Металлургремонт
Завод Свободный Сокол Производство чугуна Производство чугуна чугунная труба
 
   
г.Липецк, Заводская, д.1
т. (4742) 48-03-57
 
     
  Главная >> Статьи >>Трубы из ПЭВП и ВЧШГ. Сравнение труб (часть3).Испытания на разрушение.Жесткость труб.  
     
 
Сравнение труб из ПЭВП с трубами из ВЧШГ (часть3)

 
 
<<  
Часть3. Испытания на разрушение. Жесткость труб
 
>>

 
  Испытания на разрушения.  
 

Со временем прочность труб из ВЧШГ не снижается.

Невозможно определить взаимосвязь между воздействием гидростатического давления и временем выхода из строя труб из ВЧШГ. Таким образом, за прочность труб из ВЧШГ, учитываемую при гидростатическом проектировании, принимается половина минимального предела текучести материала под воздействием давления, т.е. 42 000 фунтов на кв.дюйм.

Трубы из ПЭВП выходят из строя под воздействием растягивающего напряжения в течение периода времени, обратно пропорционального интенсивности напряжения. Это означает, что прочность, учитывающаяся при гидростатических расчётах труб из ПЭВП, меньше, чем предел текучести материала, установленный в кратковременных тестах. Используемое значение называется гидростатической базой для проектирования (ГБП)

Значение ГБП, определяемое как давление, вызывающее выход трубы из строя после 100 000 часов (11,4 года) его воздействия, определяется в соответствии со стандартом ASTM по экстраполяции данных, полученных в результате тестов, продолжавшихся 10 000 часов (11,4 года). Для труб стандарта AWWA C906, ГБП составляет 1250 фунтов на кв. дюйм (ПЭ2406 и ПЭ 3406) и 1600 фунтов на кв. дюйм (ПЭ3408). В тестах, описанных здесь, использовался ПЭ3408. ГБП составит менее 1600 фунтов на кв. дюйм в случае эксплуатации трубы при температуре выше 73,4°F.

На рис. 5 представлен график разрушения при ползучести для напорных труб из ПЭВП, показывающий соотношение между приложенным кольцевым напряжением и временем до отказа трубы. Обратите внимание, что после 11,4 лет ПЭВП выходит из строя при воздействии давления, которое составляет 55% от начальной величины. На графике показан спад, "колено", где характеристика отказов говорит о превращении материала из гибкого в хрупкий. Такая характеристика отказов говорит о хрупкости и старении материала с образованием в стенках труб трещин и микроотверстий. Эти типы поломок являются результатом проявления механики разрушения, включающего в себя образование трещин, их распространение и, в конечном итоге, выход трубы из строя. Этот тип отказов труб наиболее часто встречается в реальных условиях.

 
 

Рисунок 5
График разрушения для напорных труб из ПЭВП

 
наверх

 
  Противодействие долговременным разрушающим нагрузкам труб из ВЧШГ в 82 раза выше, чем труб из ПЭВП.  
 

Существование различных теорий проектирования подземных трубопроводов становится наиболее важным в связи с учётом требований противодействия внешним нагрузкам. Трубы из ВЧШГ и из ПЭВП, будучи гибкими кольцеобразными материалами, противодействуют внешним нагрузкам изгибанием. Взаимодействие изогнутого кольцеобразного материала с окружающей почвой является сложным вопросом в теориях проектирования.

Процедура учёта внешних нагрузок для труб из ВЧШГ, предусмотренная стандартом ANSI/AWWA C150/A21.50, основана на ограничении как кольцевых нагрузок изгиба, так и осевого отклонения. Учёт внешних нагрузок стандартом ANSI/AWWA C906 не предусмотрен; единственным фактором, учитывающимся при проектировании труб из ПЭВП, является осевое отклонение.

При использовании стандартных данных о параметрах почвы и нагрузок от неё, обычная процедура проектирования труб из ВЧШГ ограничивает осевые нагрузки при угловом отклонении величиной 48 000 фунтов на кв. дюйм, что является половиной минимального предела прочности при угловом отклонении.

Процедура проектирования труб из ВЧШГ также ограничивает осевые нагрузки под воздействием внешних сил 3 процентами. Этот предел, основанный на характеристиках внутреннего цементно-песчаного покрытия, и выверенный для труб из ВЧШГ, включает в себя фактор надёжности 2. Эти расчёты включают тот же привычный подход по параметрам почвы и нагрузкам от земли и возникающему вследствие этого осевому напряжению.

Предел осевого отклонения для труб из ПЭВП обычно основывается на 1,5 % напряжения в крайнем волокне трубы. Вследствие относительно большой толщины стенок труб типа DR, установлены и малые пределы осевого отклонения. Фирма Poly Pipe Industries (Поли Пайп Индастриз) рекомендует максимальное осевое отклонение 2,5% для труб из ПЭВП DR9 и 3% для труб DR11 . Превышение осевого отклонения более, чем на 10% вызывает максимальную нестабильность трубы и выход её из строя.


 
  Жесткость труб  
 

На основании данных испытаний на разрыв труб из ВЧШГ определены основные механические свойства, такие, как модуль упругости, предел пропорциональности, и предел текучести. Эти основные свойства применяются во многих уравнениях при проектировании труб, разработанных на основе теории эластичности, где напряжение всегда считается пропорциональным нагрузке. У пластиков нет такой пропорциональности.

Взаимосвязь между нагрузкой и деформацией зависит от длительности нагрузки, температуры и окружающей среды. Значения модуля эластичности, предела текучести, предела прочности, и других краткосрочных свойств пластмасс необходимы для определения и классификации материалов. Значения прочности и жёсткости, полученные по результатам краткосрочных испытаний, не вполне подходящие константы для использования в огромном количестве уравнений, полученных на основе эластичных характеристик. Однако многие из этих уравнений могут быть использованы и используются с пластиками, хотя их прочность и жёсткость определены значениями, которые рассматриваются как неэластичные характеристики .

Лабораторные испытания на разрушение труб из ПЭВП, проведённые с последовательным увеличением радиальной нагрузки со скоростью 0,5 дюйма в минуту не представляют никакого значения вследствие постепенности увеличения давления. Свойством материала, от которого зависит кольцевая жёсткость, является модуль эластичности. Под воздействием давления модуль эластичности труб из ПЭВП со временем уменьшается. Например, при расчётном сроке службы труб из ПЭВП 50 лет, модуль эластичности труб из ПЭВП уменьшается с кратковременного значения 100 000 – 30 000 фунтов на кв. дюйм до 20 000 – 30 000 фунтов на кв. дюйм долговременного значения. Принимая во внимание этот факт, можно подсчитать, что трубы из ВЧШГ класса 350 малого диаметра имеют кольцевую прочность, в 82 раза превышающую трубы из ПЭВП DR9 при долгосрочном использовании. Поэтому, жёсткость почвы, устройство ложа траншей и проверка качества установки труб на местах играют намного более важную роль для труб из ПЭВП, так как они обладают намного меньшей долговременной прочностью, чем трубы из ВЧШГ.

Сравнительные расчётные данные труб из ПЭВП, основанные на долговременном модуле эластичности со значением 25 000 фунтов на кв. дюйм с соответствующими значениями труб из ВЧШГ. В размерных группах от 30 до 54 дюймов, толщина стенок труб из ПЭВП была ограничена 3 дюймами вследствие потенциальных производственных ограничений, что указано в стандарте ANSI/AWWA C906.


 
наверх

При перепечатке гиперссылка обязательна.

 
 
<<  
Часть3. Испытания на разрушение. Жесткость труб
 
>>
 
     

 

 

чугунные трубы :: ассортимент чугунных труб :: фасонные изделия :: статьи о трубах :: сравнение труб ПВХ :: трубы ПЭВП :: цены на трубы :: документация :: адрес Металлургремонта :: информация :: карта сайта