Трубы ПВХ против чугунных. Часть 4

Американцы обращают внимание на то, что труба из ковкого чугуна доступна с номинальным давлением до 350 фунтов на квадратный дюйм во всех размерах, от 3 до 64 дюймов, а трубы из ПВХ — C900 или C905 — не производятся с таким же номинальным давлением, как у труб из ковкого чугуна. Также сравнивали гидростатическое давление разрыва 24-дюймовой трубы класса давления 200 из ковкого чугуна и 24-дюймовой трубы из PVC DR 25 (PR 165). В ходе лабораторных испытаний среднее давление разрыва 24-дюймовой трубы из ковкого чугуна составило 1523 фунтов на квадратный дюйм. Для трубы из ПВХ она была 527 фунтов на квадратный дюйм, что примерно в три раза меньше, чем для труб из ковкого чугуна. Обратите внимание на цифры — здесь речь идёт уже о троекратном, а не о четырехкратном преимуществе, как было заявлено вначале. Однако и это не имеет решающего значения, ведь даже в напорных водопроводных сетях такие показатели давления, при которых испытывались трубы, попросту невозможны. И, если привести сравнение из другой области: зачем для вывоза снега зимой привлекать карьерные самосвалы, когда вполне справятся и обычные? Иными словами повышенная прочность на разрыв чугунных труб всё равно останется невостребованной, поскольку и прочности труб ПВХ хватит с хорошим запасом.

Следующее утверждение американцев: прочность труб из ковкого чугуна не подвергается риску со временем. Это было бы правдой, если бы не подверженность любых металлических труб коррозии, которая заставляет подрядные организации по всему миру менять стальные и чугунные трубы на водоснабжении раз в 5-10 лет. Но вернёмся к исследованию. По утверждениям американских авторов, для труб из ковкого чугуна не существует измеримой зависимости между приложенной прочностью на разрыв и временем до разрушения. Таким образом, прочность для гидростатического проектирования труб из ковкого чугуна — это его минимальный предел текучести при растяжении, 42000 фунтов на квадратный дюйм. ПВХ реагирует на растягивающее напряжение, отказывая после периода времени, обратно пропорционального приложенному напряжению. Таким образом, прочность, используемая для гидростатического проектирования трубы из ПВХ, меньше, чем предел текучести материала, установленный в ходе испытания в течение короткого времени. Используемое значение прочности называется долговременной гидростатической прочностью, а также гидростатической расчётной основой (HDB). Значение HDB, которое определяется как напряжение, которое приводит к отказу через 100 000 часов (11,4 года), определяется в соответствии со стандартными процедурами ASTM путем экстраполяции данных, полученных в результате испытаний продолжительностью до 10 000 часов (1,14 года). Для соединения ПВХ, используемого в трубах C900 и C905, HDB составляет 4000 фунтов на квадратный дюйм. HDB будет меньше 4000 фунтов на квадратный дюйм для трубы из ПВХ, используемой при температуре выше +73,4 °F (выше комнатной).

Поскольку ни одно коммунальное предприятие не хочет, чтобы срок службы его трубы составлял всего 11,4 года, к долговременной гидростатической прочности применяется номинальный коэффициент безопасности. Номинальный коэффициент безопасности зависит от стандарта, по которому была изготовлена труба. Для ANSI / AWWA C905 и ANSI / AWWA C900-07 коэффициент безопасности равен 2,0. Для ANSI / AWWA C900-97 коэффициент безопасности составлял 2,5, что также включало допуск. Обе эти конструкции основаны исключительно на гидростатическом давлении и не учитывают любые другие локальные напряжения, которые могут возникнуть во время установки или во время работы, а также не учитывают возможные колебания давления. Тем не менее, эти факторы могут оказать большое влияние на ожидаемый срок службы трубы. Также в статье приведены кривые регрессии для труб ПВХ высокого давления (странно, что нет таких же данных по чугунным трубам, однако странно это только на первый взгляд). Кривая регрессии напряжения представляет собой график точек разрушения, который демонстрирует способность материала противостоять стрессу в зависимости от величины напряжения и продолжительности его воздействия. Таким образом, кривая стресс-регрессии представляет собой отрезок времени до отказа материала при данном уровне стресса. И, как показывает кривая, чем выше напряжение, тем короче ожидаемый срок службы трубы. На первый взгляд, убедительно, однако не для специалистов. В чём здесь подвох, узнаем в следующей части.