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

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

Единственное соотношение, которое нужно запомнить: меньший SDR означает более толстую стенку и более высокое номинальное давление; больший SDR — более тонкую стенку и более низкое давление. Всё остальное — бухты или отрезки, PE100 или 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 размерное отношение) — это отношение наружного диаметра к толщине стенки. Таким образом, труба DN110 с толщиной стенки 10 мм имеет SDR 11 (110 ÷ 10). Поскольку SDR является отношением, одинаковое SDR дает одинаковую относительную толщину стенки — и одинаковое номинальное давление — для любого диаметра, поэтому HDPE классифицируется по SDR, а не по фиксированному значению толщины 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 стоять рядом на полке, выглядя почти одинаково, пока вы не измерите стенку или не прочитаете маркировку. DN110 SDR17 — это тонкостенная труба на 10 бар; DN110 SDR11 — это толстостенная труба на 16 бар. Одинаковый наружный диаметр, одинаковый наружный диаметр фитингов, но совершенно разные 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. Точные значения в барах получены по формуле ISO, но именно эти рабочие цифры вы будете указывать в спецификациях.

Обратите внимание на взаимодействие с маркой: указанные значения в барах действительны для PE100. Тот же SDR на более старом PE80 (MRS 8) дает примерно на 20% ниже — SDR11 PE80 соответствует примерно PN12.5, а не PN16. Если в спецификации 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 предполагают, 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, и 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 способность выдерживать давление снижается по мере нагрева воды — именно поэтому HDPE является материалом для холодной и комнатной температуры, а значения PN указываются при 20°C. При заказе называйте марку, SDR и PN вместе; если поставщик указывает 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 убережет вас от ошибок. 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 прочности, не менее 1,25 для воды. Из этого вытекают два следствия: смола более высокого класса (большее MRS) обеспечивает большее давление при том же SDR, а более низкий SDR (более толстая стенка) дает 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 ее номинального PN. Для подземной прокладки в грунте это редко имеет значение, так как почва остается прохладной, но для надземных линий в жарком климате или при работе с горячими технологическими жидкостями это важно. Если ваша линия работает при повышенной температуре, заложите поправку на понижение номинала при выборе SDR, а не считывайте значение для 20°C напрямую 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 длине траншеи. Однако с увеличением диаметра они становятся тяжелее в обращении и сохраняют остаточную кривизну, требующую выпрямления при укладке. Прямые отрезки диаметром выше DN110 легко свариваются, но занимают много места при транспортировке — 40-футовый контейнер с трубами большого диаметра заполняется по объему задолго до достижения весового лимита, поэтому перед заказом уточняйте объемы загрузки. Подробнее о контейнерной и бухтовой поставке для импорта читайте в руководстве по импорту HDPE.

Метрическая (DN) и имперская (IPS) размерные системы

Одна из ловушек при трансграничных заказах: ПНД выпускается в двух размерных системах, которые не взаимозаменяемы. Метрическая система ISO использует DN в миллиметрах (DN20, DN110, DN160) и является стандартной в Африке, на Ближнем Востоке, в Европе и Азии. Североамериканская система IPS (Iron Pipe Size) использует наружные диаметры в дюймах, которые выражаются другими числами — 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 имперским 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 имперскую инфраструктуру, переход осуществляется с помощью фланца или специального переходного соединителя, а не подгонкой "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 рассчитывая магистрали, а затем ответвления — та же логика, что и для любой сети. Помните, что воду пропускает внутренний канал, а не DN: при заданном DN более низкий SDR (более толстая стенка) дает меньший внутренний канал, поэтому на линии высокого давления иногда приходится увеличивать диаметр, чтобы компенсировать потерю расхода из-за более толстой стенки.

SDR для давления — с запасом на гидроудар

Подберите SDR по рабочему давлению из таблицы, затем добавьте запас на гидроудар. Скачок давления при запуске насоса или резком закрытии клапана 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, когда 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, когда 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 расчета

Допустим, вы проектируете магистральный водопровод для поселка, подающий воду под постоянным давлением 9 бар. Согласно таблице, PE100 SDR17 (PN10) "покрывает" 9 бар на бумаге. Но это напорный трубопровод, поэтому важны гидроудары: вы переходите на класс толще — SDR11 (PN16), что дает достаточный запас для переходных процессов при пуске насоса и закрытии задвижки. По диаметру требуемый расход указывает примерно на DN110; поскольку у SDR11 стенка толще, а внутренний диаметр немного меньше, чем у 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 — они работают при давлении в доме и имеют небольшую длину. Для них используются PE100 DN25 SDR11 в бухтах, соединяемые с магистралью электрофузионной сваркой или компрессионными фитингами. Один проект, два решения по размеру и SDR, каждое из которых сначала определяется расходом, а затем — давлением с запасом. В этом и заключается весь метод.

Распространенные ошибки при выборе размеров HDPE

• Заказ DN без указания SDR — диаметр сам по себе не определяет давление, поэтому поставщик выбирает самый дешевый (самый тонкий) стеновой профиль.
• Считывание давления для PE80 с таблицы PE100 — при одинаковом SDR, более низкий класс дает примерно на 20% меньшее давление. Всегда привязывайте SDR к классу.
• Выбор размера по статическому давлению на напорной линии — отсутствие запаса на гидроудар, последующее усталостное разрушение. Уменьшите SDR на один шаг.
• Забывание, что внутренний диаметр уменьшается с увеличением толщины стенки — труба с низким SDR при том же DN пропускает меньше; проверьте скорость потока, при необходимости увеличьте диаметр.
• Несоответствие наружного диаметра/SDR фитинга трубе — муфты для электромуфтовой сварки должны точно совпадать по наружному диаметру с трубой для обеспечения сварки.

Чтение маркировки труб

Каждая сертифицированная труба из HDPE наносит на боковую поверхность свои технические характеристики: производитель, марка материала (PE100), диаметр, SDR или класс давления, стандарт (ISO 4427, EN 12201), номер партии или дата, а также обычно метры длины. Эта напечатанная строка — ваша первая проверка размеров: убедитесь, что DN и SDR соответствуют вашему заказу, прежде чем что-либо опускать в траншею. Слабая или отсутствующая маркировка — тревожный сигнал, так как надежные заводы наносят четкую маркировку для обеспечения прослеживаемости. Сверяйте маркировку и с фитингами: фитинг должен быть той же марки и подходить по наружному диаметру и SDR трубы — этот вопрос рассматривается в руководстве по фитингам HDPE.

Где подбор размеров вписывается в общую картину

Размер и SDR — это лишь одна часть решения по HDPE. Марка определяет, чему равен каждый SDR, метод соединения зависит от диаметра (стыковая сварка для DN90+, электрофузия 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 электрофузии. 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.

Часто задаваемые вопросы