Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионально образования

«Алтайский государственный технический университет

им И.И.Ползунова» (АлтГТУ)

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Реферат

по предмету: «Современные материалы и технологии              »

Тема: Термопластовые трубы для газопроводов

Студент гр.          ТГВ-81      ________                               Лукьянов Е.А.

подпись                                 Ф.И.О

Проверил                               ________                              Логвиненко В.В.

подпись                               Ф.И.О.

Барнаул 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение              3

1.              Информационный анализ              4

2.              Патентные исследования              19

3.              Характеристика исходного сырья              24

4.              Описание технологического процесса              26

4.1.              Плавление полимера и гомогенизация расплава              27

4.2.              Формование профиля трубы              27

4.3.              Калибрование труб              28

4.4.              Охлаждение труб              29

4.5.              Маркировка и упаковка труб              30

5.              Основные параметры технологического процесса              30

5.1.              Технологическая характеристика основного технологического оборудования              31

6.1.              О  производстве              40

6.2.              Преимущества полиэтиленовых труб:              41

6.3.              Об отгрузке продукции              45

6.4.              Строительство и реконструкция трубопроводов              46

6.4.              Экономично и экологично              49

6.6.              Прайс – лист              52

Заключение              53

Список литературы              54

Введение

Развитие химической промышленности, машиностроения и других отраслей невозможно без интенсивного использования пластических масс. Промышленность полимерных материалов относится к числу важнейших отраслей химической индустрии и в значительной степени определяет прогресс в развитии всей промышленности. Широкий диапазон рабочих температур и давлений в сочетании с коррозионными воздействиями агрессивных сред на трубопроводы и их материалы, предъявляют к ним особые требования. Применение пластмассовых труб, взамен дорогостоящих труб из нержавеющей стали, цветных металлов и сплавов, является эффективным средством повышения долговечности технологических трубопроводов, предназначенных для транспортировки различных жидких и газообразных сред. При этом, наряду с повышением долговечности, снижаются затраты на сооружение трубопроводных коммуникаций. Стоимость труб изготовленных из полимерных материалов значительно ниже, при равной пропускной способности, труб изготовленных из нержавеющей стали, цветных металлов и сплавов. Еще 20 лет назад полиэтиленовые коммуникации стали символом надежности и долговечности, вытесняя хрупкие и ненадежные металлические трубы. Газификация считается приоритетным направлением, способствующим стабилизации социально-экономического положения края, решению вопросов обеспечения населения газом теплом, улучшению экологической обстановки. Строительство газопроводов на основе полиэтилена это техническое решение, позволяющее радикальным образом решить проблемы надежности и долговечности коммуникаций, сократив при этом затраты как на монтаж, так и поддержание работоспособности в процессе эксплуатации.

Анализ сравнительных характеристик затрат при строительстве газопровода из стальных и полиэтиленовых труб показывает, что:

-  газопроводы из полиэтиленовых труб при строительстве дешевле втрое; не нужна изоляция, упрощается технология соединения труб и их укладка в траншеи;

-  время строительства полиэтиленовых газопроводов сокращается по сравнению со стальными в 10 раз;

-  пропускная способность полиэтиленовой трубы на 25-30% выше, чем у стальной такого же диаметра;

-  гарантийный срок службы газопроводов из ПЭ труб около 100—150 лет, против 25-30 лет - из стальных;

-  при эксплуатации ПЭ газопроводов отпадает необходимость в осуществлении мероприятий по антикоррозийной защите. /2/

Работа выполнена в качестве реферата по предмету «Современные материалы и технологии», на тему «Термопластовые трубы для газопроводов».

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция».

1.          Информационный анализ

Полиэтилен является одним из наиболее крупнотоннажных и широко распространенных полимерных материалов. Высокая технико-экономическая эффективность использования ПЭ обеспечивает увеличение объемов потребления пластических масс в народном хозяйстве. Способность ПЭ к переработке всеми известными для пластических масс способами, его хорошие эксплуатационные свойства позволяют применять этот полимер практически во всех отраслях промышленности.

Существенный рост и развитие в настоящее время получили трубы из полимерных материалов. Трубы из этих материалов начали вытеснять традиционные стальные трубы из больших областей строительства.

Одним из самых распространенных материалов для изготовления труб является полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен и т.д.

Трубы из различных материалов обладают уникальными свойствами и преимуществами перед другими. Российский и зарубежный опыт исследования показывает, что трубы из полимерных материалов могут находиться в эксплуатации без существенных химических и механических изменений в течение 50 и более лет. Полимеры имеют высокие эксплуатационные показатели, и большинство полимеров обладают водоотталкивающими свойствами. Технологический процесс их производства позволяет обеспечить крайне низкую шероховатость внутренней поверхности труб, поэтому трение между протекающей жидкостью и поверхностью труб незначительно. Кроме того, при длительной эксплуатации внутреннее сечение труб не уменьшается из-за зарастания отложениями, а значит нет необходимости, как в случае с остальными трубами, увеличивать затраты на электроэнергию для перекачки.

В случае строительства наружных магистральных трубопроводов нет необходимости в использовании тяжелой трубоукладочной техники, тяжелого большегрузного транспорта.

Структура и свойства ПЭ определяются способом его получения и в зависимости от этого подразделяются на ПЭ полученный при высоком давлении - ПЭВД, при низком давлении - ПЭНД, при среднем давлении - ПЭСД.

Эти три типа полиэтилена различаются по степени разветвленности (наиболее разветвленные ПЭВД, наименее разветвленные ПЭСД, на 1000 углеродных атомов в ПЭВД - 15-25, в ПЭНД - 3-6, в ПЭСД - не более 3 и, следовательно, по степени кристалличности и плотности, а также по молекулярной массе, молекулярно-массовому распределению и другим показателям. В макромолекуле ПЭ на концах основной полимерной цепи и боковых цепей содержатся СН3-группы. В ПЭВД боковые ответвленности располагаются друг от друга со средним интервалом ~50 углеродных атомов. Короткие ответвления в ПЭВД - метальные, этильные и бутильные группы. У ПЭВД наряду с короткими ответвлениями имеются и длинные боковые цепи, величина и характер распределения которых пока окончательно не установлен.

В макромолекуле ПЭ содержатся также насыщенные связи трех типов: винилиденовые RRC=CH2, винильные RCH=CH2 и транс-виниленовые RCH=CHR. Число ненасыщенных связей на 1000 атомов углерода в ПЭВД 0,4-0,6, в ПЭНД и ПЭСД 0,6-0,8. В ПЭ может содержаться также очень незначительное число групп >С=О или -ОН. Степень кристалличности ПЭВД60-75%, ПЭНД70-85% и ПЭСД90%.

Конформация цепи ПЭ - плоский зигзаг. ПЭ обладает орторомбичной ячейкой с пространственной группой симметрии. Относительная величина дефектов в кристаллитах ПЭ достигает несколько процентов и на порядок выше чем у низкомолекулярных кристаллов. Размеры кристаллитов обычно колеблются в интервале 50-200А для ПЭВД и 50-100 для ПЭНД и ПЭСД.

Надмолекулярная структура прессованных образцов характеризуются наличием сферолитов с размерами 1-10 мкм для ПЭВД и 1-20мкм для ПЭНД. Размеры сферолитов существенно зависят от режимов изготовления изделий (скорости и равномерности охлаждения). При растяжении ПЭ сферолитная структура исходного образца превращается в фибриллярную, ориентированную в направлении вытяжки. Поэтому свойства изделий из ПЭ будут определяться не только свойствами исходного образца, но и конфигурацией изделий и режимами их изготовления. Среднемассовая молекулярная масса промышленных марок составляет 30тыс.- 400тыс. для ПЭВД и от 50тыс.- 800тыс. для ПЭНД и ПЭСД. Предел текучести, модуль упругости при изгибе, твердость возрастают с уменьшением числа коротких боковых цепей в макромолекуле ПЭ и повышением степени кристалличности и плотности полимера. Прочность при растяжении, относительное удлинение, температура хрупкости, стойкость к растрескиванию под напряжением и ударная вязкость в большей степени определяются величиной молекулярной массы, чем степенью кристалличности. Сужение молекулярно-массового распределения линейного ПЭ приводит к повышению прочности при растяжении, относительного удлинения, ударной вязкости, уменьшению усадки и стойкости к растрескиванию под напряжением. ПЭ выгодно отличается от других термопластов сочетанием высокой прочности с достаточной эластичностью и способностью «работать» в очень широком интервале температур (от -120 до 100°С). ПЭ - неполярный полимер, обладающий высокими электроизоляционными свойствами. Для ПЭ характерно незначительное изменение электрических свойств в широком диапазоне температур и частот. Тангенс угла диэлектрических потерь ПЭ например в интервале температур от -160 до 120°С и частоте 10-50кгц находится в пределах 210-4 - 410-4. Диэлектрические свойства ПЭ ухудшаются с увеличением степени его окисления и при наличии примесей.

Свойства ПЭ можно модифицировать смешением с другими полимерами или сополимерами. Так при смешении ПЭ с полипропиленом повышается теплостойкость, при смешении с бутилкаучуком или этиленпропиленовым каучуком - удельная вязкость и стойкость к растрескиванию. ПЭ обладает низкой газопаропроницаемостью. Газопроницаемость разветвленного ПЭВД в 4-8 раз выше, чем ПЭНД и ПЭСД. Проницаемость ПЭ наименьшая для сильнополярных веществ и наибольшая для углеводородов. ПЭ характеризуется малой проницаемостью для воды и водяных паров. ПЭ стоек к природному углеводородному газу, но недостаточно устойчив к сжиженному пропан-бутану. ПЭ инертен к действию многих химических реагентов, химстойкость зависит от молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и плотности. Определяющим показателем является плотность и с ее увеличением химстойкость возрастает. Наиболее высокой химстойкостью обладают линейные ПЭНД и ПЭСД.

ПЭ не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, с органическими кислотами, с растворами солей-окислителей и даже с концентрированной соляной и плавиковой кислотами. При действии H2SO4 (концентрации 80% и выше) и температуре не ниже 50°С свойства ПЭ изменяются. ПЭ разрушается при комнатной температуре 50% азотной кислотой, а также жидкими газообразными хлором и фтором.

Разрушительное действие указанных реагентов увеличивается с повышением температуры. Бром и йод диффундируют через ПЭ. Разбавленные растворы хлора и различные отбеливающие вещества незначительно изменяют свойства ПЭ. При обработке 80-85% азотной кислотой при 100-135°С или смесью азота и кислорода в четыреххлористом углероде при 78°С происходит термоокислительная деструкция ПЭ. Таким способом получают ПЭ молекулярной массы 1000-2000, содержащий карбоксильные группы; он легко диспергируется в воде с образованием стойких эмульсий. ПЭ не растворяется в органических растворителях при комнатной температуре, но несколько в них набухает; выше 80°С - растворяется во многих растворителях, особенно хорошо в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных. Степень набухания и растворимость увеличивается с уменьшением плотности и молекулярной массы ПЭ.

На воздухе под действием СО, СО2, влаги и О2 в изделиях из ПЭ, подвергающихся длительному растяжению при различных напряжениях могут появляться мелкие трещины. Процесс этот происходит в течение нескольких лет или даже десятков лет. Но он значительно ускоряется при контакте с активными средами. Стойкость к растрескиванию под напряжением в поверхностно-активных средах возрастает при увеличении молекулярной массы ПЭ и расширении молекулярно-массового распределения, снижение плотности достигается путем сополимеризации этилена с пропиленом, бутиленом и другими мономерами, либо добавлении к ПЭ полиизобутилена или бутилкаучука, а также при хлорировании, бромировании или сульфохлорировании ПЭ.

При энергетическом и механических воздействиях в ПЭ могут происходить окисление, деструкция и сшивание. При обычных условиях переработки эти реакции практически незначительны. ПЭ стоек при нагревании в вакууме им атмосфере инертного газа. Лишь при температуре несколько выше 290 ºС происходит термическая деструкция, а при 475°С - пиролиз с образованием воскообразного вещества и газообразных продуктов нестабилизированный ПЭ при нагревании на воздухе подвергается термоокислительной деструкции, а под влиянием солнечной радиации - фото старению. Оба процесса протекают по цепному радикальному механизму. Термостарение сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и других продуктов, в результате ухудшаются диэлектрические свойства ПЭ, снижается прочность при растяжении и относительное удлинение.

Для изготовления труб, используемых в газоснабжении, применяется ПЭНД, который характеризуется высокой степенью кристалличности, механической прочностью, теплостойкостью, меньшей деформируемостью и газопроницаемостью. (табл.1).

Таблица 1.Сравнительные свойства ПЭ. /2/

Для изготовления напорных труб рекомендуются экструзионные марки ПЭВП, отличающиеся высокой вязкостью (ПТР=0,3-0,6 г/10мин), наличием тепло- и светостабилизаторов. Достаточно эффективна добавка канальной сажи (1,5-2,5%) для повышения стойкости ПЭ к окислению и деструкции под действием света и тепла. Однако, при содержании сажи более 3% ПЭ становится хрупким. На ООО «Ставролен» (г.Энгельс) налажено производство ПЭ-80 для труб систем газоснабжения с содержанием сажи 2,1% от массы со стандартным отклонением 0,007%. Физико-химические характеристики полученного сырья соответствуют техническим требованиям, определенным в регламенте на получение «знака NF полиэтиленовыми трубами для газа» (NF – французский норматив). Механические испытания полученных труб показывают, что экструдированные из данного ПЭ трубы обладают хорошей стойкостью к медленному и быстрому растрескиванию.

Механические свойства труб зависят от свойств исходного сырья, условий и режимов переработки, так с увеличением молекулярной массы наблюдается рост прочности при растяжении; модуль упругости, твердость, предел текучести растет с увеличением степени кристалличности. Важной механической характеристикой ПЭ труб является ударная вязкость, сохраняющаяся практически в температурном интервале от +20 до - 20 ºС.

К недостаткам ПЭ труб следует отнести: горючесть, значительную ползучесть, высокий коэффициент линейного расширения, низкую тепло- и термостойкость.

Международный стандарт JSO 4437 в принципе не допускает применение ПЭ-63 для газовых труб. Фирмой «Cabot Corp. Boston» предложено еще в 60-х годах применение для труб газораспределительных коммуникаций сшитого ПЭ с содержанием сажи около 50%. Для сшивания цепочек полиэтиленовых молекул применяют органические перекиси и высокочастотный нагрев в электрическом поле. Высокое содержание сажи и высокочастотный нагрев обеспечивают надежную защиту труб от действия ультрафиолетовых лучей, уменьшение электризуемости, коэффициента линейного расширения, улучшение сопротивления истиранию, высокую химическую стойкость к маслам, бензину, ароматическим углеводородам, температуру эксплуатации до 100 ºС.

В США запатентован способ получения тонкостенных труб из ультравысокомолекулярного ПЭ, имеющего характеристическую вязкость  5 дл/г .

Для транспортировки газа в Германии разработана трубная марка ПЭ с бимодальным ММР (соотношение низкомолекулярного ПЭ к доле высокомолекулярного ПЭ – 0,5 : 2), отличающаяся повышенной стойкостью к трещинообразованию (1400 час), ударной вязкостью (7 МДж/мм2), жесткостью (Ен  1100 н/мм2).

Совершенствование процесса газофазной сополимеризации этилена с бутеном на катализаторе S-2 (хроморганическое соединение) на предприятии «Казаньоргсинтез» позволило создать трубную марку ПЭ-80, обеспечивающую качество газовых труб в соответствии с мировыми стандартами . В настоящее время 6 марок газового ПЭ-80 (сополимеров ПЭ с гексеном и бутеном) выпускает ООО «Ставролен» черного и желтого цветов, обладающих хорошей стойкостью к медленному растрескиванию. Но его применение проблематично для высоконапорных газовых сетей ( Р=6 атм.) с точки зрения быстрого распространения трещин.

В 80-х годах Бельгийский концерн «Сольвей» разработал процесс полимеризации ПЭВП третьего поколения, обеспечивающей встраивание сомономера в аморфную фазу, что приводит к увеличению доли полимерных проходных цепей. Новая марка ПЭ-100 с бимодельным молекулярно-массовым распределением обладает не только лучшей долговременной прочностью, но и стойкостью к гидростатическому давлению и медленному и быстрому распространению трещин. Это позволит повысить рабочее давление в трубах до 10 – 12 атм. при сохранении надлежащего уровня безопасности при эксплуатации газораспределительных сетей. ПЭ-100 марок T LTEX TUB121(черный) и 125 (оранжевый) был успешно переработан на ряде Российских предприятий: ГАЗПЛАСТ (Казань), завод ПЭ труб (г. Буденовск), завод АНД «Газтрубпласт» (г. Москва) и др. Изучено поведение труб из ПЭ-80 производства ОАО «Ставропольполимер» диаметром 110 мм, толщиной стенки 100,7 мм при нагружении внутренним давлением при низких климатических температурах (до -44 ºС) .

На сегодня ПЭ 100 обеспечивает максимальный уровень надежности трубопроводов: наивысший коэффициент безопасности, низкую чувствительность к надрезу, наивысшее сопротивление быстрому распространению трещин. Применение ПЭ 100 для газовых труб особенно перспективно для России с её большими расстояниями между населенными пунктами и тяжелыми условиями эксплуатации.

Сравнительная характеристика материалов, используемых отечественными и зарубежными производителями для производства труб для систем газоснабжения, приведена в табл.2

Таблица 2. Свойства полиэтилена, используемого для изготовления труб./2/

Таким образом трубные марки ПЭ третьего поколения с гексеновым сомономером, классифицируемые как ПЭ 100, существенно превышают по своим свойствам, требуемым для изготовления конструкционных изделий , марки полиэтилена типа ПЭ 63 и ПЭ 80. Появившееся совсем недавно последнее (четвертое) поколение бимодального гексенового полиэтилена обладает еще более лучшими физическими характеристиками, превосходя полиэтилен третьего поколения и обеспечивая одновременно лучшую технологичность переработки.

Одним из эффективных способов повышения теплостойкости, теплостойкости, термостабильности и, следовательно, верхнего предела рабочих температур является радиационная сшивка термопластов.

В работе установлена экстремальная зависимость основных эксплуатационных свойств напорных труб из ПЭВП (ползучести, длительной прочности) от дозы радиоактивного источника γ-излучения (15-100 Мрад). С точки зрения длительной прочности и ползучести оптимальной для ПЭ является доза 25 Мрад, т.к. облучение не дает возможности получить высокую степень сшивки, образующиеся поперечные связи незначительно снижают сегментальную подвижность молекулярных цепей.

Авторами в качестве сшивающего агента для ПЭНП предлагается использовать перекись дикумила (2,5%), обеспечивающей снижение степени деформирования без ухудшения стойкости к тепловому старению.

Использование силанов в качестве сшивающих агентов для модификации полиэтилена является эффективным и экономичным средством дм улучшения полимера, который сам по себе уже является универсальным и гибким в применении. Системы сшивания на основе силанов обладают способностью к образованию поперечных межмолекулярных связей. Новейшие силановые смеси содержат специальные добавки, которые улучшают специфический процесс или конечные характеристики и увеличивают гибкость при производстве. Переработка упрощаемся, поскольку добавки уже сразу включаются в состав силанов. Силановая технология выгодно отличается более низкими капитальными и производственными затратами, более высокой производительностью, более широким диапазоном характеристик при переработке и прекрасными свойствами получаемой продукции.

Сшивание на основе силанов является самым экономичным средством улучшения термостойкости полиэтилена и его химической стойкости. Эти свойства являются особенно ценными при его применении для производства проводов, кабелей, труб, вспененных материалов, полимерных пленок и прессованных изделий. В целом, если в полиэтилене имеются поперечные межмолекулярные связи, то улучшаются его физические свойства при повышенной температуре. Такое сшивание компенсирует потери качества материала, возникающие потому, что при повышенных температурах уменьшаются кристаллические свойства полимера.

Первоначальной причиной сшивания полиэтилена послужило повышение максимальной температуры, при которой может использоваться полимер, эта технология имеет и мною других важных преимуществ:

- более высокая максимальная температура применения;

- уменьшение деформации под нагрузкой дает улучшенные характеристики на разрыв, излом при механическом напряжении в пленках и кабелях;

- улучшенная химическая стойкость;

- увеличенное абразивное сопротивление в кабельных оболочках и трубах;

- характеристика эффекта памяти для усадочных трубных обвязок, пленок и упаковочных пленок;

- улучшенные характеристики динамической нагрузки для прессованных изделий и вспененною материала.

В настоящее время существует несколько зарекомендовавших себя методов промышленного назначения, где при сшивании полиэтилена используются силаны:

1. Двухэтапный процесс, первоначально получивший коммерческое название СИОПЛАС (Sioplas).

2.Одноэгаиный процесс Моносил (Monosil).

При использовании двухэтапного метода силановая смесь, содержащая пероксид, но без катализатора конденсации, расплавляется вмести с полиэтиленом, как правило, в одношнековом экструдере. Для разложения пероксида температура должна быть достаточно высокой (при помощи переоксида образуемся место для привития силана к полиэтиленовой цепочке), а время достаточно продолжительным для завершения процесса привитой сополимеризации. При этом добавляются или привносятся с тем или другим ингредиентом некоторые совместимые добавки (например, антиоксиданты, наполнители и скрепляющие агенты). Этот материал обычно гранулируется, высушивается и хранится в сухом прохладном месте сроком до шести месяцев в мешках с внутренней прокладкой из алюминиевой фолы и. Также готовится маточная смесь катализатора, она состоит из полиэтилена и катализатора конденсации, который обычно представляет собой производное олова.

Маточная смесь привитого сополимера и катализатора соединяются непосредственно перед подачей в экструдер. После соединения полученная смесь быстро теряет стабильность, особенно, если она подвергается воздействию влаги. Эти материалы можно смешивать, складировать или перевозить вместе, только если они тщательно упакованы и не соприкасаются друг с другом. Полученное изделие часто охлаждается в ванне, таким образом, подвергаясь необходимому воздействию влаги. Показателем истечения времени такою воздействия является возникновение диффузии влаги. При этом часто используется ванна с горячей водой, устройство для подачи сухого пара (типа сауны) или паровой автоклав низкого давления. Оборудование, необходимое для производства полиэтилена, сшитою силаном, предлагается такими компаниями, как Werner & Pfleiderer (Германия) и BUSS (Швейцария).

Для оценки того, подходит ли силановая сшивающая технология для нового продукта, сначала обычно используется процесс по методу СИОПЛАС. Он дает производителю привитых материалов максимальную гибкость, обеспечивая ею нужными материалами в небольших количествах. Производитель может быстро и без особых затрат проверить эти материалы. Это обычно является крайне важным в начале разработки или концептуальной стадии. Именно таким образом начиналось изготовление большинства новых продуктов в сфере производства пленок, проводов и кабелей, а также труб.

При использовании одноэтапного процесса «Моносил» полиэтилен, переоксид , силан, оловянный катализатор и другие совместимые добавки или наполнители добавляются в течение одного непрерывного экструзионного этапа. В рамках такого одноэтапного процесса происходит смешивание сырья, достигается прививка сополимера и непрерывно формуется изделие, такое, например, как провода, кабели или трубы.

Как и при использовании двухэтапного процесса, изготовленное изделие подвергается воздействию влаги. Первоначально все оборудование для процесса данного типа носило название МОНОСИЛ (Monosil), оно производилось только компанией Mailltfer, сейчас оно носит название Nokia-Mailltfer.

Одноэтапный процесс МОНОСИЛ уже используется примерно на 100 линиях в Европе, США, на ближнем Востоке, в Северной Африке и в Корее. Существует, по крайней мере, 5 таких линий в районе Тихого океана. Как нам известно, большинство этих линий используется для производства низковольтажных проводов, труб и кабелей. Некоторые количество таких линий было продано в рамках поставок развивающейся страны, многие из которых производят продукцию для продажи на местном рынке, защищенным льготными тарифами. Ограниченные возможности в плане инвестиций капитала последние годы замедлили развитие сшивающих линий. Тем не менее, почти все новые или модернизированные линии используют технологию сшивания при помощи силана.

На рынок труб в Европе поставляется продукция, изготовленная в рамках промышленного производства несколькими производителями привитых полимеров и материалов, произведенных по методу МОНОСИЛ. Процесс МОНОСИЛ и его варианты также применяются в Корее. Эти трубы монтируются непосредственно под плоскостью пола для его подогрева или используется для питьевой воды. Использование силанового сшивания для производства труб США, также получает широкое распространение в настоящее время.

Сшивание полиэтилена производится уже с применением различных апробированных методов. Последовательность операций для сшивания полимера, при котором, например, используется силан, представляется более гибким и более экономичным процессом.

Рисунок 1.Привитая сополимеризация. / 1/

Полиолефины, сшитые силаном, соединяются посредством связи Si-0-Si, а не связи С-С, которая имеет место в процессах с применением перекиси или при радиационном сшивании. При использовании технологии на основе силана. по крайней мере, некоторые связи образуются, когда получаемая форма находится ниже точки кристаллического плавления базового полиэтилена. В связи с этим, неоднократно высказывалось предположение, что при этом получается превосходный, более термоустойчивый продукт. Хотя это предположение и не было полностью подтверждено, все же ПЭ сшитый силаном, является либо аналогичный, либо, иногда, превосходящим ПЭ на основе перекиси. Более того, поскольку обработка производится не под высоким давлением, технология позволяет производить более сложные по конфигурации объемы с несимметричными осями (включая сложные кабельные конструкции, такие как секторные кабели), где ранее остро стояла проблема деформации.

Рекомендуется сшивание полиэтилена переоксидными соединениями с целью повышения их теплостойкости, прочности, сопротивления растрескиванию, химической стойкости [.

Процесс сшивания проводят при нагревании предварительно полученной смеси полиэтилена с органическими пероксидами (пероксид дикумила или пероксидные соединения дитрет-бутила). При нагреве происходит термический распад перокеидов с образованием двух свободных радикалов

R-O-O-R -+ 2RO

Часть этих радикалов отрывает активные атомы от полимерных молекул, что приводит к образованию полимерных радикалов:

RO- +~ СН2- СН2 - СН2~-> ROH + СН2- С - СН2~

׀

R

В результате миграции радикала вдоль полимерной цепи и появления пар радикалов в непосредственной близости друг от друга при распаде одной молекулы пероксида происходит рекомбинация макрорадикалов с образованием поперечной углерод-углеродной связи между макроцепями.

Суммарный эффект реакции определяется соотношением скоростей реакции сшивания и распада макроцепей полимера. Максимальный эффект процесса пероксидного сшивания равен одной сшивке на одну молекулу, разложившегося пероксида. Для увеличения степени сшивания и повышения скорости процесса пероксидного сшивания используются ускорители.

В качестве ускорителей применяют соединения, содержащие ненасыщенные группы триллилциапурат, триалллилфосфат, дитдокарбаматы и другие. Содержание ускорителей обычно составляет 0,5-2%.

Кроме ускорителей для регулирования распада пероксидов в состав композиции могут быть введены регуляторы процесса сшивания (динитразосоединения, этилендиметокрилат и другие), а для предотвращения термодеструкции сшитых полиэтиленов - антиоксиданты (1,3-дигидро-2.2.4-триметилхенон, фенил-β-нафтиламин и другие), не вызывающие ингибирование реакции сшивания.

Радиационно-химическое сшивание - это образование трехмерной сетчатой структуры в полимерах, макромолекулы которых не содержат функциональных групп, способных к формированию межмолекулярных химических связей.

Радиационное сшивание - это образование поперечных химических связей между макромолекулами полимеров под действием ионизирующего излучения.

Из различных видов ионизирующих излучений используют β- и γ- излучения. Применение ускоренных электронов (β- излучение) позволяет проводить сшивание с большей производительностью, но проникающая способность ускоренных электронов невелика (до 1см при энергии 2МэВ). Для сшивания материалов в более толстых слоях используют γ- излучение (60Со), хотя интенсивность его ниже, чем (β- излучения. В процессе воздействия ионизирующего излучения на полимерные молекулы проявляются два конкурирующих явления: сшивание полимера и его деструкция. Соотношение деструкции и сшивание характеризуется отношением числа актов разрыва связей β и образования поперечных связей α. Если (β/α >1, то полимеры относят к преимущественно деструктирующим, при β/α<1 - к преимущественно сшивающимся.

Эффективность радиационного сшивания оценивают радиационно-химическим выходом Gc-числим поперечных связей, образующихся в полимере при поглощении 100эВ энергии излучения. Для большинства способных к сшиванию полимеров Gc =1÷4.

Основным свойством, отличающим изделия из полимеров, полученные путем радиационно-химического сшивания, является повышенная теплостойкость.

Эффективность радиационного сшивания может быть повышена в 5-10 раз введением сенсибилизаторов, которые способствуют образованию дополнительных связей между сшиваемыми молекулами или за счет раскрытия ненасыщенных связей в молекуле сенсибилизатора (аллилакрилаты, аллилметакрилаты, дивинилбензол), или за счет получения свободных радикалов при облучении (пероксиды или хлорированные углеводороды).

В работе установлено положительное влияние радиационного излучения мощностью 30-50 Мрад/час в среде аргона на свойства ПЭ трубных марок. В ПЭВП, линейном полимере с высокой степенью кристалличности, образование сшивок идет в преимущественно небольших аморфных областях, снижает склонность к ползучести материала при повышенных температурах (80 ºС) и в значительной степени повышает долговечность.

В последнее десятилетие данная технология все чаще и чаще используется в технологическом процессе. При этом происходит усовершенствование наборов химических препаратов, созданных на основе силана, применяющихся для любого; специфического процесса и конкретной задачи. Силановые композиции варьируются в плане особенностей употребления, специфики самого производственного процесса конкретного их состава или полимера.

Разрабатываются новые составы, их образцы могут быть представлены такими производителями силана как WITCO, группа органосиликонов (SILCAT сшивающие силаны). Могут быть созданы продукты для любых специфических применений, с тем чтобы они удовлетворяли любым запросам, таким, например, как требования по стабилизации при производстве изоляции проводов, труб для питьевой воды или труб, предназначенных для применения в отопительных приборах.

Особенности модификации ПЭ, используемого для производства труб с целью улучшения его свойств.

Получение изделий на основе полиэтилена с улучшенными эксплуатационными свойствами возможно за счет химической модификации его ненасыщенными кремнийорганическими соединениями с легко гидролизуемыми группами.

Эффективность сшивания определяется природой кремнийорганических соединений (КОС), их количеством, условиями прививки на Стадии получения материала и сшивки после формирования изделий.

Наиболее широко в качестве сшивающих агентов используется винилинтpиэтoкcиcилaн и γ-мeтaкpилoкcипpoпилтpимeтoкcиcилaн.

В работах для сшивания предложена смесь винилтри - (β-этаксиэтилокси)- силана (ВТЭЭС) и этилсиликата, что позволило увеличить скорость гидролитической поликонденсации и степени сшивания полиэтилена.

Данные исследования проводили на порошкообразном полиэтилене с показателем текучести расплава (ИГР) 7г/10мин. В качестве сшивающих агентов использовали ВТЭЭС, ВТОКС - продукт частичной переэтерификации этоксигидроксисилоксанов полигликолями. ГС-этилсиликат, модифицированный акрилатным латексом, и их смеси. Инициатором прививки служили перекись дикумила - ПДК.

Предварительно определяли необходимое количество кремнийорганических соединений, обеспечивающих высокий процент сшивания полиэтилена при содержании нерекисною инициатора 0,2%. Использование ГС и ВТОКС обеспечивает низкий процент сшивки, мало изменяющийся при увеличении их количества в полиэтилене (содержание гельфракции не превышает 10%). При введении ВТЭЭС до 2% степень сшивки возрастает до 50%. При совместном использовании ВТЭЭС и ГС степень сшивки достигает 60%, а ВТЭЭС и ВТОКС -75%.

Такое различие эффективности действия кремнийорганических соединений связано с их химическим строением и, в первую очередь, с количеством двойных связей, по которым осуществляется их прививка к полиэтилену. Наибольшее количество связей содержит ВТЭЭС. При совместном использовании ВТЭЭС и модифицированных этилсиликатов эффективность сшивания повышается за счет увеличения числа функциональных групп, способных к гидрометической поликонденсации с образованием пространственно сшитого полиэтилена.

Переработка композиций, содержащих 0,2% перекиси дикумила затруднена из-за резкого нарастания вязкости материала, так как наряду с прививкой силанов к ПЭ возможно его сшивание по С-С- связи. На стадии прививки в экструзионном оборудовании при содержании перекиси дикумила 2% наблюдается сшивание ПЭ. Поэтому содержание перекиси дикумила снижается до 0,1%.

Более высокие температуры экструзии, очевидно, способствуют интенсификации процесса термоокислительной деструкции, увеличению числа образующихся макрорадикалов и, как следствие, повышению эффективности прививки. На величину термомеханохимической деструкции ПЭ на стадии прививки КОС оказывает влияние время пребывания материала при температуре экструзии и интенсивность воздействия на расплав, регулируемое числом оборотов шнека.

При меньших числах оборотов шнека экструдера степень сшивания увеличивается, так как процесс образования накопления макрорадикалов и их рекомбинация проходят более глубоко с увеличением времени воздействия температуры и сдвиговых усилий. Эффективность прививки подтверждается снижением показателя текучести расплава ПЭ с увеличением количества КОС при меньших числах оборотов шнека. Таким образом, получения силанально-сшивающего ПЭ, эффективность совместного использования ВТЭЭС с модифицированными этилсиликатами при общем содержании КОС 2%.

Под воздействием влаги модифицированный силанами ПЭ превращается в пространственно сшитый в результате реакции гидролитической поликонденсации привитых фрагментов КОС с образованием силаксановых связей между макромолекулами ПЭ. Образование силаксановой связи может проходить уже при комнатной температуре. Однако наибольшее распространение получила термообработка изделий из сшивающегося ПЭ водой при температуре 80-90°С. По данным работы ДО| время термообработки ПЭ составляет 8-10 часов. При использовании в качестве сшивающих агентов смесь ВТЭЭС и этилсиликата (ЭТС) время термообработки сократилось до 3-4 часов. При этом было показано [15], что введение в матрицу ПЭ привитых фрагментов органосиланов коэффициент диффузии мало меняется в пределах погрешности измерения (изменение составляет 10-15%). Также мало меняется энергия активации процесса. При переходе к сшитым структурам коэффициент диффузии уменьшается в 1,3-1,5 раза при общем слабом измерении энергии активации.

Это свидетельствует о том, что процесс силанольной сшивки мало зависит от скорости диффузии воды в ПЭ и определяемся в основном скоростью просекания реакций гидролитической поликонденсации ВТЭЭС и ЭТС. Значительное ускорение продесса сшивания ПЭ при совместном использовании ВТЭЭС и этилсиликата или ею модификаций (ВТОКС или ГС) объясняемся чем, что с гидролитической гомополиконденсацией возможно протекание гетерофазной поликонденсации. Гидролиз может протекать раздельно по этакси- группам ВТЭЭС и ВТОКС. Также возможен согидрому ОН- групп ВТОКС и ВТЭЭС. Не исключена реакция ОН-групп гликоля, входящих ВТОКС с ОН- или OCsHs-группами ВТЭЭС. Для данной сшивающей системы использование оловоорганических катализаторов сшивки оказалось мало эффективным.

Гидролитическая сополиконденсация и гетерофазная поликонденсация происходит за счет взаимодействия - ОС2Н5 и ОН- групп ВТОКС с ОС2Н5 ОС2Н4 и ОН- руинами ВТЭЭС, что подтверждается снижением интенсивности полосы при 990см-1 и практически полным исчезновением полосы 3200-3600см-2.Это свидетельствует о протекании реакции гидролиза и конденсации с образованием новых Si-0-Si- связей. Образование новых силоксановых связей подтверждается также резким возрастанием интенсивности полосы при 380см-1, характерной для деформационных колебаний Si-O-Si-групп.

Следует отметить снижение интенсивности при 1400см-1, характерной для С=С - связей. Можно предположить, что происходит раскрытие двойных связей в результате термоокислительной деструкции с последующим сшиванием по С-С-связям. При наличии ПЭ но этим группам идет прививка ВТЭЭС к ПЭ.

Степень сшивания оказывает существенное влияние на комплекс физико-химических свойств ПЭ. Силанольносшитый ПЭ проявляет высокоэластические свойства, причем температура стеклования смещается в область более высоких температур, а величина высокоэластической деформации снижается  в 1,5 раза.

ВЫВОД: Проведенный информационный анализ свидетельствует:

           о повышенных требованиях к полиэтиленовым трубам для систем газоснабжения из-за высокой взрыво- и пожароопасности транспортируемой среды;

           о необходимости модификации полиэтилена на стадии синтеза или переработки для повышения уровня эксплуатационных характеристик экструзионных трубных марок;

           о возможности повышения теплостойкости, термостабильности, снижения деформируемости ПЭВП путем химического и радиационного сшивания;

В связи с вышеизложенным, в курсовом проекте предлагается следующее технологическое решение для организации производства газонапорных труб:

           замена базовой марки сырья ПЭ-80 на ПЭ-100 для улучшения эксплуатационных характеристик полимерных газовых труб, диаметром 110мм;

           совершенствование конструкции экструзионной головки, т.е. использование формующей головки с вращающимся дорном для повышения прочности изделий в радиальном направлении. /1/

2.                     Патентные исследования

Задачей патентных исследования является исследование тенденций развития производства полиэтиленовых труб с повышенной прочностью.

По результатам проведенного поиска по РЖ ВИНИТИ Химия «Технология полимерных материалов», и бюллетеня «Изобретения. Полезные модели» выявлено, что ведущей страной в разработке технологии получения полиэтиленовых труб является РФ, эта страна выбрана в качестве страны поиска. Глубина поиска по источникам патентной и научно-технической документации принята 10 лет, исходя из потребности для решения поставленной задачи. Начало поиска 1 января 2009 г.

Поиск проводился по фондам ЭТИ СГТУ и в Интернете: http://www.fips.ru по следующим материалам:

Таблица 3. Технология полимерных материалов. /2/

Научно-техническая и патентная документация, отобранная для анализа:

1. Пат. 2190796 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12

Способ изготовления полиэтиленовой трубы / / Нахаев С. С., заявитель и патентообладатель Нахаев С. С. / - 2000126177/06; заявлено 17.10 2000; опубл.10.10. 2002 // Изобретения. Полезные модели -2002.-№14.-с.324.

Изобретение относится к области производства труб, которые могут быть использованы при строительстве трубопроводов для транспортирования газообразных и жидких, в том числе химически агрессивных сред, при переменных давлении и температуре преимущественно в средних и южных широтах. Техническим результатом изобретения является обеспечение надежности работы трубы при эксплуатации ее при высоких температурах, а также снижение трудозатрат на ее изготовление. Способ изготовления трубы включает выполнение канавок по спирали, укладку в них длинномерного элемента с последующим покрытием эластичным материалом. Используют однослойную полимерную трубу, по спирали которой с помощью, например, резца выполняют канавку, глубина которой не превышает половины толщины стенки трубы и определяется сечением длинномерного элемента. Покрытие длинномерного элемента эластичным материалом осуществляют с помощью сварки, например экструдером с предварительным подогревом стенок канавки.

2. Заявка 2002122406 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12

Композиция на основе сшиваемого полиэтилена, способ получения из нее трубы и труба / Корнет Мартин, Лефебвр Лоран, Вандевейвер Эрик, заявитель Корнет Мартин, Лефебвр Лоран, Вандевейвер Эрик - / 2002122406/04; заявлено 10.01.2004, опубл. 20.08.2005 // www.fips.ru.

Изобретение относится к композиции на основе сшиваемого полиэтилена, способу изготовления трубы из указанной композиции и трубе. Композиция содержит от 0,05 до 0,24 гидролизуемых силановых групп на 100 единиц -СН2- и имеет стандартную плотность, по меньшей мере, 954 кг/м3. При этом показатель текучести расплава композиции, измеренный в соответствии со стандартом ASTM D 1238, при нагрузке 5 кг (MI5) ниже 1,5 г/10 мин и при нагрузке 21,6 кг (HLMI) выше 2 г/10 мин. Указанные композиции, содержащие сшиваемый полиэтилен, применяются для производства труб. Способ изготовления трубы предусматривает на первой стадии экструзию композиции в форме трубы. После чего на второй стадии полученную трубу подвергают гидролизу для сшивания сшиваемого полиэтилена. Полученные по изобретению трубы имеют высокое долговременное сопротивление давлению свыше 12,5 МПа, определяемое в соответствии со стандартом ISO/TR 9080, и могут быть использованы для транспортировки текучих веществ под высоким давлением. 3 н. и 10 з.п. ф-лы.

3. Пат. 2143628 Российской Федерации, МПК 6 F16L9/12

Способ изготовления полиэтиленовой трубы, армированной металлическим каркасом/ Нахаев С. С., заявитель и патентообладатель Нахаев С. С. / - 98111368/06; заявлено06.09.1998.; опубл. 12.27.1999. // Изобретения. -1999.-№ 22.-с. 467.

Изобретение относится к производству полиэтиленовых труб. Способ включает размещение на оправке продольной металлической арматуры, навивку на нее с заданным шагом витков поперечной арматуры, скрепление арматуры в точках ее пересечения, формирование полиэтиленовой оболочки и разделение непрерывной трубы на отрезки мерной длины. В результате сокращаются трудозатраты и экономится расходуемый материал.

4. Заявка 2000126177 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12

Способ изготовления полиэтиленовой трубы / Нахаев С. С., заявитель Нахаев С. С. / - 2000126177/06; заявлено 17.10.2000; опубл. 9.10.2002 // Изобретения. Полезные модели -2002.-№12.-с.372.

Способ изготовления полимерной армированной трубы, включающий выполнение канавок по спирали, укладку в них длинномерного элемента с последующим покрытием последних эластичным материалом, отличающийся тем, что используют однословную полимерную трубу, по всей длине которой с помощью, например, резца выполняют канавку, глубина которой не превышает половины толщины стенки трубы и определяется сечением длинномерного элемента, а покрытие последнего эластичным материалом осуществляют с помощью сварки при предварительном подогреве стенок канавки.

5. Заявка 98118100 Российская Федерация, МПК 7 F16L9/12

Многослойная труба/ Бореалис А. С., Эк Карл-Густаф, Сандберг Ханс, Линдстрем Хельге, заявитель Бореалис А. С., Эк Карл-Густаф, Сандберг Ханс, Линдстрем Хельге / - 98118100/06; заявлено 5.10.1998; опубл. 27.08.2000// www.fips.ru.

Многослойная пластиковая труба, состоящая, по меньшей мере, из двух слоев различных пластиковых материалов, с улучшенной стойкостью к быстрому распространению трещины, отличающаяся тем, что пластиковые материалы состоят из полиолефинового пластика, а труба имеет стойкость к быстрому распространению трещины, выраженную в виде критической температуры трубы, которая ниже взвешенного среднего значения критической температуры однослойных труб из отдельных пластиковых материалов, включенных в многослойную трубу, имеющую одинаковый размер, причем критические температуры однослойных труб из отдельных пластиковых материалов различаются по меньшей мере на 5°С, а критическая температура трубы является самой низкой температурой, при которой трещина, образуемая в трубе, распространяется в трубе на расстояние, равное, по существу 4 диаметрам трубы, при перепаде давления между внутренней стороной и наружной стороной трубы 0,5 МПа.

2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет критическую температуру, которая ниже температуры всех включенных пластиковых материалов отдельно.

3. Труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет критическую температуру ниже -5°С, предпочтительно ниже -15°С, измеренную на трубе, имеющей наружный диаметр 110 мм и толщину стенки 10 мм.

4. Труба по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что слои состоят, по меньшей мере, из одного пластика, который выбран из полиэтиленового пластика и полипропиленового пластика.

5. Труба по п. 4, отличающаяся тем, что слои состоят, по меньшей мере, из двух слоев полиэтиленового пластика, значения Ткрит. которых отличаются по меньшей мере на 10°С.

6. Труба по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что слои состоят, по меньшей мере, из двух слоев полипропиленового пластика, значения Ткрит. которых отличаются, по меньшей мере, на 10°С.

7. Труба по любому из пунктов, отличающаяся тем, что пластиковый материал, имеющий самую низкую критическую температуру, Ткрит., расположен, по меньшей мере, на внешней стороне трубы.

8. Труба по п. 7, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, три слоя, а материал, имеющий самую низкую критическую температур.

6. Заявка 2002105658 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12

Способ упрочнения полиэтиленовых труб/ Магарил Я. Ф., Багиров Р. Р., Бирюков С. Д., Завьялов М. П., Шпанер Я. С., заявитель Магарил Я. Ф., Багиров Р. Р., Бирюков С. Д., Завьялов М. П., Шпанер Я. С. /- 2002105658/06; заявлено 04.03.2002; опубл. 10.09.2003 // www.fips.ru.

Способ упрочнения полиэтиленовых труб, включающий нанесение армирующего, герметизирующего и защитного слоев, отличающийся тем, что армирующий слой наносят плотным плетением по системе “два через два”, по концам трубы устанавливают втулки с зубчатыми кольцевыми канавками в зоне полиэтиленовой трубы и сплошными кольцевыми канавками в зоне армирующего слоя, сверху надевают муфту с зубчатыми кольцевыми канавками по внутреннему диаметру и встречными выступами по наружному диаметру, через внутренний диаметр втулки протягивают дорн диаметром, большим внутреннего диаметра втулки, по муфте протягивают матричную втулку с формирующим диаметром, меньшим наружного диаметра муфты, а край муфты совместно с армирующим слоем приваривают к втулке.

7. Заявка 2002121101 Российской Федерации, МПК 7 B29D23/00

Способ изготовления полиэтиленовой трубы / Маганов Р. У., Некрасов В. И., Вятчинин М. Г., Лесничий В. Ф., Инюшин Н. В., Ларионов А. Ф., заявитель Маганов Р. У., Некрасов В. И., Вятчинин М. Г., Лесничий В. Ф., Инюшин Н. В., Ларионов А. Ф. / - 2002121101/12; заявлено02.08.2002; опубл. 27.03.2004 // www.fips.ru.

Способ изготовления трубы, включающий формование полиэтиленовой трубчатой заготовки, ее калибрование с охлаждением и армирование намоткой и полимеризацией волокнистого материала со связующим, отличающийся тем, что калибрование с охлаждением трубчатой заготовки ведут в коническом калибраторе.

8. Заявка 2002122976 Российской Федерации, МПК 7 B29D23/00

Способ изготовления трубы/ Грейлих В. И., Маевский И. И., Кобяков Н. И., Зырянова Л. Н., заявитель закрытое акционерное общество "НПП Композит-нефть" /- 2002122976/12; заявлено 26.08.2002; опубл.10.03.2004. // www.fips.ru.

1.Способ изготовления трубы, включающий поочередное нанесение на полиэтиленовой слой праймерного слоя и композиционно-волокнистого материала, и последующую термообработку с замоноличиванием элементов, отличающийся тем, что после нанесения на полиэтиленовый слой праймерного слоя выполняют их термообработку с прогревом только поверхностного слоя полиэтиленовой оболочки, а термообработку композиционно-волокнистого материала выполняют при температуре меньшей предыдущей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение на полиэтиленовый слой праймерного слоя выполняют методом соэкструзии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение на полиэтиленовый слой праймерного слоя выполняют методом намотки пленки из сэвиленовой композиции с ее обмоткой тонким слоем композиционно-волокнистого материала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение на полиэтиленовый слой праймерного слоя выполняют методом намотки пленки из двухслойной сэвиленовой композиции.

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве материала внутренней оболочки используется, например, полипропилен, поливинилхлорид, полиэтилен высокой или низкой плотности, полиамид и т.п., а в качестве термоотверждающегося материала, например, полиэфирная, эпоксидная, эпоксифенольная и т.п. композиция

9. Заявка 2001112853 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12

Способ изготовления полиэтиленовой трубы / Маганов Р. У., Некрасов В. И., Вятчинин М. Г., Лесничий В. Ф.,.Инюшин Н. В, Ларионов А. Ф., заявитель Маганов Р. У., Некрасов В. И., Вятчинин М. Г., Лесничий В. Ф.,.Инюшин Н. В, Ларионов А. Ф. / - 2001112853/06; заявлено 08.05.2003; опубл.27.02.2003 // www.fips.ru.

Способ изготовления трубы, включающий нанесение на полиэтиленовый слой праймерного слоя, намотку композиционно-волокнистого материала и последующую термообработку с замоноличиванием элементов, отличающийся тем, что намотку композиционно-волокнистого материала выполняют в виде двух спиральных взаимно перекрестных слоев и в процессе термообработки сначала замоноличивают наружный из взаимно перекрестных слоев, а затем - остальные элементы трубы.

ВЫВОД: Анализ патентной документации и научно-технической документации показывает наличие большого количества данных, посвященных проблеме производства полиэтиленовых труб. Отмечено, что упрочнение полиэтиленовых труб достигается при нанесении армирующего слоя плотным плетением, по концам трубы устанавливают втулки, сверху надевают муфту, через внутренний диаметр втулки протягивают дорн диаметром, большим внутреннего диаметра втулки, по муфте протягивают матричную втулку с формирующим диаметром, меньшим наружного диаметра муфты, а край муфты совместно с армирующим слоем приваривают к втулке.

Показано, что меняя параметры процесса и применяя новое оборудование можно изготовить полиэтиленовые трубы различного назначения в связи с чем ассортимент значительно расширится. /9/

3.          Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции

Исходя из условий эксплуатации труб, для их изготовления необходимо использовать такой материал, который бы удовлетворял следующим специальным требованиям:

не допускать вредного воздействия на воду, не допускать появления механических и других примесей от вымывания составляющих материалов;

обеспечить изготовление труб окрашенных в массе в черный цвет;

показатели материала не должны изменяться более чем на 5% в процессе хранения в течение двух лет в закрытом помещении;

поверхность труб должна быть гладкой и ровной, допускаются незначительные следы от формующего инструмента на наружной поверхности трубы, а также углубления от маркирующего устройства глубиной не более 0,5мм.

ПЭ выпускается в виде гранул черного цвета размером 2 – 5 мм. Показатели качества должны соответвтвовать требованиям, указанным в табл.4.

Вспомогательные материалы приведены в табл. 5

Таблица 4. Качественные показатели ПЭ марки ПЭСП (ПЭ 100) производитель ОАО «Ставролен». /2/

Таблица 5. Характеристика вспомогательных материалов. /2/

Готовой продукцией являются трубы для газопроводов из полиэтилена (ПЭ 100) с техническими характеристиками:

           Наружный диаметр, мм 110  1,0

           Толщина стенки, мм 6,3  1,0

           Овальность, мм не более 6,6 + 0,8

(в отрезках) 2,2

           Внешний вид гладкая наружная и внутренняя поверхность

           Цвет черный с желтыми продольными маркировочными полосами по окружности трубы

           Относительное удлинение при разрыве, % не менее 350

           Изменение длины труб после прогрева, % не более 3,0

           Стойкость при постоянном внутреннем 100

давлении при 20 ºС, час, не менее (при σнач в стенке трубы 10 МПа)

           Стойкость при постоянном внутреннем давлении 165

при 80 ºС, в час, не менее (при σнач -4,6 МПа)

           Стойкость к газовым составляющим при 80 ºС и начальном напряжении в стенке руб 2 МПа, час, не менее 20

           Термостабильность труб при 200 ºС, мин, не менее 20

           Стойкость к быстрому распространению трещин для труб с номинальной толщиной стенки 15 мм или при максимальном рабочем давлении трубопровода 0,4 МПа для всех диаметров Мор/2,4. /9/

4.          Описание технологического процесса

Процесс изготовления труб основан на непрерывном выдавливании расплава через кольцевую щель формующей головки с последующим калиброванием, охлаждением и отводом трубы в соответствующие приемные устройства. Методом экструзии можно изготавливать трубы диаметром от десятых долей миллиметра (капиллярные трубки) до 500мм и более.

Процесс изготовления труб состоит из следующих технологических

операций:

а)   подготовка сырья;

б)   плавление и гомогенизация расплава;

в)   формование профиля трубы из расплава;

г)   калибрование трубы;

д)   охлаждение трубы;

е)   намотка или резка;

ж)   маркировка.

Исходный материал из бункера для хранения направляется в сушилку гранул для удаления поверхностной влаги из полимера. Гранулы полимера загружаются в бункер экструдера , где они расплавляются и выдавливаются через формующую трубную головку. Трубчатый профиль поступает внутрь калибровочной насадки , где частично охлаждается и приобретает необходимые размеры. Для прижатия расплава к стенкам калибрующей насадки внутрь трубы подводится сжатый воздух или создается вакуум между трубой и насадкой. Затем труба охлаждается в ванне с двумя температурными зонами  и, проходит маркировку в устройстве, протягивается тянущим устройством , разрезается пилой и подается на приемный стол (штабелирующее устройство). Бракованные изделия измельчаются в дробилке.

4.1.    Плавление полимера и гомогенизация расплава

Подготовка расплава к формованию проводится на шнековых экструдерах. При плавлении полимера и гомогенизации расплава требуется обеспечить хорошую однородность расплава по температуре, а также полное плавление гранул, чтобы исключить попадание в изделие нерасплавленных частиц полимера. В противном случае качество изделий понижается. Кроме того, чтобы происходило качественное формование расплава и последующее сохранение заданной формы, полимер должен быть нагрет до определенной температуры. Экструзионный агрегат должен работать при частоте вращения шнека, обеспечивающей заданную скорость выхода расплава и определенное избыточное давление на входе в формующую головку.

4.2.    Формование профиля трубы

Формование осуществляется за счет течения расплава полимера через кольцевую щель головки. При переработке ПЭВП, имеющего линейное строение макромолекулы ориентируются по направлению течения полимера, а максимальная прочность обеспечивается в поперечном направлении или под некоторым углом к направлению действия напряжений сдвига.

Необходимо учитывать также, что при увеличении скорости может появиться шероховатость поверхности, так как при напряжениях сдвига, превышающих силы адгезии расплава, происходит периодический срыв расплава с поверхности формующего канала.

При формовании профиля трубы расплав из головки выходит не свободно, а отводится с помощью тянущего устройства. Если расплав отводится со скоростью большей, чем скорость выхода расплава, происходит уменьшение толщины стенки трубы и повышается осевая ориентация макромолекул. В зависимости от степени вытяжки расплава увеличивается усадка в продольном направлении. При этом в тангенциальном направлении при нагревании труб, изготовленных с вытяжкой, наблюдается не уменьшение, а увеличение размеров. Формование профиля трубы происходит в канале, образованном дорном и формующим кольцом, закрепленным фланцем и болтами. Осевое течение расплава осуществляется под действием перепада давления в головке.. С увеличением частоты вращения дорна значительно уменьшается также относительное удлинение при растяжении вдоль направления экструзии и возрастает в тангенциальном. Таким образом, проявляется одинаковая зависимость разрушающего напряжения и относительного удлинения от частоты вращения дорна. Прочность на гидравлический разрыв при этом увеличивается на 20 — 25%. При исследовании физико-механических свойств образцов установлено, что относительное удлинение изделий, получаемых при осевом течении расплава в направлении экструзии, на 12% ниже, чем в перпендикулярном. В целом изменение разрушающего напряжения и относительного удлинения соответствуют друг другу. Выявлено, что повышение производительности экструдера приводит к увеличению анизотропии прочности труб, т.е. происходит уменьшение прочности вдоль направления экструзии, тогда как по периметру трубы прочность повышается. Влияние температуры на изменение анизотропии незначительное, т.е. с повышением температуры экструдата наблюдается не большое увеличение прочности. При выборе режима экструзии нужно оперировать не скоростью вращения дорна, а напряжением сдвига, возникающего при течении расплава в формующем канале.

4.3.    Калибрование труб

Для придания профилю экструдата заданных размеров и исключения его деформации в охлаждающем устройстве трубы калибруют, т.е. предварительно охлаждают с обеспечением расплаву определенной конфигурации и размеров.

Трубчатая заготовка расплава выдавливается из головки и поступает внутрь металлической гильзы калибратора. При подаче сжатого воздуха внутрь трубы происходит частичное раздувание по диаметру, вследствие чего труба на выходе из головки плотно прилегает к охлаждаемым стенкам калибрующей гильзы. Чтобы не произошло разрушения (раздувания) экструдата, насадка в данном случае крепится вплотную к головке, а в рубашку калибрующей насадки подается охлаждающая жидкость. Для исключения прилипания расплава, гильза насадки охлаждается до температуры, которая всегда должна быть ниже температуры стеклования или плавления. При этом на поверхности трубы образуется слой твердого полимера, который после выхода из насадки должен выдерживать внутреннее давление воздуха, а также силы трения, возникающие в насадке.

С повышением температуры калибрования прочность труб в продольном направлении повышается, а в тангенциальном практически не меняется. Изменение прочности вдоль направления экструзии от температуры калибрующей гильзы обусловлено повышением степени кристалличности полимера.

От температуры охлаждающей воды в насадке зависит также шероховатость поверхности. С повышением температуры шероховатость труб понижается, так как в поверхностном слое степень кристалличности повышается. Давление калибрования выбирается в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, а также от свойств полимеров и температуры расплава. При этом следует учитывать, что при низком давлении ухудшается внешний вид труб (образуется поверхностная рябь), а при чрезмерно большом снижается прочность из-за возрастания коэффициента трения и появления микротрещин.

При охлаждении экструдата происходит усадка трубы, величина которой определяется природой полимера, исходной температурой и скоростью охлаждения. На величину усадки труб из ПЭВД по длине и диаметру существенное влияние оказывает скорость экструзии (отвода трубы). Чем выше производительность экструдера, тем выше напряжения сдвига в формующих каналах головки и соответственно ориентация макромолекул вдоль направления экструзии. При охлаждении объем полимера уменьшается больше в направлении ориентации, поэтому усадка труб происходит преимущественно в продольном направлении, а по диаметру с ростом скорости экструзии уменьшается. Величина усадки трубы по длине в основном зависит от степени вытяжки расплава на выходе из тубы, напряжений сдвига и температуры расплава полимера.

4.4.    Охлаждение труб

Охлаждение труб проводится орошением их водой или пропусканием через водяную ванну. Основное требование к этой операции — равномерное и быстрое охлаждение расплава. Поскольку труба движется в горизонтальном направлении, то создаются неравномерные температурные поля по верху и по низу трубы. Чтобы исключить это, в ваннах обеспечивается интенсивное перемешивание жидкости, для чего устанавливают барботажные трубки, разбрызгивающие форсунки или создают спиральный поток воды вокруг трубы. Интенсивное перемешивание необходимо также для удаления пузырьков воздуха, оседающих на поверхности трубы и нарушающих теплообмен. В противном случае поверхность становится дефектной (с оспинами).

Температура охлаждающей воды обычно выбирается в зависимости от полимера, а также с учетом требований, предъявляемых к трубам. При очень низкой температуре поверхностные слои имеют аморфную или мелкокристаллическую структуру, а во внутренних слоях возникают кристаллические образования больших размеров. Для выравнивания структуры применяют охлаждение по зонам, с различной температурой или двухстороннее охлаждение.

Трубы хорошего качества получаются, если температура расплава на внутренней поверхности после выхода из ванны понижается до температуры плавления или текучести. Поэтому необходимо обеспечивать определенную скорость отвода трубы тянущим устройством. Если отвод трубы чрезмерно ускорить, расплав на внутренней поверхности срезается плавающей пробкой и гладкость трубы нарушается. Высокая температура на внутренней поверхности после охлаждения приводит к увеличению размеров кристаллических структур и ухудшению качества труб, возможна также деформация труб при сжатии их треками тянущего устройства.

4.5.    Маркировка и упаковка труб

После охлаждающей ванны труба поступает в тянущее устройство, с помощью которого обеспечивается постоянная скорость отвода трубы. При этом труба должна иметь хорошее сцепление с треками или роликами тянущего устройства, исключающее ее проскальзывание и появление вследствие этого кольцевых утолщений стенки.

По ходу движения трубы обычно устанавливают устройство для измерения ее длины и маркировки. Надпись на трубы наносится накаткой краски или методом горячего тиснения. На обогреваемом ролике надпись выполняется в виде выступающих знаков, которые при нажатии на трубу оставляют углубления.

Трубы с помощью режущего устройства разрезаются на отрезки определенной длины и упаковываются в виде связанного пучка. При изготовлении труб, а также перед их упаковкой периодически проводится визуальный осмотр, измерение основных размеров (диаметра, толщины стенки) и испытание на соответствие ГОСТам. На современных агрегатах диаметр трубы и толщина стенки измеряются автоматически приборами. /5/

5.          Основные параметры технологического процесса

В качестве основных технологических параметров приняты следующие: распределение температур по зонам нагрева экструдера, давление пластикации, температура калибрования, скорость отвода труб, температура воды в охлаждающих ваннах.

Переработка полиэтилена высокой плотности требует корректировки режимов пластикации: увеличение температуры пластикации на 10 С и увеличение линейной скорости вращения шнека.

Температура по зонам материального цилиндра:

1 зона – 125  10С

2 зона – 160  10С

3 зона – 190  10С

4 зона – 190  10С

5 зона – 195  10С.

Температура по зонам головки:

1 зона – 195  10С

2 зона – 190  10С

3 зона – 180  10С

4 зона – 170  10С.

Линейная скорость вращения шнека – 12-117 об/мин.

Вакуум - 0,03 – 0,012 кгс/см2.

Скорость отвода трубы – 5 м/мин.

Температура воды в охлаждающих ваннах - не выше 30С.

5.1.    Технологическая характеристика основного технологического оборудования

Линия для производства труб ЛТ 125-75/160.

           Максимальная производительность, кг/час 250

           Размеры выпускаемых труб:

наружный диаметр, мм 75-160

толщина стенки, мм 6-9

длина отрезков, мм 6000-12000

           Скорость протягивания труб, м/мин 5

           Общая установленная мощность

электрооборудования линии, кВт в т.ч. 186

электродвигателей 151

электронагревателей 35

           Электроснабжение – сеть трехфазного тока:

напряжение, В 380/220

частота, Гц 50

           Объемный расход воды, м3/час, не более

(Т=20 ºС, давление =0,3 – 0,6 МПа) 7,0

           Объемный расход сжатого воздуха, м3/час, не более

(давление = 0,3 – 0,5 МПа) 0,5

           Габаритные размеры: длина, мм 39000

ширина, мм 3700

высота, мм 2900

           Масса, кг 11600

Состав линии:

1.           Сушилка СГ-300 – предназначена для автоматической загрузки, нагрева и подсушки гранулированного полиэтилена.

           Температура нагрева воздуха, ºС 50-160

           Производительность, кг/час 300

           Емкость бункера загрузчика, м3, не менее 0,15

           Емкость бункера устройства нагрева гранул, м3, не менее 0,15

           Высота подачи материала, м 6

           Длина транспортного трубопровода, м, не более 10

           Установленная мощность, кВт 14

           Мощность нагревателей, кВт 12

           Габаритные размеры бункера загрузчика, мм не более:

длина 950

ширина 600

высота 905

           Габаритные размеры устройства нагрева гранул

с циклоном загрузчика, мм не более: длина 1050

ширина 720

высота 1670

           Масса, кг 300

2. Пресс червячный (экструдер) ЧП 125 х 25:

           Диаметр червяка, мм 125

           Отношение рабочей длины червяка к его диаметру 25

           Производительность пресса, кг/час не более 500

           Число обогреваемых зон корпуса 4

           Частота вращения червяка, об/мин 12-117

           Общая мощность электронагревателей, кВт 35

           Габаритные размеры, мм длина 4660

ширина 3700

высота 1800

           Масса, кг 4400

3. Головка трубная:

           Количество зон обогрева 3

           Максимальная температура нагрева корпуса головки, ºС 250

           Габаритные размеры, мм 1090 х 910 х 1280

           Масса, кг 620

4. Ванна охлаждения водяная (2 шт):

           Габаритные размеры, мм 6320 х 820 х 1250

           Масса, кг 770

5. Машина тянущая:

           Скорость протягивания, м/мин не более 13

           Тип тянущего устройства роликовое с резиновыми траками

           Усилие сжатия траков, кгс 1000

           Габаритные размеры, мм 3065 х 1844 х 2200

           Масса, кг 2400

6. Машина для резки труб:

           Тип отрезного устройства маятниковый

           Режущий инструмент пила дисковая (Ø 500 мм)

           Номинальная частота вращения пилы, об/мин 1500

           Привод каретки пневматический

           Габаритные размеры, мм 2675 х 920 х 1600

           Масса, кг 540

7. Измельчитель пластмасс роторный УИ. предназначен для измельчения отходов термопластов до размеров, пригодных для дальнейшей переработки.

           Максимальные размеры пустотелых отходов, мм 200150100

           Производительность, кг/час 50 – 150

           Получаемая измельченная фракция, мм не более 6

           Частота вращения ротора, об/мин 1450

           Мощность привода, кВт 3

           Габаритные размеры, мм 1050х750х1300

           Масса, кг 230

/1/

6.      ООО «Трубопласт – А»

Рисунок 2-1. ООО «Трубопласт – А» /4/

Рисунок 2-2. ООО «Трубопласт – А» /4/

000 «Трубопласт-А» образовано в октябре 2000г. ЗАО «Полипластик », г.Барнаул, совместно с ОАО «Запсибгазпром» г.Тюмень. 000 «Трубопласт-А» является крупнейшим в Сибирском регионе производителем полиэтиленовых труб для строительства подземных газопроводов, водопроводов, коммуникационных систем диаметром от 20 до 450 мм из полиэтилена марок ПЭ80 и ПЭЮО отечественного и импортного производства. По желанию потребителей трубы комплектуются фитингами и газовым оборудованием.

Рисунок 2-3.Директор  ООО «Трубопласт – А» /4/

«Значение реформы Жилищно - коммунального хозяйства и в первую очередь, ее энергетической составляющей для будущего России невозможно переоценить. Трубопроводные системы одна из самых значимых статей ЖКХ.

Приоритетное направление в реформе ЖКХ прокладка новых полиэтиленовых трубопроводов и замена прогнивших стальных трубопроводов.

2

Я горжусь тем, что коллектив 000 "Трубопласт-А" своим трудом способствует благоустройству городов и сел, процветанию Алтайского края и других регионов Сибири! По нашим трубам в ваши дома придет газ и чистая вода!» -  Директор ООО "Трубопласт" Ш. М. Атабаев.

Рисунок 2-4. Коллектив ООО «Трубопласт – А» /4/

2

Высокое качество труб подтверждено Сертификатами Соответствия, отзывами наших потребителей, признанием на выставках - ярмарках:

2001 год

1 .Золотая медаль Победителя в Краевом конкурсе «Лучший Алтайский товар года» за трубы полиэтиленовые для газопроводов. 2. Диплом Кузбасской ярмарки в г.Новокузнецке

3.Благодарственное письмо Сибирской ярмарки «Сибполитех-2001» в г.Новосибирске

2002 год

1 .Золотая медаль Алтайской ярмарки в г.Барнауле

2.                      Диплом выставки-ярмарки «Сибирские Афины» в г.Томске

3.                      Диплом ОАО «Востокгазпром» за организацию экспозиции и активное участие в выставке-ярмарке «Газификация-2002» в г.Томске

2003 год

1.Диплом 1 степени Алтайской ярмарки в г.Барнауле

2004 год

1 .Золотая медаль Алтайской ярмарки в

г.Барнауле

2.Золотая медаль Международной

выставки-ярмарки в г.Кемерово

3.              Медалью за активное участие в выставке-
ярмарке и в связи

с 400-летним юбилеем в г.Томске

4.                      Диплом Кузбасской ярмарки «ВВТК-2004»в г.Новокузнецке.

5.                      Малая Золотая медаль Сибирской ярмарки «Сибполитех-2004» в г. Новосибирске

2005 год

1 .Серебряная медаль Краевого конкурса « Лучший Алтайский товар года» 2.Диплом за лучший экспонат на международной выставке-ярмарке «ИНТЕХВОД» г.Кемерово 3.Диплом международной выставки-ярмарки «ВВТК-2005» в г.Новокузнецке 4.Диплом Алтайской ярмарки за изготовление и продвижение на рынках края полипропиленовых труб для горячего водоснабжения

Б.Диплом Международной выставки-ярмарки «Стройкомплекс» в г.Кемерово за лучший экспонат «трубы напорные из полиэтилена» 2006 год

1.Золотая медаль Алтайской ярмарки за постоянно расширяющийся ассортимент и востребованность на рынке труб из полиэтилена ПЭ100 для газопроводов и водопроводов

2.Золотая медаль Кузбасской ярмарки «ВВТК-2006» за производство трубы полиэтиленовой напорной из полиэтилена марки ПЭ100 для холодного водоснабжения

3.Золотая медаль конкурса «Лучший Алтайский товар 2006 года» за трубы для газопроводов из полиэтилена марки ПЭ 100

4.Золотая медаль в отборочном Межрегиональном конкурсе «Лучший товар Сибири» ГЕММА-2006 за трубы полиэтиленовые для водопроводов и газопроводов

2007 год

1.Золотая медаль заключительного Межрегионального конкурса «Лучший товар

Сибири» ГЕММА-2006 за трубы полиэтиленовые для водопроводов и газопроводов.

2.Диплом конкурса «Сто лучших товаров России» за трубы для газопроводов из

ПЭ100

3.Золотая медаль конкурса «Лучший Алтайский товар 2007 года» за трубы из статсополимера пропилена(РРР\С) для горячего водоснабжения.

ООО "Трубопласт-А" активно содействует расширению внедрения полимерных трубопроводных систем для водо-и-газоснабжения в Атайском крае и других регионая Сибири.

В 2005 г. для решения вопросов о газификации Алтайского края в Барнауле побывала делегация ОАО "Запсибгазпром".

23.08.2005 На территории завода ООО «Трубопласт – А» (Предприятие промышленного комплекса ОАО «Запсибгазпром»).

Рисунок 2-5. Делегация ОАО "Запсибгазпром". /4/

Обсудить вопросы газификации Алтайского края собрались представители ОАО "Запсибгазпром", руководители краевой администрации, районов края, крупных Алтайских предприятий.

23. 08. 2005 г. совещание в комитете по жилищно-коммунальному и газовому хозяйству администрации края.

Рисунок 2-6. Руководители краевой администрации. /4/

6.1.    О производстве

Изготовление труб для газопроводов, трубопроводов холодного и горячего водоснабжения диаметром от 20 до 315 мм осуществляется на 3-х экструзионных автоматизированных линиях фирмы "Баттенфельд" (Германия) из полиэтилена марок ПЭ 80 и ПЭ 100, статсополимера пропилена (PPRC) отечественного и импортного производства.

В 2008 году ООО "Трубопласт-А" планирует начать выпуск труб диаметром 355, 400, 450, 500мм.

Рисунок 3-1.В цехе компании «Трубопласт – А». /5/

Продукция предприятия отличается высоким качеством, что неоднократно подтвержден! сертификатами соответствия, отзывами наших покупателей, стабильно высоким потребительским спросом, признанием на выставках-ярмарках.

На заводе постоянно осуществляется входной контроль сырья и готовой продукции на всех стадиях производства.

Рисунок 3-2. Входной контроль сырья. /5/

Приемо-сдаточные испытания проводятся в собственной лаборатории, периодические и сертификационные испытания - в независимых лабораториях: ОАО "Казаньоргсинтез" ОИ "Омскгазтехнология".

Рисунок 3-3..Контроль готовой продукции. /5/

Развитие строительного комплекса и реконструкция невозможны сегодня без применения современных инженерно-технических систем, повышения их надёжности, долговечности, ремонтопригодности. Всё это обеспечивает широкое применение трубопроводных систем из полимерных материалов.

6.2.      Преимущества полиэтиленовых труб:

                       Высокая стойкость к химически агрессивным средам, отсутствие коррозии позволяют экономить на электрохимзащите полиэтиленового трубопровода.

                       Отсутствие наростов и отложений внутри трубы позволяют сохранить гидравлические характеристики в течение всего срока службы трубопровода.

                       Коэффициент шероховатости полиэтиленовых труб на порядок ниже, чем у стальных, в результате чего потери напора ниже на 20-30%, что позволяет экономить энергорессурсы на перекачке.

                       Вес полиэтиленовых труб в 3-6 раз меньше стальных, поэтому нет надобности при строительстве трубопровода в дорогостоящих грузоподъёмных механизмах и технике.

                       Строительство полиэтиленовых трубопроводов быстрее и дешевле за счёт того, что полиэтиленовые трубы используются длинномерными (до 1000м в бухте), легко, быстро и надёжно свариваются как встык, так и электромуфтами. Экономия средств при строительстве и реконструкции сетей водо-и газоснабжения с применением полиэтиленовых труб до 40% по сравнению с традиционными методами.

                       Бестраншейный метод прокладки полиэтиленовых труб при строительстве новых и реконструкции изношенных стальных подземных трубопроводов, что как нельзя кстати в условиях тесной городской да и поселковой застройки.

                       Полиэтиленовые трубы долговечнее стальных, так как срок службы полиэтиленовых трубопроводов - 50 лет, а из полиэтилена марки ПЭ100-100 лет!

                       Полиэтиленовые трубопроводы дешевле в эксплуатации, так как почти не нуждаются в обслуживании.

                       Полиэтиленовые трубы можно использовать в условиях вечной мерзлоты и высокой сейсмичности

вследствие высокой эластичности полиэтилена.

                       Значительное снижение опасности гидравлических ударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости полиэтилена.

                       Возможность многократного перемонтажа при низких затратах.

                       Полиэтиленовые трубопроводы не разрушаются при замерзании в них жидкости, а просто увеличиваются в размере, приобретая прежние параметры после оттаивания, что также немаловажно для сурового климата.

                       Стойкость к абразиво-содержащим жидкостям, более высокая стойкость к истиранию, чем у бетонных и асбоцементных труб.

Рисунок 4-1. Полиэтиленовые трубы. /6/

Рисунок 4-2. Основные параметры и размеры. /6/

ООО "Трубопласт-А" изготавливает напорные трубы диаметром от 32 до 315мм из полиэти­лена марок ПЭ80 и ПЭ100, предназаченые для подземных газопроводов, транспортирующих горючие газы, применяемые в качестве сырья и топлива для промышленного и ком­мунально-бытового использования, в соответствии с ГОСТ Р 50838-95, изм 1, 2, 3.

При выборе труб для газопроводов необходимо руководствоваться табл. №2. ГОСТ-Р50838-95. Изм.1, 2, 3 "Соответствие между коэффиециентом запаса прочности и максимальным рабочим давлением", а также строительными нормами и правилами РФ СНиП 42-01-2002 "Газораспределительные системы".

SDR- стандартное размерное соотношение между номинальным диаметром и толщи­ной стенки.

С - коэффициент запаса прочности, выби­рают при проектировании газораспредели­тельных трубопроводов с учетом условий эксплуатации.

MRS -  минимальная длительная прочность, напряжение, определяющее свойства полиэтилена марок, применяемых для изготовления труб, полученное путем экстраполяции на срок службы 50 лет при t = 20 данных испытаний труб на стойкость к внутреннему гидростатическому давлению.

– максимальное рабочее давление в мегапаскалях. Максимальное давление газа в трубопроводе, допускаемое для постоянной эксплуатации, рассчитывается по формуле:

Рисунок 4-3.Формула для расчета давления. /6/

Рисунок 4-4. Расчётное значение С. /6/

Рисунок 4-5. Расчётная масса. /6/

6.3.    Об отгрузке продукции

Отгрузка полиэтиленовых труб осуществляется со склада предприятия оптом и в розницу:

-              трубы диаметром от 20мм до 110мм (включительно) - в бухтах от 100 до 300 метров

размеры бухт указаны в таблице №9

-              трубы диаметром от 110мм до 315мм - отрезками. Стандартная длина отрезков-12метров. По заявке потребителей трубы могут быть изготовлены отрезками другой длины.

Рисунок 5-1. Диаметры труб.  /7/

Осуществляется всеми видами транспорта: железнодорожными вагонами, автомоби­льным транспортом (самовывозом), а также имеется доставка до адресата. Отгрузка труб осуществляется в любое время года. Транспортировка, погрузка и разгрузка полиэтиленовых труб производится при темпиратуре наружного воздуха не ниже -20°С (п.6.26.СП 42-103-2003). Допускается осуществлять погрузку, разгрузку и транспортировку труб в пакетах при температуре не ниже -40°С, при этом избегать резких рывков и соударений.

Погрузка полиэтиленовых труб разрешается в специально оборудованный транспорт, не имеющий острых кромок, углов и выступов.

При погрузке и разгрузке полиэтиленовых труб необходимо применять "мягкие" стропы (нейлоновые, полипропиленовые, хлопчато-конопляные), нельзя использовать метал­лические цепи, чтобы не повредить наружную поверхность труб.

Бухты и упаковки должны быть надёжно закреплены во время транспортировки.

По желанию потребителей трубы комплек­туются фитингами и газовым оборудованием.

Рисунок 5-2. .Погрузка труб. /7/

6.4.    Строительство и реконструкция трубопроводов

Соединения полиэтиленовых труб при строительстве трубопроводов разделяются на 2 группы: разъемные и неразъемные. К разъемным способам относятся фланцевые соединения и соединения при помощи фитингов компрессионного типа.

Компрессионные фитинги применяются для механического соединения полиэтиленовых труб водоснабжения и технологических трубопроводов. Основным достоинством работы с компрессионными фитингами является возможность проведения монтажных работ в любых температурных и погодных условиях. При их применении практически не требуется дополнительное монтажное оборудование.

Компрессионные фитинги диаметром от 20мм до 63мм рассчитаны на рабочее давление трубопровода 1,6МПа, диаметром от 63мм до110мм - 1,25МПа.

К неразъемным способам относятся стыковая сварка полиэтиленовых труб и сварка при помощи деталей с закладными нагревателями.

Рисунок 6-1. Прокладка газопровода. /7/

Сварка встык применяется для соединения полиэтиленовых труб диаметром от 50мм до 1600мм с толщиной стенки более 5мм.

Стыковую сварку разрешено проводить при температуре окружающего воздуха от -15? С до +45° С (СП 42-103-2003).

Сварка при помощи деталей с закладными нагревателями применяется для соединения труб любых диаметров и длины (особенно эффективно для соединения длинномерных труб).

Параметры режимов сварки   . устанавливаются в зависимости от вида и ассортимента используемых труб, соединительных деталей и сварочных аппаратов (Friamat, Rotiienberger, Widos и др.) в зависимости от температуры окружающего воздуха (приложение Д, СП 42-103-2003). Процесс сварки происходит в автоматическом режиме, результаты и качество сварки протоколируются.

Рисунок 6-2. Стыковая сварка /7/

Широкое применение полиэтиленовых труб открыло новые горизонты в строительств новых и реконструкции изношенных трубопроводов. В современном строительстве всё большее применение находят бестраншейные технологии прокладки полиэтиленовых труб. При этом выполнение работ по подземному строительству трубопровода осуществляется без вскрытия грунта, более 90% работ производится под землёй.

При строительстве новых трубопроводов используется метод горизонтального (ГНБ) и наклонного (ННБ) направленного бурения.

Рисунок 6-3. Установка для ГНБ /7/

6.4.      Экономично и экологично

Только с применением полиэтиленовых труб (в частности труб из ПЭ100) появилась возможность широкого использования мето/ протяжки полиэтиленовой трубы внутри стальной при реконструкции изношенных трубопроводов. При этом диаметр протягиваемой трубы должен быть на 40мм меньше, чем диаметр стальной трубы.

Рисунок 7-1. Прокладка газопровода. /7/

Преимущества ГНБ:

-  возможность бестраншейного строительства и санации подземных коммуникаций в экстремальных условиях:

-  под реками, озёрами, оврагами, лесными массивами, с/х объектами;

-  в специфических грунтах (скальные породы, плавуны и т.д.)

-  в охранных зонах высоковольтных воздушных ЛЭП, магистральных газо-и-нефтепроводов;

-  в условиях плотной жилищной застройки городов, под автомагистралями, трамвайными путями, скверами и парками;

-  под действующими автомагистралями и железными дорогами, взлётно-посадочными полосами аэропортов;

-  на территории промышленных предприятий в условиях действующего производства;

-  значительное сокращение сроков производства работ. /6/

6.6.    Прайс – лист

Прайс-лист компании ООО «Трубопласт – А» /8/

Заключение

В процессе создания данного реферата, я изучил технологию производства и монтажа термопластовых труб. Термопластовые трубы являются неотъемлемой частью современной газовой отрасли. Их характеристики во многом превосходят аналогичные трубы из металла. Технологии продолжают развиваться и в дальнейшем термопластовые трубы будут только совершенствовать и дешеветь, что, безусловно, является положительным фактором, способствующим развитию газовой отрасли. Рассмотренная мной организация  ООО «Трубопласт – А» вносит свой вклад в развитие производства термопластовых труб на территории Алтайского края, тем самым развивая газовую отрасль в целом.

Список литературы

1.                      www.texnocom.narod.ru

2.                      www.trub.ru

3.                      www.metaltorg.ru

4.                      www.alt.etginpro.ru

5.                      www.polymermt.ru/izgotovlenie-trub

6.                      www.modern-pipe-sistems.ru

7.                      www.dupont.com

8.                      www.direktor-altai.ru

9.                      www.stroyka.altfair.ru

2