Деградация полимерных труб и её предотвращение. Часть 1

Статьи написаны по материалам исследования саудовских и американских учёных из университетов King Fahd University of Petroleum and Minerals (Дхаран) и Georgia Institute of Technology (Атланта), сделанного ими ещё в 1989 году. Многое с тех пор изменилось, однако некоторые проблемы стойкости полимерных труб к атмосферным воздействиям остались. В заключение мы предложим их решение, но сначала — о статье зарубежных специалистов. Отмечается, что ряд пластиковых материалов, таких как непластифицированный поливинилхлорид (uPVC или более частая аббревиатура PVC-U), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полиэтилен высокой плотности (HDPE, ПНД), поливинилиденфторид (PVDF) и хлорированный поливинилхлорид (cPVC или принятая в последнее время аббревиатура PVC-C), доступны для многочисленных применений. Трубы из ПВХ и ПНД используются в системах трубопроводов под давлением для промышленного, сельскохозяйственного, бытового и общего назначения. Некоторые исследования были проведены, чтобы исследовать причины отказа в пластиковых трубах, которые нередки в этой области. В этой статье представлен обзор неисправностей пластиковых труб с акцентом на отказ труб из-за суровых погодных условий.

Несколько факторов могут способствовать выходу из строя пластиковых труб. К ним относятся неподходящее сырье, условия производства, хранение и обработка, укладка и монтаж, условия работы системы и воздействие суровой погоды. Несколько исследований, проведённых для определения влияния различных факторов на утечки и разрушения в 323 трубопроводах всех классов и размеров, внесли вклад в классификацию отказов. На производственные дефекты пришлось 23,2% случаев, ошибки монтажа и соединения собрали 51,4%, операционные факторы (неправильная транспортировка и хранение) — 15,2%, и по неизвестным причинам выходили из строя 10,2% трубопроводов. Мы кратко рассмотрим вклад каждого из этих факторов в разрушение пластиковых труб. Также обсуждается влияние другого важного фактора — суровых погодных условий, свойственных некоторым южным и северным странам. Производственные дефекты в трубе обычно возникают из-за одного или двух основных факторов: использования неподходящего сырья и / или неподходящих условий обработки. Наиболее важными свойствами сырья, которые следует учитывать при изготовлении пластиковых труб, являются молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение.

Молекулярная масса материала определяет прочность на разрыв, а также влияет на условия обработки материала. Механические свойства пластика прямо пропорциональны его молекулярной массе, однако смолы с относительно низкой молекулярной массой обеспечивают более низкую вязкость расплава, и их легко обрабатывать. Точно так же узкое молекулярно-массовое распределение обеспечит однородные свойства продукта, в то время как исходный материал с более широким молекулярным распределением будет легче обрабатывать. В случае труб из ПВХ, изготовленных непосредственно из сухой смеси, также важны распределение размера частиц и характеристики потока порошкового материала. Процент мелких частиц в материале определяет гелеобразование и плавление, а также равномерность экструзии. Аналогичным образом, более высокая скорость потока порошка желательна для более высокой скорости производства и во избежание перекрытий экструзионной линии. По экономическим причинам труба из ПВХ также содержит значительное количество наполнителя. Размер частиц и качество наполнителя также способствуют долговечности трубы. Несовместимый размер частиц или несколько частиц относительно большего размера могут привести к образованию слабых мест в трубе и могут способствовать ее разрушению во время эксплуатации. В следующей части рассмотрим условия подготовки материала.