Конструкция напорных трубопроводов ПВХ для динамических нагрузок. Часть 1

Во введении говорится, что при разработке данного руководства PIPA опиралась на рекомендации членов ассоциации и, при необходимости, на результаты независимого тестирования. Несмотря на это, пользователям всё же рекомендуется обращаться и к опыту других независимым органов и, при необходимости, проводить собственное тестирование, а также самостоятельно подтверждать положения, содержащихся в этом руководстве, не полагаясь исключительно на этот материал в отношении любого вопроса, который может привести к потере производительности или повреждению трубопровода. Данное руководство предназначено для оказания помощи в выборе труб из таких материалов, как PVC-U (непластифицированный поливинилхлорид), PVC-М (модифицированный поливинилхлорид со стабилизирующими добавками) и PVC-О (двуосно-ориентированный поливинилхлорид) в приложениях, связанных с циклическим рабочим давлением. С последними двумя материалами наши читатели наверняка знакомы, поскольку мы также описывали их в наших статьях. Также заметим, что данное руководство нельзя рассматривать для выбора труб из хлорированного поливинилхлорида (PVC-C), поскольку последний значительно отличается по своим свойствам от вышеуказанных материалов в этом применении.

Напорные трубы из ПВХ разработаны на основе линии регрессии разрыва для труб, подвергающихся постоянному внутреннему давлению. В результате этих длительных испытаний и анализа номинальные классы рабочего давления указываются для труб в качестве первичного указания на режим работы, для которого они подходят. Однако существует множество других факторов, которые необходимо учитывать, в том числе влияние динамической нагрузки. В то время как большинство линий напорных трубопроводов работают в основном под постоянным давлением, насосные линии часто работают иначе. Колебания давления в сети с насосами происходят из-за таких событий, как запуск и отключение насоса, а также открытие и закрытие клапанов. Важно, чтобы влияние этого типа нагрузки учитывалось на этапе проектирования трубопровода, чтобы избежать преждевременного отказа труб. Это руководство предназначено для помощи в выборе класса труб для трубопроводов из ПВХ в приложениях, связанных с переходными и циклическими рабочими давлениями. Подход, принятый для проектирования труб и выбора класса при рассмотрении этих событий, зависит от предполагаемой частоты колебаний давления. При частых повторяющихся изменениях давления проектировщик должен учитывать потенциал усталости и конструкцию соответственно. Для случайных, изолированных скачков напряжения, например, тех, которые возникают в результате аварийного отключения, разработчик должен убедиться, что максимальное и минимальное давление, испытываемое системой, находится в допустимых пределах. В завершение этой части поговорим о минимально необходимой терминологии.

• Перепад давления. Для целей этого документа перепад давления определяется как быстрое, очень кратковременное изменение давления, вызванное случайным, незапланированным событием, таким как аварийное отключение в результате сбоя питания. Такие события характеризуются высокими скоростями подъёма давления без значительного количества времени при пиковом давлении.
• Усталость. Усталость, напротив, связана с большим количеством повторяющихся событий. Многие материалы разрушаются при более низком напряжении, когда подвергаются циклическим повторяющимся нагрузкам, чем при статических нагрузках. Этот тип отказа известен как (циклическая) усталость. Для термопластичных материалов труб усталость имеет значение только тогда, когда ожидается большое количество циклов. Важными факторами, которые следует учитывать, являются величина колебаний напряжения, частота нагрузки и предполагаемый срок службы. В тех случаях, когда прогнозируются большие колебания давления, конструкция, стойкая к усталостным деформациям, может потребоваться, если общее число циклов в течение предполагаемого срока службы трубопровода превышает 25 000. Для меньших колебаний давления допускается большее количество циклов.