Многослойные термопластичные трубы на основе PE-Xa, армированные нитями Кевлар, с повышенной теплостойкостью для сетей отопления (1090749), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Показано, что работоспособность трубопровода измногослойных АТТ при эксплуатации в сетях отопления с переменным температурновременным режимом до 115°С с давлении 1 МПа сохраняется на срок 50 лет.2. Исследованы физико-механические характеристики РЕ-Ха при повышенныхтемпературах (до 120°С). Получены зависимости предела текучести, деформации припределе текучести и модуля упругости от температуры. Показано, что предел текучестиРЕ-Ха при температурах выше 100°С равен 3-6 МПа, что делает невозможным егоприменение для производства напорных труб с температурным режимом эксплуатации до115°С и давлением до 1 МПа.
Установлено, что модуль упругости при температурах выше100°С сохраняет достаточно высокие значения (40-70 МПа), что позволяет применять РЕХа в качестве материала внутреннего слоя в многослойных армированных трубах.3. Изучены процессы релаксации напряжений в РЕ-Ха при деформациях от 5 до 20%и температурах от 50 до 95°С. С применением уравнения Больцмана-Вольтерра и ядеррелаксаций установлен кинетический механизм релаксации напряжений в РЕ-Ха.Получены зависимости релаксационного модуля и квазиравновесного напряжения дляРЕ-Ха от времени и температуры, позволяющие прогнозировать значения этих параметровна более высокие температуры. Определены значения квазиравновесного модуля инапряжения в РЕ-Ха при температурах 115°С и показано, что в нем сохраняетсянапряжение~3МПа,чтопозволяетиспользоватькомпрессионныефитингиссамоуплотнением по внутреннему слою для обеспечения герметичности соединения трубна протяжении всего срока эксплуатации.4. Установлено, что в многослойной конструкции АТТ основную нагрузку отдействия внутреннего давления (до 90%) воспринимает армирующих каркас из нитей23Кевлар, а внутренний слой из РЕ-Ха воспринимает ~10% и наружный слой из СЭПпрактически не несет никаких нагрузок (< 0,1%).5.
Разработана методика расчета конструкции многослойных армированных трубдля различных условий эксплуатации, заключающаяся в использовании для расчетапараметров армирующего каркаса его длительной прочности. Установлена связь междупараметрами нити и армирующего каркаса с характеристиками АТТ для всехтипоразмеров. Расчетные значения разрывного давления для труб всех типоразмеров сармирующимкаркасом,параметрыкоторогооптимизированывсоответствиисразработанной методикой, подтверждаются результатами стендовых испытаний.6.
Разработана методика расчета и определена оптимальная длина рабочей частифитинга для условий обеспечения герметичности соединения и прочности заделки нитейармирующего каркаса в трубе, обжатой фитингом, с учетом релаксационных процессов,протекающих в РЕ-Ха во времени.7. Проведены длительные (до 9000 часов) гидравлические испытания армированныхтруб разных типоразмеров на стойкость к действию постоянного внутреннего давления впри разных температурах 95°С, 105 и 115°С. Установлен механизм разрушенияармированных труб, заключающейся в разрыве армирующих нитей с последующейдеформацией и разрушением внутренней оболочки из РЕ-Ха.8.
По методике ISO 9080 получено четырех параметрические уравнениетемпературно-временной зависимости прочности армированных труб и нитей Кевларармирующего каркаса. Показано, что долговечность армированных труб лучшеописывается зависимостью долговечности нитей Кевлар, полученной при аппроксимацииэкспериментальных данных по испытаниям АТТ, выраженных через напряжения в нитяхармирующего каркаса, поскольку при этом учитываются размеры испытуемых образцовАТТ и параметры армирующего каркаса.9. Получены значения констант в уравнении долговечности Журкова для нитейКевлар, работающих в армирующем каркасе труб.
Показано, что зависимости длительнойпрочности армирующих нитей, полученные по уравнению ISO 9080 и уравнению Журкова,хорошо коррелируют в области времен испытания, что свидетельствует о применимостиподходакоценкедлительнойпрочностииэксплуатационныххарактеристикмногослойных армированных труб при прогнозировании долговечности материалаармирующего каркаса.2410. Предложена методика расчета эксплуатационных характеристик многослойныхармированных труб для переменных условий эксплуатации по правилу Майнера с учетомтемпературно-временной зависимости прочности материала армирующего каркаса.Проведен расчет и показано, что армирующий каркас из арамидных нитей Кевлар соптимальнымипараметрамиобеспечиваетработоспособностьмногослойныхармированных термопластичных труб разного диаметра при эксплуатации во вторичномконтуре сетей отопления с переменным температурным режимом до 115°С и давлением1 МПа на срок службы до 50 лет.11.
Проведены контрольные натурные испытания опытного участка трубопровода изармированной трубы типа Т-90 и обжимных фитингов типа Ф-90 в условиях максимальноприближенных к реальным условиям эксплуатации. Время разрушения трубопроводаотличается на ~5% от времени эксплуатации, рассчитанного по правилу Майнера длярежима испытания с переменными температурой и давлением, что подтверждаетработоспособностьармированныхтрубидостоверностьпрогнозированияихэксплуатационных характеристик.12.
Разработаны технические условия ТУ 2248–004–48532278–2013 «Трубынапорныеизсшитогополиэтиленасповышеннымиэксплуатационнымихарактеристиками» и ТУ BY 390353931.012-2011 «Фитинг обжимной» и организованнопроизводство опытно-промышленных партий армированных труб и фитингов разноготипоразмера.По теме диссертации опубликованы следующие работы:1. Гвоздев, И.В. Армированные трубы с повышенной теплостойкостью / И.В. Гвоздев,С.В. Шаляпин, И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы. – 2011. – № 4.
– С. 3040.2. Гвоздев, И.В. Армированные трубы с повышенной теплостойкостью / И.В. Гвоздев,С.В. Шаляпин, С.В. Самойлов // Полимергаз. – 2011. – № 3. – С. 28-32.3. Гвоздев, И.В.К расчету прочностных характеристик армированных труб / И.В.Гвоздев, С.В. Шаляпин // Полимерные трубы.
– 2011. –№4 (34). – С. 50-51.4. Шаляпин, С.В. Изучение процессов релаксации напряжения в сшитом полиэтилене /С.В. Шаляпин, И.В. Гвоздев, И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы. – 2012. –№ 12. – С. 19-23.255. Шаляпин, С.В. Расчет и прогнозирование прочности многослойных полимерныхармированных труб /С.В. Шаляпин, И.В. Гвоздев, И.Д. Симонов-Емельянов // ВестникМИТХТ. – 2012. – Т. VII.
– № 4. – С. 112-116.6. Гвоздев, И.В. Релаксация напряжений в сшитом полиэтилене / И.В. Гвоздев, С.В.Шаляпин, И.Д. Симонов-Емельянов // Полимерные трубы. – 2012. –№3 (37). – С. 5153.7. Шаляпин,С.В.Релаксацияиработоспособностьсоединенийполимерныхармированных труб. / С.В. Шаляпин, И.В. Гвоздев, И.Д. Симонов-Емельянов // XIVмеждународнаянаучно-техническаяконференция«Наукоемкиехимическиетехнологии-2012»: труды.
– М.: Издательство МИТХТ, 2012. – 521 с.Автор выражает глубокую благодарность директору УИиРПТ НИИ ООО «УКГруппа «Полипластик» Гвоздеву И.В. за помощь, консультации и поддержку в ходевыполнения диссертационной работы.Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам НИИ ООО «УК Группа«Полипластик» и сотрудникам испытательной лаборатории и производства ЗАО «ЗаводАНД Газтрубпласт» за плодотворное сотрудничество и бескорыстную помощью впроцессе производства и проведения испытаний опытных образцов АТТ.26.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
