Разделитель труб типа f g
Обновлено: 07.07.2024
PEX, PE-RT, PP-R,
«…На рис. 7 представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT, взятые из ГОСТ Р 52134-2003 с изменением № 1. Как видно из графиков, сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график имеет излом, причём при высоких температурах этот излом наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя.»
Выдержка из статьи «МИФЫ О ТРУБАХ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА»
Недавно натолкнулись на статью «Мифы о трубах из сшитого полиэтилена» и подумали: наверное, потому что, что профессия химика-полимерщика довольно редкая и загадочная, а в нашей среде инженерной сантехники и вовсе диковинная вопрос о полимерах из которых делают трубы действительно оброс мифами и маркетинговыми уловками граничащими с мухляжом.
Не то, чтобы мы против маркетинга, иногда приятно посмотреть или прочитать нечто яркое, запоминающееся, даже если знаешь, что все до последней буквы или последнего пикселя в картинке полная ересь.
Но мы не в театре, и не с романом на диване - мы имеем дело с трубами, которые прокладывают на десятилетия, и хочется, чтобы граждане не поминали лихом за протечки и разрывы труб, испорченную мебель, квартиры, нервы.
Поэтому надо разбираться в этом вопросе в цифрах, с калькулятором, Excel’ем, а не пользоваться творчеством копирайтеров. И поверьте – это совсем не сложно, инженеры-химики уже давно сделали все для того, что бы мы могли в этом вопросе разобраться сами – создали ГОСТы и опубликовали кучу информации о своих полимерах.
Но для начала разберемся с мухляжом. Вот этот график «на рис. 7» из статьи «Мифы о трубах…» на котором представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT.
Рис. 7. Эталонные кривые длительной прочности труб из PEX (слева) и PERT (справа)
НЕЛОВКИЕ УЛОВКИ
С виду все достоверно. Это действительно графики из ГОСТ Р 52134-2003. Только автор забыл сказать, что ГОСТ Р 52134-2003 утратил силу, и что справа график PERT тип I, а сейчас действует ГОСТ Р 32415-2013 в котором есть и PERT тип I и PERT тип II.
В 2003 году действительно существовал только один PERT - PERT тип I, автор просто забыл упомянуть, что с 2004 года (больше десяти лет) PERT представлен по крайней мере в двух типах: тип Iдля труб низкотемпературных сетей и тип II для высокотемпературных сетей. Т.е автор для сравнения использовал данные для полимеров заведомо различного назначения. PE-X можно сравнивать только с PE-RT типа II
Неплохо помухливовать и со шкалой – посмотрите на красную линию: уровень 10 МПа на левом графике значительно выше, чем на правом, и сразу бросается в глаза «преимущества» PEX.
Конечно, PE-RTтип I уступает по долгосрочной термостойкости PEX, но не настолько как это представлено на рисунке, и если бы шкалы этих графиков были размещены на одном уровне, то преимущества PEXможно было бы и не заметить.
История трубопроводов
ПРОВЕРЯЕМ ГРАФИКИ
Большей частью эталонные графики долгосрочной прочности, а именно они наиболее полно характеризуют эксплуатационные характеристики полимеров из которых изготавливаются трубы, выполнены с разным масштабом и это сильно затрудняет сравнение. Вот так выглядит эталонный график PEX в ГОСТ Р 32415-2013:
График долгосрочной прочности труб из PE-X и формула его построения ГОСТ Р 32415-2013
Внизу каждого такого графика в ГОСТе приводится формула по которой строились эти кривые. Коэффициенты этих формул получены экспериментальным путем в результате длительных испытаний при температуре 110 ОС в течении 8000…16000 часов (по новым европейским стандартам время испытаний доходит до 23000 часов).
Для построения нам понадобится сделать небольшое преобразование, чтобы выделить в формуле кольцевое напряжение, и в EXCEL формула для построения графиков будет выглядеть так:
Ϭ =10^((-C1-C2/T+LOG10(t))/(C3-C4/T)) [1]
где,
Т – ряд значений температуры по Кельвину (надо не забывать, что 0ОС по Цельсию соответствует 273,15 ОK)
t– ряд значений времени в часах
С1, С2, С3, С4 – коэффициенты экстраполяции для конкретного полимера
Для эталонных кривых PEXи PE-RT значения коэффициентов по ГОСТ Р 32415-2013 представлены в Таб. 1
Таблица 1
Коэффициенты
С1
С2
С3
С4
PEX (ГОСТ Р 32415-2013)
-105,8618
57895,49
-24,7997
18506,15
PE-RT II (ГОСТ Р 32415-2013)
-219,00
90635,35
126,387
62600,75
Из полученных нами графиков видно, что преимущество PEXперед PE-RTIIдействительно миф, и в целом это аналогичные материалы.
Однако, сравнивать графики с несколькими кривыми неудобно. И мы их упростим, воспользовавшись тем же ГОСТР 32415-2013. В таблице 5 этого ГОСТа описаны классы эксплуатации труб.
Таблица 5. Классы эксплуатации
Класс эксплуатации
Tраб, °C
Время приТpaб, год
Tмакс, °C
Время при
Tмакс, год
Tавар,°C
Время приTавар, ч
Область применения
1
60
49
80
1
95
100
Горячее водоснабжение (60 °С)
2
70
49
80
1
95
100
Горячее водоснабжение (70 °С)
3
30
20
50
4,5
65
100
Низкотемпературное напольное отопление
40
25
4
20
40
60
2,5
20
25
70
2,5
100
100
Высокотемпературное
напольное отопление
Низкотемпературное отопление отопительными приборами
Высокотемпературное отопление отопительными приборами
5
60
25
90
1
100
100
ХВ
20
50
—
—
—
—
Холодное водоснабжение
В таблице приняты следующие обозначения:
Tраб — рабочая температура или комбинация температур транспортируемой воды, определяемая областью применения;
Tмакс — максимальная рабочая температура, действие которой ограничено по времени;
Tавар — аварийная температура, возникающая в аварийных ситуациях при нарушении систем регулирования.
Для усреднения графиков мы воспользуемся общеизвестным правилом Майнера и применим его к наиболее ответственному 5-му классу эксплуатации. Принцип Майнера прост и понятен: общее разрушение трубы равно суммам разрушений при различных температурах и пропорционально времени воздействия этих разрушений.
Время и температура воздействия для класса 5 определены табл. 5 . Труба в обычных условиях за 50 лет выстаивает 14 лет при температуре 20ОС, 25 лет при 60ОС, 10 лет при 80ОС, 1 год при температуре 90ОС, и 100 часов при температуре 100ОС. Если выразить это в процентном отношении, то труба класса 5 в обычных условиях должна выстоять 28% времени при температуре 20ОС, 50% времени при 60ОС, 20% при 80ОС, 2% при температуре 90ОС, и 0,02% при температуре 100ОС
Каждый график для различных полимеров мы усредним в соответствии с правилом Майнера - это просто : каждую точку линии 20ОС умножим на 28%, к ней прибавим соответствующую точку линии 60ОС умноженную на 50%, и аналогично для линий 80, 90 и 100 ОС. И точно также преобразуем график для всех полимеров.
Для полноты картины, мы рассчитаем не только эталонные графики, но и графики для для PE-RT тип II компании DowChemical– Dowlex 2388, и компании LyondellBasell – Hostalen 4731B, а за одно и эталонный график полипропилена, таб.2.
Долгосрочная прочность труб из различных полимеров при 5 классе эксплуатации
ПЕРВЫЕ ВЫВОДЫ
И теперь, благодаря простой методике, основанной на данных ГОСТов, которой каждый может воспользоваться и перепроверить представленные графики, мы получили график в одном масштабе осей показывающий, как отличается долгосрочная прочность различных полимеров.
1.Несмотря на то, что полипропилен превосходный конструктивный материал, для труб отопления он не подходит. В начале эксплуатации он имеет более высокую прочность по сравнению и с PEX и с PE-RT. Однако, всего через 35…40 дней его прочность становится ниже PE-RT, а через год ниже чем у PEX. После 10 лет эксплуатации прочность PPR стремительно падает, и он разрушается. Для того, хоть как-то продлить долговечность полипропиленовые трубы приходится делать с толстыми стенками. Единственное достоинство полипропилена – это то, что трубы из него хорошо свариваются.
2.Во общем случае, PEX и PE-RT аналогичные материалы, чьи основные различия состоят в том, что PEXреактопласт и его нельзя сваривать по определению, а PE-RT термопласт, который сваривается также хорошо, как и полипропилен. Но характеристики PE-RT II полиэтилена BaselHostalen 4731B существенно превосходят по своим характеристикам свои PE-RTи PEX аналоги. Наглядно это видно на следующем графике:
ОЦЕНИМ КОНСТРУКЦИЮ ТРУБЫ
Мы разобрались в том, как оценивать полимеры используемые в трубах , но для оценки самих труб этого мало – важна конструкция самой трубы. И определить прочность труб различной конструкции тоже не сложно, пригодятся проведенный расчеты для кольцевых напряжений и ГОСТ Р 54867-2011 «Трубы полимерные многослойные. Определение длительной прочности».
В соответствии с этим ГОСТом максимальное рабочее давление многослойных труб определяется как сумма рабочих давлений всех слоев трубы. Гидравлическое давление Р трубы, выраженное в МПа, рассчитывается с помощью уравнения (A.1):
Комментарии:
Интересная статья, развеивающие мифы, царящие не только на форуме, но и в среде профессионалов.
Читайте также: