Развитие технологий обработки железа в полной мере можно проследить, рассматривая историю применения чугуна и стали для изготовления труб. Историю чугунных трубопроводов принято отсчитывать с создания подземных трубопроводов Версаля (1662 г. мастер Р. Салем по проекту архитектора А. де Виля), после чего чугун стал основным материалом для труб водоводов и канализации. В России чугунные трубы были использованы для реконструкции Ростокинского водопровода Москвы (1858 г. А. Дельвиг). Первый российский нефтепровод построен на нефтяных промыслах Баку-Батуми (1897-1907 г. В.Г.Шухов) длиной 835 км.

Объем производства труб является индикатором технологического и технического состояния тяжелой промышленности любого государства, а уровень собственного потребления трубной продукции — индикатором динамики всей экономики.

Виды продукции

Номенклатура наименований позиций трубной продукции очень обширна. ГОСТ 28548-90 «Трубы стальные. Термины и определения» дает следующую классификацию:

• Бесшовные стальные трубы.
• Сварные стальные трубы.
• Паяльные стальные трубы.
• Стальные трубы с наружным или внутренним защитным покрытием (покрышками).
• Стальные трубы с обработанной (внутренней или наружной) поверхностью.

Классификация построена на базовых технологиях изготовления. Внутри каждой категории стандартами определены свои требования, т.к. различные отрасли предъявляют свои технические требования. Существуют ГОСТы на трубы для химической, нефтегазовой или атомной промышленности. Кроме этого, современные технологии защиты трубы от воздействия внешних и внутренних факторов существенно расширяют количество номенклатурных позиций.

• особо тонкостенные,
• тонкостенные,
• толстостенные,
• особо толстостенные.

Технология производства

Различают две базовые технологии изготовления труб: бесшовная и сварная. Внутри каждой технологии существуют технологические приемы, которые обеспечивают изготовление определенных типоразмеров с наиболее оптимальными техническими и ценовыми параметрами.

Бесшовная технология

Технология основана на пластической деформации заготовки. Различают технологии по температурному режиму обработки по отношению к температуре рекристаллизации сплава железо-углерод (Fe-C):

• Холоднодеформированные.
• Горячедеформированные.
• Теплодеформированные.

По технологическим схемам различают следующие способы изготовления бесшовной трубы:

Ковка . Применяется для изготовления заготовки (гильзы) под последующую обработку. Кроме этого, ковка применяется для изготовления труб из труднодеформируемых сталей и сплавов. Близким методом получения трубы, по способу формирования и условиям обработки, можно считать горячее прессование.

Прокатка . Способ изготовления, при котором заготовка проходит через клеть с калиброванными валками. При прокатке гильзы через валки происходит пропорциональное изменение геометрии трубы — уменьшение толщины стенки и увеличение длинны. Различают:

• холоднокатаные трубы (диаметр 5...250 мм, стенка толщиной 0,3...24 мм, ГОСТ 8734-75) изготавливают непосредственно после ковки (прошивки) заготовки, без дополнительного нагрева. В процессе вальцовки деталь охлаждают до температуры ниже температуры кристаллизации сплава Fe-C.
• горячекатаные трубы (диаметр 20...550 мм, толщина стенок не менее 2,5 мм, при максимальном значении толщины 75 мм, ГОСТ 8732-78) изготавливают после дополнительного нагрева выше температуры нагрева выше температуры рекристаллизации на 50...70 °С. Требуется термическая обработка.
• теплокатанные трубы изготавливаются с применением промежуточного температурного режима, что позволяет упростить режим последующей термической обработки.

Волочение . Способ изготовления, при котором гильза проходит через калиброванные отверстия. Волочение, в части наименований, связано с температурным режимом процесса, аналогично прокатке: горяче, холодно и теплотянутые.

Специальные технологии .. Технологии прессования, центробежного литья и обработки резанием, которые не используют непосредственно деформацию металла, применяются для получения труб со специфическими свойствами или труб с применением специальных материалов.

Технологии с применением сварки

Сварка краев, деформированного в трубку листа или полосы происходит двумя способами:

• Сварка давлением, под действием сил деформации, когда подогретые и подготовленные края полосы смыкаются в формообразующей фильере (печная сварка).
• Сварка краев производится электродуговым способом в защитной среде или под флюсом. Электросварка различается по положению шва относительно оси трубы на прямолинейную и винтовую.

Сварка электродуговым способом получила широкое распространение благодаря развитию технологий сварки и методов неразрушающего автоматического контроля качества шва.

Положение в отрасли

В девяностые годы спад промышленного производства коснулся металлургии и трубного производства. Сокращение объемов производства в 4, 4 раза в погонных метрах и в 2,6 раза в весовом выражении, по сравнению с 1990 годом, поставило трубное производство на грань уничтожения. Приватизированная металлургическая отрасль, вплоть до 2000 года, подвергалась реструктуризации и пределу между собственниками. В итоге сформировались несколько финансово-промышленных групп, которые представляют собой вертикально ориентированные структуры с достаточно самостоятельным набором предприятий. Шесть холдингов: Evraz Group, Магнитогорский металлургический комбинат (ММК), Северсталь Российская Сталь, Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК), Металлоинвест и Мечел — контролируют около 80% трубного производства. С 2000 по 2007 годы производство труб в России выросло в 2,7 раза в весовом выражении и достигло уровня 1990 года прошлого столетия. Основной прирост производства получен в сегменте производства труб большого диаметра (ТБД) для нефтегазовой промышленности.

Перспективы отрасли

Перспективы отрасли следует рассматривать в двух сегментах трубного производства: производство труб общего назначения и производство ТБД. В первом сегменте ощущается сильное давление производителей высокотехнологичных труб с антикоррозионным покрытием и производителей полимерных труб, особенно Китая, Японии и Индии, которые предлагают большие объемы по демпинговым ценам. На переоснащение производства требуется порядка 90 млрд. $ в течение 10 лет. В сегменте ТБД ситуация намного лучше благодаря относительно высокой доле нового оборудования, на котором выпускается 40% ТБД и участию в государственных программах строительства новых нефте- и газопроводов, как на территории России, так и вне ее.

Первые полимерные трубы были произведены в 30-40-е годы прошлого века в Европе. Сегодня их производство повсеместно развито по миру. В России интерес к этим изделиям появился несколько позже, поэтому сегодня мы выпускаем в основном полиэтилен. США и Европа, открывшие для себя пластики несколько ранее, до сих пор «сидят» на ПВХ, поскольку именно на это сырье ориентированы выпускающие предприятия, а сами трубы имеют широкое распространение и не сильно уступают полиэтилену.

Рост и перспективы производства

Логично предположить, что масштабы производства будут только нарастать. С одной стороны, сами производители полимерных труб подстегивают спрос. Для сбыта продукции ведется ее популяризация, что в конечном итоге ведет к наращиванию объемов сбыта.

С другой стороны, трубы действительно хороши и являются сильными конкурентами трубам из традиционных материалов. Ввиду низкой стоимости они все чаще применяются в капитальном строительстве, используются при ремонтных работах на старых магистралях. Это формирует стабильный спрос, который в перспективе имеет тенденцию к росту, так как не за горами эпоха «абсолютного пластика», когда необходимость обустройства коммунальных сетей только полимерными трубами может быть закреплена нормами строительства.

Сегодня в России существуют несколько крупных производителей, к числу которых относятся заводы полимерных труб, входящие в Группу ПОЛИПЛАСТИК, а также множество мелких и средних производителей. Что выбрать потребителю? При наличии - продукцию известной компании, пусть это будет даже не самый большой завод России, но хотя бы предприятие с репутацией. Дело в том, что недобросовестные производители могут экономить на сырье, используя дешевые, несертифицированные марки и/или добавляя значительное количество вторичного пластика, что делает изделия недолговечными и даже опасными в применении.

Особенности процесса производства полимерных труб

Сырье для производства полимерных труб поставляется в гранулах. Полимеры имеют практически неограниченный срок хранения, что значительно повышает привлекательность этого вида бизнеса за счет отсутствия потерь из-за порчи сырья. Плюс выбраковка и некондиционная продукция может быть пущена во вторичное производство (для некоторых видов полимерных труб стандарты допускают использование до 25% вторичного сырья).

Основой технологической линии для производства полимерных труб является экструдер – машина, выдавливающая расплавленную массу через формущий инструмент – экструзионную головку. Помимо экструдера, в состав линии входят: система подачи сырья, ванны, в которых труба калибруется и охлаждается, тянущее и отрезное устройства.

Процесс включает этапы:

1. Нагрев сырья (гранул) до требуемой температуры с постоянным перемешиванием для обеспечения однородности разогрева исходного материала. От этого зависит качество будущей продукции, однородность стенки, равномерность ее толщины, эластичность.
2. Экструдирование полученной массы выдавливание расплава через головку, определяющую сечение трубы.
3. Калибровка – вакуумная или под давлением.
4. Охлаждение – поэтапное в следующих друг за другом ваннах.
5. Нарезка либо намотка в бухты, упаковка.

Контроль качества

Слабое место большинства малых производств. Зачастую, при небольших объемах производства, ОТК может отсутствовать в принципе. Хотя этот этап крайне важен. На нем проверяется соответствие ГОСТам – измеряются ее геометрические характеристики, проводятся предписанные нормативами приемочные испытания – относительное удлинение при разрыве, изменение длины после прогрева, стойкость при внутреннем давлении, термостабильность и др. Чем выше уровень автоматизации производства, тем точнее контроль. Чем меньше контроль, тем чаще всплывают негативные отзывы о производителе. Несмотря на достаточно простой процесс производства ошибок может быть много, и нарушения технологии могут свести все преимущества полимерных труб к нулю.

Сферы применения труб ПНД

Растущее производство полимерных труб имеет стабильный сбыт и имеет потенциал к развитию. Продукция востребована в самых разных отраслях хозяйствования, включая:

• ЖКХ – для обустройства новых коммуникаций, замены изношенных коммунальных сетей, подключения новых участков газо-, водо- и теплоснабжения;
• благоустройство территорий – строительство систем водоотведения и дренажа;
• строительство коттеджей – в системах водоснабжения, подачи газа, отопления и отвода стоков;
• промышленность – все процессы, связанные с подачей и перемещением технологической воды в производственном цикле;
• сельское хозяйство – обустройство ирригационных систем, дренирование и осушение почв, жизнеобеспечение полевых станций;
• газоснабжение – санация и строительство новых газопроводов.

Широкое распространение обусловлено рядом преимуществ полимерных труб перед аналогами из бетона и металла:

1. Механическая прочность. Легкие эластичные изделия из полимеров не лопаются при замерзании в них воды, не ломаются при ударе об землю, пригодны для монтажа в пучинистых грунтах (в зависимости от типа сырья).
2. Химическая стойкость. Выдерживают влияние щелочей и умеренных кислот, подходят для транспортировки вязких отходов.
3. Гигиеническая чистота. Не поддерживают рост и размножение бактерий, не вступают в контакт с транспортируемой средой и не оказывают на нее влияния.
4. Стабильная пропускная способность. Внутреннее сечение не зарастает, так как полимеры не гниют, не зарастают биологическими пленками, не забиваются ржавчиной.
5. Стойкость к гидроударам. Практически все полимерные трубы способны выдержать гидроудар без потери качества. На опасных участках будьте внимательны при выборе материала, рекомендуемый и самый безопасный – полиэтилен низкого давления.
6. Долговечность. Срок эксплуатации, гарантированный производителем, составляет 50 лет. При нарушении условий эксплуатации (постоянное воздействие тепла и света для непригодных для этого труб, неправильная сварка), срок жизни сокращается.

Большу ю долю рынка оборудования рынка занимают производители из Южной Кореи, Тайваня, КНР. Оборудование от ведущих европейских производителей является очень надежным и экономичным, но его стоимость высока, поэтому позволить себе его могут только крупные производители.

Как говорят специалисты, использование полимерных труб в тепло- и водоснабжении произвело настоящую революцию в строительстве. Главные преимущества этих материалов заключаются в высокой коррозионной стойкости; незначительном весе; в гладкости внутренней поверхности, что обеспечивает более низкое, по сравнению с обычными металлическими трубами, гидравлическое сопротивление; относительно невысокая стоимость (опять же по сравнению с металлическими изделиями); удобство монтажа, высокая износоустойчивость (срок службы полимерной трубы может составлять 50 лет и более). Хотя у таких труб есть и определенные недостатки: низкая температурная стойкость, газопроницаемость, малое рабочее давление, большое линейное расширение и затруднения с применением надежных резьбовых соединений. Все это заметно ограничивало их использование в горячем водоснабжении и отоплении, пока не были разработаны новые виды материалов, способы монтажа и технологии производства полимерных труб.

Основным материалом для производства таких изделий является особый тип термопластичного полимера. Одна линия для производства полиэтиленовых труб позволяет изготавливать трубы высокого и низкого давления из различных полимерных материалов – полипропилена, полибутена, поливинилхлорида и пр. Поливинилхлорид, к примеру, обладает таким качеством, как пожаробезопасность, что объясняется высокой температурой его воспламенения (+440°С) и кислородным индексом 60 %. Однако главный недостаток поливинилхлорида состоит в повышенной жесткости этого материала, что сильно осложняет работу с ним.
Полихлорвинил образуется путем полимеризации хлористого винила. Он бывает двух видов – хлорированный и непластифицированный поливинилхлорид. ПВХ представляет собой достаточно прочный, удобный в использовании и стойкий к внешним воздействиям материалы. Но область его применения ограничивается из-за повышенной токсичности и быстрой возгораемости. По этим причинам такие трубы применяются, в основном, для оборудования дренажа и канализации. Но с другой стороны, изделия из ПВХ имеют и ряд преимуществ: стойкость к коррозии, низкая теплопроводность, гладкая поверхность внутри, жесткость. Как и другие полимеры, ПВХ неустойчив к воздействиям солнечных лучей, кислородонепроницаем и требует использования специального монтажно-сварочного оборудования.

Полиэтиленовые трубы отличаются низкой себестоимостью, удобны для сварки, а их производство не требует больших вложений. Однако они недостаточно теплостойкие и прочные, поэтому их редко используют для отопления (только трубы из специального полиэтилена для повышенной температуры). В нашей стране преобладает производство труб из полиэтилена вида PE 63, хотя на Западе получил широкое распространение материал нового поколения – PE100, который более прочный и теплостойкий. Трубы из PE 80 в нашей стране выпускает достаточно большое количество компаний (например, ОАО «Казаньоргсинтез», ООО «Ставролен»), а из PE 100 – единицы (эпизодически их производит завод АНД «Газтрубпласт» и АОА «Кузполимермаш»). Еще одно довольно перспективное направление для развития – производство труб из полиэтилена для повышенной температуры – PE-RT. Пока в нашей стране продается продукция из этого полимера только польской компании KAN. Однако российские предприниматели все еще не спешат вводить трубы из PE-RT в свой ассортимент, считая, что они слишком дорогие по цене (сравнимы со стоимостью труб из металлопластика и PE-X) и при этом все же обладают рядом недостатков по сравнению с металлопластиковыми изделиями (более низкое давление, степень стойкость к воздействию хлора и др.).

Кроме того, для производства труб используют три модификации полипропилена: блок-сополимер РР-В, гомополимер РР-Н и статический сополимер пропилена с этиленом PP-R. Каждый из этих видов материалов используется для определенных труб. Так, например, РР-Н применяется для строительства технологических трубопроводов, РР-В используется в канализационных системах, а PP-R, благодаря своей высокой прочности, применяется в горячем теплоснабжении и отоплении. Впрочем, полипропилен в строительстве отопительных систем постепенно уступает в Европе трубам на основе PE-X. В нашей стране он все еще популярен, так как имеет хорошую свариваемость. И это его преимущество компенсирует для отечественных строителей все недостатки: относительно большую скорость распространения трещин, жесткость и высокое линейное тепловое расширение (по сравнению с металлопластиковыми трубами). Впрочем, в системах холодного водоснабжения и канализации полипропилен преобладает над ПВХ, так как он обладает более высокой химической и тепловой стойкостью по сравнению с последним.

Лидерами на рынке полипропиленовых труб являются зарубежные производители Aquatherm и Polymelt Kunststoftechnik. Среди российских компаний-производителей полипропиленовых труб можно назвать «Стройполимер», «Бородино-Пласт» и «Агригазполимер». Главная сложность производства изделий из пропилена заключается в необходимости закупать определенное сырье. Лучшим сырьем считается продукция шведской компании Borealis, однако она существенно (примерно на 150 евро за одну тонну) дороже аналогичного сырья других немецких, корейских, венгерских и даже российских компаний.

Вышеупомянутый PE-X – это так называемый сшитый полиэтилен. Эта технология производства труб появилась сравнительно недавно. Преимущества сшитого полиэтилена заключаются в лучших показателях ударной вязкости при низких температурах, в химической стойкости, минимальной длительной прочности и устойчивости к распространению трещин по поверхности трубы. Однако этот материал неустойчив к воздействию нефтепродуктов и продуктов их переработки (масел, растворителей, жиров).

Назначение трубы и материал, из которого она изготовлена, можно определить по ее маркировке и окраске. Так, например, трубы черного цвета производятся из полиэтилена, оранжевого и желто-розового – из поливинилхлорида, серые – из полипропилена. При изготовлении на трубы наносится маркировка в виде разноцветных полос. Продольно нанесенными полосами голубого и синего цветов отмечаются трубы для холодного водоснабжения, а полосками белого цвета маркируются трубы в системах отопления и горячего водоснабжения. Трубы желтого цвета применяются для газопроводов. Для изготовления труб из полимерных материалов используется экструзионная линия для производства полиэтиленовых труб. Газопроводные трубы обычно бывают желтого цвета.

Для изготовления труб из полимерных материалов применяют специальные экструзионные линии для производства полиэтиленовых труб. Такое оборудование обычно изготавливается под заказ с учетом требований клиента. Функциональность и комплектация линии напрямую зависит от нескольких факторов. В частности, необходимо принимать во внимание тип материала, из которого будут производиться трубы, учитывать необходимость нанесения маркировочных отметок (это также осуществляется на автоматизированном оборудовании), желаемую производительность оборудования, размеры сечения труб и толщину их стенок.

С технологической точки зрения процесс производства труб из полимерных материалов достаточно простой и не требует много времени для обучения работников (за месяц они вполне могут постигнуть все премудрости). Производственная линия для изготовления полимерных труб при помощи экструзии работает по принципу непрерывного и закрытого цикла. Она состоит из нескольких основных элементов. Одношнековый экструдер представляет собой червячный пресс, внутри которого образуется однородная масса полимерного вещества и пропорционально разделяется на несколько частей (их точное количество зависит от длины и ширины трубы) с помощью формующей головки. Экструдер включается при помощи привода. Высокоскоростные трубные головки выполнены по спиральному принципу, что позволяет обеспечить необходимую экструзию. Они же контролируют температуру. Вакуумный калибратор использует сжатый воздух, который формирует диаметр трубы. Особенно это важно при производстве водопроводных труб, так как позволяет четко калибровать их внутренний диаметр, что необходимо для точной стыковки. Секции охлаждения бывают двух видов: с системой орошения или с полным погружением трубы в воду. Главное, чтобы охлаждение проходило равномерно, иначе велика вероятность получить брак. Тянущее устройство снимает изделие с головки и протягивает его через секцию охлаждения. Эти устройства могут быть различных видов, в зависимости от размера трубы: в виде цепей, ремня или роликовых конструкций. Отрезное устройство представляет собой электрические пилы, которые могут быть как циркульными, так и ленточными. Труба нарезается на отрезки необходимой длины. Маркиратор наносит на поверхность трубы сведения о длине, толщине и диаметре изделия.

В качестве сырья используется гранулированный пластик, который помещается в бункерное отделение экструдера. В этом отсеке находятся кольцевые нагреватели и шнек, которые расплавляют гранулы, образуя однородную вязкую смесь. Расплавленные гранулы подаются к экструзионной голове, через которую выдавливаются под высоким давлением, формируя, таким образом, будущее изделие. Сформованная труба из полипропилена направляется на вакуумную калибровку, где ее сечение калибруется при помощи вакуума. Там же заготовка подвергается первичному охлаждению. Затем труба движется по охлаждающим камерам, где она окончательно остывает, а затем нарезается на отрезки заданной длины. Для того чтобы обеспечить протяжку длинной трубы используется специальный тянущий механизм с гусеницами. При помощи этого механизма трубы вытягиваются без повреждения. Для работы с линией требуется 1-2 оператора на одну смену.

Подобная линия позволяет производить трубы диаметром от 15 до 63 мм. Годовая мощность производства составит от 115000 до 310000 погонных метров, в зависимости от толщины изделий. Установленная мощность токоприемников – 20 кВт, а водопотребление составляет 1 куб. метр в сутки. Для размещения линии понадобится площадь 120-150 кв. метров. Прибавьте к этому площадь административно-бытовых помещений (20-25 кв. метров) и площадь прилегающей территории (50-70 кв. метров). Стоимость такой линии составляет от 3 млн. рублей. Более дорогие варианты обойдутся в $150000 и более. При покупке линии (особенно недорогой) обратите внимание на то, есть ли в ее составе установка подготовки воздуха (воздушный компрессор и фильтр). Иногда для линии в базовой комплектации может потребовать докупить принтер для нанесения маркировки на готовые изделия, холодильные установки и пр.

Общий размер инвестиций для создания собственного производства полимерных труб составит свыше 6 млн. рублей. В эту сумму входит аренда помещений, покупка оборудования, заработная плата работникам, закупка сырья. Сроки окупаемости зависят от рентабельности, которая может сильно различаться (максимум до 20-25 %). В среднем, такое предприятие окупает себя в течение 2-2,5 лет. Однако учитывайте высокий уровень конкуренции в этом сегменте. Вполне вероятно, что сроки окупаемости возрастут, если вы не сможете с самого запуска своего производства обеспечить сбыт вашей продукции по выгодным ценам. Поэтому поисками каналов сбыта стоит озаботиться еще на этапе составления бизнес-плана.

Линии для производства пластиковых труб

Сегодня подавляющее большинство застройщиков отказалось от установки в новостройках (как многоэтажных, так и частных домах) металлических труб, поскольку их установка является чрезвычайно дорогой и трудозатратной, а сами трубы – ненадежными. То же касается и замены отслуживших свое металлических труб – их повсеместно вытесняют полипропиленовые, пластиковые, полиэтиленовые, либо ПВХ-трубы, являющиеся сегодня наиболее оптимальной заменой труб металлических.

Больше 15 лет занимается поставкой компаниям, находящимся как в России, так и в странах ближнего и дальнего зарубежья. Количество партнеров, доверяющих нам поставки оборудования, с каждым годом многократно увеличивается, а полученный за время работы опыт позволяет качественно консультировать всех предпринимателей, решивших наладить (либо расширить) выпуск трубной продукции.

Оборудование для производства труб: общая информация

Преимущества полимерных труб, выпускаемых на поставляемом нами оборудовании, трудно переоценить:

— весят такие трубы намного меньше;
— их монтаж в несколько раз проще;
— для установки полимерных труб не требуются особые условия;
— на полимерные трубы не влияет коррозия;
— период эксплуатации – не меньше 50-ти лет;
— значительная экономия;
— гидравлическое сопротивление таких труб на порядок меньше;
— структура и биологические особенности полимеров не дают образовываться на стенках таких труб отложениям, что является существенной проблемой металлических труб.

Ниже мы рассмотрим линии по производству полипропиленовых труб, а также пластиковых и полиэтиленовых труб, труб ПВХ, поскольку процессы производства всех четырех видов изделий различаются минимально. Перечислим и необходимое оборудование для производства труб, а также особенности изготовления.

В целом, изготовление труб из полипропилена является достаточно простым процессом, и не требует большого количества трудозатрат. Так, с момента доставки (полипропиленовых, полиэтиленовых, труб ПВХ) на предприятие, до полноценного производства готовых изделий на полную расчетную мощность, как правило, не требуется больше месяца(с учетом времени, необходимого на подготовку и обучение персонала).

Однако, для изготовления труб обязательно наличие специализированного оборудования –линии, настроенной на выпуск конкретного вида труб. Как правило, оборудование для производства труб (экструзионные ) изготавливают исходя из поставленных требований. Особое внимание необходимо обратить на качество исходного материала для изготовления труб, наличие соответствующей маркировки, заданный диапазон труб, которые будут производиться на данном оборудовании, толщину стенок труб, производительность, энергоэффективность, и т.д.

Оборудование для производства труб: основные составляющие

Основополагающим элементом линии для производства любого вида труб является экструдер – именно при помощи экструдера осуществляется производство труб, остальные элементы таких линий можно отнести к вспомогательным. Процесс экструзии начинается с подачи пластика (в гранулированном, либо порошкообразном виде) в питающий бункер экструдера. Далее материал поступает в цилиндр экструдера, который изготавливается из высокопрочных азотированных сталей, и представляет шнековое устройство винтообразной формы. По периметру цилиндра располагается большое количество разнообразнейших датчиков, при помощи которых осуществляется поддержание требуемых показателей температуры и давления. Внутри цилиндра происходит расплавление материала, а его пластификация достигается благодаря высокому давлению, после чего осуществляется подача расплава материала в фильеру (экструзионную головку) требуемой формы, на выходе из которой происходит окончательное затвердевание материала, ставшего готовым изделием.

Помимо вышеперечисленных элементов, экструдер обязательно имеет электрический двигатель и автоматические устройства контроля, благодаря которым с пульта управления оператором осуществляется непосредственное управление всей линией изготовления труб. Зависимо от конкретных условий производства, в линии по производству пластиковых труб дополнительно могут быть включено различное дополнительное оборудование. К такому оборудованию относятся загрузочные элементы, которые без участия человека осуществляют подачу материала в питающий бункер; автоматический сменщик фильер и трубных головок, и т.д.

Оборудование для производства труб: краткие характеристики

Чтобы на выходе из экструдера получить качественное готовое изделие, полностью соответствующее заявленным требованиям, его поверхности (как внутренние, так и внешние) должны в обязательном порядке быть подвергнуты калибровке, особенно это касается труб. Для выполнения точной калибровки в линии для производства труб предусматривается наличие специализированного прибора — калибратора (чаще всего – вакуумного). Во время калибровки трубную заготовку протягивают сквозь калибратор, после чего она обретает необходимые параметры. Чтобы протягивание заготовки осуществлялось равномерно, устанавливается особое устройство, основным назначением которого является поддержание заданной толщины трубы — такие устройства бывают гусеничного, либо тракового типа.

Откалибровав диаметр заготовки трубы, необходимо произвести корректную порезку заготовки, чтобы готовая труба обладала заданной длиной: для ровности края отрез производят на окончании линии. Отрез выполняет специальное устройство, чаще всего — гильотинного типа или дисковая пила. После отрезания заданной длины, при помощи последнего в линии устройства – штабелера, происходит ее отбрасывание в заданное место. Отметим, что при помощи (полипропиленовых, полиэтиленовых, труб ПВХ), происходит изготовление труб диаметрами 16-1000 мм при производительности (зависимо от исходного материала и конечного диаметра труб) 80 — 1500кг/час.

Спецификация оборудования для производства труб в зависимости от назначения готовых изделий

На сегодняшний день производство полимерных труб для различных целей является очень перспективным: прежде всего этому способствует постоянно растущая популярность таких труб, их надежность и качество. При этом полимерные трубы могут значительно различаться, зависимо от области планируемого применения. Наиболее популярным является разделение полимерных труб (соответственно – и оборудования для их производства) на трубы низкого и высокого давления. Также различают полимерные трубы и по виду материала, используемого для их изготовления: полипропилен, полиэтилен, ПВХ.

Визуально особенности изготовления труб можно определить по цвету и маркировке: исходным материалом для труб серого цвета чаще всего является полипропилен; для черных – полиэтилена; изготовленные из ПВХ трубы чаще всего обладают оранжевым, либо желто-розовым цветом; наличие синих, либо голубых продольных полос говорит о том, что такие трубы предназначаются для водоснабжения (холодного); белые трубы, а также нанесенная на них соответствующая маркировка, указывают на то, что данные трубы предназначаются для горячего водоснабжения; окрашенные в желтое трубы выпускают для газопроводов.

Комплектование линий для производства труб

Кроме основных элементов, о которых мы рассказали выше, комплектуются трубными головками, упаковочным столом, а также вакуумно-водяными ваннами. Наличие вышеперечисленных элементов позволяет в сжатые сроки организовать высококачественное, непрерывное, эффективное производство труб из любых полимерных материалов. Отметим, что в зависимости от направленности линии на выпуск труб из того либо иного материала (пластика, полипропилена, полиэтилена, ПВХ), подбирается конкретный тип, а также производительность экструдера. Например, если вам необходима линия для производства труб из мягкого исходного материала, оптимальным вариантом станет выбор одношнекового экструдера. Если же исходное сырье будет жестким, лучше всего подойдет 2-х шнековый экструдер.

Открытие собственного бизнеса по производству труб

Всем, кто решил начать собственный бизнес по производству труб, либо задумывается о расширении уже существующих мощностей, требуется знать, что на сегодняшний день отечественный рынок по производству металлопластиковых труб находится в средней стадии развития. Это означает, что, несмотря на достаточно большое количество компаний, занимающихся экструзией металлопластиковых труб или пластиковых труб, место для новых производителей пока есть. При этом на рынке РФ по производству ПВХ труб конкуренция стабильно увеличивается: появляются новые компании, а уже присутствующие регулярно расширяют производство. Следует заметить, что экструзионное оборудование, как и большинство элементов оснастки для выпуска ПВХ труб, обладают немалой стоимостью, а сам процесс производства обязательно потребует привлечения квалифицированных специалистов (как минимум – на начальном этапе запуска производства для обучения собственных кадров).

Введение

В данной статье мы подробно рассмотрим технологию производства пластиковых труб (ПП, ПЭ, ПВХ - труб) и фитингов, применяемых для холодного и горячего водоснабжения, а также для канализации и водостоков. Трубы обычно имеют наружный диаметр исходя из следующего стандартного ряда: 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 125 мм и т.д.

Трубы из полиэтилена (ПНД-трубы, трубы из ПЭ-63, ПЭ-80 и ПЭ-100, а также PEX) применяются, как правило, для водоснабжения при различных номинальных значениях давления в системе. Трубы из полипропилена (ПП рандом-сополимер) используются также для хололного и горячего водоснабжения, а из ПП-гомополимера - для внутренней канализации зданий. Канализационные трубы для наружных сетей, производят их поливинилхлорида (ПВХ). Из ПВХ изготавливают также водостоки. Особняком стоят пластмассовые или металлические трубы и фитинги в полиэтиленовой оболочке и пенополиуретановой теплоизоляции (так называемые ППУ-трубы). Кроме того, существуют металлопластиковые трубы, имеющие композитную металлопластик-стенку, которая включает полимерные и металлический слои. Металлопластиковые трубы используют в различных целях: отопление помещений (в том числе «теплые полы»), водоснабжение и газоснабжение помещений и предприятий. Гофрированные трубы из различных материалов также нашли широкое применение в различных сферах хозяйства. Популярность гофротруб обусловлена их легкостью и отличной гибкостью, что позволяет использовать из в качестве шлангов в том числе в канализационных системах. В некоторых более узких областях применяют также стеклопластиковые трубы.

Трубы из полимеров имеют целый ряд достоинств перед стальными: вес пластиковых труб небольшой, они являются нержавеющими, бесшовными, не зарастают в процессе эксплуатации, не вибрируют и не издают урчащих звуков, не разрываются при замерзании воды (cистема выдерживает несколько циклов замерзания при наличии давления без разрушения), не проводят блуждающие токи, не требуют окраски и легки в монтаже. Например, трубы и фитинги из полипропилена в зависимости от рабочего давления могут работать в течение десятилетий с температурой жидкости до 95°C. Полипропиленовые и полиэтиленовые трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, отопления и воздуховодах с рабочим давлением до 25 атм.

Благодаря фитингам с хромированными латунными вставками ПП-трубы легко комбинируются со стальными трубами и стальной арматурой, а при укладке в грунт не требуют дополнительной изоляции. Кроме того, в последние годы активно внедряются закладные элементы из полисульфона, как замена латунных вставок для соединений пластмассовых труб.

При монтаже труб из полиэтилена, полипропилена, как правило, применяется диффузионная сварка, выполняемая при помощи несложной и недорогой оснастки. Такой способ соединения не требует специальных навыков и доступен каждому. Конструкция в результате получается полностью герметичной, а сам процесс сварки занимает очень мало времени. При этом соединение готово к эксплуатации сразу после остывания (2-3 мин.). Трубы из ПВХ, как правило применяются для стоков без давления, поэтому они не свариваются, а скрепляются при помощи раструбов, РТИ уплотнений, реже - клеевыми соединениями.

Использование полимерных труб обычно дает ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз. Экономический эффект от использования труб и фитингов из полипропилена по сравнению со стальными и чугунными складывается из экономии затрат на транспортировку, сокращении трудоемкости и отходов при монтаже, экономии расходных материалов, отсутствия расходов в период эксплуатации, а также значительного срока службы - около 50 лет. Если все эти данные учесть при определении стоимости трубопровода и составлении сметы, то монтаж выполненный из труб и фитингов из полипропилена даст удешевление на 15-20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб.

Основные материалы для изготовления современных труб

1. Полипропилен рандом-сополимер.

Материал, используемый для производства водопроводных ПП труб и фитингов, представляет собой продукт сополимеризации пропилена и этилена в определенных пропорциях и носит название полипропилен рандом-сополимер PPRC (тип 3). К сожалению, достойной альтернативы PPRC тип 3, выпускаемым зарубежными производителями, на российском рынке полимеров пока нет, и видимо, не скоро будет. В России для производства ПП-труб для горячего и холодного водоснабжения хорошо зарекомендовали себя марки сополимера пропилена RA 130E BOREALIS (Финляндия) и TIPPLEN CS4-8000 TVK (Венгрия).

2. Полипропилен гомополимер.

Гомополимер пропилена применяется главным образом для канализационных ПП труб и фитингов. Причем из-за хрупкости гомополимера при низких температурах применять полипропиленовые трубы в климатических условиях России и СНГ можно только для внутренней канализации. Поэтому такие трубы - самые тонкостенные (толщина стенки обычно 1,6 - 2,0 мм).

Как правило, для экструзии труб из гомополимера ПП используют полипропилен производства московского (Каплен 01003), уфимского (Бален 01003) и других отечественных предприятий с текучестью 0,3 г/10 мин.

Для обеспечения грамотного и правильного применения труб и фитингов из полипропилена в трубных системах в Российской Федерации выпущен Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» (СП40-101), внесены соответствующие изменения в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и в СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

3. Полиэтилен

В большинстве случаев для производства труб и фитингов применяют различные марки полиэтилена низкого давления (высокой плотности, ПЭНД, ПЭВП), а также силанольно-сшитый полиэтилен (PEX). Водопроводные трубы из обычного ПНД на сегодняшний день уже морально устарели. То же касается и марки ПЭ-63, которая не выдерживает такого высокого давления, как более современные трубные марки ПЭ-80 и ПЭ-100. Во многих странах Европы выпуск материала ПЭ-63 прекращен и полиэтиленовые трубопроводные системы переводятся на современные ПЭ-80 и ПЭ-100, имеющего очень высокие характеристики при работе под давлением и повышенных температурах. К сожалению, и тут доля российского сырья для производства труб близка к нулю.

4. Поливинилхлорид

Трубы и фитинги из ПВХ применяют в основном для организации наружней канализации. Это обусловлено высокими характеристиками ПВХ при низких температурах, в отличие от полипропилена. Канализационные трубы ПВХ более толстостенные, чем полипропиленовые, из-за особенностей их эксплуатации. Кроме того, некоторая часть труб ПВХ применяется для пластмассовых водостоков и дренажа. Для производства труб из поливинилхлорида обычно берут стандартную композицию, включающую смолу ПВХ, стабилизаторы, смазки, наполнители и модификаторы. Смола как правило бывает российского производства, добавки - зарубежного.

Технология и оборудование для производства труб

Процесс производства труб из пластика технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м2.

Экструзионная линия для получения труб представляет собой технологически законченный непрерывный цикл экструзии, калибровки, охлаждения, вытяжки, обрезки и штабелирования готовой продукции и состоит из собственно экструдера с экструзионной головкой и системой подачи полимерного сырья, ванны калибрации и охлаждения, тянущего устройства, отрезного устройства и штабелера или автоматического намотчика для труб малого диаметра.

Кратко опишем технологию экструзии: гранулированый пластик засыпается в бункер экструдера, представляющего собой винтообразный шнек из высокопрочной азотированной стали, вращающийся с заданной скоростью внутри материального цилиндра. По всей длине цилиндра установлено несколько нагревателей кольцевого типа и несколько датчиков температуры. Таким образом в каждой условной зоне нагрева имеется возможность установки и контроля температуры расплава в цилиндре. Посредством вращающегося шнека гранулят расплавляется, смешивается и, пластифицируясь под давлением, поступает в экструзионную головку, назначение которой состоит в том, чтобы посредством формообразующих цилиндрических поверхностей дорна (внутренний диаметр) и матрицы (внешний диаметр) на выходе головки получить пластфицированную заготовку в виде трубы. Внутри экструзионной головки также установлены нагреватели с термодатчиками, обеспечивающие необходимый режим нагрева материала.

Экструзионная головка может быть выполнена в виде единого блока, имеющего фланец для крепления к материальному цилиндру, и состоит из корпуса, рассекателя, дорнодержателя и собственно матрицы, которая центрируется относительно дорна регулировочными болтами для обеспечения равной толщины стенки трубы по диаметру.

В состав экструдера, помимо бункера, пары шнек-цилиндр, экструзионной головки и системы нагревов, входят также асинхронный электродвигатель переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем для обеспечения прецизионности вращения шнека, блок электроавтоматики и программируемый логический контроллер, о котором следует сказать дополнительно.

Программируемый логический контроллер по сути является компьютером, содержащим все технологические параметры экструзионной линиии и контролирущим работу всех систем, входящих в ее состав. С помощью пульта управления, состоящего из дисплея и клавиатуры, оператор осуществляет оперативное управление всеми исполнительными устройствами, регулирует и контролирует температуру нагрева экструдера и головки, скорость вращения шнека и тянущего устройства, давление расплава, режимы резки и штабелирования.

В состав экструдера дополнительно может быть включено вспомогательное оборудование для производства пластиковых труб. Например, вакуумный загрузчик для обеспечения непрерывной загрузки гранулята в бункер, системы автоматической смены фильтров экструзионной головки и т. д.

Полимер в виде пластифицированной трубной заготовки должен принять форму трубы с задаными внешним и внутренним диаметрами и толщиной стенки. Для этого ее нужно откалибровать, что и происходит в вакуумном калибраторе, через который протягивается трубная заготовка. Ванна вакуумного калибрования и охлаждения обычно представляет собой 3-метровую замкнутую емкость из нержавеющей стали, в торцах которой установлены резиновые манжеты для герметизации ванны. Принцип калибровки трубы - вакуумный, по наружному диаметру. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается в передней части ванны и представляет собой латунный цилиндр с центральным отверстием заданного диаметра трубы и с поперечными прорезями по всей длине. Калибратор интенсивно охлаждается при помощи форсунок, из которых подается под давлением вода. Ванна калибрации и охлаждения соединяется с вакуум-насосом и ввиду того, что на ее входе и выходе установлены резиновые манжеты, в ее полости создается разрежение. Благодаря наличию поперечных прорезей в калибраторе отрицательное давление в полости ванны распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Далее труба проходит через диафрагму калибратора в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, т. к. полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом и интенсивно охлаждается с помощью форсунок.

Для того чтобы пластиковая труба равномерно вытягивалась через систему калибрации, сохраняя неизменной и заданной толщину трубы, после дополнительной ванны охлаждения установлено тянущее устройство гусеничного или ленточного типа с пневматическим прижимом траков. Траки приводятся в движение посредством электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, синхронизированным с главным приводом экструдера. Усилие прижима траков для различных диаметров труб регулируется механически, путем измененения расстояния между траками.

Для резки пластиковых труб предназначено отрезное устройство - пила гильотинного или дискового типа в зависимости от диаметра трубы. Устройство работает как в ручном режиме, получая сигнал на начало резки от концевого выключателя, установленного на штабелере, так и в автоматическом, когда режимы резки задаются с пульта управления.

Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.

При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.

Технология производства фитингов для труб

Фитинги часто производятся из того же материала, что и трубы, например из полипропилена рандом сополимер тип 3. Однако, часто оказывается невозможным получить качественное изделие на ТПА (термопластавтомате) из материала, используемого для экструзии. Так, для литья фитингов для внутренней ПП канализации применяют более текучие марки гомополимера полипропилена, например ПП01030, ПП01060 или ПП01130. В случае с ПВХ на литье фитингов также идет специальная гранулированная композиция с большей текучестью, нежели экструзионные аналоги для труб.

Метод литья под давлением широко известен и изучен. Способ загрузки, нагрева и пластификации при подготовке к литью совершенно идентичен экструзионной линии. То есть мы имеем тот же самый бункер для материала и пару шнек-цилиндр, установленную на станину. Полипропилен засыпается в бункер, посредством вращающегося шнека и кольцевых нагревателей превращается в расплав и, пластифицируясь, поступает к соплу для вспрыска в пресс-форму. Последняя представляет из себя две полуформы, гидравлически смыкающиеся перед циклом вспрыска и размыкающиеся после охлаждения готового изделия. Пресс-форма имеет литниковое отверстие для подачи под давлением расплавленного материала. Шнек термопласт-автомата связан с гидроцилиндром и имеет возможность с заданной скоростью двигаться вперед и по команде с пульта оператора возвращаться в исходное положение. Таким образом, процесс производства фитингов представляет собой цикл, состоящий из шести фаз: смыкание полуформ, подвод к литниковому отверстию сопла, вспрыск расплава, отвод сопла, размыкание пресс-формы и набор следующей дозы материала посредством вращения шнека. Любой термопластавтомат имеет программируемый логический процессор, пульт оператора, блок элетроавтоматики, позволяющие программировать технологический процесс с заданием режимов нагрева, набора материала, вспрыска и других параметров.

Понятно, что эти технологические установки в реальном производстве могут содержать в своем составе различные вспомогательные агрегаты. В некоторых условиях производста желательны установка подготовки воздуха (воздушный компрессор, фильтр, слагоотделитель), холодильная установка и т. д.

Заключение

Иногда готовые трубы и фитинги после производства нуждаются в дополнитеньных операциях, таких как раструбовка, гибка, сварка, склеивание или сборка. Например, трубы для канализации должны быть раструбованы, а затем в раструб нужно вставить уплотнение - резиновое кольцо. Иногда особенно сложные фитинги производят путем сварки или склеивания нескольких полуфабрикатов. В этом случае применяют контактную сварку, сварку трением, прутком, нагретым газом.

Несмотря на отсутствие нормальной сырьевой базы, в России и СНГ насчитываются уже десятки компаний производителей пластиковых труб из различных материалов. При желании нетрудно приобрести и импортные аналоги, благо на рынке работает множество компаний, занимающихся продажей полимерных труб различных производителей. Таким образом, покупка полимерных труб в современных реалиях - приятный выбор между качественным импортом и недорогой, но вполне приемлимой отечественной продукцией.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий