Материал

Технические характеристики материала

Полиэтилен, используемый для производства труб КОРСИС, должен иметь как можно более высокий модуль упругости и высокую стойкость к растрескиванию под воздействием возникающих в стенке трубы напряжений и возможного воздей­ствия транспортируемых поверхностно-активных веществ.

Данные требования обеспечиваются за счет использования полиэтилена высокой плотности. Стойкость полиэтиленовых труб к растрескиванию оценивают путем испытания труб на стойкость к внутреннему давлению при температуре 80"С при контрольном измерении 165 часов для напряжения в стенке трубы 3,9 МПа и 1000 часов -для напряжения 2,8 МПа. Эти контрольные уровни параметров испытаний близки к уровням, предписанным для напорных труб, и обеспечивают надежную эксплуатацию канализационных труб в течение принятого срока эксплуатации - 50 лет. Для защиты наружного слоя труб от атмосферного воздействия в процессе хранения, в первую очередь, от ультрафиоле­тового излучения, используют композиции полиэтилена, содержащие 2-2,5% сажи, являющейся высокоэффективным светостабилизатором. В случае изготовления внутреннего слоя натурального или белого цвета в полиэтилен вводятся хи­мические светостабилизаторы. Технические характеристики полиэтилена даны в Таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики полиэтилена

Плотность	кг 950 962
Индекс расплава	г/10 мин. 0,4-0,7
Предел текучести при растяжении	МПа 20-25
Относит, удлинение при разрыве	%>600
Температура хрупкости	°С < -70
Модуль изгиба	МПа 1000-1200
Ударная прочность	кДж/м2 Нет разрыва
Коэффициент теплового расширения	мм/oС 0,17

 

Химическая и электрохимическая стойкость

Высокая стойкость полиэтилена к агрессивному воздействию химических веществ хорошо известна. Полиэтилен стоек к подавляющему большинству химических реагентов, в том числе при повышенной температуре транспортируемой среды. Информацию по этому вопросу можно найти в документе 150ДП 10358 и в ряде каталогов, издаваемыми фирмами-из­готовителями и потребителями полиэтилена (Таблица 2).

 

Таблица 2. Химическая стойкость полиэтилена высокой плотности (РЕ-НО), используемого для изготовления труб КОРСИС

 

Вещество	Формула	Концентрация, %	Т, oС	РЕ-НD	РЕ-МD	РР
Уксусная кислота	СНЗСООН	10	20	1	1	1
			60	1	1	1
Ацетон	СНЗ-СО-СH3	100	20	2	2	1
			60	2	3	1
Аммиак (водный раствор)	NНЗ	<10	20	1	1	1
			60	1	1
Аммиак (газ)	NНЗ	100	20	1	1	1
			60	1	1
Аммиак (жидкий)	NN3	100	20	1	2	1
			30	1	2
Сульфат аммония	(NN4)2SO4	насыщ.	20	1	1	1
			60	1	1	1
Сульфид аммония	(NН4)2S	>10	20	1	1
			60	1	1
Хлорид бария	ВаСl2		20	1	1	1
			60	1	1	1
Сульфат бария	ВаSO4		20	1	1	1
			60	1	1
Бензин			20	1	2	3
			60	2	3	3
бензол	C6H6	100	20	2	3	2
			60	3	3	3
Карбонат кальция	СаСОЗ		20	1	1	1
			60	1	1	1
Хлорат кальция	Са(СlO3)2		20	1	1	1
			60	1	1	1
Хлорид кальция	CaCl2		20	1	1
			60	1	1
Гидроксид кальция	Са(ОН)2		20	1	1	1
			60	1	1	1
Нитрат кальция	Сa(NO3)2		20	1	1	1
			60	1	1	1
Сульфат кальция	СаSO4		20	1	1
			60	1	1
Одноокись углерода	СО	100	20	1	1
			60	1	1
Тетрахлорид углерода	ССl4	100	20	2	3	3
			60	3	3	3
Каустическая сода	NaОН	>10	20	1	1	1
			60	1	1	1
Хлор (водный раствор)	Сl2		20	2	3	1
			60	3	3	2
Циклогексанол	С6Н11OН	100	20	1	2	1
			60	2	3	3
Этанол	С2Н5OН	40	20	1	1	1
			60	2	2	1
Этиленгликоль	ОНСН2СН2OН	100	20	1	1	1
			60	1	1	1
Хлорид жепеза	FeCl3		20	1	1
			60	1	1
Сульфат железа	Fe2(SO4)3		20	1	1
			60	1	1
Формальдегид	НСНО	40	20	1	1	1
			60	1	1
Муравьиная кислота	НСООН	50	20	1	1	1
			60	1	1	1
Гептан	С7Н16	100	20	1	3	3
			60	3	3	3
Бромоводородная кислота	HBr	10	20	1	1	1
			60	1	1	2
Соляная кислота	HCl	10	20	1	1	1
			60	1	1	1
Соляная кислота	HCl	насыщ.	20	1	1	1
			60	1	2	2
Фтористоводородная/ плавиковая кислота	HF	4	20	1	1	1
			60	1	1
Фтористоводородная/ плавиковая кислота	HF	60	20	1	1	2
			60	2	2
Водород	Н2	100	20	1	1	1
			60	1	1
Сероводород	Н2S	100	20	1	1	1
			60	1	2	1
Хлорид магния	MgCl2		20	1	1	1
			60	1	1	1
Метанол	CH3OH	100	20	1	1	1
			60	1	2	2
Минеральное масло			20	1	2
			60	2	3
Азотная кислота	HNO3	25	20	1	1	1
			60	1	1
Азотная кислота	HNO3	50	20	2	2	2
			60	3	3	3
Азотная кислота	HNO3	75	20	3	2	3
			60	3	3	3
Азотная кислота	HNO3	100	20	3	3	3
			60	3	3	3
Ортофосфорная кислота	НЗРO4	50	20	1	1
			60	1	1
Ортофосфорная кислота	Н2РO4	95	20	1	1
			60	2	3
Хлорид калий	KCl		20	1	1	1
			60	1	1
Гидроксид калия	KOH	10	20	1	1	1
			60	2	2
Гидроксид калия	KOH	>10	20	1	1
			60	1	1
Перманганат калия	KMnO4	20	20	1	1	1
			60	1	1
Хлорид натрии	NaCl		20	1	1	1
			60	1	1	1
Нитрат натрия	NaNO3		20	1	1	1
			60	1	1	1
Нитрит натрия	NaNO2		20	1	1
			60	1	1
Ортрфосфат натрия	NaЗРO4		20	1	1
			60	1	1
Сульфит натрия	Na2SO3		20	1	1	1
			60	1	1
Сульфат натрия	Na2SO4		20	1	1	1
			60	1	1	1
Серная кислота	Н2SO4	10	20	1	1	1
			60	1	1	1
Серная кислота	Н2SO4	50	20	1	1	1
			60	1	1	1
Серная кислота	H2SO4	98	20	1	2	2
			60	3	3	3
Триэтаноламин	N(СН2СН20Н)3	>10	20	1	1	1
			60	2	1
Хлорид цинка	ZnCl2		20	1	1	1
			60	1	1	1

РЕ-НD = Полиэгилен высокой ппотности	Обозначения:	1 = устойчив
РЕ-МD = Полиэтилен средней плотности		2 = ограниченно устойчив
РР = Полипропилен		3 = неустойчив

 

Износостойкость

Сопротивление истиранив и эрозионная стойкость материала трубы, как с тачки зрения механизмов воздействия абра­зива, так и положительной оценки экспериментальных результатов, является важным параметром при проектировании и долговременной эксплуатации трубопроводов, перемещающих жидкости с большим содержанием абразивных частиц. Эксперименты по оценке абразивного воздействия на системы ливневой или сточной канализации проводились с разными жидкостями и в различных условиях, и потому их. результаты зачастую не сопоставимы друг с другом. Испытания обычно про­водятся по двум направлениям: по количеству материала, изношенного трением за определенный период времени, и по вре­мени, за которое происходит разрушение стандартной трубы. В канализационных системах абразивное истирание происходит, е основном, в нижнем сегменте трубы. Абразивное истиранив возникает вследствие трения, перекатки или срезания переме­щающимися абразивными частицами, турбулентности или ударов и сильнее в случае твердых, острых и неровных частиц, Типы механического повреждения внутренней поверхности трубы можно классифицировать следующим образом

 

• вырезание: частица "вырезает" материал и уносится потоком, оставляя полость в материале;
• пропахивание: частица, внедряясь в поверхность трубы, захватывает часть материала и уносится потоком;
• прореэание: частица, как бритва, прорезает поверхность материала;
• разрушение: частица «разбивает» поверхность материала,

 

Как правило, механизмы повреждения поверхности различны и зависят от твердости и модупя упругости материала. Ряд исследований подтверждает, что механизмы осаждения и самоочищения в канализационных трубопроводах определен­но имеют отношение к истиранию стенки трубы,

Результаты испытаний, а также реальные данные можно найти в соответствующей литературе; в связи с разнообразием па­раметров (тип и материал частицы, скорость осаждения, скорость потока, наличие смотровых колодцев, механические хара­ктеристики, первоначэпьная шероховатость внутренней поверхности трубы и т.д.) трудно прийти к однозначному выводу. Попиэтипен при прочих равных условиях демонстрирует более высокое сопротивление истиранию по сравнению с дру­гими материалами (Рис, 2). что было практически доказано во время испытаний, проведенных Институтом пластических масс в Дармштадте (Германия), а также подтверждено примерами работающих (действующих) трубопроводов, транс­портирующих абразивные жидкие среды. Результаты теста по определению времени, необходимого для уноса определенного количества материала с внутренней стенки при одинаковых параметрах потока жидкости (вода/ песок в соотношении 85%/15%, скорость 10 м/сек.) для труб из разных материалов представлены ниже и не требуют комментариев:
Бетон - 20 час.
Сталь - 34 час,
ПВХ - 50 час,
ПП - 65 час.
ПЭ- 100 час.

 

Рис, 2. Износоустойчивость различных материалов, применяемых в строительстве канализационных систем

 

Тепловое расширение

Система двухслойных профилированных труб и фитингое из полиэтилена может эксплуатироваться в следующих рабочих тепловых режимах: для труб диаметром до 200 мм включительно рабочая температура должна составлять до 45°С. для труб большего диаметра - до 35^oС, кратковременно до 80°С. Коэффициент линейного расширения для ПЭ обычно нахо­дится г пределах (1,7/2)10^-4 1/°С.

Расширение может являться существенным фактором, влияющим на условия прокладки, так как допущенные во время монтажа и засыпки ошибки могут привести к дополнительной нагрузке и деформации трубы или смещению и разгерме­тизации трубных соединений.

Таким образом, при прокладке и обратной засыпке трубопроводов необходимо постоянно учитывать эффект теплового рас­ширения. Однако надо отметить, что профилированная труба, как правило, имеет более низкий показатель линейного рас­ширения по сравнению с обычно)* напорной полиэтиленовой трубой,

С цепью проверки поведения профилированной трубы при температурном расширении она была подвергнута нескольким лабораторным испытаниям. Образцы выдерживались при температуре от -10°С до +70^OС, и их длина сравнивалась с по-квззтелями, полученными при температуре окружающей среды на обычной напорной полиэтиленовой трубе той же дли­ны, того же диаметра и из того же материала. Показатель теплового расширения образца из профилированной трубы был на 50% ниже аналогичного показателя обычной напорной полиэтиленовой трубы, Фактический коэффициент линейного расширения для трубы КОРСИС равен 1*10^-4 1/^oС,

Также проводились ислытания для проверки температурного изменения наружного диаметра. В диапазоне температур от -10^oC до +70^oC как продольное, так и поперечное изменение геометрических размеров трубы КОРСИС не превышало ±0,5%, Таким образом, система труб КОРСИС значительно меньше подвержена влиянию изменения температурных ус­ловий, чем обычная напорная полиэтиленовая труба.