Полимерная трубная отрасль: инновации, возможности, перспективы развития

В нынешнем году исполнилось 52 года с момента первых гидростатических испытаний ПЭ трубы и 32 года со дня начала испытаний при температуре 95 0C труб из РЕХ-а в лаборатории компании «Базель» (Франкфурт-на-Майне). Все это время отрасль активно развивалась, и сегодня на рынке строительных материалов представлен большой ассортимент полимерных труб, что объясняется их уникальными эксплуатационными характеристиками.

Появление полимеров придало новый импульс развитию трубопроводного транспорта. Но было бы неправильно говорить о том, что потенциал полимеров в настоящее время исчерпан. В мире постоянно создаются новые, улучшенные композиции и разрабатываются высокотехнологичные типы полимерных труб.

Коротко о банальном

Полимерные трубы позволили строителям поднять на невиданный прежде уровень надежность и эффективность использования сетей водоснабжения, отопления, канализации и транспортировки. Именно поэтому в последние десятилетия полимеры стали основным материалом для производства труб во всем мире.

К главным преимуществам полимерных труб эксперты относят их долговечность, совершенную коррозийная стойкость, оптимальную скорость и стоимость прокладки трубопроводов, невысокие затраты на эксплуатацию. Действительно, срок эксплуатации полиэтиленовых труб составляет 50 лет (и более), они стойки к воздействию химически активных веществ, в 10 раз легче металлических аналогов, что позволяет снизить транспортные и монтажные расходы более чем в 5 раз. За счет небольшой величины модуля упругости ПЭ в случае внезапной остановки потока воды в трубе или гидроудара скорость распространения ударной волны и темп возрастания первоначального давления будут незначительными и не грозят повреждением запорно-регулирующей арматуры. Кроме того, экологическая безопасность и бесшумность полимерных труб при любой скорости потока гарантируют комфорт потребителей.

Кому нужны инновации?

Ежегодно в мире изготавливается более 10 млн. т полимерных труб. Интересно, что на Западе в течение долгих лет их производство оставалось нерентабельным бизнесом. Это объясняется тем, что масса нерешенных проблем в мировой строительной индустрии не является безусловным фактором востребованности этого вида продукции — прибыльность в данном секторе рынка достигается лишь за счет разработки и внедрения наукоемких моделей, обладающих более высокими потребительскими характеристиками. Только такой подход позволяет производителю получать повышенную добавленную стоимость. Для России этот принцип в настоящее время тоже становится актуальным, потому что потребитель стал гораздо более разборчивым, чем 10–15 лет назад.

Эту тенденцию развития рынка обозначил в своем докладе на VI Московском химическом саммите (19–20 марта 2009 г.) президент группы «Полипластик» Мирон Гориловский. Он подчеркнул возможности использования полимерных труб на российском рынке в контексте инновационного высокотехнологичного производства и выразил уверенность в том, что полимерная трубная отрасль России будет активно развиваться, несмотря на проблемы с сырьем, нехватку технических специалистов и отсутствие господдержки для внедрения инновационных технологий.

Полимерные трубы уже сегодня применяются в крупных городах России в новых системах водоотведения и канализации, причем сети низкого и среднего (6 бар) давления уже проектируются с применением труб большого диаметра. Введена в эксплуатацию газовая труба из ПЭ-100, рассчитанная на рабочее давление до 12 бар, первый километр которой, выпущенный заводом «Газтрубпласт», был проложен во Владимирской области. Инновационные технологии приходят также и в сферу теплоснабжения, горячего водоснабжения (с температурами до 95 °С и давлением до 1 МПа), транспортировки нефти и нефтепродуктов.

Водоотведение и канализация: совершенству нет предела

Основным направлением развития технологий в области водоотведения стало совершенствование свойств материала, в результате чего появились трубы из ударопрочного ПВХ, в которых значительно снижена хрупкость.
Принципиально новым видом продукции является трехслойная труба из ПВХ, где вспененный посредством порофора внутренний слой НПВХ защищен с двух сторон обычным материалом, что позволяет выпускать легкие трубы большого диаметра. Двухслойные профилированные трубы из ПВХ, ПП и ПЭ благодаря высокой кольцевой жесткости в сочетании с линейной гибкостью и минимальным весом производятся диаметром до 2,5 м и используются практически в любых условиях.
В последнее время начали внедряться безнапорные трубы сверхбольших диаметров (до 4 м) двух типов: спиральновитые из предварительно изготовленного профиля и одностадийные — с намоткой ПЭ расплавленной полосой с модификацией кольцевой жесткости дополнительными элементами по поверхности.
Во внутридомовых системах канализации вместо ПВХ получили распространение трубы из ПП, в том числе в последние несколько лет — вспененные трехслойные и специальные шумопоглощающие из композиций ПП с солями тяжелых металлов.

Водо- и газоснабжение: гонка наращивания диаметров и давлений

В середине XX в. в Европе были проложены первые полиэтиленовые трубы для питьевой воды диаметром до 110 мм, рассчитанные на давление 4–6 бар. Они успешно прошли испытание временем и исправно работают до сих пор.
Первая в Европе труба большого диаметра (630 мм SDR 21 на давление до 4 бар) была выпущена в Вильнюсе в 1977 г.
заводом «Пласта». В настоящее время в России большими диаметрами считаются 710–1 200 мм, а в Европе широко распространены трубы до 1 600 мм.
Гонка наращивания диаметров-давлений набирает темпы. В Норвегии запущено производство по изготовлению твердостенных напорных ПЭ труб диаметром до 2 м, а в Германии разработана технология выпуска высокотехнологичных композитных ПЭ труб, позволяющих на диаметрах до 4 м обеспечивать рабочее давление до 20 бар!
Климовский трубный завод в ближайшее время планирует запуск производства труб в диапазоне диаметров до 4 м, а в конце 2008 г. представил на рынок новую систему соединений труб сверхбольших диаметров при помощи уплотнительных колец.
2008 г. ознаменовался запуском производства труб для систем водоснабжения и промышленного применения из инновационного материала ХПВХ. Это событие получило широкую огласку в прессе (открытие завода «Аделант» в Тюмени). За короткий срок трубы из ХПВХ активно завоевали значимые позиции на трубном рынке России. Кстати, в Европе, Индии и США трубы из хлорированного поливинилхлорида успешно применяют уже 50 лет.
Газовая отрасль России тоже признала преимущества ПЭ труб. Долго такие трубы выпускались как экспериментальные, но в 2006 г. Госгортехнадзор наконец выдал первое разрешение на их серийное производство, и сегодня сети низкого и среднего давления с применением этого класса труб уже проектируются повсеместно.

Теплоснабжение и ГВС — вектор для инноваций

Эта область производства полимерных труб является самой молодой и наукоемкой. Первыми инновациями в ней смело можно считать пероксидно-сшитый РЕХ-а для внутридомовой разводки отопления и ГВС, который стал основой для развития производства многослойных полимерных труб.
В настоящее время разнообразие труб из сшитого ПЭ (РЕХ-а, b, с) для внутридомовых сетей органично дополняется многослойными трубами с кислородозащитным слоем, металлополимерными трубами (со слоем алюминиевой фольги), а также трубами из PE-RT из не сшитого, но устойчивого к повышенным температурам ПЭ. В Европе эти трубы пока применяются гораздо шире, чем в России, но и в нашей стране у данного продукта, безусловно, есть самые хорошие перспективы.
Предварительно изолированные гибкие трубы, как и другие полимерные аналоги, не подвержены коррозии, не зарастают отложениями, практически не требуют затрат на эксплуатацию и имеют срок службы, превышающий 50 лет. К тому же их использование позволяет снизить теплопотери более чем в 10 раз по сравнению с традиционной прокладкой, а также полностью избавиться от утечек теплоносителя. По этой причине в странах Западной Европы полимерные трубы применяются везде, где это допускают условия эксплуатации. Поскольку в России эти условия в силу объективных причин гораздо более жесткие, была разработана уникальная конструкция армированных труб, позволяющая им работать при температуре до 95 0C и давлении до 1 МПа одновременно. При этом диаметр несущей трубы увеличился с 110 мм до 160–200 мм, причем гибкость трубопровода была сохранена.

Армированные трубы: горизонты развития

Разнообразие армированных труб с различными матрицами и армирующими элементами таково, что их перечисление может занять достаточно много места. Поэтому целесообразно остановиться на наиболее перспективных направлениях этой отрасли.
Одним из них является использование труб из ПЭ, армированного кевларом (полиэфирами). Области применения таких труб — газопроводы (до 25 бар) и транспортировка жидких продуктов (до 60 бар). К сожалению, высокая стоимость реализации подобных проектов является отрицательным фактором в развитии данного направления.
Большие возможности открывает использование ПЭ, армированного ориентированными высокомодульными ПЭ лентами для снижения толщины труб высокого (до 25 бар) давления. Промышленное освоение данной технологии планируется, но круг ее применения весьма ограничен.
Многообещающей, несмотря на сложность и высокую стоимость, является технология производства гибких ПЭ труб с армирующим слоем, в котором применяются стекловолокна на специальном полиэфирном связующем. Эти трубы с успехом могут использоваться для транспортировки нефти и нефтепродуктов в сетях высокого (до 150 атм.!) рабочего давления, в том числе при температуре до 85 0С.