Полимерные трубы или стальные?

Стремительное развитие производства современных полимеров и пластмасс в России в двухтысячные годы казалось бесконечным, поскольку поддерживалось как импортозамещением, так и неуклонно растущим спросом. И одним из главных применений российского полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ) и полипропилена (ПП) стало динамичное производство полимерных (пластиковых, пластмассовых) труб в нашей стране (рис. 1).

Вплоть до 2012 года оптимизм в этой отрасли «зашкаливал». Появилось более 150 компаний – производителей полимерных труб. Ввоз оборудования для этого производства – мощных экструзионных линий (преимущественно китайских) – достигал несколько десятков в год. А сбыт сравнительно новой продукции подогревался агрессивной и многообещающей рекламой. Не редкостью были и сохраняются до сих пор заявления типа «во всем мире трубы из металла давно сменили трубы из полимеров» или о том, что «стальные трубы теряют рынок».

Однако экономические кризисы 2008 и 2012 годов мгновенно обвалили рынок и производство полимерных труб в России. Более того, последний спад оказался затяжным и привел к стабилизации производства на уровне около 11% «полимерной доли» на рынке всех видов труб для ЖКХ и массового строительства (труб ВГП и электросварных, без нефтегазовых труб и ТБД). Это соответствует объему годового выпуска в РФ около 600 тыс. т полимерных труб, причем при плавном снижении доли импортной продукции ниже 20%.

Распределение применяемых в России полимерных труб по типам в последние годы (2015-2018 гг.) меняется сравнительно медленно (рис.2).

По видам полимерных труб основой потребления в РФ (более 50%) остается продукция на базе полиэтилена. Однако в производстве труб происходит плавное вытеснение сравнительно недорогого полиэтилена высокого давления (ПЭВД) более качественным, но более дорогим полиэтиленом низкого давления (ПЭНД). В настоящее время в РФ выпускается ПЭНД трех классов: ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100. Числовое значение в обозначении класса указывает на минимальную длительную прочность (MRS), выраженную в мегапаскалях и умноженную на 10. Отметим, что ключевой параметр MRS – это округленный результат экстраполяции, т.е. пересчета на срок службы 50 лет данных испытаний труб на стойкость к внутреннему гидростатическому давлению с нижним доверительным интервалом 97,5% при температуре 20°С.

Характеристики классов полиэтилена определяются его молекулярным составом:

• ПЭ 63 (MRS 6,3 Мпа) – гомополимер этилена высокой плотности. Чаще используется при производстве труб для холодного водоотведения, т.к. имеет сравнительно низкий уровень прочностных свойств при эксплуатации под давлением. Еще шире – как гофра и кабельные каналы электропроводки, различные пленки и т.п.

• ПЭ 80 (MRS 8 Мпа) – сополимер этилена средней и высокой плотности. Имеет повышенный уровень прочностных свойств и улучшенные показатели стойкости к медленному распространению трещин.

• ПЭ 100 (MRS 10 Мпа) – сополимер этилена высокой плотности. За счет особенностей структуры полимера уровень его прочностных свойств выше, чем у ПЭ 63 и ПЭ 80. Марки ПЭ 100 изначально разрабатывались для производства напорных труб газораспределения, из-за чего материал имеет оптимальное сочетание жесткости и стойкости к распространению трещин.

Помимо ПЭВД и ПЭНД в последние годы на российском рынке появились трубы из сшитого полиэтилена (PEX). Сшивка полиэтилена – специальный технологический процесс, в результате которого полиэтилен перестает быть термопластичным материалом (не плавится), но остается эластичным. Достигается это созданием дополнительной пространственной решетки в полиэтилене высокой плотности за счет образования объемных поперечных связей между макромолекулами полимера. Степень сшивки, достигающая 70–75%, – это отношение массы полиэтилена, охваченного трехмерными связями, к общей массе полиэтилена.