Какие свойства делают полиэтилен особенным?

Когда работодатели и подрядчики хотят выбрать прочную, надежную и экономичную трубу для своих проектов, полиэтилен является их первым выбором. Одностенные полиэтиленовые трубы представляют собой экономичное решение для широкого спектра трубопроводов, включая газораспределение, городское водоснабжение и канализацию, промышленные предприятия, судоходство, горнодобывающую промышленность, мусорные свалки, энергетические и телекоммуникационные объекты.

Также эти трубы эффективны для воздушных, подземных, надводных, плавучих и морских объектов. По словам г-на «Вилаби» из P.O.E. Одной из основных причин роста использования пластиковых труб является экономия затрат на установку, предоставление 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.

Использование в распределении природного газа является одним из первых применений труб из полуплотного полиэтилена (MDPE). Сегодня 95% труб для транспортировки природного газа диаметром менее 12 дюймов, установленных в Америке и Канаде, представляют собой полиэтиленовые трубы. Полиэтилен считается лучшим выбором для промышленных труб во всем мире.

После 50 лет непрерывного использования полиэтиленовых труб для перекачки питьевой воды этому типу удалось получить международное одобрение и рост использования в городах. Полиэтиленовые трубы проходят контроль качества по стандартам NSF, AWWA и ASTM.

Сейчас мы объясним, чем особенны трубы из полиэтилена.

• Высокий жизненный цикл: городское использование полиэтиленовых труб имеет очень низкую стоимость жизненного цикла. 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 термосварки создает герметичные соединения, такие же прочные, как трубы, или даже прочнее. Использование сварки в городских условиях устраняет возможные точки утечки, которые присутствуют в других типах труб, таких как трубы из ПВХ или железа, благодаря использованию соединений «папа-мама» через каждые 10–20 футов во всех этих соединениях. Используются резиновые прокладки «папа-мама», которые со временем изнашиваются и могут протечь, поэтому «допустимая степень утечки воды» в них составляет 10% и более, а в полиэтиленовых трубах это количество. Этилена относительно ноль из-за возможности использования сварки. плюс температура кипения

Полиэтиленовые коррозионные материалы обладают свойством самоудерживания, что при сохранении целостности соединений избавляет от необходимости использования дорогих амортизаторов или амортизирующих блоков. Несмотря на преимущества, которыми обладает метод соединения сваркой встык, у инженеров есть и другие способы его использования для соединения полиэтиленовых труб, к которым относятся 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 и химическая стойкость: полиэтиленовые трубы не подвержены ржавлению, гниению и проколам. Они также не вызывают роста живых организмов внутри или снаружи трубы. Полиэтиленовая труба обладает высокой химической стойкостью. Хотя на полиэтиленовые трубы не влияет естественный химически активный грунт, но, как и на любую другую трубу, если грунт загрязнен органическими растворителями (такими как масло и дизельное топливо), может возникнуть необходимость в методах монтажа, в которых используются полиэтиленовые трубы. Защищать от контакта с органическим растворителем. Разумеется, защита от проникновения растворителя необходима даже в металлических трубах и других типах труб, которые соединяются друг с другом с помощью шайб. Как правило, для всех трубопроводных систем, находящихся в загрязненной почве. устанавливаются, при монтаже необходимо использовать безопасные решения, гарантирующие качество перекачиваемой жидкости.
• Гибкость и устойчивость к усталости: полиэтиленовые трубы на месте установки могут окончательно сгибаться до радиуса, примерно в 30 раз превышающего их номинальный диаметр, который может быть меньше в зависимости от толщины стенки трубы. Например, 12-дюймовая полиэтиленовая труба в холодном состоянии может деформироваться в радиусе до 32 футов. Эта проблема устраняет многие соединения, которые используются для угловых изменений в системе трубопроводов, а также облегчает монтаж. Полиэтилен обладает исключительной устойчивостью к усталости и при самом высоком рабочем давлении может выдерживать несколько колебаний давления до 100 %, чтобы поддерживать свое максимальное рабочее давление без какого-либо негативного влияния на долгосрочные функциональные возможности.
• Сейсмостойкость, гибкость полиэтиленовых труб, а также другие их особые свойства, такие как герметичность и полная герметичность соединений в результате сварки, сделали их подходящими для прокладки в активных грунтовых средах и местах, подверженных землетрясениям.
• Конструктивные преимущества: такие свойства, как малый вес, гибкость и полностью изолированные, герметичные соединения, в совокупности обеспечивают экономичные и уникальные методы установки, недоступные для других материалов. На многих объектах методы установки, такие как горизонтально-направленное бурение, замена труб с использованием взрывных работ при бурении и укладке старых тросов, а также полуплавающая или плавающая установка труб, могут значительно облегчить строительство. и значительно сэкономить время и деньги. Полиэтиленовые трубопроводные системы легче монтировать с весом примерно в одну восьмую веса стальных труб того же размера и с использованием встроенных 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 гораздо лучше выдерживают удары, особенно в холодных погодных условиях, когда другие трубы могут треснуть и сломаться, чем трубы из ПВХ. Поскольку соединения полиэтилена, сваренные встык, прочны, как трубы, их можно соединять на земле очень длинными участками, а затем помещать непосредственно в траншею или с помощью наклонно-направленного бурения по пути. Он выкопал колодец или использовал его в процессе восстановления трубы 4. Следует отметить, что условия строительной площадки оказывают существенное влияние на выбор способа монтажа.
• Долговечность: установка полиэтиленовых труб экономична и менее дорога в долгосрочной перспективе благодаря физическим свойствам трубы, герметичным соединениям и снижению затрат на техническое обслуживание. В производстве полиэтиленовых труб срок полезного использования этих труб оценивается в среднем от 50 до 100 лет при условии, что система трубопроводов спроектирована и установлена правильно и используется в соответствии с опубликованными промышленными образцами и рекомендациями производителя труб. они поражают 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.
• Гидравлическая эффективность: поскольку внутренняя поверхность полиэтиленовой трубы не имеет шероховатостей, эти трубы относятся к категории гладких труб, группе, создающей наименьшее сопротивление потоку жидкости.
• Термостойкость: обычный диапазон температур полиэтиленовых труб в условиях высокого давления составляет от 0 до 140 градусов по Фаренгейту. Но для рабочих условий низкого давления и некоторых специальных применений этот материал может выдерживать гораздо более низкие температуры, чем многие полиэтиленовые смолы, используемые в полиэтиленовых трубах, не только при стандартной температуре 73 градуса по Фаренгейту, но и подвергались стресс-тестам при более высоких температурах. например 140 градусов по Фаренгейту. Как правило, полиэтиленовые трубы сохраняют свою прочность лучше, чем другие термопластичные материалы, такие как ПВХ, при высоких температурах. Полиэтиленовые материалы сохраняют примерно 50% своей прочности при 73°F и 140°F, в то время как ПВХ при 140°F теряет почти 80% своей прочности при 73°F. В результате полиэтиленовые трубы можно использовать во многих сантехнических устройствах в широком диапазоне температурных изменений.
• Прочность: Прочность – это способность материала изменять форму под воздействием напряжения без разрушения или окончательной поломки. Также под ударной вязкостью иногда трактуют способность к увеличению деформации 2 (увеличение длины), 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 грунтовую стенку давить на ширину трубы, это давление предотвращает дальнейшую деформацию трубы и в конечном итоге приводит к устойчивости трубы. Эта задача в конечном итоге 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. Коррозионно-активные материалы, такие как полиэтилен, которые используются в водопроводе, природном газе и промышленных трубопроводах, могут увеличивать локальные напряжения в результате неправильной установки, когда валуны, щебень или пни могут быть в состоянии давить на внешнюю поверхность трубы. , несите его смело. Существует множество других строительных условий, которые могут привести к эффектам, подобным описанным выше, например, изгиб трубы, превышающий допустимую деформацию, недостаточное армирование трубы, неудачное выравнивание трубы для соединения с жесткими конструкциями и т. д. локальная деформация, не вызывающая необратимых повреждений, таких как растрескивание. Фактически локальная деформация вызывает значительное распределение локальных напряжений и потери без какого-либо вредного воздействия на трубу. В результате, как правило, структурный расчет материалов, действующих в состоянии потери устойчивости, может быть выполнен на основе среднего напряжения, и этот факт значительно облегчает протокол расчета.
• Вязкоупругие свойства: Полиэтиленовая труба 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.

Вязкоупругая природа полиэтилена привела к двум инженерным свойствам, которые используются при проектировании полиэтиленовых водопроводных систем: ползучести и демпфированию напряжения.

• Ползучесть: это составляющая деформации, определяемая как зависящая от времени составляющая вязкого течения. Ползучесть к реакции полиэтилена на постоянную нагрузку во времени также интерпретируется. Когда полиэтилен подвергается постоянной нагрузке,
  Он немедленно подвергается деформации, которую можно предсказать по модулю упругости из кривой растяжения-деформации Is. В дополнение к этой мгновенной деформации материал продолжает деформироваться при высоких нагрузках с меньшей скоростью, и если нагрузка
  Если размер достаточно большой, материал может быть упакован или сломан.
  Демпфирование напряжения — еще одна уникальная особенность, которая является результатом вязкоупругой природы полиэтилена. Когда полиэтилен подвергается постоянному напряжению, деформации в определенной степени, которая сохраняется в течение определенного периода времени, возникает нагрузка или напряжение, вызванное деформацией, медленно уменьшающееся с течением времени, но никогда полностью не устраняющееся. Это демпфирующее напряжение в ответ на нагрузку очень важно при проектировании систем полиэтиленовых труб. Это ответ, который вызывает
  Напряжение уменьшается на участках трубы, которые подвергаются постоянной деформации.

Полиэтилен, материал с высокими эксплуатационными характеристиками

Одним из наиболее важных свойств полиэтилена является его непроводимость по отношению к электричеству, что позволяет ему правильно работать в различных условиях. Эти трубы защищены от процессов электрохимической коррозии, вызванных такими электролитами, как соли, кислоты и щелочи. Кроме того, полиэтиленовые трубы не подвержены микробным атакам, а их гладкая и нелипкая внутренняя поверхность имеет низкий коэффициент трения.

Еще одним уникальным функциональным преимуществом полиэтиленовых труб является высокая гибкость. Эта функция упрощает процесс установки, поскольку позволяет вносить угловые изменения, используя наименьшее количество подключений. Также гибкость придает длинным трубам с максимальным диаметром 6 дюймов возможность скручивания. Еще одним уникальным функциональным свойством полиэтиленовых труб является деформируемость, свидетельствующая о способности изменять форму без разрыва. Заглубленная полиэтиленовая труба в ответ на приложенную к ней нагрузку от поверхности земли может безопасно наклоняться и использовать окружающий грунт в качестве опоры. То есть, если полиэтиленовая труба установлена правильно, она выдерживает давление грунта и нагрузку от живых организмов на поверхности, в то время как такую же нагрузку могут нести трубы гораздо более прочные, но за счет небольшой деформации. Они трескаются и ломаются, что приводит к поломке. Также практические испытания доказали, что высокая деформируемость полиэтиленовых труб делает их очень устойчивыми к вибрации.

Используя процессы тепловой сварки, полиэтиленовые трубы и соединения можно сделать герметичными и полностью изолированными, которые являются такими же прочными, как и сама труба. Сочетание этих преимуществ делает полиэтиленовые трубы предпочтительными для определенных применений, таких как горизонтально-направленное бурение, продавливание старых труб и сбросы в море.

Полиэтиленовые трубы сохраняют свою прочность даже при низких температурах.

Кроме того, полиэтиленовые трубы обладают очень высокой устойчивостью к усталости и очень устойчивы к различным и последовательно приложенным силам.
Несмотря на упомянутые преимущества и другие преимущества полиэтиленовых труб, их правильное проектирование и использование требуют достаточного знания их более сложных характеристик напряжения-деформации и напряжения-разрушения. Полиэтиленовые трубы не работают на основе простой пропорциональности между напряжением и деформацией закона Гука, которая характерна для металлических труб, но их способность сопротивляться разрушению уменьшается с увеличением времени выдерживания нагрузки. В дополнение к этим характеристикам и другим механическим свойствам они более чувствительны к температуре и некоторым особым условиям окружающей среды. Кроме того, механические реакции полиэтиленовой трубы могут быть различными в зависимости от полиэтиленового сырья, из которого изготовлена труба. Этот вопрос во многом зависит от природы полиэтиленового полимера, молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, степени плотности разветвления, а также в некоторой степени от типа и количества добавок, используемых в составе трубы. Поведение конкретной полиэтиленовой трубы, выбранной для конкретного применения, должно быть пропорционально конструкции и характеристикам.