Многослойные термопластичные трубы на основе PE-Xa, армированные нитями Кевлар, с повышенной теплостойкостью для сетей отопления (1090749)
Текст из файла
На правах рукописиШаляпин Сергей ВалерьевичМНОГОСЛОЙНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ТРУБЫНА ОСНОВЕ РЕ-Ха, АРМИРОВАННЫЕ НИТЯМИ КЕВЛАР,С ПОВЫШЕННОЙ ТЕПЛОСТОЙКОСТЬЮ ДЛЯ СЕТЕЙ ОТОПЛЕНИЯСпециальность 05.17.06Технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2013Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственном университететонких химических технологий имени М. В. Ломоносова на кафедре химии итехнологии переработки пластмасс и полимерных композитов и в ООО «УК Группа«ПОЛИПЛАСТИК», г. МоскваНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорСимонов-Емельянов Игорь ДмитриевичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорЮрцев Лев НиколаевичФГБОУ ВПО «Московский государственныйуниверситет тонких химических технологий» имениМ.В.
Ломоносова, кафедры химии и технологиипереработки эластомеров.доктор технических наук, профессорАбрамов Всеволод Васильевич,заместитель генерального директораООО «Пластсупер»Ведущая организация:ОАО Научно-исследовательский институтпластмасс им. Г.С.
ПетроваЗащита диссертации состоится « 25 » ноября 2013г. в 16 часов 30 минутв ауд. 301 на заседании диссертационного совета Д 212.120.07 при МИТХТим. М. В. Ломоносова по адресу: 119831, г. Москва, ул. М. Пироговская, д.1С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТим. М. В. ЛомоносоваАвтореферат диссертации размещен на сайте www.mitht.ruАвтореферат диссертации разослан « 24 » октября 2013 г.Отзывы и замечания просим направлять по адресу:117571, г. Москва, пр.Вернадского, д. 86, МИТХТ им. М.
В. Ломоносова, ученому секретарю.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.120.07,доктор физ - мат. наук, профессор2В. В. ШевелевОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьработы.Трубопроводыизполимерныхтермопластичныхматериалов широко используются в системах водоснабжения, канализации, газоснабженияи ограничено в сетях отопления. Применение труб из крупнотоннажных термопластов(полиэтилен, полипропилен, хлорированный поливинилхлорид и др.) в тепловых сетях спеременным температурным режимом эксплуатации до 115°С, давлением ~1 МПа и надлительный срок службы ограничено вследствие низкой прочности этих труб притемпературах выше 100°С.Анализ научно-технической литературы позволил установить, что наиболееперспективнымрешениемданнойпроблемыявляетсясозданиеспециальныхмногослойных конструкций армированных термопластичных труб (АТТ) с внутреннимслоем из пероксидно-сшитого полиэтилена (РЕ-Ха) и армирующим каркасом извысокопрочных нитей из арамидных полимеров.Для создания конструкции многослойных армированных труб, обеспечивающихработоспособность при заданных условиях эксплуатации, необходимо иметь данные покомплексу физико-механических и теплофизических свойств РЕ-Ха при повышенныхтемпературах (>100°C), с учетом процессов релаксации напряжений в РЕ-Ха, которые внастоящее время практически отсутствуют.
Для обеспечения равных эксплуатационныххарактеристик труб разного типоразмера необходимо определить для них параметрыармирующего каркаса, с учетом длительной прочности нитей Кевлар. С целью созданиянадежного соединения АТТ между собой требуется спроектировать соединение АТТфитинг, обеспечивающего герметичность и прочность соединения при длительнойэксплуатации.Для прогнозирования эксплуатационных характеристик АТТ при переменныхтемпературно-временныхрежимахэксплуатациитребуютсяисходныеданныеизависимости для расчета долговечности и длительной прочности.В данной работе предлагается комплексный подход к проектированию и технологиисоздания многослойных конструкций армированных термопластичных труб на основеРЕ-Ха, армированных нитями Кевлар, и фитингов для их соединения, а также к оценке ипрогнозированию сроков эксплуатации АТТ при переменных температурно-временныхрежимах их работы в сетях отопления.3Цель работы: разработка и создание конструкций многослойных армированныхтермопластичных труб разных типоразмеров (диаметром от 50 до 150 мм) на основеРЕ-Ха, армированных нитями Кевлар, обжимных фитингов и соединения АТТ-фитинг дляэксплуатации в сетях отопления с переменным температурным режимом до 115°С,давлением 1 МПа на срок до 50 лет, а также методов оценки и прогнозирования срока ихэксплуатации.Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи:1.Исследоватькомплексфизико-механическихитеплофизическиххарактеристик РЕ-Ха при температурах от 20°С до 115°С и их значения для расчетамногослойных конструкций АТТ;2.Изучить процессы релаксации напряжений в РЕ-Ха, получить значенияначального и квазиравновесного напряжений, а также их зависимости от температуры, длярасчета соединения АТТ-фитинг с самоуплотнением по внутреннему слою из РЕ-Ха;3.Провести расчеты и разработать конструкции многослойных АТТ разногодиаметра (от 50 до 150 мм) и определить параметры армирующего каркаса для труб всехтипоразмеров,гарантирующихихработоспособностьпризаданныхусловияхэксплуатации;4.Провести исследования и разработать конструкцию обжимных фитингов дляАТТ всех диаметров, а также соединения АТТ-фитинг из условия обеспечениягерметичности соединения и прочности заделки нитей армирующего каркаса в обжатойфитингом трубе, обеспечивающих работоспособность соединения на протяжении всегосрока эксплуатации;5.Провести гидравлические испытания образов многослойных армированныхтруб, изучить поведение многослойной конструкции АТТ и соединения АТТ-фитинг поддействием внутреннего давления;6.Определить температурно-временные зависимости прочности АТТ и нитейКевлар, работающих в армирующем каркасе труб;7.Разработать методологию прогнозирования и расчета эксплуатационныххарактеристиктрубопроводаизмногослойныхАТТприпеременныхусловияхэксплуатации.Научная новизна работы:- впервые с применением ядер релаксации в уравнении Больцмана-Вольтерра описанпроцесс релаксации напряжений в РЕ-Ха при деформациях от 5 до 20 % и температурах от450 до 95°С и определен кинетический механизм релаксации, что позволило установитьзависимости квазиравновесных напряжений и модуля от температуры для проектированиясоединения АТТ-фитинг и многослойных конструкций АТТ;- показано, что в многослойной конструкции АТТ до 90% нагрузки, возникающей отдействия внутреннего давления, воспринимает на себя армирующий каркас, что позволяетпроводить оценку длительной прочности многослойной АТТ по длительной прочностиармирующих нитей Кевлар;- установлена связь между эксплуатационными характеристиками многослойныхАТТ разного типоразмера и параметрами армирующего каркаса из нитей Кевлар с учетомих длительной прочности, что позволило оптимизировать конструкцию труб;- получена температурно-временная зависимость прочности арамидных нитейКевларпритемпературах–95°С115°Сиопределеныкоэффициенты4-ехпараметрического уравнения долговечности по ISO 9080 (ГОСТ Р 54866-2011) и уравнениядолговечности Журкова, что позволяет прогнозировать значения длительной прочности идолговечности многослойных АТТ.Практическая значимость работы.
Разработаны конструкции многослойныхармированных термопластичных труб разных типоразмеров (диаметр от 50 до 150 мм) свнутренним слоем из РЕ-Ха, армирующим каркасом из арамидных нитей Кевлар исоединительным и наружным слоем из сополимера этилена с пропиленом (СЭП).По результатам проведенных натурных гидравлических испытаний образцов АТТ настойкость к внутреннему давлению доказана возможность их эксплуатации в тепловыхсетях с переменным температурно-временным режимом эксплуатации до 115°С идавлении до 1 МПа на срок до ~50 лет.Разработанаметодологияоценкиипрогнозированияэксплуатационныххарактеристик АТТ с учетом температурно-временной зависимости прочности материалаармирующего каркаса АТТ, подтвержденная результатами испытаний опытного участкатрубопровода из АТТ.Предложена методика оценки прочности заделки армирующего каркаса вармированной трубе, обжатой в фитинге, учитывающая релаксацию напряжений вполимерных материалах АТТ при их длительной эксплуатации и повышенныхтемпературах.
По результатам проведенных испытаний разработана конструкция фитинговдля всех типоразмеров армированных труб и доказана их работоспособность.5Разработаны технические условия ТУ 2248–004–48532278–2013 «Трубы напорныеиз сшитого полиэтилена с повышенными эксплуатационными характеристиками» иосвоено опытное производство труб этого типа на предприятии ЗАО «Завод АНДГазтрубпласт» компании «Группа ПОЛИПЛАСТИК» (Приложение №1).Разработаны технические условия ТУ BY 390353931.012-2011 «Фитинг обжимной»и освоено опытное производство фитингов этого типа на предприятии ИЗАО«Кохановский трубный завод «Белтрубпласт» компании «Группа ПОЛИПЛАСТИК»(Приложение №2).Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на 31международной научно-практической конференции «Композиционные материалы впромышленности» (6-10 июня 2011 г., г.
Ялта), на XIV Международной конференции«Наукоёмкие химические технологии – 2012» (21-25 мая 2012, г. Тула) и на XIIIМеждународной конференции «Plastic Pipes Moscow 2013» (2-4 октября 2013 г. Москва).Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3статьивжурналах,рекомендованныхВАК,3статьиврецензируемыхспециализированных журналах и 1 тезис доклада в сборнике материалов конференции.Объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах, содержит 68 рисунок и 38таблиц и состоит из введения, литературного обзора, объектов и методов исследования,основных результатов и их обсуждения, общих выводов, списка литературы из 154наименований и приложений.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫГлава 1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
