Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

1 сентября 2020
Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

Эту часть начнем с обсуждения конструкции напорных труб и фитингов из ПВХ, и в первую очередь заметим, что инженеры должны учитывать как долгосрочную, так и краткосрочную гидростатическую прочность. В зависимости от области применения также может потребоваться рассмотрение циклических давлений и рабочих температур. Гидростатическая прочность вязко-упругих материалов, таких как ПВХ и другие пластмассы, описывается линией регрессии напряжения. Этот подход отличается от подхода, используемого для линейно-упругих материалов, таких как сталь и другие металлы. Однако перед тем, как будут представлены особенности развития линии регрессии напряжения, должны быть определены ключевые переменные и их взаимосвязи и заданы такие значения, как кольцевое напряжение, минимальная толщина стенки, внутреннее давление, наружный диаметр трубы, а также соотношение размеров (DR) и стандартное соотношение размеров, более известное как SDR. Последнее значение обычно используется не только при производстве труб из ПВХ, но и трубной продукции из других пластиков. SDR представляет собой серии DR с шагом 25% (13,5, 17, 21, 26, 32,5, 41, 51 и т. д.).

Что касается DR, а этим значением инженеры пользуются чаще, то здесь отметим несколько моментов. Во-первых, чем ниже номер DR, тем толще стенка трубы. Давление конкретного DR постоянно, независимо от диаметра. Структурная прочность конкретного DR постоянна независимо от диаметра (будет обсуждаться далее). Труба с высоким DR имеет низкое номинальное давление, а труба с низким DR – высокое давление. Первым шагом в создании линии регрессии напряжения является сбор данных о разрушении под напряжением, которые получают путем нагнетания давления в образцах труб из ПВХ до различных кольцевых напряжений до тех пор, пока не произойдет разрушение (разрыв). Для этого указывается количество образцов, необходимых при различных уровнях напряжения для получения диапазона требуемых точек данных. Также должно быть указано давление, необходимое для создания кольцевого напряжения в трубе. В справочных таблицах также перечислены данные, полученные в результате гидростатических испытаний. Результаты чаще всего строятся в линейном масштабе с использованием декартовых координат, а также используется кривая наилучшего соответствия, которая в данном случае является кривой регрессии напряжения. Эта кривая представляет собой наиболее подходящий график зависимости напряжения от точек данных времени до отказа, но это не означает снижения прочности отдельной трубы с течением времени.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

Все напорные трубы из ПВХ, производимые в Европе и Северной Америке, должны быть экструдированы из ПВХ-компаундов, для которых установлены линии регрессии напряжений. Дело в том, что линия регрессии напряжений количественно определяет зависимость реакции трубы из ПВХ от приложенного внутреннего гидростатического давления и времени. Эталонное время безотказной работы, выбранное в североамериканских стандартах, составляет 100 тысяч часов (около 11,5 лет). Этот временной интервал имеет смысл, когда типичная линия регрессии напряжения для ПВХ выглядит так, чтобы реакция трубы из ПВХ на приложенное внутреннее гидростатическое давление или приложенное кольцевое напряжение стабилизировалась через определенное время. Более того, когда испытания набора данных на разрыв под напряжением выполняются в соответствии с определенным стандартом, стандартный метод испытаний на время до отказа пластиковой трубы при постоянном внутреннем давлении, и когда эти данные анализируются в соответствии с требованиями другого стандарта (ISO или ASTM), можно с максимальной точностью определить реакцию трубы из ПВХ на приложенные кольцевые напряжения для расчетного срока службы в период от 50 до 200 лет.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

Длительная прочность, используемая при проектировании, известна как гидростатическая расчетная основа (HDB). Для напорных труб из ПВХ HDB составляет 27,58 МПа или 4000 фунтов на квадратный дюйм. Линия регрессии напряжения разрабатывается в соответствии с применимыми стандартами ISO или ASTM. Затем определяется длительная гидростатическая прочность через 100 тысяч часов. Длительная гидростатическая прочность попадает в диапазон, позволяющий рассчитывать на HDB 27,58 МПа (4000 фунтов на квадратный дюйм). Ряд стандартов имеет другие требования, некоторые из которых являются статистическими по своей природе и касаются таких элементов, как доверительные интервалы, разброс и минимальное количество точек данных в каждом цикле регистрации. Другие требования связаны с материалами и определяют требования для 50-летнего значения длительной гидростатической прочности по сравнению со 100000-часовой длительной гидростатической прочностью. Также нужно рассмотреть и такое понятие, как кратковременная гидростатическая прочность. Нормальная линия регрессии напряжения (соответствующая стандартам) показывает способность трубы из ПВХ выдерживать значительно более высокое гидростатическое давление в течение коротких периодов времени применения, чем в течение длительных периодов времени.

Стандарты продукции для напорных труб из ПВХ включают эту концепцию в обязательные испытания контроля качества. Критерий годен / не годен для краткосрочного испытания (быстрый разрыв) значительно выше, чем уровень годен / негоден для 1000-часового теста: кольцевое напряжение при разрыве должно соответствовать или превышать уже более высокое значение (обычно 44 МПа), чтобы труба прошла быстрый разрыв тест. Тест быстрого разрыва откалиброван для повышения испытательного давления до разрыва за 60–70 секунд. Однако для прохождения 1000-часового испытания под давлением образец должен выдержать постоянное кольцевое напряжение более 28 МПа в течение 1000 часов без сбоев, что определяется как вздутие, разрыв или просачивание. Испытание на быстрый разрыв обеспечивает гарантию качества экструзии ПВХ и демонстрирует импульсную способность трубы из ПВХ. Испытания на быстрое разрушение в целях контроля качества обеспечивают кратковременную кольцевую прочность более 44 МПа или 6400 фунтов на квадратный дюйм. Результаты исследований, проведенных для подтверждения того, что ПВХ-труба в эксплуатации и под давлением сохраняет прочность на быстрый разрыв, обычно документируются и представляются в отчетах. Линия для длительной эксплуатации при определенном давлении на графиках испытаний означает, что образцы подвергались определенному кольцевому напряжению в течение указанного времени. Чтобы создать такой уровень напряжения, продукт DR 18 должен иметь определенное давление.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

Предполагается, что разрыв образца при ползучести произойдет в момент, когда кольцевое напряжение пересекает линию регрессии напряжения. Несмотря на то, что большая часть гидростатического ресурса образца бывает исчерпана, случается так, что прочность на быстрый разрыв оказывается выше, чем у новой трубы при давлении. Также важно то, что линия быстрого разрыва имеет тенденцию к возрастанию, что означает, что сопротивление быстрому разрыву имеет тенденцию увеличиваться, чем дольше труба находится в эксплуатации и под давлением. Далее рассмотрим влияние температуры на гидростатическую прочность. В Европе и в Северной Америке трубы из ПВХ рассчитаны на допустимое давление при температуре +23 °C (+73,4 °F). Когда рабочая температура опускается ниже +23 °C (+73,4 °F), допустимое давление трубы из ПВХ увеличивается. Это увеличение рассматривается как неустановленное дополнение к рабочему запасу прочности, но не учитывается в процессе проектирования. И наоборот, когда рабочая температура поднимается выше +23 °C (+73,4 °F), допустимая нагрузка на трубы из ПВХ снижается. Справочные значения, представленные в соответствующих стандартах, отображают реакцию труб ПВХ с изменением рабочей температуры.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 17

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