Металлополимерные трубы

Металлополимерные трубы — это композитные трубы, состоящие из двух или более компонентов: полимерная труба, армированная сварным сетчатым металлическим каркасом или, например, алюминиевой фольгой^{[1][уточнить ссылку]}. Существует большое количество видов металлополимерных труб, различающихся по материалам, технологии производства, назначению и другим параметрам.

Полимерное тело трубы изготавливается преимущественно из термопластов. Каркас состоит из продольных и поперечных элементов: продольные расположены концентрично относительно центра трубы, поперечные с определенным шагом навиваются на продольные и образуют спирали.

Применение

Область применения металлополимерных труб очень широка. Металлополимерные трубы небольшого диаметра (16—40 мм), армированные алюминиевой фольгой, успешно применяют в жилищно-коммунальном хозяйстве (водоснабжение, отопление, канализация). Металлополимерные трубы большего диаметра используют при прокладке нефтепроводов, газопроводов, технологических трубопроводов для транспортировки агрессивных сред (кислот, щелочей и продуктов с высоким содержанием солей)^[2]. Металлополимерные трубы применяются при подземном и кучном выщелачивании цветных и редкоземельных металлов; также они могут быть использованы для гидротранспорта и пневмотранспорта. В морской инфраструктуре находят применение в качестве опор для различных строений.

Типы металлополимерных труб

Металлополимерные трубы, армированные алюминиевой фольгой

Материалом для трубы обычно служит полиэтилен (PERT, PEX^[3] и другие), перерабатываемый посредством экструзии. Листы алюминиевой фольги (толщиной от десятых долей миллиметра) свариваются между собой ультразвуковой сваркой. Для обеспечения прочной связи между полимером и металлом используется адгезив.

Качественными показателями металлополимерных труб, армированных алюминиевой фольгой, являются:

• прочность сварного шва алюминиевой фольги;
• высокая адгезия полимера с металлом;
• низкая шероховатость наружной и внутренней поверхностей трубы;
• округлость каркаса, а также равномерность распределения полимера по окружности наружного и внутреннего слоев.

Достоинства металлополимерных труб, армированных алюминиевой фольгой

• коррозионная и химическая стойкость;
• удобство монтажа и надежность соединений;
• широкий диапазон рабочих температур: от многократного замораживания до +95 °C (кратковременно — до +110 °C);
• высокая гибкость, способность труб сохранять изогнутую форму.

Недостатки металлополимерных труб, армированных алюминиевой фольгой

• возможность механических повреждений;
• низкая температурная стойкость;
• невысокий предел усталостной прочности (для труб из PEX).

Металлополимерные трубы, армированные жёстким сетчатым каркасом

Технология производства такого типа труб может различаться; общее — это наличие жёсткого армирующего каркаса, изготовленного из отдельных элементов (проволок, полос). Производственная линия может состоять, например, из следующих компонентов^{[источник не указан 3886 дней]}:

• экструдер (для переработки полимера);
• сварочная машина (для сварки металлического каркаса);
• система охлаждения внутренней и наружной стенки трубы;
• система контроля геометрических параметров трубы;
• тянущее устройство (для протягивания трубы);
• отрезное устройство (для отрезания отрезков труб необходимой длины);
• рольганг (для размещения готовых труб).

На непрерывно перемещающиеся (посредством тянущего устройства) вдоль производственной линии продольные элементы арматуры с определенной частотой наматывается поперечная арматура. В местах пересечения поперечной (кольцевой) и продольной арматуры производится сварка контактным методом посредством вращающегося по окружности вокруг трубы цилиндрического роликового электрода.

Сваренный каркас поступает в экструзионную полость, которая при этом наполняется расплавом полимера. Внутренний диаметр трубы с очень высоким качеством поверхности (низкой шероховатостью) формируется полированным дорном, имеющим автономное охлаждение. Охлаждение наружной поверхности производится после того как труба миновала формующую втулку^{[источник не указан 3886 дней]}.

Отсутствие адгезии между полимером и металлом (адгезив не используется) в случае жёсткого каркаса способствует тому, что при воздействии на трубу изгибающих напряжений, каркас, воспринимая нагрузку на себя, упруго деформируется, а полимерное тело при этом сохраняет целостность и стойкость к растрескиванию^[4]. Этим свойством металлополимерных труб, армированных жёстким сетчатым каркасом, обусловлена прочность и одновременная гибкость эти труб.

Качественными показателями металлополимерных труб, армированных жёстким сетчатым каркасом, являются:

• прочность элементов металлического каркаса;
• прочность сварного соединения элементов металлического каркаса (если они свариваются между собой);
• низкая шероховатость внутренней полимерной поверхности трубы;
• равномерность распределения полимера по окружности относительно поперечного сечения каркаса.

Достоинства металлополимерных труб, армированных жёстким сетчатым каркасом

• высокая прочность трубы;
• высокая коррозионная и химическая стойкость;
• легкий вес;
• продолжительный период эксплуатации.

Недостатки металлополимерных труб, армированный жёстким сетчатым каркасом

• сложная технология изготовления;
• невысокая гибкость;
• существенное снижение прочностных качеств при понижении и повышении рабочей температуры.

История применения в СССР

Острая необходимость в освоении добычи редкоземельных металлов методом подземного выщелачивания обусловила востребованность обсадного материала, способного выдерживать давление земной коры (горное давление) на глубинах до 700 м, а также обеспечивать безаварийную работу (без ремонтов и без сооружения новых скважин взамен вышедших из строя) в течение всего срока работы технологической скважины. Коллективом инженеров по заказу Министерства среднего машиностроения СССР была спроектирована и испытаны первые образцы металлополимерной трубы. С 1977 г. МПТ используется для строительства трубопроводов, колонн обсадных труб, при выщелачивании редкоземельных металлов, в жилищно-коммунальном секторе и других отраслях народного хозяйства. В настоящее время основная технология производства МПТ осталась неизменной. Благодаря развитию технологии материалов появилась возможность использовать в качестве тела трубы высококачественные полимеры с повышенной стойкостью к внешним условиям (температура, механическое разрушение, химическое воздействие)^[5].

Сравнение с другими типами труб

Металлополимерные трубы объединяют в себе высокую прочность металлических труб и химическую стойкость и долговечность полимерных (полиэтиленовых, пластиковых).

Трубопроводы, изготовленные из металлополимерных труб, могут эксплуатироваться без ремонта несколько десятков лет, в отличие от металлических трубопроводов, подверженных коррозии. В целях повышения химической и коррозионной стойкости металлические трубопроводы в таких случаях покрывают гальваническими растворами или изготавливают из специальных сплавов; в этом случае цена погонного метра трубы и стоимость прокладки трубопровода увеличивается многократно.

Прочность металлополимерных труб выше прочности обычных полимерных труб за счет армирующего металлического каркаса^[5]. В некоторых металлополимерных трубах этот каркас выполняет и другие функции, помимо непосредственно восприятия нагрузки. Например, в пятислойной металлополимерной трубе из полиэтилена, алюминиевая фольга, кроме того, что позволяет придать трубе определенную форму, изогнув её, также является барьером, ограничивающим перемещение кислорода между внутренним слоем полимера и наружным.

Перспективы развития индустрии металлополимерных труб

Совершенствование технологии производства металлополимерной трубы, в частности, разработки новых видов металлического каркаса, более прочного и эффективного, предоставляет возможность сократить долю полимера в массе трубы, что в свою очередь позволяет производить трубы на основе дорогих высококачественных полимеров.

Использование в качестве сырья для изготовления металлополимерных труб высококачественных полимеров, более стойких к химическому воздействию и более прочных, чем используемые в настоящее время^[6] полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и другие, позволит значительно расширить сферу применения металлополимерных труб.

Нормативные документы

• СП 41-102-98 (МСП 4.02-101-98). Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб.
• ТУ 2290-001-12333095-01 взамен ТУ 2290-001-12333095-96. Металлопластовые трубы.

См. также

• Полимерные трубы
• Труба (изделие)
• Трубопровод

Примечания

Ссылки

• Какие водопроводные полипропиленовые трубы для водоснабжения лучше?
• Кое-что о водопроводных трубах и «подмоченной» репутации.

Эта страница в последний раз была отредактирована 15 июля 2022 в 08:22.