Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластиковые и металлические трубопроводы: прочность

23 января 2019
Пластиковые и металлические трубопроводы: прочность
Автор
Автор статьи: Юрий Белоусиков

Приступаем к обзору физико-механических и химико-биологических свойств пластиковых и металлических трубопроводов и начнём с прочности. Для начала немного цифр: выясним модуль упругости рассматриваемых материалов, поскольку это одна из ключевых характеристик для определения прочности, ведь способность сопротивляться деформации — важная характеристика для материалов, из которых изготавливают трубы и трубопроводную арматуру.

Итак, самым прочным материалом с наивысшим модулем упругости по Юнгу является сталь: значение составляет около 200 ГПа (берём усреднённую цифру, поскольку для разных марок стали цифры будут немного различаться). Медь и чугун имеют примерно одинаковый модуль упругости, равный 110 ГПа. А что же пластики? Модуль упругости ПВХ равен 3 ГПа, то есть сталь более чем в 65 раз прочнее поливинилхлорида. Полипропилен имеет примерно в два раза меньший модуль упругости, чем ПВХ — 1,5 ГПа. Чуть больше он у обычного полиэтилена — 2 ГПа. Казалось бы, без вариантов, но почему же тогда пластиковые трубы всё активнее используются в том числе и в промышленных приложениях? Нужно учитывать не только кратковременную прочность (которая как раз измеряется модулем упругости по Юнгу), но также эластичность материалов, устойчивость на разрыв, и здесь получается, что пластики на самом деле немногим хуже, а по некоторым показателям и лучше металлов.

Пластиковые и металлические трубопроводы: прочность

Так, например, пластичность полимеров значительно выше, что означает, что большинство деформаций они способны компенсировать, не разрушаясь. При обычной температуре (будем использовать стандартное значение +20С) относительное удлинение стали не превышает 7%, чугуна — 0,5%, то есть чугун почти не удлиняется, что характерно для всех хрупких материалов. Это означает, что при усилии, превышающем модуль упругости материала, чугунные элементы трубопровода просто расколются. Сталь же не только выдержит большее напряжение, но и способна лучше компенсировать механические воздействия. Впрочем, у стальных труб другая беда — их враг коррозия, которая действует совершенно иначе, нежели механическим способом. Теперь давайте приведём данные по остальным материалам. Относительное удлинение мягкой меди составляет около 50%, то есть медь значительно лучше компенсирует избыточное напряжение. Но все эти показатели значительно уступают тем, которые демонстрируют пластики.

Пластиковые и металлические трубопроводы: прочность

Например, относительное удлинение ПВХ может достигать 100% и более у мягких разновидностей, у НПВХ показатели примерно такие же, как и у меди. А вот относительное удлинение полипропилена при разрыве составляет уже 200%, и это минимальное значение для наиболее твёрдых типов полипропилена, а максимальное относительное удлинение полипропилена может достигать 800%, а у полиэтилена и вовсе доходит до 1000%. Следует также учесть, что эти показатели будут ещё выше с увеличением температуры, а вот относительное удлинение металлических изделий с увеличением температуры будет расти далеко не такими темпами. Металлы, конечно, прочнее, однако дело в том, что запаса прочности пластиков вполне хватает для того, чтобы по пластиковым трубопроводам можно было транспортировать различные жидкости и газы под давлением, причём давление в отдельных случаях может достигать 25 бар и даже выше (для этого производятся специальные типы полимерных труб и трубопроводной арматуры). В следующей части рассмотрим термостойкость металлов и пластиков, использующихся в промышленных трубопроводных системах.

Пластиковые и металлические трубопроводы: прочность

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад