В 70 – 80х годах прошлого века в странах США и Западной Европы была разработана технология тепловой изоляции трубопроводов с использованием пенополиуретана(ППУ) «Труба в трубе», предусматривает в качестве наружной трубы – оболочки трубопровода подземной бесканальной прокладки использование тонкостенные полиэтиленовые трубы, полиэтилен в которых низкого давления и относительно высокой плотности (ПНД). Как показывает практика, применение предизолированных пенополиуретановых трубопроводов подобного типа прокладки, насчитывает в экономически развитых странах опыт сроком более тридцати лет, что и позволяет на базе испытанных в течении нескольких десятилетий трубопроводов в пенополиуретан изоляции и многочисленных исследований с точностью говорить о их довольно высокой эффективности и надежности.

Труба пенополиуретан изоляции подземной бесканальной прокладки рассчитана на то, чтобы создать надежную гидроизоляционную защиту для стального трубопровода по всему его периоду, как в прямых его участках, так и в местах, где находится арматура, фитинги, компенсационные устройства, тройники, отводы и места сварки элементов трубопровода между собой, то есть в стыках. Надежность и долговечность работы трубы пенополиуретан изоляции в грунте обеспечивается стойкостными и прочностными свойствами полиэтилена, при достаточно долгом периоде времени нахождения под землей, который не только не разрушается, но и защищает теплоизоляционный пенополиуретановый слой изоляции трубопровода и его стальную часть от попадания влаги внутрь. В зависимости от диаметра стального трубопровода, тонкостенные трубы – оболочки также имеют разную толщину. Так, для диаметра стальной трубы 90-125 миллиметров, толщина полиэтиленовой оболочки составляет 2.2-2.5 миллиметров; для диаметра 140-250 миллиметров, толщина оболочки 3.0-3.9 миллиметров; для диаметра 280-450 миллиметров толщина оболочки составит 4.4-5.6 миллиметров; при диаметре стальной трубы 500-710 миллиметров, толщина полиэтилена составит 6.2-8.9 миллиметров; для диаметров оболочек в 800-1600 миллиметров используется толщина стенки полиэтилена в 10-19.6 миллиметров. Предельными отклонениями толщины стенок от нормы является 0.4-3.9 миллиметров для всех полиэтиленовых труб с разными диаметрами.

В большинстве случаев при прокладке трубопроводов с пенополиуретан изоляцией тепловых сетей в основном используют трубы – оболочки для стальных труб с диаметрами 32-820 миллиметров, реже 1020 миллиметров, так как в магистральных сетях теплоснабжения в России, как правило, при увеличении диаметра трубопровода начинает возрастать температура, при этом превышая температуру в 140 градусов Цельсия, которая является предельной при использовании в качестве теплоизоляции пенополиуретана(ППУ).

Полиэтиленовую трубу – оболочку для предизолированных труб пенополиуретан по ГОСТу № 30232 – 2006 изготавливают с типоразмерами 90-1600 миллиметров , это позволяет применять технологию «труба в трубе», как для труб маленьких диаметров, так и для магистральных трубопроводов, имеющих диаметр до 1420 миллиметров. В основном, трубы – оболочки изготавливают из полиэтилена низкого давления, имеющего достаточно высокую плотность по ГОСТу № 16338 – 85 «Полиэтилен низкого давления и его технические условия» с использованием метода непрерывной эксплуатации. Однако, в свете нововведений по ГОСТ на трубы пенополиуретан, для изготовления полиэтиленовых труб допустимо использовать как исходный материал полиэтилен марок не ниже ПЭ — 80 (ПЭ – 80, ПЭ – 100). Для производства полиэтиленовых оболочек мелких (90 – 560 или 630 миллиметров диаметром) и больших (630 – 1200 миллиметров и более диаметром) используют технологические линии и экструдеры, входящие в их состав, которые прежде всего рассчитаны для производства полиэтиленовых оболочек. При производстве в качестве исходного сырья в основном используют светло- и темно- стабилизированный полиэтилен черного цвета – обязательный параметр (за счет добавок к полимерной полиэтиленовой крошке 2-2.5 % сажи и достигается черный цвет).

Оболочки из полиэтилена, которые производят для пенополиуретановой изоляции труб по своим эксплуатационным характеристикам и свойствам обязаны отвечать ГОСТу № 18599 «Трубы водонапорные из полиэтилена и его технические условия» и ГОСТу № 30732 – 2006 «Фасонные изделия и трубы с тепловой изоляцией из пенополиуретана и защитной оболочкой».

Итак, рассмотрим сам процесс производства полиэтиленовых труб. Проходя сквозь фильтры очистки сырья от посторонних включений и подаваясь из бункеров, полиэтилен марок ПЭ – 80 или ПЭ – 100, поступает в экструдер, где расплавляется и переходит из жесткого состояния в пластичное и вязкое. Затем экструдер постепенно подает ровный поток расплавленного полиэтилена в формирующую головку, которая имеет определенный диаметр, зависящий от настройки оборудования (90 – 1600 миллиметров для разных линий), затем полиэтилен поступает в кольцевую щель формирующую диаметр и форму головки.

Пластичная полиэтиленовая масса выходит из формирующей головки в виде трубы – оболочки уже заданной толщины и размера, затем поступает трубчатый охлажденный калибратор, который крепится к калибровочной вакуумной ванне. Именно там труба из полиэтилена и принимает готовую, законченную форму, затем постепенно охлаждается ( в основном в ванной, охлаждаемой за счет циркуляции потока холодной воды). За счет протяжного устройства и происходит продвижение полиэтиленовой трубы от экструдера к отрезному устройству, для получения готовой продукции. Конечная стадия происходит в отрезном устройстве, там труба – оболочка нарезается мерными отрезками из расчета того, что затем будет нанесена теплоизоляция пенополиуретаном по всей длине стальных труб.

Согласно требованиям ГОСТ № 30732 – 2006 для того, чтобы обеспечить полиэтиленовую трубу – оболочку качествами износостойкости и прочности, она должна отвечать следующим характеристикам:
1. Относительная удлиненность полимерной основы трубы при ее разрыве обязано составлять не менее 300%.
2. Изменение длины тонкостенной полиэтиленовой трубы после ее нагрева до 110 градусов Цельсия должно составить не больше 3.
3. Стойкость полиэтиленовой оболочки при нагревании до температуры 80 градусов Цельсия и постоянном давлении должна иметь значение не менее 165 (при начальном напряжении стенки оболочки равному 4.6 МПа).
4. Тот же показатель при изначальном напряжении стенки оболочки не более 4.0МПа данный показатель должен составлять не менее 1000.
5. Полиэтиленовая труба — оболочка должна обладать стойкостью при стабильной нагрузке растяжения 4.0МПа и температурным показателем 80 градусов Цельсия в растворе воды ПАВ не менее 2000.
6. Трубы ППУ, используемые в процессе производства, оболочки полиэтиленовые должны иметь наружную гладкую поверхность и шероховатую внутреннюю поверхность трубы оболочки, которая достигается прохождением трубы – оболочки в процессе изготовления через коронатор, который обеспечивает появления неровности внутренней поверхности трубы-оболочки или механическим путем.
Эти требования необходимо соблюдать для достижения хорошего показателя адгезии пенопласта пенополиуретана к полиэтилену при конструкции «труба в трубе», что необходимо для достижения прочности и стабильности конструкции теплоизоляционной трубы.

Герметичными должны быть сварочные швы на полиэтиленовых трубах – оболочках при изготовлении фасонных элементов и их сварке, по окончанию работы над заполнением сборного фасонного элемента пенополиуретаном (ППУ). Толщина и при этом, тип изоляции применяемой к заданному диаметру полиэтиленовой оболочки двух типов: первый — стандартный и второй — усиленный, можно рассчитать с помощью СНиПа № 41 – 03 – 2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», а также учитывая особенности региональных климатических условий для строительства и проектирования тепловых сетей.