Продольные напряжения пластиковых труб. Часть 10

Для некоторых трубопроводов глубина провисания должна быть ограничена из-за возможного скапливания отложений внутри труб и особенно стыков трубопровода. Типичными примерами являются трубы, которые транспортируют твёрдые вещества и отложения, такие как канализационные стоки. В низких точках провисания, которые могут возникнуть в соединении с использованием эластомерного уплотнения или по всей длине трубопровода, отложения твёрдых веществ и осадка могут накапливаться при низкой скорости потока, что типично для безнапорных трубопроводов. Чрезмерные отложения могут снизить пропускную способность трубы. Опыт показывает, что в безнапорных трубопроводах из ПВХ до тех пор, пока сохраняется общий средний уклон линии, прогиб и отложения не оказывают негативного влияния на их пропускную способность. В санитарных коллекторах гниение образует метан и другие газы, которые приводят к коррозии бетонных и металлических материалов труб, но благодаря некоррозионной природе термопластов, таких как ПВХ, эти трубопроводы не вызывают беспокойства.

Чтобы ограничить глубину осадочных отложений, исходя из полевого опыта, типичная рекомендуемая максимальная глубина отложения y для трубы с внутренним диаметром ID не должна превышать следующего значения: у = 0,15 (ID). На этой глубине уменьшение площади поперечного сечения трубы составляет 9,4%. Глубина отложений может быть увеличена, если поток достаточно быстр, чтобы смыть твердые частицы. Прерывистый быстрый поток характерен для напорных трубопроводов и бытовых канализационных линий. Идём дальше. Действие рычага патрубка на раструб в соединениях с эластомерными уплотнениями следующее. Из полевого опыта, в случае раструбных и патрубковых соединений коленчатого типа (то есть при изменении направления трубопровода) большее беспокойство, чем продольный изгиб и отклонение, представляет собой действие рычага втулки в раструбе. Рычажное действие — это своеобразное «открывание» раструба патрубком при превышении допустимого отклонения соединения, θ. Производители публикуют значения максимально допустимого прогиба соединения, который может учитываться в качестве зазора между втулкой и раструбом. При превышении втулка непосредственно соприкасается с раструбом и прижимается к краю раструба давлением P. Усилие на краю раструба является грубым Q = PD. Напряжение натяжения в раструбе составляет σ = PD / 2t = Q / 2t.

Если сила Q на кромке раструба чрезмерна, появляется продольная трещина в результате натяжения из-за внутреннего давления, P. Изгибающий момент игнорируется, потому что отклонение кольца раструба мало. Вот исходные данные для примера: D = 13,2 дюйма (335 мм); t = 0,8 дюйма (20 мм); предел текучести, σ = 7 тыс.фунтов / кв.дюйм (48 МПа); длина участка трубы L = 20 футов (6 м). Вопрос №1: какова будет сила Q на кромке раструба при пределе текучести, σ? Согласно уравнению, Q = 11,2 тысяч фунтов (50 МН). Вопрос №2: какова должна быть сила рычага F на конце трубы длиной 20 футов, которая привела бы к растрескиванию трубы? Сила Q на кромке раструба вызвана воздействием рычага на патрубок, то есть Q = FL / X на дюйм, где F — длина трубы, а X — длина монтажной вставки. Если длина вставки составляет X = 7,5 дюйма (190 мм), F = QX / L = 11,2 тысячи фунтов (7,5 / 240). Подставляя значения, F = 350 фунтов (1,6 кН). Глубина вставки X зависит от производителя и может варьироваться от 6,5 дюйма (165 мм) до 8,8 дюйма (224 мм). X = 7,5 дюйма (190 мм) в приведённом выше примере представляет среднее значение по отрасли в мире.

Приведённый результат показывает, что раструб может быть сломан из-за грубого обращения, например, в результате работы экскаватора, который может втолкнуть втулку в раструб. Кроме того, производители рекомендуют использовать только те совместимые элементы, которые предназначаются специально для данного типа трубопровода. Также обязательно, чтобы соединения были выровнены, смазаны, а втулка вставлена в раструб достаточно осторожно: тогда втулка при сжатии не растрескается.