Рассмотрим вопрос о том, как выявить продукцию, произведенную из не трубных марок полиэтилена, чем эти трубы опасны при монтаже и эксплуатации трубопровода, и как в итоге снижают его срок службы.
ГОСТ 18599-2001 на напорные трубы из полиэтилена предъявляет требования к продукции исходя из расчетного срока службы в 50 лет. Объем фальсификата в отрасли наружных трубопроводов превышает 30% всей произведенной продукции, то есть каждая третья труба не прослужит и 5 лет.
п. 5.1 ГОСТ 18599 гласит «Трубы изготовляют из композиций полиэтилена (см. 3.20) минимальной длительной прочностью <…> 10,0 МПа (ПЭ 100) (приложение Г) по технологической документации, утвержденной в установленном порядке. Введение добавок на стадии экструзии труб не допускается .»
Другие ГОСТы на трубную продукцию предъявляют такие же жесткие требования к композиции полиэтилена (далее – ПЭ):
· ГОСТ Р 58121.1-2018 (ИСО 4437-1:2014) Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 1. Общие положения
· ГОСТ Р 58121.2-2018 (ИСО 4437-2:2014) Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 2. Трубы (введен в действие с 01.07.2019 взамен ГОСТ Р 50838-2009 (ИСО 4437:2007) Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия)
· ГОСТ Р 58121.3-2018 (ИСО 4437-3:2014) Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 3. Фитинги (с Поправкой) (введен в действие с 01.07.2019 взамен ГОСТ Р 52779-2007 (ИСО 8085-2:2001, ИСО 8085-3:2001) Детали соединительные из полиэтилена для газопроводов. Общие технические условия)
· ГОСТ Р 55473-2019 Системы газораспределительные. Требования к сетям газораспределения. Часть 1. Полиэтиленовые газопроводы
Трубные марки ПЭ характеризуются тем, что обладают существенно более высокой стойкостью к старению в заданных условиях эксплуатации.
«Старение полиэтилена происходит главным образом под действием тепла, ультрафиолетовых лучей, кислорода воздуха, воды, озона и радиоактивного излучения. При старении полиэтилена повышается жесткость, снижается прочность, материал теряет окраску, блеск, на поверхности образуются трещины . Одним из характерных показателей старения полиэтилена является потеря им эластичности, приобретение хрупкости. Наибольшее старение в атмосферных условиях вызывает солнечная радиация. Старение протекает интенсивнее с ростом температуры и длительности нагревания….
Чистый полиэтилен на воздухе подвергается старению, в результате чего становится жестким и хрупким. Старение полиэтилена при повышении температуры и под действием света ускоряется. Для замедления старения полиэтилена при термической переработке к нему добавляют в небольших количествах термостабилизаторы (ароматические амины, фенолы и сернистые соединения), которые препятствуют проникновению кислорода в полимер. Для улучшения светостойкости в полиэтилен вводят светостабилизаторы (сажа , графит), уменьшающие способность полимера поглощать ультрафиолетовые лучи.»
Источник – большая энциклопедия нефти и газа
Содержание стабилизаторов (кроме сажи) в ПЭ составляет доли процента. Но именно количество и равномерность распределения стабилизаторов играют главную роль в скорости его старения. К сожалению, проверить их количество чрезвычайно сложно даже в лабораторных условиях. Поэтому, российскими и международными стандартами предусмотрена другая методика оценки свойств сырья, требуемых для производства трубной продукции.
Показателем, характеризующим скорость старения ПЭ является максимальная длительная прочность. Испытание композиции ПЭ на длительную прочность (и, соответственно, право называться ПЭ 100) проходит в лабораторных условиях в течение 1,5 лет. В РФ производится только 2 марки трубного (ПЭ 100) саженаполненного (черного) ПЭ: ПЭ2НТ11-9 производства ПАО «Казаньоргсинтез» и PE 6949C производства ПАО «Нижнекамскнефтехим». Производство трубной марки ПЭ – это высокотехнологичное производство и малейшее отклонение от отработанной технологии приводит к существенному снижению качества. Поэтому, новые производители трубного полиэтилена не появляются внезапно.
В обеих указанных выше марках ПЭ содержание сажи соответствует ГОСТ и составляет 2-2,5%. Если содержание сажи не укладывается в заданные пределы, значит используется не трубный полиэтилен . Содержание стабилизаторов, массовая доля которых в сырье меньше процента, в этом случае никем не гарантируется. А значит, длительная прочность такого ПЭ абсолютно непредсказуема.
Для снижения стоимости, недобросовестные производители используют при производстве напорных труб натуральные (белые) марки ПЭ, в которые затем добавляют концентрат технического углерода(сажи). При этом, сырьем выступают пленочные марки (293-285Д, FL 7000, PE 6148 C ) или ПЭ, предназначенный для изготовления бутылок, канистр и т.п. (273-83, 276-73 и др.). Самый худший вариант – использование вторичного сырья неизвестного происхождения. Труба, изготовленная целиком из такого материала, очень плохо сваривается и может легко лопнуть при опрессовке, поэтому обычно вторичный полиэтилен добавляют в один из указанных выше видов сырья.
Приведем выдержку из заключения эксперта Крючкова А.Н. по результатам лабораторных испытаний: «Содержание в полимерной композиции на основе ПЭ 100 сажи ниже нормативного предела, т.е. ниже 2% свидетельствует о том, что трубы изготовлены из несертифицированной для изготовления труб марки ПЭ натурального (белого) цвета, окрашенного суперконцентратом технического углерода, что недопустимо (ГОСТ 18599, ГОСТ Р 50838 п.5.2.2 и приложение Г, ISО 4427-2007). Экструзионное оборудование, используемое для производства ПЭ труб, не позволяет добиться равномерного распределения сажи в полимерной матрице, через введение суперконцентрата технического углерода. Таким образом, заниженное содержание сажи ведет к снижению и потере светостойкости, а введение сажевого концентрата на стадии экструзии ведет к образованию концентраторов напряжения в стенке трубы и снижению ее прочностных свойств. Введение в композицию полиэтилена минерального наполнителя, а также любых других добавок на стадии экструзии запрещено ГОСТ Р 50838, т.к. это может приводить к существенному снижению прочностных характеристик трубы.»
В таблице 1 приведено сравнение стоимости трубных и не трубных марок ПЭ
Таблица 1.
Легко видеть, что несоблюдение требований ГОСТ позволяет сэкономить как минимум 10% на сырье. Качество конечной продукции легко подстроить под любую заданную стоимость: чем ниже цена контракта, тем больше добавят вторичного ПЭ , стоимость которого почти в 3 раза ниже, чем у трубного ПЭ. ГОСТ 18599 обязывает гарантировать качество продукции в течении двух лет, а трубы из вторичного ПЭ часто не выдерживают даже этот срок.
Большие проблемы возникают и при монтаже некачественной продукции. Сварочные швы являются самым слабым местом трубопровода. Для обеспечения его надежности необходимо четко выдерживать параметры сварки (температуру, длительность нагрева, давление сварки и др.), предусмотренные для каждой конкретной марки полиэтилена.
При сварке труб, изготовленных из не трубных марок ПЭ, шов обладает непредсказуемыми свойствами. В работе мы регулярно сталкиваемся жалобами на многократный непровар стыков. В таких случаях, объем работы по сварке может увеличиться в 2 и даже 4 раза. Реже трубопровод из фальсификата трескается параллельно сварному шву – на границе зоны нагрева. Иногда брак выявляется только на этапе опрессовки, тогда на устранение требуется гораздо больше сил, времени и денег. Вообще, большая часть проблем, с которыми сталкиваются сварщики возникают из-за работы с фальсификатом.
При всем том, что сказано выше, стоимость фальсифицированных труб редко отличается от качественных больше, чем на 10%. Эта «экономия» может растаять уже на этапе монтажа за счет снижения скорости работ и увеличения трудозатрат. А если учитывать стоимость устранения аварий, которые могут начаться уже с первого дня то любые сомнения в экономичности труб, соответствующих стандартам, пропадают.
Анализ массовой доли технического углерода позволяет в течении минимального времени получить достоверную информацию о свойствах применяемой трубной продукции. Ассоциация производителей трубопроводных систем призывает уделить самое пристальное внимание качеству материалов и готова оказать консультационную и организационную поддержку всем потребителям полимерных труб.
Если у Вас еще остались вопросы, Вы можете его задать нашим специалистам на сайте.