Свойства и сферы эксплуатации пластиковых трубопроводов. PP-R и PPR-CT. Свойства

Рандом-сополимеры (PP-R и PP-RCT будем здесь для удобства обозначать более привычной аббревиатурой PP-R) отличаются от гомополимера полипропилена (PP-H) весьма значительно различаются по своим физико-механическим свойствам. Сравнение гомополимера с рандом-сополимерами лучше всего проводить, рассматривая важнейшие механические свойства постепенно. Проходя по отдельным свойствам, вы с каждым разом будете всё яснее убеждаться, что модифицированный полипропилен значительно превосходит обычный и по своим эксплуатационным характеристикам. Тем любопытнее, что PP-R имеет в своём составе всего лишь 4-6% этилена, а 94-96% чистого полипропилена, в то время как гомополимер на 100% состоит из полипропилена, что понятно и по названию. И такая, вроде бы незначительная, добавка придаёт рандом-сополимерам превосходные механические свойства. Этиленовая добавка повышает гибкость труб и снижает остаточные напряжения.

И первый важный показатель здесь: модуль упругости, который равен 800 Н/мм2 у рандом-сополимеров и 1200 Н/мм2 у гомополимера — преимущество PP-R ровно в полтора раза. По определению модуль упругости представляет собой отношение удельного напряжения к деформации и является ключевым элементом при сравнении изделий из различных материалов, поскольку все остальные факторы являются уже относительными при оценке теплового напряжения в системе. Коэффициент теплового расширения для обоих материалов одинаков, 8,33 х 10-5. Поскольку температурные изменения материалов также схожи, именно модуль упругости является ключевым элементом, который определяет фактическое напряжение из-за изменений температуры в системе. Суть здесь в том, что чем выше модуль, тем больше наблюдаются напряжения в системе.

Еще одним ключевым преимуществом более низкого модуля упругости является влияние на конечные тепловые нагрузки. Поскольку площадь поперечного сечения трубы одинакова для обеих систем, результирующая конечная нагрузка основана на тепловой нагрузке. Поэтому чем ниже модуль упругости, тем ниже и тепловое напряжение и тем ниже нагрузки на трубы в результате повышения системы. Ещё один важный показатель: удлинение при разрыве, измеряемое в процентах: для гомополимера обычно берут цифры 80%-150%, однако у рандом-сополимеров этот показатель куда внушительнее: от 200% до 400% — результат лишь незначительной сополимеризации с этиленом. Показатели удлинения при разрыве используются для демонстрации гибкости системы. У PP-R этот показатель выше: отсюда и лучшая способность выдерживать скачки температур и давлений, которые могут вызвать тепловое расширение. И тот факт, что материал будет деформироваться в меньшей степени, защищает систему от возможных повреждений в непредвиденных условиях, вызванных в том числе экзотермическими реакциями, то есть колебаниями температуры среды, транспортируемой по трубопроводной системе, и температуры внешней среды.

Теперь рассмотрим такой показатель, как ударная вязкость, которая у PP-R составляет 20 кДж/м2, а у PP-H в два раза меньше: 10 кДж/м2. Ударная вязкость — это сопротивление или механическая энергия, поглощаемая пластиковым элементом в результате термических и механических воздействий (например, ударов). Преимущество большей ударной прочности — способность противостоять гидравлическим ударам и термическим ударам, вызванным большим объёмом среды повышенной температуры, которая вводится в трубопровод с другой температурой. Таким образом, документально подтверждено, что рандом-сополимеры могут работать при более высоких температурах и давлениях. Заметим, что в процессе формования фитингов возникает множество локальных точек напряжения, и эти элементы трубопровода являются первыми, которые выходят из строя, если подвергаются термическому, химическому и/или механическому воздействию. Именно по этой причине большинство производителей используют именно сополимеры полипропилена для производства PP фитингов, чтобы минимизировать остаточные напряжения. Впрочем, мы считаем, что смешивать различные виды полимерных материалов (даже типы одного материала) в трубопроводных системах неуместно, поскольку из-за этого снижается безопасность работы с агрессивными средами и срок эксплуатации трубопровода. Поэтому и фитинги, и трубы должны быть изготовлены из полимерного материала одного типа.