Главной задачей при обращении с особо ответственными жидкостями является транспортировка незагрязненных жидких сред. Трубы, применяемые для этих целей, должны обеспечивать защиту транспортируемой среды от загрязнения, как со стороны внешних источников, так и от загрязнения веществами, входящими в состав конструкционного материала трубопровода. Способность конструкционных материалов, в частности, инженерных пластиков, препятствовать загрязнению транспортируемой среды называют контролем чистоты.


Требования к материалам

Процесс обращения с особо ответственными жидкостями может пониматься по-разному, и в большинстве случаев зависит от конкретной области применения. Есть, однако, и общие требования, которым должны соответствовать трубопроводы для транспортировки ответственных жидкостей:

• Конструкционный материал трубопровода должен быть совместим с транспортируемой средой. Это означает, что материал должен быть стоек к любым изменениям химических и механических свойств, происходящих в материале после продолжительного контакта с транспортируемой средой. Кроме того, материал должен быть стоек к воздействию самой среды и не быть подверженным деградации, особенно в случае контакта с агрессивными средами.
• Конструкционный материал трубопровода не должен содержать никаких загрязнителей, способных вымываться в транспортируемую среду. Это относится, в частности, к гибким трубопроводам, для изготовления материала которых применяются различные пластификаторы.
• Конструкционный материал трубопровода должен быть совместим с другими конструкционными материалами, которые применяются в компонентах трубопроводной системы.
• Конструкционный материал трубопровода должен обладать необходимыми механическими свойствами для сохранения целостности трубопроводной системы при эксплуатации. Это важно, например, в трубопроводных системах на предприятиях по производству полупроводников, где используются агрессивные жидкости при повышенной температуре. Часто транспортируемые среды обладают абразивными свойствами, в связи с чем, конструкционный материал трубопровода должен обладать стойкостью к абразивному износу

Во многих сферах применения, конструкционный материал трубопровода должен выдерживать стерилизацию по методам чистка на месте (Clean In Place – CIP) и пропаривание на месте (Steam In Place – SIP). Часто трубопровод имеет малый диаметр, что не позволяет применять традиционные методы чистки, при этом даже особо чистая деионизированная вода, после определенного периода эксплуатации трубопровода, может оставлять биопленку на его стенках. Если регулярно не удалять биопленку, то спустя некоторое время она начинает отслаиваться от стенок трубопровода и загрязнять транспортируемую среду. Образование биопленки зависит от конструкционного материала и гладкости поверхности. Для предотвращения или замедления появления биопленки конструкционный материал трубопровода должен быть инертным к транспортируемой среде, при этом даже после ее появления это позволяет легко очищать стенки трубопровода вышеперечисленными методами.

Эти базовые требования к конструкционным материалам не так легко соблюсти, и большинство инженерных пластиков неприменимы для транспортировки особо ответственных жидкостей.

Сферы применения
Все отрасли, в которых применяются особо ответственные жидкости, перечислить невозможно, однако можно назвать ряд сфер применения, где их использование играет особенно важную роль.

Медицина
Качество и свойства трубопроводов, применяемых в медицинской технике, зачастую определяют эффективность работы значительно более дорогого оборудования. Трубопроводы в медицине применяются, например, для отбора проб, транспортировки реагентов, диализе, системах искусственного кровообращения и т.д.

Пищевая промышленность и фармацевтика
Трубопроводы, применяемые в этих отраслях, должны отвечать строгим требованиям к гигиеничности и чистоте. Попадание загрязнителя может повлечь за собой тяжелые последствия, в связи с чем этого надо всемерно избегать. Используемые материалы должны позволять проводить очистку по CIP-технологии.

Химическая промышленность
Применяемые в химической промышленности ответственные жидкости требуют от конструкционных материалов трубопроводов не только (и не столько) защиты от загрязнений, но и высокой стойкости к воздействию агрессивных химических соединений.

Производство полупроводников
Производство полупроводников требует создания особо чистых условий, и во многом является наиболее требовательной отраслью к конструкционным материалам для транспортировки ответственных жидкостей. Контроль чистоты производственного процесса в этой отрасли определяет эффективность и прибыльность деятельности всего предприятия.

Выбор материала
Выбор правильного конструкционного материала для контакта с особо ответственными жидкостями чрезвычайно важен. Долгое время в этой сфере доминировала нержавеющая сталь, однако в последнее все более широко применяются полимерные материалы, относящиеся к следующим четырем группам:

PTFE (политетрафторэтилен, фторопласт Ф4)
Отличительные свойства данного материала – низкий коэффициент поверхностного трения, высокая термостойкость и стойкость к воздействию агрессивных химических соединений. PTFE имеет очень хорошие механические свойства, и что еще более важно – сохраняет их в широком диапазоне рабочих температур – от -260° С до +260°С. По этой причине он имеет самую широкую сферу применения.

FEP (фторэтиленпропилен)
FEP относится к полностью фторированным полимерам. В этом материале впервые удалось объединить уникальные механические свойства и стойкость к агрессивным средам PTFE с возможностью получать изделия из расплава, а также свариваемостью и формуемостью. По своим механическим свойствам и химической стойкости FEP близок к PTFE, однако, его максимальная рабочая температура на 37°С ниже чем у PTFE. FEP обладает низкой проницаемостью для паров и газов и отличной проницаемостью для УФ - излучения.

PFA (перфторалкокси)
PFA во многом близок к FEP по своим механическим свойствам при повышенных температурах, а также термостойкости. Некоторые считают данный материал наилучшей с точки зрения термопластичности альтернативой PTFE и оптимальным материалом для изготовления трубопроводов для ответственных жидкостей, в особенности применяемых в производстве полупроводников. Для изготовления подобных изделий производятся особо чистые марки сырья данного материала.
Пластиковые трубы


Трубы PFA применяются когда необходима повышенная оптическая прозрачность, гибкость и способность работать при повышенной температуре.

THV
Этот материал – терполимер тетрафторэтилена, гексафторпропилена и винилиденфторида. THV – наиболее эластичный из представляемых материалов и отличается наилучшей оптической прозрачностью. THV хорошо сваривается, имеет хорошую стойкость к агрессивным жидкостям и факторам окружающей среды, проницаем для УФ-излучения и может обрабатываться посредством термоформования.
Пластиковые трубы


Трубы THV

PEEK (полиэфирэфиркетон)
Данный материал принято считать наилучшем среди всех инженерных пластиков с точки зрения свойств, в особенности – благодаря уникальной термостойкости. PEEK обладает отличными механическими свойствами (прочность при растяжении и сопротивление взрывному давлению), великолепной стойкостью к агрессивным химическим соединениям и представляет собой отличную альтернативу нержавеющей стали для контакта с особо ответственными жидкостями.


Требования к производству

Трубопроводы для транспортировки особо ответственных жидкостей должны соответствовать строгим критериям, в частности:

• При производстве труб для этих трубопроводов должен осуществляться строгий контроль допусков внешнего и внутреннего диаметров, для обеспечения постоянности объема и других параметров потока транспортируемых жидкостей на все протяжении трубопровода. В целом можно сказать что допуски должны быть на уровне ±0.025 мм для труб малого диаметра (до 0.4 мм) и ±0.075 мм для труб большего диаметра (до 15 мм).
• Трубы должны иметь гладкие внутренние стенки. Это исключает турбулентность потока и образование т.н. «мертвых зон» на поверхности, в которых возможно образование биопленки. Данное требование относится ко всей трубопроводной системе в целом – она должна обеспечивать равномерность потока жидкости на всех участках, без возмущений и зон турбулентности.
• Трубы должны производиться в особо чистых условиях, оптимально - класса 10000.
• Если трубы перед отправкой заказчику нарезаются в размер, то нарезка должна производиться чисто, без стружки, пыли или загрязнений. После нарезки трубы должны упаковываться в двойную полимерную оболочку, а торцы отрезков должны быть закрыты заглушками.
• Маркировка должна выполняться незагрязняющими способами, например наноситься лазером, для того чтобы с одной стороны исключить загрязнение, а с другой – обеспечить последующую идентификацию произведенной партии.

[