2. Полиэтилен и его свойства.

2.1. Трубы и соединительные детали для газопроводов

Полиэтилен – твердый полимер белого цвета, структура и фи­зические свойства которого определяются способом его получе­ния. В промышленности полиэтилен получают полимеризацией этилена – бесцветного углеводородного газа, являющегося продуктом крекинга нефти и нефтепродуктов.

Полимеризацией при высоком давлении получают разветвлен­ный полиэтилен с низкой плотностью (PELD). Он обладает сравнительно низкой кристаллично­стью (50-60%) и низкой плотностью (0,910-0,925 г/см³). Из по­лиэтилена низкой плотности (высокого давления) выпускают тру­бы с показателем длительной прочности 5,0 МПа для транспор­тировки воды при 20°С и сроке службы 50 лет. Это основной ма­териал для труб малых диаметров с повышенной гибкостью (их модуль эластичности не превышает 200 МПа).

Полимеризацией при низком давлении различными методами (газофазный, суспензионный, растворный) получают линейный полиэтилен высокой плотности (PEHD). Полимеризацией при низком давлении может быть также получен полиэтилен средней плотности (PEMD).

Для производства газопровод­ных труб используется PEHD и PEMD.

Значения плотности полиэтиленового сырья

Таблица 4.

Градация полиэтилена по плотности	Международное обозначение	Значение плотности исходного сырья, г/см3
Низкая плотность	PELD	0,910-0,925
Средняя плотность	PEMD	0,926-0,940
Высокая плотность	PEHD	0,941-0,965

Для повышения термо-, свето- и радиационной стабильности в ба­зовые (чистые) марки полиэтилена вводят различные антиоксиданты и стабилизаторы, получая полиэтиленовые композиции. Наиболее распространенными антиоксидантами для полиэтилена являются аро­матические амины, фенолы, фосфиты, серосодержащие фенолы, а в качестве светостабилизаторов применяются производные бензофенолов, технический углерод (сажа) – в полиэтилен трубных марок в качестве светостабилизатора, как пра­вило, вводят 1,8-3,0 % газовой канальной сажи (выполняющей также роль красителя черного цвета).

Полиэтилен – стоек при нагревании в вакууме или в атмосфере инертного газа, но при температуре выше 290°С про­текает термическая деструкция, а при 475°С – пиролиз. Полиэтилен всех видов является горючим материалом с температурой самовосп­ламенения около 365°С.

Классификация трубных марок полимеров осуществляется в соответствии с минимальной длительной прочностью изготов­ленных из них полиэтиле­новых труб MRS (Minimum Re­quired Strength), согласно международным стандартам ISO 12162 и ISO 9080.

При испытаниях на опреде­ление MRS образцы труб на­гружаются внутренним давле­нием, которое создает в стенке трубы кольцевое напряжение заданного уровня, и доводятся до разру­шения. Испытания проводятся как минимум при трех температурах (20, 60 и 80°С), а их длительность достигает 9000 часов.

Величина MRS характеризует по­казатели кольцевых напряжений, которые полиэтиленовая тру­ба может выдержать в течение 50 лет при температуре окружа­ющей среды 20°С (табл. 5). Срок службы пластмассовых труб в 50 лет принят как в международных, так и в отечественных норматив­ных документах (ГОСТ Р 50838-95, ПБ 12-529-03 и др.).