Таблица размеров труб HDPE, SDR и PN (DN20–DN1600): как выбрать

Чтение размера трубы из HDPE отличается от чтения металлической трубы, и ошибка стоит денег. Размеры труб из HDPE задаются двумя числами, работающими вместе: DN — наружный диаметр в миллиметрах, и SDR — отношение этого диаметра к толщине стенки. Именно SDR, а не просто «стенка PN», определяет номинальное давление. Выберите неправильный SDR — и вы либо переплатите за ненужную толщину стенки, либо закопаете магистраль, которая лопнет при гидроударе. Это руководство охватывает полный диапазон DN20–DN1600, таблицу соответствия SDR давлению и то, как выбирать без гадания.

Единственное соотношение, которое нужно запомнить: более низкий SDR означает более толстую стенку и более высокое номинальное давление; более высокий SDR означает более тонкую стенку и более низкое номинальное давление. Всё остальное — бухты против отрезков, PE100 против PE80, влияние гидроудара на выбор — вытекает из этого.

DN, SDR и стенка: как определяется размер трубы из HDPE

Каждую трубу из HDPE описывают два числа. DN (номинальный диаметр) — это наружный диаметр в миллиметрах: труба DN110 имеет наружный диаметр 110 мм независимо от толщины стенки. SDR (стандартное отношение размеров) — это наружный диаметр, деленный на толщину стенки. Таким образом, труба DN110 с толщиной стенки 10 мм имеет SDR 11 (110 ÷ 10). Поскольку SDR является отношением, одно и то же значение SDR дает одинаковую относительную толщину стенки — и одинаковое номинальное давление — для любого диаметра, поэтому HDPE классифицируется по SDR, а не по фиксированной толщине стенки.

Именно это часто сбивает с толку покупателей, привыкших к металлу или даже PVC, где размер обычно подразумевает одну толщину стенки. С HDPE это не так: две трубы DN110 могут иметь совершенно разную толщину стенки и номинальное давление в зависимости от их SDR, и они будут лежать рядом на полке, выглядя почти одинаково, пока вы не измерите стенку или не прочитаете маркировку. Труба DN110 SDR17 — это тонкостенная труба на 10 бар; труба DN110 SDR11 — это толстостенная труба на 16 бар. Одинаковый наружный диаметр, одинаковый наружный диаметр фитингов, но очень разные рабочие характеристики. Всегда указывайте как DN, так и SDR — один только диаметр ничего не говорит о давлении, которое труба выдержит.

Таблица соответствия SDR и давления (PE100)

Для PE100 (MRS 10 МПа), транспортирующего воду, распространенные классы SDR соответствуют давлению, указанному ниже. Точное значение в барах выводится по формуле ISO, но приведенные цифры — это рабочие значения, которые вы будете указывать в предложениях.

Обратите внимание на взаимосвязь с маркой: указанные значения в барах приведены для PE100. Тот же SDR для более старого PE80 (MRS 8) дает примерно на 20% ниже — SDR11 PE80 соответствует примерно PN12.5, а не PN16. Если в предложении указаны SDR и давление, не совпадающие с этой таблицей, сначала проверьте марку; несоответствие обычно означает PE80, выдаваемый за PE100, что подробно описано в сравнении PE100 и PE80.

PN и SDR: два способа сказать одно и то же

Покупатели часто видят как "PN", так и "SDR" на HDPE и полагают, что это разные характеристики, которые нужно выбирать. Это не так — это два способа описания одной и той же стенки. SDR описывает геометрию (отношение диаметра к толщине стенки); PN описывает результирующий класс давления в барах при 20°C. Для данной марки они изменяются совместно: на PE100 SDR11 это PN16, SDR17 это PN10. Вы указываете одно, а другое следует за ним.

Загвоздка в том, что PN действует только для указанной марки и температуры. Тот же SDR для более низкой марки (PE80) дает более низкий PN, а пропускная способность по давлению снижается по мере нагрева воды — именно поэтому HDPE является материалом для холодной и окружающей среды, а значения PN указываются при 20°C. При заказе указывайте марку, SDR и PN вместе; если поставщик дает вам SDR и PN, которые не совпадают с приведенной выше таблицей, это сигнал остановиться и проверить марку.

Формула давления простыми словами

Вам не нужно рассчитывать на месте, но понимание формулы не даст себя обмануть. Согласно ISO 4427 и ISO 12162, допустимое давление составляет P = (20 × MRS) ÷ [C × (SDR − 1)], в барах. MRS — минимальная требуемая прочность смолы (10 для PE100, 8 для PE80). C — расчетный коэффициент — коэффициент запаса, не менее 1,25 для воды. Из этого вытекают два момента: смола более высокого класса (больше MRS) означает большее давление при том же SDR, а более низкий SDR (более толстая стенка) означает большее давление. Расчетный коэффициент — это причина, по которой труба с номиналом "16 бар" не эксплуатируется непрерывно при 16 барах — запас прочности уже заложен.

Еще один фактор, который не показывает таблица: температура. Значения PN указаны при 20°C, и HDPE теряет способность выдерживать давление по мере нагрева жидкости — при более высоких рабочих температурах труба должна быть понижена в номинале относительно номинального PN. Для подземных водопроводов это редко имеет значение, так как почва остается прохладной, но для надземных прокладок в жарком климате или при работе с горячими технологическими жидкостями это важно. Если ваша линия работает в теплых условиях, заложите в выбор SDR поправку на понижение номинала, а не считывайте значение при 20°C прямо из таблицы.

Диапазон диаметров и способ поставки

HDPE охватывает огромный диапазон — от DN20 до DN1600 — и способ поставки того или иного размера влияет на монтаж и транспортировку не меньше, чем сам диаметр.

Бухты до DN90 — это большая экономия труда: бухта длиной 100 м представляет собой одну непрерывную трубу без стыков по всей траншее. Однако с ростом диаметра их становится тяжелее обрабатывать, и они сохраняют остаточную кривизну, требующую выпрямления при укладке. Прямые отрезки свыше DN110 легко свариваются, но занимают много места при транспортировке — 40-футовый контейнер с трубами большого диаметра заполняется по объёму задолго до достижения весового лимита, поэтому перед заказом уточняйте количество загрузки. Подробнее о контейнерах и бухтах для импорта — в руководстве по импорту HDPE.

Метрическая (DN) и дюймовая (IPS) размерные системы

Одна из ловушек при трансграничных заказах: ПНД выпускается в двух размерных системах, которые не взаимозаменяемы. В метрической системе ISO используется DN в миллиметрах (DN20, DN110, DN160), и она является стандартом в Африке, на Ближнем Востоке, в Европе и Азии. Североамериканская система IPS (Iron Pipe Size) использует наружные диаметры на основе дюймов, которые имеют другие числовые значения — труба "4 дюйма" по IPS имеет не тот же наружный диаметр, что и DN110. Поскольку сварка и фитинги зависят от точного совпадения наружного диаметра, нельзя смешивать метрическую трубу с дюймовым фитингом и наоборот.

Для большинства экспортных рынков вам нужна метрическая система DN/ISO 4427 от начала до конца — трубы и фитинги должны быть метрическими. Укажите систему явно в заказе ("метрическая DN, ISO 4427"), чтобы исключить вероятность поставки партии IPS, которая не сварится с вашими метрическими фитингами. Если проект унаследовал дюймовую инфраструктуру, переход осуществляется с помощью фланца или специального переходного соединителя, а не путем подбора "близкого" размера.

Как выбрать правильный размер и SDR

Выбор HDPE — это двухэтапное решение: диаметр для расхода, SDR для давления. Соблюдайте этот порядок.

Диаметр для расхода

Выберите диаметр исходя из расхода и допустимой скорости, сначала подбирая магистрали, а затем ответвления — та же логика, что и для любой сети. Помните, что воду пропускает внутреннее отверстие, а не DN: при заданном DN более низкий SDR (более толстая стенка) дает меньшее внутреннее отверстие, поэтому на линии высокого давления иногда увеличивают диаметр, чтобы компенсировать потерю расхода из-за более толстой стенки.

SDR для давления — с запасом на гидроудар

Сопоставьте SDR с рабочим давлением по таблице, затем добавьте запас на гидроудар. Скачок давления при запуске насоса или резком закрытии задвижки может кратковременно значительно превысить установившееся давление, а повторяющиеся гидроудары утомляют стенку, рассчитанную только на статическую нагрузку. На напорных магистралях стандартной практикой является выбор SDR на одну ступень толще, чем предполагает только установившееся давление — SDR11 там, где по расчетам SDR17 было бы достаточно. Этот запас дешевле, чем раскопки утомленного трубопровода.

Не гонитесь за самым тонким SDR

Труба с более тонкой стенкой (более высокий SDR) стоит дешевле, так как использует меньше смолы, и именно поэтому недобросовестный поставщик предложит SDR17 там, где по спецификации требовался SDR11. Зафиксируйте SDR в письменном виде и проверьте по нему толщину стенки — труба, которая легка для своего диаметра, имеет утоненную стенку, независимо от того, что написано на этикетке.

Пример из практики

Предположим, вы проектируете магистральный водопровод для деревни, подающий воду под постоянным давлением 9 бар. Согласно таблице, PE100 SDR17 (PN10) «покрывает» 9 бар на бумаге. Но поскольку это напорная линия, важны гидроудары: вы переходите на класс толще — SDR11 (PN16), что дает комфортный запас для переходных процессов при запуске насоса и закрытии задвижки. По диаметру: требуемый расход указывает примерно на DN110; так как SDR11 имеет более толстую стенку и немного меньший внутренний диаметр, чем SDR17, вы проверяете, что DN110 все еще обеспечивает нужную скорость потока — и это так. Таким образом, спецификация: PE100, DN110, SDR11, заказывается отрезками по 12 м и сваривается встык на месте.

Теперь ответвления от этой магистрали к домам работают под давлением в доме и на коротких участках — они используют PE100 DN25 SDR11 в бухтах, соединяемые электрофузией или компрессионными фитингами к магистрали. Один проект, два решения по размеру и SDR, каждое из которых определяется сначала расходом, а затем давлением с запасом. Вот и весь метод.

Распространенные ошибки при выборе размера HDPE

• Заказ DN без указания SDR — диаметр сам по себе не определяет давление, поэтому поставщик выбирает самую дешевую (самую тонкую) стенку.
• Считывание давления для PE80 с таблицы для PE100 — при одинаковом SDR, более низкий класс дает примерно на 20% меньшее давление. Всегда привязывайте SDR к классу.
• Расчет на постоянное давление в напорном трубопроводе — отсутствие запаса на гидроудар, последующее усталостное разрушение. Уменьшите SDR на одну ступень.
• Забывание, что внутренний диаметр уменьшается с увеличением толщины стенки — труба с низким SDR при том же DN пропускает меньше; проверьте скорость, при необходимости увеличьте диаметр.
• Несоответствие наружного диаметра/SDR фитинга и трубы — муфты для электромуфтовой сварки должны точно соответствовать наружному диаметру трубы для сварки.

Чтение маркировки труб

Каждая сертифицированная труба HDPE имеет собственную маркировку по всей длине: производитель, марка материала (PE100), диаметр, SDR или класс давления, стандарт (ISO 4427, EN 12201), номер партии или дата, а также обычно метраж. Эта напечатанная строка — ваша первая проверка размера: убедитесь, что DN и SDR соответствуют вашему заказу, прежде чем что-либо опускать в траншею. Нечеткая или отсутствующая маркировка — тревожный сигнал, так как надежные заводы наносят четкую маркировку для отслеживаемости. Сопоставляйте маркировку также с фитингами: фитинг должен быть той же марки и подходить по наружному диаметру трубы и SDR — этот момент рассмотрен в руководстве по фитингам HDPE.

Где размер вписывается в общую картину

Размер и SDR — это одна из составляющих выбора HDPE. Марка определяет ценность каждого SDR, метод соединения зависит от диаметра (стыковая сварка для DN90+, электромуфтовая для меньших), а фитинги должны соответствовать обоим параметрам. Для полного пути от материала до закупки начните с полного руководства по HDPE трубам, а чтобы узнать, как диаметр влияет на выбор метода соединения, см. стыковая сварка против электромуфтовой. Если вы сравниваете HDPE с другими материалами для задачи, сравнение HDPE против PVC и PPR покажет, где каждый из них выигрывает. Однако сначала определитесь с DN и SDR, и остальная часть спецификации выстроится вокруг них.

Полная таблица толщины стенок HDPE (PE100, по наружному диаметру и SDR)

Таблица соответствия SDR давлению выше показывает класс трубы. Эта таблица показывает миллиметры. Для любой метрической HDPE трубы толщина стенки равна наружному диаметру, деленному на число SDR, с округлением до стандартного ряда по ISO 4427 / EN 12201 / DIN 8074. Таким образом, труба DN110 с SDR11 имеет номинальную стенку 110 / 11 = 10,0 мм. Таблица ниже содержит номинальные толщины стенок для наиболее востребованных оптовым покупателем классов SDR в диапазоне малых и средних диаметров, отгружаемых контейнерами.

Несколько примечаний к прочтению. Минимальная толщина 2,0 мм для самых малых диаметров является производственным минимумом, а не результатом расчета, поэтому DN20 имеет толщину 2,0 мм независимо от того, указан ли SDR17 или SDR11, а дополнительный запас по давлению предоставляется бесплатно. Указанные классы давления предполагают чистую воду при 20 °C в течение 50-летнего расчетного срока службы со стандартным коэффициентом запаса; для горячих или агрессивных сред требуется понижающий коэффициент. Внутренний диаметр просто равен наружному диаметру минус удвоенная толщина стенки, поэтому труба DN110 SDR11 имеет отверстие около 90 мм, что объясняет, почему HDPE всегда пропускает меньше потока, чем ПВХ того же наружного диаметра более тонкого класса.

Таблица размеров HDPE труб в мм и дюймах

Покупателям, работающим в дюймах, необходимо перевести метрический ряд DN перед заказом, и подвох в том, что метрический наружный диаметр не соответствует круглому имперскому числу. DN110 — это не "4 дюйма" в том смысле, который вкладывает сантехник; это 110 мм, или 4,33 дюйма фактического наружного диаметра, и он не взаимозаменяем с американской IPS 4-дюймовой HDPE трубой (наружный диаметр 4,500 дюйма). Используйте эту таблицу для перевода метрического ряда и определения ближайшего имперского торгового размера, но перед смешиванием фитинговых систем уточните точный наружный диаметр.

Вывод: метрико-имперский "торговый размер" — это обозначение, а не гарантия совместимости. Метрическая труба DN и американская труба IPS с одинаковым номинальным обозначением имеют разные фактические наружные диаметры, поэтому их стыковые поверхности для сварки встык и электромуфты не взаимозаменяемы. Выберите одну размерную систему для всей линии.

SDR9 против SDR11 HDPE: что заказать

Эти два класса стоят рядом на полке и их постоянно путают. Оба распространены для напорной воды и внешне выглядят одинаково при заданном DN. Разница заключается в одном классе давления и одном шаге толщины стенки, что меняет внутренний диаметр, вес и цену.

Заказывайте SDR11 (PN16) для стандартных муниципальных и ирригационных магистралей, где 16 бар покрывает рабочее давление плюс скачки. Переходите на SDR9 (PN20), когда вам нужен дополнительный запас по давлению, когда линия подвергается частым пускам насосов и гидроударам, или когда требуется более толстая стенка для прокладки методом направленного бурения и бестраншейных протяжек, где труба трется о скалу. Вы в любом случае платите за смолу, поэтому покупка SDR9 "для надежности" на низконапорной самотечной линии лишь увеличивает вес при транспортировке без какой-либо выгоды.

Напорная труба против гофрированного ПНД: две разные системы размеров

Все описанное выше относится к цельнослойной напорной трубе, размеры которой определяются по наружному диаметру и SDR. Покупатели, ищущие размеры ПНД, иногда имеют в виду черную гофрированную дренажную трубу, используемую для ливневых и дорожных работ, и этот продукт имеет совершенно другую систему размеров. Путаница между ними приводит к неправильному подбору фитингов и ошибочным гидравлическим расчетам, поэтому стоит четко провести границу.

Практическое правило: если линия находится под давлением, вы задаете ее по НД и SDR из приведенных выше таблиц. Если она работает только самотеком, вы задаете ее по ВД и классу жесткости, например ASTM F2648 или AASHTO M294, причем НД будет больше номинального размера из-за гофра. IFAN поставляет цельнослойные напорные трубы из PE100 и PE80; система НД и SDR применима к нашему ассортименту.

Часто задаваемые вопросы