Деградация полимерных труб и её предотвращение. Часть 3

Гидравлические удары в трубах в основном связаны с закрытием и открытием клапанов, запуском и остановкой насосов и перемещением скоплений воздуха (воздушных карманов) в трубе. Был разработан ряд методов для преодоления проблем, возникающих в результате скачков напряжения. Они варьируются от систем регуляции воздуха до использования предохранительных клапанов. Вообще тема гидроударов достаточно сложная и неоднозначная, поскольку универсального решения этой проблемы нет, и в каждом конкретном случае требуется выработка индивидуальной системы защиты от гидравлических ударов. Тем не менее заметим, что правильный подбор трубопроводной системы, подходящая конфигурация трубопровода, а также соблюдения норм эксплуатации на 90% решают проблемы с гидравлическими ударами в трубопроводных системах. Кстати, опасность гидроударов велика также и для металлических труб, которые, несмотря на большую прочность, чем пластиковые, также подвергаются заметным суммарным нагрузкам, которые не следует путать с обычными механическими (например, с давлением среды, которое и металл, и пластик держат достаточно хорошо).

Вот мы и переходим к главной заявленной теме этого цикла: воздействию на пластиковые трубопроводы естественных погодных условий. В некоторых случаях требуется, чтобы пластиковые трубы подвергались воздействию естественных погодных условий. Как uPVC, так и HDPE чувствительны к ультрафиолетовому излучению и поэтому очень чувствительны к фотодеградации. Повышенные температуры еще больше усугубляют ситуацию, ускоряя процесс фотодеградации. Эффект воздействия естественных погодных условий в значительной степени способствует выходу труб из строя, в дополнение к обсуждаемым выше факторам. Но прежде чем приступить к анализу воздействия погоды на эти материалы, будет обсуждаться проблема разложения ПВХ и ПНД. Ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли, колеблется от 290 до 400 нм. Известно, что каждый полимерный материал чувствителен к определенной длине волны в спектре солнца. Как ПВХ, так и ПНД имеют химически стабильную структуру и не должны поглощать УФ-излучение в чистом виде. Из-за примесей, которые могут быть введены (и их нельзя избежать) во время производственных процессов, оба эти материала поглощают ультрафиолетовое излучение. Было показано, что ПВХ и полиэтилен поглощают при длине волны от 300 до 310 нм и 320 нм соответственно и поэтому подвержены ультрафиолетовой деградации при воздействии солнечного света. Фотохимическая деградация ПВХ может обсуждаться в связи с термической и высокоэнергетической деградацией. Предполагается, что когда ПВХ подвергается воздействию ультрафиолетового излучения в присутствии кислорода, происходит свободнорадикальная цепная реакция, приводящая к расщеплению и / или сшиванию полимерных цепей.

Это приводит к последующему ухудшению физической структуры полимера. К тому же, образуются хлористый водород и сопряженные полиены. Дегидрохлорирование изменяет спектр поглощения ПВХ. Формирование полиеновой структуры отвечает за окраску ПВХ. Механизм УФ-индуцированной деградации ПВХ хорошо объяснен в литературе. Тот факт, что ПВХ разлагается при воздействии ультрафиолетового света выше 280 нм, указывает на то, что полимер может содержать некоторые карбонильные группы вдоль цепи или некоторые примеси (например, следы растворителей в результате процессов полимеризации). Также было показано, что крайне малые следы растворителей способствуют снижению устойчивости к УФ-разложению ПВХ. Что же касается полипропилена, то этот материал наиболее других чувствителен к УФ-излучению, поскольку полипропиленовые цепочки имеют на концах свободные радикалы углерода, которые под воздействием солнечного света вступают в реакции с кислородом воздуха. В результате начинает деградировать поверхность полипропиленовых изделий, которая покрывается сетью мелких трещин, что приводит к снижению прочности полимерных конструкций. Трубы из ПВХ изготовлены из соединений, содержащих различные термостабилизирующие и антиоксидантные добавки, наполнители и пигменты. Считается, что различные примеси, которые могут присутствовать в коммерчески доступном ПВХ, являются потенциальными фотосенсибилизаторами, ответственными за фотодеградацию ПВХ, хотя этот вопрос требует более углублённого изучения.