Главная
Выбор материала для трубопроводной системы влияет на эффективность промышленного проекта. По данным американского института ASME, неправильный выбор материала трубопровода приводит к 35% всех аварий в промышленности и ежегодным потерям более 2 млрд долларов только в США. Поэтому нужно детально разобрать особенности материалов, которые используются для монтажа трубопроводов, их преимущества и специфику применения.
Стальные трубы – классическое решение
Сталь остается наиболее популярным материалом в промышленной индустрии. Из нее изготавливается около 60% трубопроводных систем. Изготовление промышленных трубопроводов из стали – это проверенное решение, которое доказало надежность.
Углеродистая сталь
Обычная углеродистая сталь (содержание углерода 0,05-0,25%) – наиболее доступный и распространенный материал. Рабочее давление таких труб может достигать 160 атм при температуре до 450°C. Но они не отличаются высокой коррозионной стойкостью. Без защитного покрытия скорость разрушение коррозией составляет 0,1-0,3 мм в год в зависимости от условий эксплуатации.
У углеродистых стальных труб такие характеристики:
- предел прочности – 370-520 МПа;
- плотность – 7850 кг/м³;
- диапазон рабочих температур от -40°C до +450°C.
Доступная цена делает трубы из углеродистой стали привлекательным вариантом.
Нержавеющая сталь
Этот материал изготовления трубопроводов отличается высокой коррозионной стойкостью. Аустенитные стали типа 316L выдерживают воздействие большинства химически агрессивных сред, могут эксплуатироваться при температурах до 800°C.
Статистика показывает, что срок службы нержавеющих трубопроводов в 3-5 раз превышает углеродистые аналоги при воздействии агрессивных сред. В пищевой промышленности нержавеющая сталь используется повсеместно из-за высоких требований к санитарной безопасности.
Для монтажа трубопроводов используются следующие марки нержавеющей стали:
- 304/304L – общепромышленное применение, пищевая индустрия;
- 316/316L – химическая промышленность;
- 321 – монтируются трубопроводы, которые эксплуатируются при температуре до 800°C;
- Duplex 2205 – нефтегазовая отрасль. Эта марка отличается повышенной прочностью.
Но нужно учитывать, что трубы из нержавеющей стали стоят дороже аналогов из углеродистой.
Чугунные трубы – проверенная временем надежность
Чугун используется в трубопроводных системах уже более 400 лет. Современный высокопрочный чугун с шаровидным графитом отличается уникальным сочетанием прочности и коррозионной стойкости. Изготовление промышленных трубопроводов из чугуна особенно распространено в водоснабжении и канализации.
У чугунных труб следующие преимущества:
- срок эксплуатации достигает 100 лет;
- естественная коррозионная защита обеспечивается за счет образования патины;
- высокие шумопоглощающие свойства;
- устойчивость к гидравлическим ударам.
К недостаткам чугунных труб относится большой вес (плотность 7200 кг/м³) и хрупкость при динамических нагрузках.
Медные трубы – премиум сегмент
Медь обладает уникальными свойствами, которые делают ее незаменимой в определенных условиях. Ее теплопроводность составляет 401 Вт/(м·К), что в 10 раз выше, чем у стали. Это делает медные трубы оптимальным решением для теплообменников и систем отопления.
У медных труб такие характеристики и преимущества:
- естественные антибактериальные свойства;
- устойчивость к воздействию большинства сред;
- пластичность – можно гнуть без снижения прочности;
- диапазон рабочих температур варьируется от -100°C до +250°C.
Это материал изготовления трубопроводов применяется в фармацевтической и пищевой промышленности, где важно предотвращение бактериального загрязнения.
Алюминиевые трубы – сочетание небольшого веса и коррозионной стойкости
Алюминиевые сплавы сочетают прочность с небольшим весом. При плотности всего 2700 кг/м³ алюминиевые трубы обеспечивают прочность, сравнимую со сталью. Оксидная пленка обеспечивает высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях.
Алюминиевые трубы используются для решения следующих задач:
- монтаж пневматических систем;
- обустройство трубопроводов для транспортировки пищевых продуктов;
- монтаж системы кондиционирования;
- обустройство трубопроводов в химической промышленности (для неагрессивных сред).
Рабочее давление алюминиевых труб обычно не превышает 40 атм, а температурный диапазон ограничен 200°C.
Полимерные материалы
Полимерные трубы стремительно завоевывают рынок благодаря сочетанию доступной цены, коррозионной стойкости и простоты монтажа. За последние 20 лет доля пластиковых труб в промышленности выросла с 15% до 35%.
Полиэтилен (PE)
Полиэтиленовые трубы отличаются химической стойкостью и гибкостью. Изготовление промышленных трубопроводов из полиэтилена высокой плотности (HDPE) позволяет создавать системы с гарантированным сроком службы 50 лет.
У PE труб следующие характеристики:
- плотность – 930-970 кг/м³;
- диапазон рабочих температур от -60°C до +80°C;
- рабочее давление до 25 атм.
Несмотря на эксплуатационные преимущества и доступную цену, у полиэтиленовых труб есть ограничения.
Полипропилен (PP)
Полипропиленовые трубы выдерживают более высокие температуры (до 95°C) и отличаются повышенной прочностью. Они используются в системах горячего водоснабжения и химической промышленности.
Поливинилхлорид (PVC)
PVC трубы отличаются доступной ценой и высокой химической стойкостью. Но их диапазон рабочих температур ограничен 60°C. Это сужает область применения.
ПТФЭ (тефлон)
Политетрафторэтилен отличается химической инертностью. Он устойчив практически ко всем известным химическим веществам. Этот материал изготовления трубопроводов используется там, где нельзя применять другие материалы.
У ПТФЭ такие свойства:
- диапазон рабочих температур варьируется от -200°C до +260°C;
- низкий коэффициент трения;
- высокие изоляционные свойства.
Тефлон отличается герметичностью и устойчивостью к накоплению загрязнений, отложений. Это свойство востребовано в медицине, фармацевтике и пищевой промышленности, где важна чистота трубопроводов.
Композитные материалы – технологии будущего
Композитные трубы сочетают преимущества различных материалов. Стеклопластиковые трубы (GRP) обладают прочностью стали при весе пластика. Их коррозионная стойкость превосходит большинство металлов.
У композитных труб такие характеристики:
- удельная прочность в 2-3 раза выше стали;
- срок службы достигает 75 лет;
- диапазон рабочих температур варьируется от -40°C до +150°C;
- рабочее давление: до 100 атм.
Углепластиковые трубы используются в аэрокосмической промышленности, где на учете каждый грамм.
Специальные материалы для экстремальных условий
Титан отличается уникальным сочетанием свойств. Он прочнее стали и устойчив к коррозии. Трубы из него используются в химической промышленности для работы с плавиковой кислотой и другими особо агрессивными средами. Но стоят титановые трубы дорого, что ограничивает их применение.
Никелевые сплавы используются для обустройства трубопроводов, которые эксплуатируются в условиях экстремально высоких температур (до 1100°C) и в особо агрессивных средах. Этот материал изготовления трубопроводов применяется в нефтехимии, атомной энергетике и аэрокосмической отрасли.