Переработка полимерных материалов в процессе изготовления трубы ППУ, полиэтиленовых труб и труб ВУС изоляции

Промышленные технологии переработки пластических полимерных масс позволяют организовывать массовое производство высококачественных трубопроводов с разными свойствами и характеристиками, в зависимости от применяемых в технологических процессах исходных материалов. За счет бурного развития нефтехимических отраслей начиная примерно с 70-х годов прошлого столетия сфера промышленного изготовления трубопроводов с новыми эксплуатационными характеристиками позволила в течении нескольких десятилетий создать совершенно новые и уникальные технологии, стандартизировать их и организовать массовое производство необходимого оборудования, на котором в жестких заводских условиях осуществляется жесткий контроль качества и в итоге получается продукция, значительно превосходящая устаревшие аналоги.
В качестве примера можно рассмотреть очень популярные на сегодняшний день (но это только несколько видов использования полимеров в трубной промышленности!) системы трубопроводов, основанные на доминировании в технологии производства разных полимерных материалов.
Классический пример  - разработка и широкое внедрение технологии изоляции трубопроводов типа «труба в трубе» с получением многослойной изоляции трубы ППУ, сочетающей в себе тепловую и изоляционную защиту стального трубопровода. Стальная труба систем теплоснабжения и горячего водоснабжения вдевается в полиэтиленовую (в некоторых случаях — в стальную спиральновитую) трубу-оболочку, после чего расстояние между данными трубами по всей протяженности собранного изделия и имеющего пустоту примерно в 40 — 60 мм между трубами по горизонтали заполняется жидкими компонентами пенополиуретана (ППУ). В результате вступления смеси катализатора, полиолов и полиизоционатов в реакцию происходит вспенивание данной массы и ее отвержение в иде полимерного пенопласта — жесткого ППУ, идеально защищающего внутреннюю трубу от тепловых потерь. За счет прочного крепления слоя ППУ (адгезии) как к стальной внутренней, так и полиэтиленовой или стальной оцинкованной наружной трубе получается прочная многослойная конструкция, эффективно применяемая не только в системах коммунального теплоснабжения и в энергетике, но и в качестве газонефтепроводов и трубопроводов иного промышленного назначения. Регламентируется в нашей стране процесс изготовления трубы ППУ ГОСТ 30732-2006 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой», последняя версия которого введена в действие с 2008 года и представляет собой документ, вобравший опыт европейских эксплуатирующих и промышленных компаний в области теплоизоляции трубопроводов пенополиуретаном. На сегодняшний день реальной альтернативе трубам ППУ стальным может служить только новая их модификация в виде полимерной (РЕХ) трубы ППУ, которая имеет как свои преимущества перед более старым стальным собратом, так и в некоторых случаях технологически уступает стальному варианту реализации данной технологии нанесения тепловой изоляции.
В настоящее время уже невозможно представить себе современные системы транспортировки воды, газа, промышленных и хозяйственных стоков без полиэтиленовых толстостенных труб, массовое использование которых и в системах хозяйственного и питьевого водоснабжения и в системах канализации, а также в распределительных газовых сетях с низким уровнем давления давно стало привычным делом в нашей стране и в странах Западной Европы.
В России трубы из полиэтилена изготавливаются на основе ГОСТ 18599 "Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия", который регламентирует все основные технические параметры и требования к трубам из полиэтилена. За счет великолепных свойств стойкости к коррозии, гладкости внутренней поверхности, пластичности, долговечности и ряда других уникальных потребительских и эксплуатационных параметров полиэтиленовые трубы не просто завоевывают все новые и новые ниши, но технология их изготовления постоянно усовершенствуется, полиэтиленовое сырье становится все более качественным, возникают различные технологии сочетания разных материалов, включая полиэтилен для изготовления новых трубных систем с не имеющими аналоги характеристиками. Требования к исходному сырью для потребностей трубной отрасли - светостабилизированному полиэтилену низкого давления (ПНД) высокой плотности трубных марок (ПЭ-80 и ПЭ-100 черного цвета) - регламентируются ГОСТ 16338-85 «Полиэтилен низкого давления. Технические условия».
В общих чертах процесс изготовления полиэтиленовых напорных труб представляет из себя три основных этапа — расплав полиэтиленового сырья (полиэтиленовая крошка с красителем), придание круглой формы и осуществление протягивания трубной заготовки в технологической экструзионной линии, а затем быстрое охлаждение трубы и ее либо порезка на мерные отрезки, либо намотка на специальные барабаны — все зависит от потребностей заказчика, толщины трубы и ее диаметра. Полиэтиленовые трубы-оболочки имеют толщину от 2,2 до 19,6 мм для диаметров от 90 до 1600 мм. Сегодня есть технологии изготовления полиэтиленовых труб и большего диаметра.
Полиэтиленовые трубы также используются для производства трубы ППУ бесканальной подземной прокладки в грунте, только трубы-оболочки из полиэтилена в данном случае имеют меньшую толщину, поскольку их задача заключается в обеспечении изоляции полимерного ППУ пенопласта от повреждения в грунте и от проникновения влаги, а не в выдерживании давления, что требуется от полиэтиленовых толстостенных труб.
Третий вариант реализации технологических разработок в области применения полимеров для создания качественных трубопроводных систем — изготовление стальных труб с весьма усиленной изоляцией (трубы ВУС). Трубы данного типа обслуживают все основные типы нефтегазопроводов, водоводов и значительного числа промышленных трубопроводных систем. Данная технология также постоянно совершенствуется, но классический вариант реализации использования полимеров заключается в следующем. Стальная труба очищается путем отжига и прохода через дробеметные установки, после чего на поверхность трубы наносится сначала тонкий антикоррозионный слой эпоксидного праймера (толщиной 60 — 80 мкм), а после этого методом боковой плоскощелевой экструзии поэтапно наносится второй адгезивный слой (300 — 400 мкм), являющийся как бы клеевой основой, соединяющей разные слои полимеров на стальной трубе, на которую уже ложится последний третий слой экструзированного полиэтилена (или полипропилена) толщиной от 2 до 3,5 мм. Данный тип покрытия наносится по требованиям ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».
Общим для всех данных типов покрытий является стойкость полимерных материалов к коррозии и вытекающая из этого долговечность эксплуатации данных типов трубопроводов, составляющая от 30 до 50 лет.
На полимерной основе разработано множество материалов, используемых в качестве изоляции при заделке стыков выше описанных стальных трубопроводов. Прежде всего это большой перечень термоусаживаемых полимерных лент, а также аналогичных по решаемым задачам полиэтиленовых муфт разных типов и конструкций.
В совокупности применение однородных современных полимерных материалов позволяет решать главную задачу, для которой они и были созданы — гарантирование высокой степени устойчивости к внешним воздействиям и обеспечение гидроизоляции стальных несущих трубопроводов, включая не только трубы, но и фитинги и другие элементы транспортирующих систем.