Конструкция напорных трубопроводов ПВХ для динамических нагрузок. Часть 2

Давно признано, что трубы из ПВХ способны выдерживать кратковременные нагрузки, значительно превышающие долговременные нагрузки, на которые они рассчитаны. То есть трубы из ПВХ могут выдерживать более высокие давления, чем те, на которые они рассчитаны, при условии, что более высокие давления имеют короткую продолжительность. Однако эта характерная особенность не используется при проектировании в большинстве стран, и рекомендации по проектированию, как правило, требуют, чтобы пиковое давление не превышало номинальное рабочее давление трубы. Эта рекомендация основана на том факте, что трубы следует рассматривать не изолированно, а как часть системы. Хотя сами трубы могут выдерживать случайное кратковременное воздействие давления, превышающего расчётное давление и порой значительно, такое же допущение может не применяться ко всей трубопроводной системе.

Там, где ожидается создание отрицательных давлений, следует рассмотреть возможность поперечной деформации, однако это отдельная тема, которая будет рассмотрена в другом месте. Здесь же добавим, что превышение номинального давления может быть чревато серьёзными проблемами, если говорить об условиях эксплуатации трубопроводных систем в России. Дело в том, что в зимний период, помимо других факторов, добавляется ещё и погодный, и при отрицательных температурах превышение номинального давления может привести к серьёзной аварии. Проблемой же южных стран является, наоборот, жаркая погода (свыше +40 градусов по Цельсию), которая также не слишком хорошо подходит, например, для труб из непластифицированного ПВХ. Поэтому как в жарком, так и в холодном климате, рекомендуется, во-первых, не превышать номинальное давление, а во-вторых, заглублять трубы, защищая их от отрицательных и высоких положительных температур.

Что касается проблем усталости материала, то усталостная реакция термопластичных трубных материалов, особенно ПВХ, уже была тщательно исследована многими специалистами. Результаты лабораторных исследований могут быть использованы для установления взаимосвязи между диапазоном напряжений, определяемым здесь как разница между максимальным и минимальным напряжением и количеством циклов до отказа. Из этих соотношений можно вывести коэффициенты нагрузки, которые могут быть применены к рабочему давлению, чтобы сделать возможным выбор соответствующего класса трубы. Этот тип экспериментальных данных неизбежно имеет определенную степень разброса, и, например, в Австралии была принята нижняя граница для целей проектирования. Этот подход сохраняется, потому что он гарантирует, что конструкция имеет положительный коэффициент безопасности, и признаётся, что трубопроводы могут нести незначительное поверхностное повреждение во время установки, что может способствовать возникновению усталостных трещин. Обратите внимание, что для ситуаций усталостной нагрузки максимальное давление, достигаемое в повторяющемся цикле, не должно превышать номинальное статическое давление в трубе. Рекомендуемые коэффициенты усталостного цикла для PVC-U, PVC-M и PVC-O приведены в справочных таблицах соответствующих стандартов, также эти данные могут предоставлять и производители.