...
 Особенности и преимущества полиэтиленовых труб

Особенности и преимущества полиэтиленовых труб

Features and benefits of polyethylene pipes

При выборе типа труб выбирайте надежный, долговечный и экономичный тип. 

Одностенные полиэтиленовые трубы являются экономичным решением для широкого спектра применений трубопроводов, включая газораспределение, городское водоснабжение и канализацию, промышленность, морские объекты, горнодобывающую промышленность, свалки, энергетические и телекоммуникационные каналы. Кроме того, полиэтиленовые трубы эффективны для воздушных, подземных, надводных, плавучих и морских сооружений.

По словам Дэвида А. Уиллоуби, 1 от компании P.O.E является одной из основных причин роста использования пластиковых труб, экономии затрат на монтаж, предоставления рабочих и необходимого оборудования по сравнению со старыми обычными трубами. Если к этому добавить возможность снижения затрат на техническое обслуживание и увеличения срока службы, то станет понятно, в чем причина острой конкуренции полиэтиленовых труб на мировых рынках.

Одно из первых применений труб из полуплотного полиэтилена (MDPE 2) — газораспределение. На самом деле, многие из систем, которые используются в настоящее время, успешно работают с 1960 года. Сегодня 95% труб для транспортировки природного газа диаметром менее 12 дюймов, установленных в Америке и Канаде, представляют собой полиэтиленовые трубы. Полиэтилен является предпочтительным продуктом не только в Северной Америке, но и во всем мире.

В течение почти 50 лет полиэтиленовые трубы использовались в системах питьевого водоснабжения и постоянно получали одобрения и расширялись в городских условиях. Полиэтиленовые трубы проходят контроль качества по стандартам NSF, AWWA и ASTM.

Ниже приведены некоторые из особых преимуществ полиэтиленовых труб:

Экономия стоимости жизненного цикла

В городских условиях стоимость жизненного цикла полиэтиленовых труб может быть значительно ниже, чем у других типов труб. Полностью гладкая внутренняя поверхность полиэтиленовых труб сохраняет особые свойства текучести, а термическая сварка исключает протечки. Было доказано, что эти элементы являются удачной комбинацией для снижения эксплуатационных расходов системы.

Герметичные и полностью герметичные соединения

Соединение полиэтилена с помощью термической сварки создает герметичные соединения, такие же прочные, как трубы, или даже прочнее. Использование сварки в городских условиях устраняет возможные точки утечки, которые существуют в других типах труб, таких как трубы из ПВХ или железа, при использовании обычных 4 соединений «папа-мама» через каждые 10–20 футов.

Во всех этих соединениях «папа-мама» используются резиновые шайбы, которые со временем изнашиваются и могут протечь, по этой причине (допустимая норма утечки воды) в них составляет 10% и более, а вот в полиэтиленовых трубах эта норма с учетом возможность применения сварки относительно нулевая. Кроме того, сварные точки из полиэтилена обладают свойством самоудерживания, что при сохранении целостности соединений устраняет необходимость в дорогостоящих амортизаторах или ударных блоках.

Несмотря на преимущества метода соединения сваркой встык, у инженеров есть и другие способы соединения полиэтиленовых труб, в том числе электромуфтовые и механические соединения.

В электромуфтовых соединениях трубы или стыки соединяются друг с другом с помощью встроенного в них электронагревателя.

Иногда необходимы механические соединения для соединения трубы с другими частями, такими как клапаны или другие устройства. Для таких целей были созданы специальные соединения, которые в изобилии доступны для удовлетворения большинства практических потребностей.

Коррозионная стойкость и устойчивость к химическим веществам

Полиэтиленовые трубы не ржавеют, не гниют, не прокалываются, не разбухают, не вызывают роста живых организмов внутри или снаружи трубы. Полиэтиленовые трубы обладают отличной химической стойкостью и являются предпочтительным материалом, используемым во многих агрессивных химических средах. Хотя полиэтиленовые трубы не подвержены влиянию природного грунта, который является химически активным, но, как и любая другая труба, при загрязнении грунта органическими растворителями (нефтью, дизельным топливом) может возникнуть необходимость в способах монтажа, предохраняющих полиэтиленовую трубу от контакта. Защитить органическим растворителем.

Следует иметь в виду, что защита от проникновения жидкости необходима даже в случае металлических труб и других типов труб, которые соединяются друг с другом с помощью шайб. Как правило, для всех трубопроводных систем, прокладываемых в загрязненном грунте, при монтаже необходимо использовать защитные решения, гарантирующие качество перекачиваемой жидкости.

Гибкость и устойчивость к усталости

  1. Полиэтиленовые трубы на месте установки могут окончательно изгибаться до радиуса, примерно в 30 раз превышающего их номинальный диаметр.
  2.  В зависимости от толщины стенки трубы это количество может быть меньше. Например, 12-дюймовая полиэтиленовая труба может деформироваться в радиусе до 32 футов в месте установки и в холодном состоянии. Это устранит многие соединения.

которые используются для угловых изменений в системе трубопроводов, а также облегчают монтаж. Долговечность полиэтиленовых труб хорошо изучена. Полиэтилен обладает исключительной устойчивостью к усталости и при самом высоком рабочем давлении может выдерживать несколько колебаний давления до 100% выше своего максимального рабочего давления без какого-либо негативного влияния на долгосрочные рабочие характеристики.

Сейсмостойкость

Прочность 3 и гибкость полиэтиленовых труб наряду с другими их особыми свойствами, такими как отсутствие утечек и полная фиксация соединений в результате сварки, сделали их пригодными для прокладки в активных грунтовых средах и местах, подверженных землетрясениям.

Структурные преимущества

Такие свойства, как легкий вес, гибкость и полностью изолированные, герметичные соединения, вместе обеспечивают экономичные и уникальные методы монтажа, недоступные для других материалов. На многих объектах такие методы установки, как горизонтально-направленное бурение, замена труб с использованием взрывных работ старых труб, 1 скользящая линия, 2 бурение и укладка, а также полупогружная или плавающая установка трубы со втулкой, могут значительно облегчить строительство. и значительно сэкономить время и деньги.

Системы полиэтиленовых трубопроводов легче монтировать с весом примерно в одну восьмую веса стальных труб того же размера и с использованием интегрированных, герметичных соединений, совместимых с различными условиями работы и не требующих тяжелой грузоподъемной техники. Полиэтиленовые трубы производятся стандартных размеров от 50 футов и более и наматываются в большие бухты диаметром от 6 дюймов и более. В некоторых специальных диаметрах доступны бухты длиной более 1000 метров.

Полиэтиленовые трубы выдерживают удары, особенно в холодных погодных условиях, когда другие трубы могут треснуть и сломаться, намного лучше, чем трубы из ПВХ. Поскольку соединения полиэтилена, сваренные встык, такие же прочные, как и трубы, их можно соединить на земле на очень большую длину, а затем уложить непосредственно в траншею или пробурить по траектории скважины с помощью наклонно-направленного бурения. или используется в процессе реконструкции трубы. Следует отметить, что условия строительной площадки оказывают существенное влияние на выбор способа монтажа.

Долговечность

Установка полиэтиленовых труб экономически эффективна благодаря физическим свойствам трубы, герметичным соединениям и сниженным затратам на техническое обслуживание, а также в долгосрочной перспективе дешевле. В производстве полиэтиленовых труб срок полезного использования этих труб оценивается в среднем от 50 до 100 лет при условии, что трубопроводная система спроектирована и установлена правильно и используется в соответствии с опубликованными промышленными образцами и рекомендациями производителя труб.

Эта долговечность и долгий срок службы сэкономят затраты на замену этих труб. Правильно спроектированные и установленные системы полиэтиленовых труб практически не нуждаются в постоянном техническом обслуживании. Полиэтиленовая труба устойчива к большинству распространенных химических веществ и не подвержена риску гальванической коррозии или электролиза. Гидравлический износ — поскольку внутренняя поверхность полиэтиленовой трубы не имеет шероховатостей, эти трубы относятся к гладким трубам, группе, создающей наименьшее сопротивление потоку жидкости.

В случае использования воды коэффициент Хазена-Вильямса С равен 150 и не меняется с течением времени. У других типов труб коэффициент С резко снижается с течением времени и в результате коррозии, набухания или образования живых тканей, мхов и т. д. Полиэтиленовые трубы сохраняют гладкость внутренней поверхности и пропускную способность без коррозии, набухания или роста живых тканей и гарантируют гидравлическую эффективность системы в течение расчетного срока службы.

Термостойкость

Обычный диапазон рабочих температур полиэтиленовых труб в условиях высокого давления составляет от 0 до 140 градусов по Фаренгейту. Но для условий работы с низким давлением и некоторых специальных применений этот материал выдерживает гораздо более низкие температуры (до -40 градусов по Фаренгейту и ниже), а также существуют специальные составы полиэтилена, которые можно использовать при относительно более высоких температурах. . Обширные испытания и многочисленные применения этих труб в очень холодных условиях показали, что эти условия работы не оказывают большого влияния на прочность и функциональные свойства трубы.

Многие полиэтиленовые смолы, используемые в полиэтиленовых трубах, подвергались стресс-тестам не только при стандартной температуре 73 градуса по Фаренгейту, но и при более высоких температурах, таких как 140 градусов по Фаренгейту. Как правило, полиэтиленовые трубы сохраняют большую прочность при высоких температурах, чем другие термопластичные материалы, такие как ПВХ.

Полиэтиленовые материалы сохраняют примерно 50% своей прочности при 73 градусах по Фаренгейту и 140 градусов по Фаренгейту, в то время как ПВХ при 140 градусах по Фаренгейту теряет почти 80% своей прочности при 73 градусах по Фаренгейту. В результате полиэтиленовые трубы можно использовать во многих сантехнических применениях. Его использовали в широком диапазоне температурных перепадов. Возможности и преимущества полиэтилена очень широки, и некоторые из его наиболее важных свойств были объяснены в предыдущих параграфах. В других главах этого справочника приводится более подробная информация о свойствах и исследованиях, на основе которых эти функции получены.

Многие функциональные характеристики полиэтиленовых труб являются прямым результатом сочетания двух важных физических свойств полиэтиленовых труб, испытанных при различных давлениях. Эти два свойства включают ударную вязкость и вязкоупругое поведение. Мы предлагаем читателю помнить об этих двух особенностях при рассмотрении следующих глав этого руководства.

Прочность

Прочность – это способность материала изменять форму под действием напряжения, не разрушаясь или в конечном итоге ломаясь. Также под ударной вязкостью иногда трактуют способность увеличивать деформацию при растяжении, а это одна из важных характеристик полиэтиленовых труб, как при наземной, так и подземной эксплуатации. Например, в результате нагрузки с поверхности земли полиэтиленовая труба, заглубленная в грунт, изменяет свою форму и ее круглое сечение меняется на овальное, при этом ее вертикальный диаметр уменьшается, а горизонтальный диаметр несколько увеличивается.

Увеличение горизонтального диаметра заставляет земляную стенку давить по ширине трубы, это давление предотвращает дальнейшую деформацию трубы и в конечном итоге приводит к устойчивости трубы. Эта задача, в конечном счете, обеспечивает формирование конструкции «грунт-труба» и придает бетонным материалам способность выдерживать вертикальные грунтовые нагрузки или другие вертикальные нагрузки.

Эти нагрузки могут привести к выходу из строя более прочных труб, но с более низкой деформационной способностью. Гофрированные материалы, такие как полиэтилен, используемые в воде, природном газе и промышленных трубопроводах, могут увеличить местные напряжения из-за неправильной установки, когда валуны, щебень или пни могут быть размещены в положении, прижимающем внешнюю поверхность трубы,

Терпеть спокойно. Существует множество других строительных условий, которые могут привести к эффектам, аналогичным описанным выше, например, изгиб трубы, превышающий допустимую деформацию, недостаточное армирование трубы, неудачное выравнивание трубы для соединения с жесткими конструкциями и т. д. низкая ударная вязкость подвергается таким условиям увеличения местного напряжения, они не имеют надлежащих характеристик жестких материалов, таких как полиэтилен.

Материалы с низкой ударной вязкостью и деформируемостью по-разному реагируют на повышенную нагрузку. Материалы, чувствительные к деформации, имеют сложный анализ напряжения, и существует вероятность увеличения напряжения в определенных частях материала. Если какое-либо из этих напряжений превысит установленный в проекте предел, начнется развитие трещин и может привести к полной поломке детали или изделия. В таких материалах, как полиэтиленовые трубы, они герметичны.

Можно вызвать более локальную деформацию, не вызывая необратимых повреждений, таких как растрескивание. Фактически локальная деформация вызывает значительное распространение и потерю местного напряжения без какого-либо вредного воздействия на трубу. В результате, как правило, структурный расчет материалов, действующих в режиме потери устойчивости, может быть выполнен на основе среднего напряжения, и этот факт значительно облегчает протокол проектирования. Для обеспечения достаточной ударной вязкости (деформируемости) разработаны специальные требования, входящие в перечень структурных свойств материалов, от которых ожидается упрочняющее поведение;

Например, можно упомянуть требования, опубликованные для труб из ковкого чугуна и мягкой стали. Прочность всегда считалась одной из особых и неотъемлемых характеристик полиэтиленовых труб, и это было одной из основных причин постоянного использования этого материала для распределения природного газа в Северной Америке на протяжении более 30 лет.

Прочность полиэтиленовых труб нового поколения была значительно улучшена по сравнению со старыми образцами, которые сами по себе были очень успешными в газовой, водопроводной, канализационной, промышленной, морской и горнодобывающей промышленности 50 лет назад.

Рекомендуется обратиться к Главе 3, Свойства материалов, для более подробного обсуждения этой уникальной особенности полиэтиленовых материалов, особенно о новых высокоэффективных версиях этого материала и исключительных конструктивных преимуществах, которые они принесли с собой. мир сантехники.

Вязкоупругое свойство вязкоупругости полиэтиленовой трубы представляет собой материал с вязкоупругой структурой. Из-за своей молекулярной природы полиэтилен имеет сложное сочетание текучих и эластичных свойств. В результате этот материал проявляет свойства между металлическими кристаллами и очень вязкими, медленно текущими жидкостями. Эти концепции подробно обсуждаются в главе «Технические свойства» данного руководства.

Вязкоупругая природа полиэтилена привела к двум инженерным свойствам, которые используются при проектировании полиэтиленовых водопроводных систем:

Демпфирование ползучести и напряжения.

Ползучесть — это составляющая деформации, определяемая как зависящая от времени составляющая вязкого течения. Ползучесть также определяется как реакция полиэтилена на постоянную нагрузку с течением времени. Когда полиэтилен подвергается постоянной нагрузке, он немедленно подвергается деформации, которую можно предсказать по модулю упругости, который можно предсказать по кривой растяжения-напряжения. В дополнение к этой мгновенной деформации материал продолжает деформироваться медленнее при высоких нагрузках, и если нагрузка достаточно высока,

Материал может быть поврежден или сломан. В соответствии с промышленными стандартами полиэтиленовые трубы были спроектированы как часть твердых материалов 4, так что согласно предлагаемым промышленным образцам деформация, возникающая в результате несущей нагрузки, или, другими словами, та же ползучесть, уменьшается настолько, что может игнорировать с точки зрения техники.

демпфирование

Натяжение — еще одна уникальная характеристика, которая является результатом вязкоупругой природы полиэтилена. Когда полиэтилен подвергается постоянному напряжению (деформация в определенной степени), сохраняющемуся в течение некоторого времени, нагрузка или напряжение, вызванные деформацией, со временем медленно уменьшаются, хотя никогда полностью не снимаются.

Это демпфирование напряжения в ответ на нагрузку очень важно при проектировании систем полиэтиленовых труб. Это реакция, которая уменьшает напряжение в участках трубы, которые подвергаются постоянной нагрузке.

Реакция систем полиэтиленовых труб на нагрузку, как вязкоупругих материалов, зависит от времени. Благодаря ползучести и демпфирующим свойствам полиэтилена модуль упругости резко снижается с течением времени нагружения. Модуль упругости момента для внезапных событий, таких как гидравлический удар при 73 ° F, составляет около 150 000 фунтов на квадратный дюйм. Для событий, которые немного дольше, чем внезапные события, но все же краткосрочные, такие как оседание почвы и биологическая нагрузка, кратковременный модуль полиэтилена при 73 градусах по Фаренгейту составляет от 110 000 до 130 000 фунтов на квадратный дюйм; И кажущийся модуль уменьшается примерно до 20 000–30 000 фунтов на квадратный дюйм в долгосрочной перспективе. Модуль, как мы увидим в следующих главах, является ключевым стандартом при проектировании систем полиэтиленовых трубопроводов.

Реакция полиэтилена на нагрузку, зависящая от времени, придает полиэтилену уникальную эластичность и устойчивость к внезапным или относительно кратковременным нагрузкам. В качестве примера можно упомянуть стойкость полиэтилена к явлению голубого молотка, которое будет более подробно рассмотрено в следующих разделах этой книги.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

девятнадцать − четыре =

Серафинит - АкселераторОптимизировано Серафинит - Акселератор
Включает высокую скорость сайта, чтобы быть привлекательным для людей и поисковых систем.