с последующим ее сохранением процесс должен начинаться при температуре, близкой к температуре плавления термопласта Т 1 ≤ Т пл а заканчиваться, когда расплав затвердевает, то есть при температуре ниже температуры размягчения Т 2 Калибрование можно проводить с использованием сжатого воздуха или вакуума.
При калибровании по наружному диаметру с использованием сжатого воздуха трубчатая заготовка расплава выдавливается из головки и поступает внутрь металлической гильзы калибратора. При подаче сжатого воздуха внутрь трубы происходит частичное раздувание ее по диаметру, вследствие чего труба на выходе из головки плотно прилегает к охлаждаемым стенкам калибрующей гильзы. Чтобы не произошло разрушения (раздувания) экструдата, насадка в данном случае крепится вплотную к головке, а в рубашку калибрующей насадки подается охлаждающая жидкость. Для исключения прилипания расплава, гильза насадки охлаждается до температуры, которая всегда должна быть ниже температуры стеклования или плавления. При этом на поверхности трубы образуется слой твердого полимера, который после выхода из насадки должен выдерживать внутреннее давление воздуха, а также силы трения, возникающие в насадке.
Давление калибрования выбирается в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, а также от свойств полимеров и температуры расплава. Обычно его подбирают экспериментально при запуске установки. При этом следует учитывать, что при низком давлении ухудшается внешний вид труб (образуется поверхностная рябь), а при чрезмерно большом снижается прочность из-за возрастания коэффициента трения и появления микротрещин.
Для создания внутри трубы давления конец её закрывают пробкой или несколько раз перегибают под углом 180 0 . Применение пробки ухудшает качество внутренней поверхности трубы и увеличивает силу ее трения при калибровке.
Раздувание сжатым воздухом позволяет создавать внутри трубы высокое давление. Этот способ калибровки используют при производстве труб диаметром более 100 мм и толщиной стенки более 5 мм.
При калибровании вакуумом необходимо обеспечить герметичность между зкструдатом и гильзой на входе, поэтому диаметр формующего мундштука делают несколько больше, чем диаметр гильзы. Необходимые размеры труба приобретает в результате прижатия экструдата к стенкам гильзы под действием разности давления атмосферного воздуха и вакуума. Поскольку невозможно создать большую разность давлений (∆P не превышает 0,05 МПа), этот метод неприменим при калибровании толстостенных труб.
Рис. 5. Вакуумный калибратор.
При калибровании пластинами трубчатая заготовка раздувается сжатым воздухом, подаваемым внутрь трубы, или за счет создания вакуума в калибрующей камере. В этом случае набор калибрующих пластин помещают в герметичную камеру, в которой создают вакуум. В этой же камере устанавливают форсунки для разбрызгивания воды или полностью заливают ее водой. Уровень воды поддерживается с помощью сливных трубок. Расстояние между пластинами на входе делают небольшим, чтобы под действием вакуума не произошло раздувание расплава. По мере отвода трубы температура расплава понижается и расстояние между пластинами возрастает. Калибрование охлаждаемыми пластинами ускоряет процесс охлаждения и уменьшает трение.
При калибровке по внутреннему диаметру калибратор крепится непосредственно к дорну головки. По трубке, проходящей через дорн, в него подается охлаждающая вода. Труба, протягиваемая по калибратору, охлаждается и разглаживается. Используя этот метод, можно получать изделия с толщиной стенки до 0,2 мм и с сечением любой формы, соответствующей конфигурации формующей щели головки.
При калибровании изделий следует избегать быстрого охлаждения, чтобы свести к минимуму остаточные напряжения и неравномерность усадки, нередко являющиеся причиной образования микротрещин. Необходимо согласовывать толщину стенки изделия, скорость ее отвода от головки, длину калибрующей втулки и теплофизические свойства перерабатываемого полимерного материала (теплопроводность,температуропроводность).
Для более равномерного охлаждения трубы внутрь нее также через дорн впрыскивается водяной туман. В этом случае тепло отводится не только через калибрующую втулку, но и внутрь изделия.
Эксплуатационный нагрев калиброванных труб выше Т р может сопровождаться самопроизвольным изменением их диаметра из-за высокоэластической деформации.
Охлаждение труб проводится орошением их водой или пропусканием через водяную ванну. Основное требование к этой операции - равномерное и быстрое охлаждение расплава.
В ваннах обеспечивается интенсивное перемешивание жидкости, для чего устанавливают барботажные трубки, разбрызгивающие форсунки или создают спиральный поток воды вокруг трубы. Интенсивное перемешивание необходимо также для удаления пузырьков воздуха, оседающих на поверхности трубы и нарушающих теплообмен. Иначе поверхность становится дефектной (с оспинами). Температура охлаждающей воды обычно выбирается в зависимости от полимера, а также с учетом требований, предъявляемых к трубам. Трубы хорошего качества получаются, если температура расплава на внутренней поверхности после выхода из ванны понижается до температуры плавления или текучести. Поэтому необходимо обеспечивать определенную скорость отвода трубы тянущим устройством. Длина ванны и кратность обмена воды определяются с учетом толщины стенки изделия.
Тянущее устройство предназначено для отвода изделия от формующей головки и перемещения его через охлаждающую ванну. Наиболее широко применяются устройства гусеничного типа. В зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, конфигурации поперечного сечения тянущие элементы могут представлять собой бесконечный ремень с эластичными накладками или роликовые цепи с траками, повторяющими контур изделия. Количество таких «гусениц» может составлять 2, 3, 4 или 6, также в зависимости от размеров трубы. Тянущее устройство должно комплектоваться приводом с плавной регулировкой и прибором для оценки линейной скорости отводимого изделия. Последнее особенно важно, поскольку, во-первых, позволяет компенсировать разбухание экструдата, а во-вторых, от отношения скорости отвода изделия к скорости выдавливания экструдата зависит так называемая степень вытяжки трубы иее свойства в продольном и поперечном направлениях.
Если расплав отводится со скоростью большей, чем скорость выхода расплава, происходит уменьшение толщины стенки трубы и повышается осевая ориентация трубы. Прочность в продольном направлении увеличивается, а в поперечном снижается. Соответственно, с усадкой всё происходит наоборот: поперечная растет, в то время как в осевом направлении усадка существенно понижается.
Резка труб осуществляется пилами различной конструкции (циркульной, ленточной). В процессе резки пила перемещается вместе с трубой и после завершения цикла возвращается в исходное положение.
Рис. 6. Отрезное устройство.
Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.
При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.
Производство гофрированных труб.
Гофрированные трубы применяют для прокладки канализационных и дренажных магистралей. За счет гофрированной (профилированной) поверхности труба имеет небольшую толщину стенки, обладая достаточно высокой прочностью к смятию, т.е. имеет поперечную жесткость и вместе с тем продольную гибкость. При прокладке под землей она выдерживает давление грунта, имея при этом незначительную массу (малый вес) одного погонного метра трубы и достаточно легко укладывается в траншеи.
Гофрированные трубы могут быть однослойными или многослойными, когда для уменьшения гидравлического сопротивления гофрированная часть изнутри имеет гладкий слой полимера, рис. 7.При этом у трубы сохраняется гибкость. В некоторых случаях для обеспечения более высокой жесткости и теплопроводности, на наружную поверхность гофров наносят третий слой полимера.
Рис. 7. Гофрированная труба.
Установка для производства гофрированных изделий состоит из экструдера с прямоточной трубной головкой с удлиненным дорном и необогреваемым мундштуком (рис. 8).
Рис. 8. Схема процесса гофрирования труб.
1 - дорн; 2 - мундштук; 3 - полуформа; 4 - трос; 5 - пробка; 6 - изделие.
Экструдер должен выполняться на рельсах, для компенсации теплового расширения при изменении температуры цилиндра. В непосредственной близости от головки располагается гофратор, устроенный подобно двухцепному отводящему устройству, на каждом траке которого закреплена полуформа с каналом для охлаждающей воды. На рабочем участке полуформы сомкнуты. Тонкостенная трубная заготовка поступает в зону сомкнутых полуформ гофратора, под давлением сжатого воздуха прижимается к охлажденным поверхностям и затвердевает, сохраняя приданную ей форму. Для поддержания давления внутри раздуваемого рукава в нем размещается плавающая пробка, прикрепленная к дорну тросом. Гофратор, таким образом, выполняет две функции. Первая - подобно калибратору он придает изделию требуемую геометрическую форму, вторая - является отводящим устройством с плавной регулировкой скорости движения полуформ.
Особенность технологии производства гофрированных изделий заключается в том, что для обеспечения полноты формования гофров процесс ведется на предельно допустимой для перерабатываемого материала температуре. Кроме того, поскольку формование рукава-заготовки происходит на необогреваемом участке головки, в ней возникает значительное давление, достигающее 30-40 МПа.
