Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных стекловолокном для систем водоснабжения и отопления.

      Комментарии к записи Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных стекловолокном для систем водоснабжения и отопления. отключены

Статья посвящена совокупности оценки качества полипропиленовой трубы, армированной стекловолокном, на основании таких параметров как процент содержание стекловолокна в армированном толщина и слой этого слоя. Целью публикации есть продемонстрировать экспертам главные параметры, по которым они смогут выявить разные не обоснованные клевета на эту тему.

Статья будет нужна инженерам, трудящимся на фабриках по производству данной трубы, и экспертам в области инженерных водоснабжения и систем отопления. В совокупностях горячего водоснабжения и холодного для транспортировки воды применяют трубы, выполненные из полипропилена (ГОСТ Р 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные подробности к ним для отопления и систем водоснабжения. Неспециализированные технические условия.). Главные недочёты полипропиленовых труб известны:

        Особенности полипропиленовых (ppr) труб, армированных стекловолокном для систем водоснабжения и отопления.

        Низкая температура эксплуатации до 90-95гр.С

        Большой линейный температурный коэффициент расширения Кр= 0,15 мм/м. Т (С, гр).

        Разглядим подробнее эти недочёты.

        На фоне общемировой тенденции увеличения энергоэффективности и понижения температуры теплоносителянизкая температура эксплуатации полипропиленовых труб (до 90-95 гр.С) на данный момент уже не есть определяющимнедостатком. Вторая неприятность более многоплановая. Большой линейный температурный коэффициент расширения трубы Kр определяет неспециализированное удлинение трубы при трансформации температуры теплоносителя. К примеру, мы монтировали трубу при Т=20 гр.С, а после этого подключили эту трубу к совокупности отопления с Т теплоносителя равной 90гр.С.

        Температура самой трубы при таких условиях изменилась на 70 гр.С и один метр полипропиленовой трубы удлинится на 10,5мм (Кр = 0.15 мм/мК).Для компенсации температурного расширения в совокупностях из PPR труб употребляются компенсаторы разной конструкции: п-образные, кольцевые, сильфонные и т.д. Использование компенсаторов ведет к некоему увеличению отопления систем и стоимости водоснабжения на базе PPR труб, и усложняет работы по их обслуживанию и монтажу. Это кроме этого увеличивает массово-габаритные характеристики совокупности, осложняя их монтаж в существующих жилых и промышленных строениях.Актуальным методом решения данной задачи есть понижение коэффициента линейного расширения Кр труб, к примеру, армированием труб материалами с минимальными значениями коэффициента расширения Кр. Используя в качестве базы для армирования материалы с различными физическими особенностями, возможно взять PPR трубы с разными коэффициентами Кр. В итоге выбор материала для армирования труб зависит от требуемых физико-механических, экономических, эстетических и гигиенических черт готовой трубы.

        . Последние десятилетия ведущими мировыми производителями в совокупностях отопления и горячего водоснабжения в качестве армировочного материала употребляется алюминиевая фольга (Кр алюминия =0.022мм/мК).

        Фольга размещается вблизи поверхности трубы и поверх фольги наносится слой полипропилена, защищающий алюминиевую фольгу от механических повреждений и дополнительно придающий изделию эстетичный внешний вид. Коэффициент Кр линейного теплового расширения труб, армированных алюминием в 5 раз ниже, чем у не армированных полипропиленовых труби образовывает0.03мм/м.Т(гр). Серьёзным причиной для совокупностей отопления есть то, что алюминиевая фольга является дополнительным барьерным слоем, мешающим диффузии кислорода из внешней среды в теплоноситель.

        Не обращая внимания на это, алюминиевый армирующий слой в полипропиленовых трубах пара усложняет отопления систем и монтаж водоснабжения. Перед монтажом их нужно зачищать, снимая с трубы часть алюминиевой фольги. Это связано с тем, что монтаж полипропиленовой фитинга и трубы, произведенного из того же материала, что и труба, осуществляется диффузионной сваркой.

        Для труб, армированных алюминием в центре между слоями полипропилена, процедура зачистки не нужна.

        Но, с целью необходимого предотвращения контакта алюминиевой фольги с теплоносителем, при монтаже таких труб не удасться избежать необходимости применения особого инструмента. Таким инструментом есть торцеватель либо особая сварочная насадка, Одна из таких насадок запатентована компанией «Альтерпласт» патент №96523 от 22.04.10г. Разработка производства армированных труб такова, что в качестве скрепляющего материала между полипропиленом и алюминиевой фольгой есть особый клей. Данный фактор усложняет процесс производства армированных полипропиленовых труб и увеличивает возможность получения некачественной продукции при нарушении разработки либо применении бракованного клея. Совсем сравнительно не так давно в ассортименте большинства ведущих производителей полипропиленовых труб показалась новая труба, складывающаяся из трех слоев. В данной трубе внутренний и наружный слои выполнены из полипропилена, а средний — из добавки и смеси полипропилена в виде фиброволокон, стабилизирующей линейное температурное расширение полипропиленовой трубы. Фибра из стекла( либо стекловолокно) владеет низким значением коэффициента Кр — 0,009 мм/м.Т(С).

        Стекловолокно используется в далеком прошлом для армирования строительных растворов на основецемента. Стекловолокна обладаютвысоким пределом прочности при разных нагрузках. Для сравнения, предел прочности стекловолокна при растяжении втрое выше, чем у стали.

        Так, при сочетании в одном изделии таких особенностей, как прочность стекловолокна и эластичность полипропилена обеспечивается передача растягивающих деформаций и напряжений от полипропилена на стекловолокно, снабжая тем самым понижение значения коэффициента Кр трубы.

        Казалось бы, стекловолокно есть совершенным составом при применении его в качестве материала для армировки PPR труб. Но, оно имеет один недочёт — хрупкость. Инженеры нашли хороший метод ответа данной неприятности.

        Армирование стекловолокном PPR труб решили создавать в середине между внешним и внутренним слоями полипропилена. Другими словами получается трехслойная труба PPR/PPR-GF/PPR (где GF- glass fiber, стекловолокно).

        Ответственным условием есть кроме этого добавление в центральный слой совместно со стекловолокном — полипропилена. Наличие полипропилена в среднем слое трубы, с одной стороны, есть необычным наполнителем — несущим материнским материалом ( как в строительных работах для металлической арматуры бетон), что разрешает развернуться волокнам фибры, образуя в среднем слое материал с единой армированной структурой и постояннымидля данного слоя макросвойствами. А иначе — снабжает условия для прочной молекулярной связи между собой всех трех слоев трубы.

        Потому, что, коэффициент, приобретаемый при армировании труб алюминиевой фольгой, снабжает удовлетворительные с позиций эксплуатации чёрта, задачей есть армирование полипропиленовой трубы так, дабы наличие армирующего слоя не приводило к усложнению процесса монтажа совокупностей если сравнивать с монтажом на базе труб без армирующего слоя. Но наряду с этим значение коэффициента линейного температурного расширения армированной трубы, должно быть, по возможности, минимально и близко к значению этого коэффициента для труб, армированных алюминиевой фольгой. Серьёзной задачей при массовом производстве труб, армированных стекловолокном, есть соблюдение стабильности показателя коэффициента линейного температурного расширения труб от партии к партии, от диаметра к диаметру. Это принципиально важно с позиций ее эксплуатации и последующего применения.

        Но, в случае если для всего разнообразия труб, армированных алюминием, вопрос стабильности значения коэффициента температурного расширения разных разных диаметров и производителей решается сам собой, то для трубы армированной стекловолокном это не верно. Линейное расширение (Кр) труб различных производителей колеблетсяв диапазоне 0.035 — 0,05мм/мК. При эксплуатации и последующем применении это достаточно значительный разброс по значениям Кр.

        Усугубляет обстановку тот факт, что ни один производитель не предоставляет точных данных по настоящим параметрам значения показателя Кр. Давайте хотя бы ориентировочно разберемся в сути данной задачи.

        Параметрами, определяющими значение показателя Kp труб, армированных стекловолокном являются:

        — процентное содержание стекловолокна в среднем слое

        значение толщины среднего слоя.

        Уровень качества стекловолокна, либо правильнее линейные размеры частиц стекловолокна, важного влияния на значение показателя Kp не имеют.

        Это связано с тем, что характерный диаметр элементарных стекловолокон — 13 мкр., а характерная протяженность волокна редко возможно менее 0.5мм (а это порядка 40 калибров по диаметру), что в полной мере возможно для армирования.Важность этого заключения пребывает в том, что на данный момент, часть производителей вводят новое понятие «армирование долгими волокнами», неизменяя разработку производства и не раскрывая правильных данных длины этих волокон.

        Применяемые в совокупностях отопления и водоснабжения трубы имеют размеры, зафиксированные стандартами (см.

        ГОСТ Р 52134-2003). Стандартизация размеров, а также толщины труб, ведет к необходимости ответа задачи оптимизации содержания стабилизирующей соотношения и добавки толщины среднего слоя трубы с толщиной ее внутреннего слоёв и наружного.

        Количество слоев выбрано из следующей логики, внутренний и наружный слои трубы не должны иметь добавок из фибрытак как: -для внутреннего слоя это позвано необходимостью обеспечить гигиеническую безопасность (исключение проникновения фибр в транспортируемую воду) из износостойкости (истираемости) труб, которая обязана снабжать эксплуатацию совокупности водоснабжения либо отопления в течение эксплуатационного срока. -для внешнего слоя — исходя из необходимости проведения монтажа без нарушения целостности срединного слоя, обеспечения прочности сварки полипропиленовой полипропиленовых фитингов и трубы.

        На рис..1 представлен чертеж сечения трехслойной трубы для отопления и систем водоснабжения, армированной стекловолокном, где приняты следующие обозначения:

        Рис. 1

        Обозначим параметры трубы следующим образом:

        #8710Х-толщина стены трубы;

        ? –внутренний диаметр трубы 1

        ?- диаметр трубы 1 (либо DN)

        ?- толщина внутреннего слоя 2

        ?- толщина среднего слоя 3

        ?- толщина наружного слоя 4

        Из повторяемости характеристик и требования регулярности трубы, например, линейного расширения для различных диаметров труб, направляться что ?/ (?+ ?)= const=K

        Из требования ГОСТ Р 52134-2003

        ?/#8710Х=SDR, причем для PN 25 SDR =5, для PN20 SDR =6, для PN10 SDR= 7.4 и т.д.

        #8710Х= ?+ ?+ ?, по определению

        Тогда ?= =#8710Х х К/(1+К)= ?/SDR х К/(1+К)=DN/SDR х К/(1+К)

        Определим граничные условия на толщину внутреннего слоя ?.

        В соответствии с имеющимся данным по опробованиям полипропиленовых труб износ полипропилена для водно-песчаных смесей может составлять менее 0.2 мм за 1000 циклов опробований. Потом истираемость материала падает и в следствии неимеетвозможности составить более 0.5 мм за 50-летний период. Неточность по овальности внутреннего слоя трубы определим как — 0.5 мм.

        Полученная минимальная базисная толщина внутреннего слоя 0.7мм. Эта толщина выяснена для всех труб различного диаметра и PN.

        Определим граничные условия на толщину ?. Разглядим частное решениена примере трубыDN20 PN20Для трубы DN20 PN20 неспециализированная толщина стены образовывает 3.4 +0.3мм., внутренний диаметр фитинга образовывает 19,2 мм., большой диаметр трубы DN20 по ГОСТ Р 52134-2003 образовывает 20.3 мм. Из этого следует, что толщина внешнего слоя должна быть не меньше 0.5 мм.

        С учетом вероятного значения не соосности (до 3 трубы и) угловых градусов фитинга нужно задать допустимое отклонение по толщине внешнего слоя- до 0.8 мм. (протяженность сварочного пояска муфты умноженная на sin3гр.).Исходя из сообщённого минимальная толщина внешнего слоя для трубы DN20 должна быть более 0.8мм.Определим численные значения границ ?/#8710Х, ?=0.7, ?=0.8. Для SDR=5, ?/#8710Х =0.625, при SDR=6 ?/#8710Х=0,53, SDR=7.4 ?/#8710Х=0,445. К примеру, для SDR=6 (DN20 PN20) ?=1,8мм.

        Процентное соотношение в среднем слое армирующего полипропилена и волокна для трубзависит от нескольких обстоятельств.Имеется ограничение , так .к.ак смесь обязана проходить через экструдер, обеспечить качественную внутреннюю поверхность трубы и свариться с внешним и внутренним слоем трубы. Иначе, количество добавки должно снабжать требуемое значение коэффициента линейного температурного расширения,.

        На рис.

        2. 2 представлены график зависимости коэффициента линейного температурного расширения для трубы, средний слой которой содержит стекловолокна и смесь полипропилена, при ?/#8710Х=0.5.

        Рис. 2

        Переложив зависимость по графику на рис.2 в координатные оси ? / #8710Х и процентное содержание стекловолокна в среднем слое приобретаем эпюры переменных толщины слоя и содержания стекловолокна при постоянных значениях коэффициента линейного температурного расширения трубы рис.3.

        Рис..3

        Из приведенного на рис.3. 3 графика направляться, что область, в которой коэффициент линейного температурного расширения трубы находится в расчетных границах Кр= 0.03-0.05мм/мхК(гр), изначения ?/#8710Х от 0.3 до 0,6 и содержание в среднем слое добавки, стабилизирующей коэффициент линейного температурного расширения трубы,в диапазоне от 15 до 30 мас. % для стекловолокна.

        Нужно подчернуть, что погрешность по наружному диаметру трубы PN20 DN20 на 0.2мм. ?/(#8710Х+0.2)=0,51, приведет к отклонению Кр трубы ориентировочно на 4%. Погрешность в толщине среднего слоя на эту же величину 0.2мм 0.2/#8710Х=0.2/3.4=0.05 приведет к трансформации Кр ориентировочно на 8%.

        По итогам сказанного выше хотелось бы отметить:

        — неверным есть утверждение, что параметр Кр зависит лишь от количества стекловолокна в армирующем слое трубы. Серьёзна кроме этого и толщина слоя, в котором это стекловолокно распределено. Приведём пример.

        У трубы, армированной алюминиевой фольгой и у трубы, армированной алюминиевыми опилками из данной фольги, будут принципиально различные значения коэффициента Кр. Разброс значения коэффициента Кр для труб, армированных стекловолокном, может составлять (кроме того для одного производителя) более 10%, не говоря уже о продукции различных производителей. Вследствие этого, при проведении практических расчетов количества компенсаторов для трубы, армированнойстекловолокном, лучше принимать значение коэффициента Кр равным 0.05мм/мК(гр).

        Приведенный выше анализ близок по смыслу и данным к патенту №92931 (RU) «Труба пластиковая многослойная для отопления и систем водоснабжения» патентообладатель ООО «Альтерпласт».

        Рандомные показатели записей:

        Полипропиленовые трубы Как выбрать, какая для чего


        Подборка наиболее релевантных статей: