Российский рынок пластиковых труб для холодного водоснабжения
Характеристика сырья при производстве пластиковых труб для холодного водоснабжения.
В России при производстве пластиковых труб для холодного водоснабжении используются следующие виды сырья:
- полиэтилен (ПЭ);
- полипропилен (ПП);
- поливинилхлорид (ПВХ);
- сшитый полиэтилен (PEX).
Таким образом, для холодного водоснабжения в России используются фактически все виды пластиковых труб, производимые в данный момент в стране.
Трубный полиэтилен
При производстве полиэтиленовых труб для холодного водоснабжения в России используется полиэтилен низкого давления (ПНД) (см. табл. 1). При этом применяются следующие марки ПНД:
- ПЭ-63;
- ПЭ-80;
- ПЭ-100.
Табл. 1. Сравнительные технические характеристики полиэтилена для водонапорных труб
|
Наименование показателя
|
Значение показателя для полиэтилена
|
|||
|
ПЭ-32
|
ПЭ-63
|
ПЭ-80
|
ПЭ-100
|
|
|
Плотность при 23 0С базовой марки, кг/м3, не менее
|
918
|
940
|
930
|
945
|
|
Показатель текучести расплава при 190 0С, г/10 мин., не менее, при нагрузке, Н = 21,19
|
0,2–0,4
|
—
|
—
|
—
|
|
при нагрузке, Н = 49,05
|
—
|
0,2–1,2
|
0,2–1,2
|
0,2–1,2
|
|
Разброс показателя текучести расплава в пределах партии,%,
|
±20
|
|||
|
Термостабильность при 200 0С или 210 0С, мин., не менее
|
—
|
20
|
||
|
Предел текучести при растяжении, МПа, не менее
|
11,3
|
19,0
|
16,7
|
21
|
|
Массовая доля летучих веществ, мг/кг, не более
|
—
|
350
|
350
|
350
|
|
Массовая доля технического углерода (сажи), % мас.*
|
2,0–2,5
|
|||
|
Тип распределения технического углерода (сажи)*
|
I–II
|
|||
|
Атмосферостойкость после облучения солнечной энергией
|
Термостабильность 10 мин., относительное удлинение при разрыве 250%,
|
|||
|
—
|
3,5
|
4,6
|
5,5
|
|
В основе классификации трубных марок полиэтилена лежит показатель длительной прочности на базе 50 лет, измеренный в МПа. ПЭ-100 значительно превосходит ПЭ-63 не только по длительной прочности, но и по показателям критического давления, вызывающего быстрое распространение трещин. Именно эти два показателя сегодня положены в основу определения рабочего давления трубопроводов. Если раньше рабочее давление определялось исходя из длительной прочности материалов и геометрических размеров трубы, т. е. отношения наружного диаметра к толщине стенки, то теперь в европейских стандартах предписывается проверять, не превышает ли рабочее давление величину критического давления, вызывающего быстрое распространение трещин в трубе.
Подобные свойства ПЭ-100 позволяют производить из него трубы с меньшей толщиной стенки, в сравнении с трубами из ПЭ-80 или ПЭ-63 при аналогичных показателях давления.
Трубный полипропилен
При производстве труб для холодного водоснабжения можно использовать следующие марки полипропилена:
- РР-Н (ПП-Г или ПП тип 1) — полипропилен гомополимер;
- РР-В (ПП-Б или ПП тип 2) — полипропилен блоксополимер;
- PP-R (ПП-Р или ПП тип 3) — полипропилен рандомсополимер.
Гомополимер пропилена (PP-H). Гомополимеры пропилена получают в процессе синтеза пропилена. Отличаются высокой степенью кристаллизации и вследствие этого высокой твердостью и жесткостью, высокой стойкостью к повышенным температурам и удовлетворительной ударной вязкостью при температурах выше 0 0С. Гомополимеры обладают высокой стойкостью к ползучести и стойкостью к воздействию давления при высоких температурах.
Гетерофазный (блок-) сополимер пропилена (PP-B). Гетерофазные сополимеры изготавливаются с использованием многоступенчатого синтеза. Полипропилены этого типа являются реакторными смесями гомополимера пропилена и сополимера пропилена с другими олефинами (преимущественно с этиленом).
Статистический сополимер пропилена (PP-R). При синтезе статистического сополимера пропилена сомономер (этилен или бутен-1) и пропилен одновременно подаются в реактор. При полимеризации сомономер статистически встраивается в растущую полимерную цепь. Сомономер в цепи полипропилена препятствует ориентированию молекул полимера друг относительно друга при кристаллизации и ведет к снижению степени кристаллизации материала. Как следствие, статистический сополимер пропилена обладает более низкой температурой плавления, твердостью, жесткостью и температурой стеклования по сравнению с гомополимером пропилена. При эксплуатационных температурах статистический сополимер пропилена обладает более высокой ударной вязкостью по сравнению с гомополимером. Вследствие более высокой эластичности статистические сополимеры обладают более высокими показателями стойкости к ползучести и стойкости к воздействию давления.
В большинстве случаев для производства труб используются различные марки статистического сополимера пропилена.
Трубный поливинилхлорид
Поливинилхлорид — один из наиболее давно известных полимеров, превосходящий все другие по разнообразию возможностей переработки и применения. К преимуществам ПВХ относятся широкие возможности модификации полимера разнообразными добавками. В чистом виде ПВХ практически не используется, т.к. это крайне нетермостабильный хрупкий материал, который под действием высоких температур начинает интенсивно деполимеризоваться с выделением хлористого водорода, хлористого винила, окиси углерода и других соединений. Когда говорят о ПВХ, имеют в виду композицию, состоящую из полимера и разнообразных добавок, которые делают полимер способным к удовлетворительной переработке.
Для сантехнических трубопроводов (внешней и внутренней канализации) наиболее распространен непластифицированный ПВХ или ПВХ с незначительным добавлением пластификаторов. Пластифицированный ПВХ в трубах для канализации применяется крайне редко.
Недостатком ПВХ является малая ударная вязкость. Его свойства, как у всех термопластов, зависят главным образом от температуры. При температурах около
0 0С материал становится хрупким. Поэтому в этих условиях необходимо избегать каких бы то ни было ударных воздействий, а при более низких температурах вообще не следует применять ПВХ.
ПВХ имеет низкий модуль упругости. Свободно проложенный трубопровод ПВХ необходимо достаточно часто подвешивать, чтобы предотвратить его прогибание. При этом трубопровод ПВХ, заполненный водой, может замерзнуть без разрушения (напряжение от деформации, вызванной изменением объема замерзшей воды в трубе, ниже предела текучести при растяжении и не вызывает разрушения материала).
Для ПВХ, используемого в трубопроводах, важен коэффициент теплового расширения (он в 7 раз выше, чем у стали). Изменения длины проявляются значительно уже в пределах колебания температур монтажа и эксплуатации.
Значение малого коэффициента теплопроводности при применении ПВХ проявляется например в том, что трубопровод, наполненный водой, замерзает при температуре на 1–2 0С ниже, чем стальной.
Поливинилхлорид относится к материалам изолирующим и не разрушается блуждающими токами.
ПВХ обладает высокой стойкостью к химическому действию самых различных реагентов, которые считаются агрессивными. Он практически стоек ко всем интенсивно корродирующим металлический трубопровод веществам. Это относится и к сточным водам во внутренней канализации. Показателем высокой химической стойкости является полная сохранность внутренней поверхности канализационных труб под действием сточных вод с сохранением сечения в свету без коррозии и наростов или осадков твердых веществ.
Трубный сшитый полиэтилен
Сшивание полиэтилена представляет собой процесс образования поперечных и продольных связей между длинными молекулами полимера под воздействием интенсивной бомбардировки электронами.
При физической сшивке труба из полиэтилена облучается жесткими рентгеновскими лучами. Данный процесс очень производителен, его скорость составляет 80 м/мин. Однако сшивка материала неравномерна по толщине трубы. У наружной поверхности наблюдается самый большой процент сшивки молекул. У внутренней — самый низкий. Соответственно, и свойства в объеме полиэтилена различны. Средний процент сшивки составляет 78%. Полиэтилен, получаемый в результате физической сшивки, принято обозначать РEХ-C.
Под воздействием ускоренных электронов и вторичного гамма-излучения происходят разрыв химических связей, образование свободных радикалов, которые рекомбинируют, создавая поперечные связи между макромолекулами.
Производство труб по этому способу разделяется на две самостоятельные стадии: изготовление труб на обычных трубных линиях и последующая обработка высокими энергиями, главным образом, на ускорителях электронов.
Производство труб малых диаметров и соответственно толщин стенок не вызывает технологических трудностей, не снимая при этом проблемы технического, организационного и экономического характера, связанные с созданием и эксплуатацией оборудования радиационной сшивки.
Увеличение толщины стенок свыше 3–4 мм требует принятия специальных мер. Трубные марки полиэтилена высокой плотности для достижения необходимой степени сшивки требуют облучения дозой порядка 15–20 Мрад. При этом поглощенная доза в 1 Мрад разогревает полиэтилен на 50 0С. Избежать перегрева возможно двумя путями:
- осуществить многократный прогон трубы через ускоритель, что требует дополнительных затрат на оборудование и снижает производительность процесса;
- использовать композиции полиэтилена, содержащие сенсибилизирующие добавки, снижающие требуемую дозу облучение до 10 Мрад, что, в свою очередь, существенно увеличивает стоимость исходного сырья.
Для получения равномерной сшивки трубы как по толщине, так и по периметру ускоритель должен иметь специальные развертки пучков электронов. Для труб толщиной стенки 10 мм требуются ускорители с энергией 3 Мев, для 15 мм — 5 Мев при мощности порядка 50–100 кВт. Стоимость таких ускорителей достигает $1,5–2 млн. Нельзя также забывать о необходимости создания дорогостоящей защиты ускорителя от проникающей радиации.
При химической сшивке атомы водорода в молекулах полиэтилена замещаются под воздействием химических веществ. Одним из таких веществ является силан. Поэтому такую химическую сшивку называют силановой. Труба из полиэтилена на выходе из экструдера проходит через силановую ванну, процесс сшивки идет от двух поверхностей — наружной и внутренней вглубь стенки трубы. В этом случае у обеих поверхностей наблюдается высокий процент сшивки, а в середине толщины трубы самый маленький.
Средний процент сшивки составляет приблизительно 75%. Такой материал принято обозначать РEХ-B. Сшивание молекул полиэтилена происходит путем прививки к полиэтилену групп силанольных соединений и последующей обработки водой с образованием силаксановых связей.
Второй способ химической сшивки — сшивка азотными радикалами. Полиэтилен, сшитый этим способом, обозначается РEХ-D. Этот способ сейчас практически не применяется из-за низкой технологичности.
Третий способ химической сшивки — сшивка пероксидами. Особенности этого способа в том, что полиэтилен и инициатор сшивки — пероксид — предварительно равномерно перемешиваются. Сшивка производится под высоким давлением в расплавленном состоянии. При таком способе достигается высокий процент сшивки, равный в среднем 85%. При этом свойства материала одинаковы в каждой точке материала независимо от толщины. Данный полиэтилен принято обозначать РEХ-A. Образование поперечных связей происходит за счет возникновения активных радикалов под воздействием перекиси, вводимой в полиэтилен на стадии приготовления композиции.
Положительные стороны производства и применения РЕХ-А:
- более надежное достижение равномерности сшивки;
- более высокая степень сшивки (более 80%), РЕХ-С обычно ненамного превышает 60%;
- значительно более высокая гибкость, по сравнению с другими видами РЕХ, особенно для труб диаметром 63–160 мм с большими толщинами стенок.
Положительные стороны РЕХ-В:
- высокая скорость изготовления труб на этапе экструзии;
- стандартные технологические трубные линии, используемые в производстве;
- возможность достижения повышенных физико-механических свойств трубы на новых видах материалов (TUX-100).
Положительные стороны РЕХ-С:
- высокая производительность первого этапа производства (экструзия труб);
- стандартные технологические линии, используемые на первом этапе производства.
При сравнении трубного полиэтилена и поливинилхлорида видны следующие сравнительные особенности. Полиэтилен сохраняет пластичность при отрицательных температурах (до –70 0С) и достаточно высокую прочность (до +60 0С). При более высоких температурах прочность полиэтилена падает, и он переходит в пластично-вязкое состояние. Полиэтилен быстро стареет под действием прямых солнечных лучей. Поэтому при использовании полиэтиленовых труб в наружных открытых сетях их стабилизируют, наполняя полимер сажей. Полиэтиленовые трубы эластичны и при малом диаметре поставляются в бухтах. Поливинилхлорид (PVC) более жесткий, химически- и свето- более стойкий полимер, чем полиэтилен, но теплостойкость его так же невысока.
Из сшитого полиэтилена в сегменте холодного водоснабжения можно использовать металлопластиковые трубы и трубы PEX.
Сравнительные характеристики полимеров, используемых для производства труб, представлены в табл. 2.
Табл. 2. Сравнительные характеристики полимеров для производства труб
|
Наименование показателей
|
Значение показателей
|
|||
|
ПНД
|
ПВД
|
ПВХ
|
ПП
|
|
|
Плотность, г/куб. см
|
0,94–0,96
|
0,91–0,93
|
1,4
|
0,91
|
|
Предел текучести при растяжении, МПа
|
20–30
|
10–12
|
50–56
|
25–28
|
|
Удлинение при разрыве,%
|
800
|
600
|
50
|
350
|
|
Модуль упругости, МПа
|
900
|
200
|
3000
|
1200
|
|
Коэффициент линейного расширения
|
2
|
2
|
0,7
|
1,5
|
|
Расчетное допускаемое напряжение труб, МПа
|
50–63
|
25–32
|
100–125
|
50–63
|
Состояние водопроводов в системе ЖКХ России
Общая протяженность всех видов водопроводных сетей в России в 2006 г. составила 528 935 км. В структуре водопроводной сети России наибольшую протяженность имеет уличная водопроводная сеть, наименьшую — внутриквартальная и внутридворовая водопроводная сеть (см. табл. 3).
Табл. 3. Одиночное протяжение водопроводных сетей на конец 2006 г. в России
|
Вид
|
Протяженность,
|
Доля в общей протяженности, %
|
|
Водовод
|
129
|
24,4
|
|
Уличная водо-проводная сеть
|
335
|
63,4
|
|
Внутриквартальная и внутри-дворовая водопроводная сеть
|
64
|
12,2
|
Источник: данные Федеральной службы государственной статистики.
В России на 2006 г. наибольшая протяженность водопроводов характерна для трех регионов: Центральный ФО (24% общей протяженности); Южный ФО (23% общей протяженности) и Приволжский ФО (24% общей протяженности).
Общая протяженность водопроводов в регионах позволяет оценить потенциал замены водопроводных систем — чем длиннее водопровод, тем больше должен быть объем плановых ремонтных работ. Но определенные федеральные округа могут по-разному актуализировать данный потенциал в зависимости от финансирования системы ЖКХ, привлечения сторонних инвестиций и т. д.
Реализация потенциала использования пластиковых труб в федеральных округах выражается в показателе замены водопроводных сетей в 2006 г. Всего в России в 2006 г.
было заменено 8 681,6 км водопроводных сетей.
Наибольшие объемы замены водопроводных сетей приходятся на уличную водопроводную сеть — 72%. Менее всего менялись водоводы (16%) и внутриквартальная и внутридворовая водопроводная сеть (12%).
Наибольшие объемы замены водопроводных сетей в России по состоянию на 2006 г. характерны для Приволжского ФО (23%), Уральского ФО (22%) и Южного ФО (18%). Именно в данных федеральных округах максимально актуализована потребность в пластиковых трубах для холодного водоснабжения через большие объемы работ по замене водопроводов.
Таким образом, наибольший актуальный потенциал использования пластиковых труб для холодного водоснабжения в России по состоянию на 2006 г. в области замены трубопроводов имеют следующие регионы:
Приволжский ФО (Пензенская область, Республика Башкортостан);
Уральский ФО (Свердловская область);
Южный ФО (Краснодарский край, Ростовская область).
Потребление пластиковых труб для холодного водоснабжения на рынке России
Потребление пластиковых труб для холодного водоснабжения на рынке России в 2006 г. в натуральном исчислении превысило 100 тыс. т. В стоимостном эквиваленте объем потребления пластиковых труб для холодного водоснабжения на рынке России оценивается в $820 млн.
Рынок сформирован преимущественно продукцией отечественного производства —
доля импортной продукции на рынке потребления пластиковых труб для холодного водоснабжения не превышает 20%.
Производство пластиковых труб для холодного водоснабжения в России
Подавляющий объем производства пластиковых труб для холодного водоснабжения в России составляют трубы из ПЭ — более 85%. Трубы из ПП и ПВХ существенной роли на рынке пластиковых труб для холодного водоснабжения не играют.
В России производством пластиковых труб для холодного водоснабжения занимается 75 предприятий в 36 регионах России. Наибольшее количество производителей пластиковых труб для холодного водоснабжения сосредоточены в следующих регионах: Москва и Московская область; Санкт-Петербург и Ленинградская область; Республика Татарстан; Калужская область; Свердловская область; Тюменская область.
В России производством полиэтиленовых труб для холодного водоснабжения занимается 58 предприятий. Наибольшими объемами производства полиэтиленовых труб характеризуются две компании: «Полипластик» и «Казаньоргсинтез» — на эти компании приходится около трети внутреннего производства полиэтиленовых труб для холодного водоснабжения.
Производством полипропиленовых труб для холодного водоснабжения в России занимается 20 предприятий. Наибольшие объемы производства полипропиленовых труб в России присущи трем компаниям, одна из которых в 2007 г. уже прекратила производство труб из ПП: «Зигзаг Пайп» (около четверти российского производства ПП труб для холодного водоснабжения), «Бородино-Пласт» (16% российского производства ПП труб для холодного водоснабжения) и «Полипластик» (12% российского производства ПП труб для холодного водоснабжения). Все крупные производители полипропиленовых труб для холодного водоснабжения представляют Москву и Московскую область.
Производством труб ПВХ для холодного водоснабжения в России занимается 7 предприятий. Крупнейшим производителем труб ПВХ для холодного водоснабжения является компания «Корунд» — более 70% от общероссийского производства. Все остальные предприятия производят существенно меньший объем труб ПВХ для холодного водоснабжения.
Прогноз развития рынка пластиковых труб для холодного водоснабжения
в России
На развитие рынка полиэтиленовых труб для холодного водоснабжения будут влиять следующие факторы:
- развитие финансирования ЖКХ;
- развитие жилищного строительства;
- развитие строительства нежилых зданий.
Несмотря на незначительный рост ввода в действие водопроводных сетей в России в последние годы, в 2006 г. был введен незначительно меньший объем водопроводных труб. В последующие годы доминирующей тенденцией вновь будет незначительное увеличение ввода в действие водопроводных сетей — не более 2–5% в год.
Более благоприятна ситуация с ремонтом водопроводных труб. Отрасль ЖКХ реформируется, что отражается на увеличении объемов финансирования со стороны муниципальных, федеральных органов власти. Одновременно реформа ЖКХ предполагает создание альтернативных служб, привлечение частных инвестиций, акционирование частей ЖКХ регионов. Наряду с возрастающим износом водопроводных сетей, в ближайшие годы объемы ремонта труб будут только возрастать.
В 2007 г. компания «Казаньоргсинтез» анонсировала выпуск ПЭ-100 трубной марки, что существенно увеличит не только долю труб из полиэтилена данной марки, но и общее потребление полиэтиленовых труб, т. к. трубы из ПЭ-100 при лучших технических характеристиках имеют меньшую стоимость.
Рынок жилищного строительства будет до 2010 г. будет увеличиваться в среднем на 12–15% в год. Рынок строительства нежилых зданий — на 15–20% ежегодно. Таким образом, будет увеличиваться и потребление пластиковых труб. Также происходит планомерное увеличение использования полиэтиленовых труб в структуре труб для монтажа сетей внутреннего водоснабжения.
Еще одним фактором будет являться появление производств полиэтиленовых труб, в том числе и для холодного водоснабжения, прежде всего в регионах с низким уровнем конкуренции или с ее полным отсутствием. Появление новых производств будет формировать новые группы региональных потребителей, которые в силу отсутствия производителей используют металлические трубы.
На рост объемов потребления труб
| Автор: Л. А. Морозикова Дата: 30.10.2007 Журнал Стройпрофиль 7-07 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |