Промышленные трубы ПВХ представляют собой жесткие термопластичные трубы, изготовленные из непластифицированного поливинилхлорида, разновидности ПВХ, не содержащей пластифицирующих добавок. Отсутствие пластификаторов отличает PVC-U от гибких ПВХ-материалов и придает ему стабильность размеров, химическую стойкость и механическую жесткость, необходимые для требовательных промышленных трубопроводов. Компаунд PVC-U производится путем смешивания смолы ПВХ с термостабилизаторами, модификаторами ударной вязкости, технологическими добавками, пигментами и наполнителями в точно контролируемых рецептурах, которые определяют конечные свойства трубы. Затем соединение обрабатывается с помощью двухшнековых экструдеров, которые плавят, гомогенизируют и проталкивают материал через трубную головку, образуя непрерывную трубку, которая затем калибруется, охлаждается в калибровочной ванне, разрезается на нужную длину и проверяется перед отправкой.
Параметры процесса экструзии — температура расплава, скорость шнека, геометрия матрицы и скорость охлаждения — тщательно контролируются, чтобы обеспечить постоянную толщину стенки, округлость и качество внутренней поверхности по всей длине трубы. Современные промышленные экструзионные линии для производства труб из ПВХ включают в себя поточное измерение толщины стенок с помощью ультразвуковых датчиков, системы автоматического контроля диаметра и программное обеспечение для статистического управления процессом, которое непрерывно контролирует параметры размеров и предупреждает операторов об отклонениях, прежде чем они приведут к получению продукта, не соответствующего техническим характеристикам. В результате получается труба с строго контролируемыми размерами, гладким внутренним отверстием, которое сводит к минимуму сопротивление потоку, а также стабильными свойствами механической и химической стойкости, что позволяет инженерам проектировать трубопроводные системы с уверенностью в долговременной эксплуатации материала.
Эксплуатационные характеристики промышленных труб из ПВХ в эксплуатации определяются набором физико-механических свойств, присущих непластифицированному ПВХ-материалу и процессу производства труб. Эти свойства должны быть поняты и оценены в соответствии с требованиями предполагаемого применения, прежде чем PVC-U будет выбран в качестве материала для труб.
Одной из наиболее убедительных причин для использования ПВХ в промышленных трубопроводах является его широкая устойчивость к широкому спектру агрессивных химикатов. ПВХ-У устойчив к большинству неорганических кислот, включая соляную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту и азотную кислоту в умеренных концентрациях, а также к щелочам, солям, окислителям и многим органическим соединениям. Эта стойкость делает его пригодным для транспортировки технологических химикатов, кислотных стоков, соляных растворов и потоков промышленных сточных вод, которые могут быстро разъедать системы трубопроводов из углеродистой стали или даже из нержавеющей стали.
Однако PVC-U не является абсолютно химически стойким, и его ограничения должны быть тщательно проверены перед спецификацией. Он подвергается воздействию концентрированной серной кислоты с концентрацией выше примерно 70%, ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилол, хлорированных растворителей, включая метиленхлорид и трихлорэтилен, а также кетонов, таких как ацетон и МЭК. Эфиры, эфиры и некоторые полярные органические растворители также могут вызывать набухание или размягчение ПВХ-У. Для любого применения, включающего химические вещества, выходящие за рамки стандартного профиля стойкости, удельную химическую стойкость рассматриваемой марки ПВХ-U следует сверить с подробной таблицей химической стойкости, предоставленной производителем труб, с учетом концентрации, температуры и времени контакта химического вещества в эксплуатации.
Промышленные трубы из ПВХ классифицируются по номинальному давлению, которое определяет максимально допустимое рабочее давление воды при температуре 20°C, которое труба может выдерживать непрерывно и без сбоев. Номинальное давление определяется наружным диаметром трубы, толщиной стенки и долгосрочной гидростатической прочностью материала ПВХ-У. Взаимосвязь между этими параметрами выражается коэффициентом стандартных размеров (SDR), который представляет собой отношение наружного диаметра трубы к толщине ее стенки. Более низкие значения SDR указывают на более толстые стенки и более высокие номинальные значения давления для данного диаметра трубы.
В таблице ниже приведены наиболее распространенные классы SDR, используемые в промышленных системах труб из ПВХ, и соответствующие им номинальные значения давления при 20 °C:
| Класс СДР | Номинальное давление (PN) при 20°C: | Типичное применение |
| 51 СПЗ | Ру 4 (4 бар) | Самотечный дренаж низкого давления |
| 34 СПЗ | Ру 6 (6 бар) | Водоснабжение, оросительная магистраль |
| 21 СПЗ | Ру 10 (10 бар) | Промышленные технологические трубопроводы |
| 17 СПЗ | Ру 12,5 (12,5 бар) | Дозирование химикатов, процесс под высоким давлением |
| 13,6 СПЗ | Ру 16 (16 бар) | Промышленные системы высокого давления |
Важно отметить, что номинальное давление труб из ПВХ значительно снижается при повышении температуры жидкости выше 20°C. При 40°C допустимое давление обычно снижается примерно до 75% от номинального значения 20°C, а при 60°C оно падает примерно до 50%. Эти коэффициенты снижения характеристик необходимо применять при проектировании систем, транспортирующих горячие технологические жидкости или работающих в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы гарантировать, что выбранная толщина стенки трубы обеспечивает достаточный запас прочности при фактической рабочей температуре.
Промышленные трубы из ПВХ производятся и поставляются в соответствии с рядом национальных и международных стандартов на продукцию, которые определяют химический состав, механические свойства, допуски на размеры, испытания под давлением и требования к маркировке. Соблюдение применимого стандарта имеет важное значение для обеспечения того, чтобы труба работала так, как задумано, и отвечала требованиям проектных спецификаций, страховых полисов и нормативной базы. Наиболее широко упоминаемые стандарты включают в себя следующие:
Сочетание химической стойкости, устойчивости к давлению, гидравлических характеристик, малого веса и конкурентоспособной стоимости делает промышленные трубы из ПВХ пригодными для широкого спектра технологических и инфраструктурных применений во многих отраслях.
Химические заводы широко используют трубы из ПВХ для транспортировки разбавленных кислот, щелочей, растворов солей и водных технологических потоков между реакторами, резервуарами для хранения, скрубберами и установками очистки. Устойчивость материала к коррозии в этих средах устраняет необходимость в дорогостоящих трубах из стали или нержавеющей стали с футеровкой во многих условиях эксплуатации, а его гладкий канал сводит к минимуму риск загрязнения продукта продуктами коррозии труб. PVC-U особенно распространен на хлор-щелочных заводах, предприятиях по производству удобрений, гальванических цехах, а также в системах хранения и распределения кислоты, где агрессивный характер технологических химикатов может быстро уничтожить металлические альтернативы.
ПВХ-У является одним из доминирующих материалов труб для водопроводов питьевой воды, систем промышленного водоснабжения и технологических трубопроводов водоочистных сооружений во всем мире. Его инертность к воде, отсутствие проблем с коррозией и образованием бугорков, от которых страдают стареющие металлические водопроводы, а также соответствие стандартам одобрения контакта с питьевой водой, таким как NSF/ANSI 61, делают его надежным долгосрочным выбором для инфраструктуры водоснабжения. На водоочистных станциях ПВХ-У используется в линиях дозирования химикатов, транспортирующих коагулянты, дезинфицирующие средства и химикаты для регулирования pH, а также в трубопроводах обратной промывки фильтров, линиях передачи осадка и распределительных коллекторах очищенной воды.
Системы очистки промышленных сточных вод создают самые разнообразные потоки коррозионно-активных сточных вод, которые необходимо собирать, транспортировать и очищать перед сбросом. Трубы из ПВХ-U перекачивают кислотные сточные воды от операций по отделке металлов, потоки едких отходов от пищевой промышленности и операций по очистке, солевые сточные воды от опреснения и ионообменной регенерации, а также общие промышленные сточные воды, содержащие растворенные соли, тяжелые металлы и органические соединения. Устойчивость материала к биологическому загрязнению также делает его хорошо подходящим для долгосрочной эксплуатации в средах со сточными водами, где рост органических веществ на внутренних поверхностях труб увеличивает сопротивление потоку и требует периодической очистки.
Выбор метода соединения промышленных систем труб из ПВХ имеет существенное значение для целостности системы, скорости установки, доступа для технического обслуживания и долговечности. Основными доступными вариантами соединения являются соединение на основе растворителя, соединение с эластомерным уплотнением (нажимной посадкой), резьбовые соединения и фланцевые соединения.
Соединение цементом на основе растворителя, при котором клей на основе растворителя растворяется и соединяет поверхности труб и фитингов вместе, образуя однородное соединение, является наиболее распространенным методом для промышленных систем труб из ПВХ малого диаметра (до примерно 160 мм). При правильном изготовлении соединение достигает полного номинального давления в трубе и подходит для большинства условий эксплуатации в промышленных химикатах, хотя химическая стойкость самого клея на основе растворителя должна быть проверена для агрессивных химических применений. Эластомерное уплотнительное соединение с использованием резинового кольца, размещенного в раструбе фитинга или патрубка трубы, обеспечивает гибкое, герметичное соединение, компенсирующее незначительное угловое отклонение и тепловое перемещение, что является преимуществом при длинных заглубленных участках трубопровода и в системах, подверженных значительным колебаниям температуры. Фланцевые соединения используются в соединениях оборудования, клапанных станциях и там, где система требует периодической разборки для технического обслуживания или проверки, с использованием заглушек из ПВХ-U, опирающихся на стальные опорные кольца, чтобы обеспечить распределение нагрузки на болты, которое сами по себе фланцы из ПВХ-U не могут надежно выдержать при полном давлении в системе.