Частным лицам:+7 (925) 114-32-11
Организациям:
+7 (495) 604-10-11

Заказать звонок

Передовые технологии для транспортировки агрессивных сред

Трубы для агрессивных сред


К трубам, по которым будут транспортироваться агрессивные среды, выдвигается ряд требований. Они должны быть надежными, устойчивыми к коррозии и химически активным веществам, долговечными, простыми в эксплуатации и обслуживании.

Ранее вопрос изготовления трубопроводов для агрессивной среды решался с помощью труб из нержавеющей стали, специальных сплавов или титана. В современных реалиях, применение металлических трубопроводов во многих случаях не оправдано из-за высокой стоимости изделий и фасонных частей, сложного монтажа, требующего высокой квалификации сварщиков.

Современным альтернативным решением задачи по транспортировке агрессивных сред является использование трубопроводов из полимерных материалов. Они не только не уступают металлам по прочностным характеристикам, но и во многом превосходят их: устойчивость к коррозии, долговечность, простоту монтажа, стоимость. Для производства трубопроводов, используемых в разных отраслях промышленности, активно используется пять разновидностей пластика – это ПВХ, ХПВХ, ПВДФ, АБС, ПП-Гомополимер.

Поливинилхлориды ПВХ

 ПВХ – один из наиболее распространенных материалов в производстве труб и различных фитингов. Также применяется для изготовления запорных  элементов шаровых кранов мембранных и обратных клапанов, дисковых затворов с разными видами приводов. Перечисленные элементы выпускаются в диапазоне диаметров от 10 мм до 400 мм. В зависимости от толщины стенок ПВХ-трубы выдерживают давление в пределах от 0,5 до 1,6 МПа. Температура рабочей среды может быть от 0°С до +60°С.

Физические свойства НПВХ

Параметр

Преимущества

Устойчивость к ультрафиолету и атмосферным воздействиям

НПВХ обладает очень хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям. Материал практически не повреждается при активном воздействии прямых солнечных лучей, ветра и дождя. Однако было бы полезно защитить изделия из НПВХ от чрезмерного воздействия ультрафиолета.

 

Химическая стойкость

Поливинилхлориды обладают превосходной химической стойкостью к большинству кислот и щелочей, парафиновым/алифатическим углеводородам и соляным растворам. Не рекомендуется использовать трубы из НПВХ для транспортировки полярных органических соединений, в том числе некоторых видов хлорированных и ароматических растворителей. НПВХ также прекрасно подходит для транспортировки пищевых продуктов, деминерализованной, питьевой и чистой воды, как это предусмотрено действующими национальными и международными стандартами. Для конкретных применений см. Калькулятор химической стойкости.

 

Хорошие термические и механические свойства

Изделия из НПВХ обладают хорошей термостойкостью в диапазоне температур от 0 °C до +60 °C и обычно используются в промышленности и водоснабжении, гарантируя превосходную механическую прочность, достаточную жёсткость для заявленных целей, низкий коэффициент теплового расширения и высокую безопасность при эксплуатации.

НПВХ характеризуется низкой проницаемостью для кислорода и крайне малым водопоглощением (0,1% при +23 °C). Термостойкость материала в сочетании с хорошей ударопрочностью позволяет выдерживать в трубопроводах рабочее давление до 16 бар.

 

Устойчивость к старению

НПВХ обладает высокой прочностью при разрыве, что обеспечивает длительный срок службы системы без каких-либо признаков значительного физико-механического износа.

 

Устойчивость к истиранию

Смешивание НПВХ-смол, смазочных материалов, модификаторов и многочисленных добавок в сочетании с новыми технологиями экструзии приводит к получению эластичных труб с выдающейся стойкостью к истиранию.

В качестве материала трубопровода для транспортировки абразивных материалов часто выбирают именно ПВХ. По сравнению с другими материалами, естественная стойкость винила к истиранию способствует значительному увеличению продолжительности жизни оборудования.

 

Поведение при горении

Соединения НПВХ достаточно устойчивы к открытому огню. Температура воспламенения НПВХ +399 °C. Это обусловлено высоким содержанием хлора в материале.

При воздействии открытого пламени ПВХ горит, но гаснет сразу после отвода огня. Кислородный индекс составляет 43% (полимеры поддерживают горение, если их кислородный индекс ниже 21%).

Поскольку продуктом горения НПВХ является хлористый водород, который в соединении с водой образует соляную кислоту, после горения требуется немедленная очистка тех элементов конструкции, которые могут быть подвержены коррозии.

Опасность соляной кислоты незначительна, зато её резкий запах позволяет быстро избавиться от ядовитых продуктов сгорания, в том числе от окиси углерода, не имеющей запаха. Благодаря низкому коэффициенту теплопроводности использование труб из НПВХ для транспортировки горячих жидкостей снижает потери тепла и практически устраняет проблемы с конденсацией.

 

Электропроводность

НПВХ имеет удельное сопротивление более 1013 Ом×м, т.е. обладает прекрасными изоляционными свойствами.

 

 

Среди преимуществ этого материала следует выделить:

  • химическая устойчивость к различным веществам: солевые растворы, щелочи, углеводороды, прочее;
  • стабильные физические и химические параметры в рабочем диапазоне температур;
  • пожароустойчивость – материал сложно загорается, склонен к самозатуханию, имеет небольшую скорость выделения тепла;
  • высокая механическая прочность и долговечность – срок эксплуатации может составлять десятки лет;
  • простота монтажа с помощью технологии «химической сварки».

Фото - Обвязка установки обратного осмоса, трубопроводы химических хранилищ, узлы смешения реагентов с помощью ПВХ труб и арматуры

Еще одно преимущество ПВХ-труб в том, что они подходят не только для транспортировки химически агрессивных сред, но и питьевой воды, жидких пищевых заготовок. В процессе эксплуатации изделия из ПВХ не выделяют токсических веществ и являются полностью безопасными для здоровья человека.

ХПВХ (хлорированный полихлорвинил)

ХПВХ (хлорированный полихлорвинил) – это модифицированный ПВХ с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Материал предназначается для производства труб, элементов запорной арматуры, фитингов. Выпускаемый ассортимент имеет диаметр от 16 мм до 225 мм в метрических размерах. Трубы из хлорированного полихлорвинила способны выдерживать давление до 1,6 МПа и температуру среды до +100°С.

ХПВХ физические свойства

Параметр

Преимущества

Устойчивость к ультрафиолету и атмосферным воздействиям

ХПВХ обладает очень хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям. Материал практически не повреждается при активном воздействии прямых солнечных лучей, ветра и дождя. Однако было бы полезно защитить изделия из ХПВХ от чрезмерного воздействия ультрафиолета.

 

Химическая стойкость

Использование полимера Corzan™, получаемого хлорированием гомополимерного ПВХ, может гарантировать высокую химическую стойкость к воздействию сильных неорганических кислот, солевых и щелочных растворов, парафиновых углеводородов. Кроме того, ХПВХ обладает превосходной стойкостью к хлору при повышенных температурах.

Не рекомендуется для транспортировки полярных органических соединений, в том числе некоторых видов хлорированных и ароматических растворителей.

Стойкость ХПВХ к электрохимической коррозии гарантирует превосходную надёжность при подаче горячей воды для бытовых нужд в обычных системах и системах солнечных батарей.

 

Хорошие термические и механические свойства

ХПВХ TemperFIP100® обычно используется при температурах 0…+85 °C и имеет весьма низкий коэффициент теплового расширения, что гарантирует превосходную механическую прочность, поэтому такие трубопроводы можно эксплуатировать при рабочих давлениях до 10…16 бар.

Прекрасная термостойкость ХПВХ в сочетании с оптимальным пределом текучести при растяжении позволяет использовать его при температурах до +95 °C для специальных применений и для удовлетворения особых требований к производительности.

Низкий коэффициент теплопроводности практически устраняет проблемы с конденсацией и снижает потери тепла при транспортировке горячих жидкостей.

 

Устойчивость к старению

ХПВХ-полимеры характеризуются низкой проницаемостью для кислорода и низким водопоглощением (0,07% при 23 °C).

Физические свойства материала делают его очень устойчивым к старению и агрессивному воздействию атмосферных факторов (ультрафиолетовое излучение) благодаря наличию в составе диоксида титана.

Правильное проектирование системы и её монтаж обеспечивают многолетнюю эксплуатацию без технического обслуживания.

Продукция не подвержена коррозии, на внешних и внутренних сторонах труб и арматуры не будет образовываться накипь. Опыт показывает, что системы трубопроводов из термопластов в различных сложных промышленных системах могут успешно работать более 45 лет.

 

Устойчивость к истиранию

Смешивание ХПВХ-смол, смазочных материалов, модификаторов и многочисленных добавок в сочетании с новыми технологиями экструзии приводит к получению эластичных труб с выдающейся стойкостью к истиранию. В качестве материала трубопровода для транспортировки абразивных материалов часто выбирают именно ХПВХ.

 По сравнению с другими материалами, естественная стойкость винила к истиранию способствует значительному увеличению продолжительности жизни оборудования.

 

Поведение при горении

Соединения ХПВХ из-за высокого содержания хлора крайне устойчивы к открытому огню.

Температура воспламенения ХПВХ  +482 °C. При воздействии открытого пламени ХПВХ горит, но гаснет сразу после отвода пламени.

Кислородный индекс составляет 60% (полимеры поддерживают горение, если их кислородный индекс ниже 21%).

Поскольку продуктом горения ХПВХ является хлористый водород, который в соединении с водой образует соляную кислоту, после горения требуется немедленная очистка тех элементов конструкции, которые могут быть подвержены коррозии.

Опасность соляной кислоты незначительна, зато её резкий запах даже при низких концентрациях (1…5 частей на миллион) позволяет быстро избавиться от ядовитых продуктов сгорания, в том числе от окиси углерода, не имеющего запаха. Предпочтительными веществами для тушения ХПВХ являются вода, углекислый газ.

Электропроводность

Как и все термопласты, ХПВХ является диэлектриком. Ввиду этого не подвержен электрохимической коррозии. ХПВХ имеет удельное сопротивление более 1013 Ом×м, т.е. обладает прекрасными изоляционными свойствами.

 

К основным преимуществам этого материала относятся:

  • хорошие показатели устойчивости к разным химически-активным средам;
  • минимальный коэффициент термического расширения среди всех, используемых в производстве труб и запорной арматуры, термопластиков;
  • хорошая абразивная стойкость по отношению к разным средам;
  • высокая механическая прочность во всем рабочем температурном диапазоне;
  • низкие затраты на изготовление;
  • простота монтажных и ремонтных работ.

 

Поливинилидендифторид (ПВДФ)

ПВДФ (поливинилиденфторид) – еще один термопластичный фторполимер, отличающийся инертностью к различным рабочим средам. ПВДФ применяется в производстве труб, механических и автоматических клапанов, дисковых, мембранных и шаровых затворов, различных фитингов.

ПВДФ поливинилиденфторид физические свойства

Параметр

Преимущества

Устойчивость к ультрафиолету и атмосферным воздействиям

Поливинилиденфторид крайне устойчив ко внешним воздействиям, особенно к озону и ультрафиолетовому излучению. Это обусловлено химической стабильностью полимерных цепочек. Поэтому поливинилиденфторид крайне устойчив к естественному старению и не требует никакой защиты от ультрафиолетового излучения.

 

Химическая стойкость

Поливинилиденфторид демонстрирует превосходную стойкость к коррозии и истиранию при транспортировке высокоагрессивных химических веществ.

Поливинилиденфторид в основном инертен к большинству неорганических кислот, органических кислот, ароматических и алифатических углеводородов, спиртов и галогеносодержащих растворителей. Однако ПВДФ не рекомендуется использовать для работы с аминами, кетонами, сильными щелочами (например, каустической содой) и олеумом (раствор серного ангидрида SO3 в 100% серной кислоте). Для конкретных применений см. Калькулятор химической стойкости.

 

Хорошие термические и механические свойства

Поливинилиденфторид сохраняет свои характеристики в диапазоне температур от –40 °C до +140 °C.

Трубы ПВДФ особенно подходят для задач, требующих высоких рабочих температур, очень низкого уровня загрязнения жидкости и высокой стойкости к старению из-за атмосферных воздействий и ультрафиолетового излучения. Превосходные механические свойства материала сохраняются даже при высоких температурах.

 

Устойчивость к старению

Поливинилиденфторид обладает крайне высокой круговой прочностью на разрыв (более 25,0 МПа при +20 °C) и гарантирует после монтажа длительный срок службы без каких-либо признаков значительного физико-механического износа.

Кроме того, фторполимеры, как правило, обладают большей термической стабильностью, чем их углеводородные аналоги. Эта стабильность обусловлена высокой электроотрицательностью атома фтора и, следовательно, высокой энергией диссоциации связи C–F. Поливинилиденфторид обладает превосходной устойчивостью к термическому старению при температурах эксплуатации до +150 °C.

 

Устойчивость к истиранию

Согласно табер-тесту на истирание (на абразиметре Табера измеряется потеря веса материала после воздействия абразивного круга, создающего определённую нагрузку на исследуемый материал в течение определённого количества циклов), поливинилиденфторид является одним из наиболее стойких термопластов (при нагрузке 1000 г потеря веса за 1000 циклов составляет всего 5…10 мг).

 

Поведение при горении

Поливинилиденфторид отличается прекрасной огнестойкостью даже без введения антипиренов в его состав. Значение кислородного индекса составляет 44%. Поливинилиденфторид по Стандарту UL-94 относится к классу горючести V-O.

 

Электропроводность

Поливинилиденфторид — это термопласт с отличными изоляционными свойствами. Его удельное сопротивление 1,0×1012 Ом×м. Однако, этот материал имеет тенденцию накапливать на своей поверхности статическое электричество. По этой причине поливинилиденфторид не следует использовать в проектах, где есть риски возгорания или взрыва.

 

 

 

Размерный ряд труб и фасонных изделий начинается с 20мм и до 225мм, максимальный диаметр запорной арматуры - 400мм. Эксплуатироваться они могут при температурах рабочей среды -40°С…+140°С, давление не должно превышать 1,6 МПа.

Среди особенностей и преимуществ этого материала нужно выделить:

  • высокие показатели твердости и механической прочности (они превышают аналогичные характеристики других фторопластов);
  • стойкость к коррозии и различным химически-активным жидкостям, суспензиям, газам;
  • хорошие показатели скольжения и износоустойчивости по отношению к разным веществам;
  • низкая воспламеняемость.

Еще одной особенностью ПВДФ является его высокая стойкость к ультрафиолетовому и радиационному излучению. Благодаря этому трубы из поливинилиденфторида могут прокладываться на открытом пространстве, а также использоваться на объектах с повышенным радиационным фоном.

ПП-Гомополимер

ПП-Гомополимер – представляет собой термопластичный компаунд с хорошими физическими, механическими и химическими свойствами. Производится материал посредством использования технологии полимеризации пропилена с помощью специальных катализаторов.

Сравнительные свойства различных типов полипропилена

Параметр

Преимущества

Устойчивость к ультрафиолету и атмосферным воздействиям

Все полиолефины разлагаются под действием ультрафиолетового излучения. Поэтому изделия из полипропилена, длительное время находящиеся под воздействием ультрафиолета, обязательно должны быть защищены.

Для напорных трубопроводов, которые подвергаются ударным нагрузкам, температура стенок не должна опускаться ниже +5 °C

 

Химическая стойкость

Полипропилен по своей химической устойчивости схож с полиэтиленом высокой прочности (ПНД). Из-за своей неполярной структуры полипропилен особенно устойчив к воде, растворам солей, кислотам, щелочам, спиртам и многим органическим растворителям даже при повышенных рабочих температурах.

Полипропилен обладает ограниченной устойчивостью к ароматическим соединениям, поэтому не может использоваться с сильными окислителями. Полипропилен набухает в алифатических и ароматических углеводородах.

Химическая стойкость зависит от многих факторов. Наиболее важные — рабочая температура, продолжительность воздействия, а также концентрация и состав перекачиваемой среды. Для конкретных применений см. Калькулятор химической стойкости.

 

Хорошие термические и механические свойства

Полипропилены PP-H и PP-R могут использоваться в трубопроводных системах, работающих в широком диапазоне температур. Наибольшую роль играет продолжительность температурного воздействия.

Наиболее продолжительный срок службы полипропиленовых трубопроводов лежит в диапазоне рабочих температур от 0 °C до +95 °C.

Что касается нагрузочной способности труб, фитингов и арматуры под внутренним давлением при одновременном воздействии температуры, следует обратиться к диаграммам давления соответствующего материала

 

Устойчивость к старению

Полипропилены PP-H и PP-R обладают высокой круговой прочностью на разрыв (более 10,0 МПа при +20 °C) и гарантируют после монтажа длительный срок службы без каких-либо признаков значительного физико-механического износа.

 

Устойчивость к истиранию

Полиэтилен обладает очень хорошей стойкостью к истиранию при механических нагрузках, особенно при трении. Как открытые, так и заглублённые трубы из полипропилена не очень подвержены старению. Таким образом, полипропилен обеспечивает чрезвычайно низкие эксплуатационные расходы благодаря своему длительному сроку службы.

 

Поведение при горении

Полипропилен — это легковоспламеняющийся полимерный материал. При воздействии открытого огня полиэтилен горит, и материал продолжает гореть без сажи после удаления пламени. Кислородный индекс составляет 19% (т.е. является легковоспламеняющимися). При сгорании полипропилена образуются углекислый газ и вода.

 

Электропроводность

Полипропилен — это неполярный углеводородный полимер с отличными изоляционными свойствами. Его удельное сопротивление 10×1014 Ом×м.

Однако, этот материал имеет тенденцию накапливать на своей поверхности статическое электричество. По этой причине полипропилен не следует использовать в проектах, где есть риски возгорания или взрыва.

 

Этот материал получил широкое практическое применение в промышленности, благодаря его высокой инертности и простоте монтажа. Номенклатура выпускаемых элементов включает изделия с диаметром от 20 мм до 400 мм. Полипропиленовые трубы и фитинги могут монтироваться посредством стыковой и раструбной сварки, что упрощает процесс монтажа и ремонта трубопроводов.

Среди преимуществ этого материала выделяют:

  • низкую себестоимость производства;
  • большой срок службы – до 50 лет;
  • возможность эксплуатации при температурах среды до +100°С и ее давлении до 1 МПа;
  • высокую ударную вязкость, устойчивость к многократным изгибам;
  • простоту и высокую скорость монтажных работ.

Элементы для бытовых трубопроводов чаще изготавливают из обычного полипропилена, а для промышленного применения – из гополимеров. Гополимер отличается лучшей химической стойкостью и более высокими рабочими температурами.