Какие бывают трубы высокого давления: виды, материалы, применение

Данная категория труб предназначена для использования в инженерных сетях высокого давления. Отличительные особенности труб высокого давления – недопустимость сварных швов и использование исходного материала повышенного качества. Повышенная целостность таких изделий предопределяет их широкое применение в качестве газовых, составляющих нефтепроводов, в гидравлических системах различных машин.

Материалы для изготовления

В практике наибольшее применение нашли металлические изделия из стали и меди, а также пластиковые трубы высокого давления. В последнем случае чаще используются полиэтилен, получаемый несколькими способами, а также полипропилен.

Металлические изделия

Стальные трубы высокого давления газа производятся согласно техническим требованиям ГОСТ 8733-86 из конструкционных углеродистых и легированных сталей (поставляемых по ГОСТ 1050 и ГОСТ 4543 соответственно). Исходным материалом для них являются изделия холоднокатаного проката, которые впоследствии подвергаются волочению с небольшими степенями обжатия. Такая дополнительная пластическая обработка приводит к упрочнению стали, в результате чего ее показатели прочности увеличиваются, а структура оказывается более благоприятной для того, чтобы успешно противостоять распирающим и изгибающим нагрузкам.

Бесшовные стальные газовые трубы высокого давления со значительной толщиной стенки, а также больших диаметров производят холодной прокаткой на станах без последующего волочения.

Сварка и соединение труб высокого давления из стали – процесс достаточно трудоемкий и не всегда возможный в бытовых условиях. Кроме того, для монтажа трубопроводов требуется сталь с антикоррозионным покрытием, которая стоит достаточно дорого. Даже в этих случаях, при работе в условиях повышенной влажности, а также при неэффективном заземлении стойкость стальных изделий высокого давления не превышает 20 лет.

Достаточную стойкость от воздействия внутренних распирающих напряжений обнаруживают холоднотянутые варианты из меди М1Ф, изготавливаемые согласно техническим требованиям ГОСТ 617-90. Высокая размерная точность и низкая шероховатость внутренних стенок при малых их толщинах позволяет таким трубам выдерживать такие же эксплуатационные нагрузки, что и для стальных труб. Однако такие модели отличаются высокой стоимостью и подвержены электрохимической коррозии. Кроме того, соединение их при помощи паяных или обжимных латунных фитингов требует строго соблюдения технологических режимов и высокого мастерства специалистов, производящих сборку.

Пластиковые трубы ВД

В последнее время использование пластиковых изделий стремительно увеличивается. Хотя выдерживать столь большие давления, как металлические трубы, пластиковые не могут, тем не менее, ряд остальных достоинств позволяют производителям таких труб увеличивать их выпуск.

Полиэтилен, применяемый для установки труб, где предполагается повышенный расход и скорость прокачки, производится следующих разновидностей:

• обычный полиэтилен;
• полиэтилен низкого давления;
• поперечно сшитый полиэтилен.

В первом случае допускаемые давления относительно низкие (не более 2 МПа), поэтому такой пластик используется сравнительно редко. Более высокими прочностными характеристиками обладает полиэтилен низкого давления ПНД (или, что то же самое – полиэтилен высокой плотности, англ. PEHD – polyethylene high density), допускающий растягивающие напряжения во время эксплуатации до 2,5 МПа. Полиэтиленовые трубы ПНД сохраняют свою работоспособность при температурах до 80°С. Эксплуатационные характеристики такого полиэтилена составляют:

1. Плотность, г/см³ – 0,94-0,97.
2. Предел текучести при растяжении, МПа – не менее 10.
3. Поверхностная твердость, МПа – не менее 38-40.
4. Удельное водопоглощение – не более 0,1%.
5. Удельное электросопротивление – не более 1х10^-14 Ом.

Полиэтиленовые трубы ВД применяются в основном, в безнапорных магистралях (например, в качестве канализационных и для водоотведения).

Высокими прочностными характеристиками обладают и трубы из так называемого «поперечно-сшитого» полиэтилена (PEX-трубы), выдерживающие не намного меньшие внутренние распирающие напряжения – до 2 МПа. Их достоинство – высокая теплостойкость (сохраняют работоспособность при температурах до 95°С), а также обладание «эффектом памяти», при котором рабочие элементы таких труб восстанавливают свою конфигурацию после снятия внешней нагрузки.

Трубы из полиэтилена ВД отличаются высокой химической и биологической стойкостью, простотой при монтаже, а также низкой стоимостью, которая в среднем на 30% ниже, чем стальных труб аналогичного назначения. В качестве газовых они не применяются.

Полипропиленовые трубы изготавливаются из пластика со следующими физико-механическими свойствами:

1. Плотность – 0,9 г/см³.
2. Предел текучести при растяжении – не менее 22 МПа.
3. Поверхностная твердость – не менее 40 МПа.

Практически выдерживаемый диапазон температур для полипропиленовых труб – 70-75°С. Для обеспечения длительного срока эксплуатации такие изделия рекомендуется соединять стальными или латунными фитингами.

Практика применения пластиковых и полиэтиленовых труб высокого давления

Газовая труба ВД должна отличаться:

• максимальной газоплотностью (не ниже 30, при напряжении в стенке до 2 МПа и внутренней температуре до 80°С);
• большой трещиностойкостью (не менее 4 МПа, при тех же параметрах);
• повышенной термической стабильностью размеров в диапазонах температур 20-80°С.

Указанным параметрам отвечают пластиковые трубы марок ПЭ-80 и ПЭ-100, показанные на фото. Их допускается использовать в качестве внутренних (но не наружных) элементов газопроводов. Труба гидравлическая ВД может изготавливаться и из всех других вышеперечисленных материалов.