К несомненным плюсам полимерных труб относятся их высокая химическая и коррозионная стойкость, большая гибкость, стойкость к удару, полная герметичность соединений, срок эксплуатации не менее 50 лет, меньшее гидравлическое сопротивление, более высокая стойкость к абразивному и гидро абразивному износу, меньший вес. К сожалению, не существует идеальных материалов, и, наряду со всеми положительными качествами, трубы из полиэтилена имеют и свои недостатки. Одним из наиболее существенных недостатков являются относительно невысокие жесткость и твёрдость полиэтилена, из-за чего полиэтиленовый трубопровод в процессе транспортировки, монтажа или эксплуатации значительно проще повредить, чем трубопровод из стали, чугуна или керамики.
Существует две основных опасности, угрожающих полимерному трубопроводу. Во-первых, это опасность процарапывания, возникающая в процессе неаккуратной транспортировки или монтажа в жестких условиях (например, протяжки внутри существующего изношенного трубопровода). Во-вторых — точечные нагрузки, которые возникают в случае контакта трубы с твёрдыми и острыми грунтовыми включениями (такими как обломки старых трубопроводов или камни), за счёт неравномерности передачи давления грунта через них, и приводят к возникновению и росту трещин на внутренней поверхности трубы. Кроме того, в процессе хранения полиэтилен может деструктировать под действием солнечного света, что в перспективе может привести к преждевременному разрушению трубы.
Традиционные способы защиты от данных опасностей обеспечиваются, в основном, нормативными механизмами. Так, в частности, в ГОСТ 18599-2001 «Трубы напорные из полиэтилена» написано: «При транспортировании и хранении трубы следует укладывать на ровную поверхность транспортных средств, без острых выступов и неровностей во избежание повреждения труб...», а в Своде Правил 42-103-2003 «Проектирование
и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных трубопроводов» содержится требование: «При выполнении погрузочно-разгрузочных операций не допускается перемещение труб волоком; сбрасывать трубы и детали с транспортных средств запрещается...». Укладка полиэтиленовых труб, в соответствии с требованиями различных нормативных документов, должна производиться только на подготовленное и выстланное песком дно траншеи, а засыпка также осуществляться песком.
Эти и другие требования, в теории, должны предотвращать повреждение трубы при хранении, транспортировке, и монтаже. К сожалению, в реальных условиях не все и не всегда соблюдают требования нормативных документов — это делается из экономических соображений или по незнанию и недосмотру.
Отсюда возникает необходимость защиты трубы от внешних воздействий с применением различных технических решений. Приобрести трубы, которые конструктивно защищены от тех или иных воздействий, для ответственного заказчика проще и зачастую дешевле, чем организовать контроль надлежащего исполнения строительно-монтажных работ. Кроме того, имея конструктивно защищённую от процарапывания трубу, можно изначально упростить и удешевить эти работы, исключив из них процедуры по созданию песчаной подушки.
На сегодняшний день в Европе и во всем мире, исходя из двух основных опасностей (точечных воздействий и процарапывания), применяется два технических решения по защите полимерных труб. Для защиты от точечных воздействий трубы изготавливают из специальных марок полиэтилена — ПЭ 100-RC. Данные марки, аббревиатура которых содержит сокращение от словосочетания «стойкий к растрескиванию» (англ. — resistant to crack), являются модифицированными полиэтиленами класса ПЭ 100, отличающимися от традиционных марок значительно меньшей скоростью роста и распространения трещин — в различных испытаниях ПЭ 100-RC показывает в десятки раз меньшую скорость распространения трещины, чем традиционные марки ПЭ 100 и ПЭ 80 (рис. 1). Применение ПЭ 100-RC при изготовлении напорных труб для водоснабжения позволяет получить продукт, скорость возникновения и распространения трещин в котором настолько низка, что трещины под действием внешних точечных нагрузок не возникают либо растут настолько медленно, что не успевают достичь опасных размеров за заложенный в нормативе срок эксплуатации трубы — 50 лет.
Оба метода защиты — использование ПЭ 100-RC и нанесение наружной защитной оболочки — можно комбинировать, получая трубу, защищённую как от точечных нагрузок, так и от процарапывания
При этом, учитывая, что растрескиванию наиболее подвержен внутренний слой, целесообразно изготавливать многослойные конструкции, у которых внутренний слой изготовлен из ПЭ 100-RC, а наружный — в целях экономии — из более дешевых традиционных марок полиэтилена. Реологические и температурные характеристики ПЭ 100-RC позволяют без каких-либо проблем сваривать стыковым или электромуфтовым методом трубы, изготовленные из этого материала, с трубами ПЭ 100, а также применять всю номенклатуру стандартных фитингов из ПЭ 100. Кроме того, все марки ПЭ 100-RC подходят для изготовления как газопроводов, так и труб для транспортировки питьевой воды, что подтверждается соответствующими российскими сертификатами.
В свою очередь, для защиты от процарапывания изготавливаются трубы с наружной защитной оболочкой из более твёрдого материала — чаще всего для этих целей используются различные композиции полипропилена. Такая оболочка, будучи нанесённой на трубу, плотно облегает её в процессе транспортировки, хранения и монтажа, и предотвращает процарапывание основной трубы (рис. 2). Необходимо заметить, что номинальный диаметр такой трубы и номинальная толщина её стенки, которые используются проектировщиком при расчёте рабочего давления трубопровода, указаны без учёта наружного защитного покрытия. Таким образом, любые повреждения покрытия не оказывают негативного влияния на несущую способность труб. Кроме того, наружное покрытие этих труб имеет достаточную толщину, чтобы полностью поглощать ультрафиолетовое излучение, поэтому не происходит деструкции основной трубы при хранении труб с покрытием на открытом воздухе.
Оба метода защиты — использование ПЭ 100-RC и нанесение наружной защитной оболочки — можно комбинировать, получая трубу, защищённую как от точечных нагрузок, так и от процарапывания. Для такой трубы становятся возможны все альтернативные (то есть не подразумевающие создание песчаной подушки) способы протяжки: протяжка внутри существующих трубопроводов с зазором или с плотным прилеганием, в частности, с использованием таких технологий, как Rolldown или Swagelining; протяжка с разрушением существующего трубопровода; бестраншейные методы укладки — ГНБ, прокол, плужная запашка в любых условиях, в том числе в подвижных грунтах, в сейсмоактивных зонах; траншейная укладка без создания песчаной подушки и с засыпкой обратным грунтом в любых грунтах, включая каменистые, щебенистые, галечные.
Применение современных защищённых полимерных трубопроводов позволяет в минимальные сроки осуществить монтаж, в том числе даже в сложных условиях, и получить надёжный трубопровод, практически не требующий ремонта или обслуживания, способный прослужить не менее 50 лет.
