Напорные трубы ПВХ против динамических напряжений. Часть 2

Суточные изменения давления — это постепенные изменения давления, которые происходят в большинстве распределительных трубопроводов в результате ежедневного изменения спроса. Общепринято, что изменения суточного давления не вызывают усталости. Единственное конструктивное соображение, необходимое для этого типа колебаний давления, заключается в том, что максимальное давление не должно превышать номинальное давление в трубе. 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 они рассчитаны, при условии, что более высокие давления имеют короткую продолжительность. Однако эта характерная особенность до сих пор не используется при проектировании в России, и рекомендации по проектированию указывают, 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 расчетное давление, такое же допущение может не применяться ко всей трубопроводной системе. Там, где ожидается создание отрицательных давлений, следует рассмотреть возможность поперечной деформации. Однако эта тема выходит за рамки данной статьи, и мы её рассматривать не будем. Усталостная реакция термопластичных материалов труб, особенно ПВХ, была тщательно исследована учёными из разных стран. 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 потому была принята нижняя граница для целей проектирования. Этот подход сохраняется здесь, потому что он гарантирует, что конструкция имеет положительный коэффициент безопасности, и признает, что трубопроводы могут нести незначительное поверхностное повреждение во время установки, что может способствовать возникновению усталостных деформаций (например, 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. В зависимости от материала и количества циклов их значение колеблется от 0,25 до 1. Для PVC-U основные значения следующие: для 1-3 циклов в день берётся расчётный коэффициент, равные единице, для 5-10 циклов — 0,75, для 25 циклов — 0,5, для 100 и более циклов в день — 0,38.