Порівняльні дослідження властивостей труб з непластифікованого та орієнтованого полівінілхлориду
Випробовування фізико-механічних властивостей труб: на опір падаючого вантажу, відносне видовження, зміни довжини труб при нагріванні, температури розм'якшення за Віка, стійкість до дихлоретану та постійного внутрішнього тиску. Вимоги до обладнання.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 31.05.2017 |
| Размер файла | 38,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Порівняльні дослідження властивостей труб з непластифікованого та орієнтованого полівінілхлориду
Труби з непластифікованого полівінілхлориду (НПВХ) у водопостачанні і каналізації прийшли на заміну труб з чавуну, бетону, залізобетону, поліолефінів. Вони є найкращим шляхом вирішення проблем зменшення витрат у прокладанні мереж. Труби з орієнтованого ПВХ (ПВХ-О) стають ефективним конкурентом труб із НПВХ. Завдяки процесу молекулярної орієнтації НПВХ ці труби відрізняються значною кількістю виняткових особливостей серед інших труб, призначених для цієї області застосування. Непластифікований полівінілхлорид за своєю природою - аморфний полімер, молекули якого розташовані безладно. Але за певних умов (тиску, температури і швидкості) при витяжці матеріалу можлива орієнтація молекул у напрямку витяжки.
На сьогодні виготовляють труби згаданих двох типів. Але для виробників недостатньо інформації з порівняння фізико-механічних характеристик і властивостей напірних труб та вихідних матеріалів, з яких труби виготовляють. Такими є: опір падаючого вантажу, межа текучості, відносне видовження, зміна довжини труб при нагріванні, температура розм'якшення за Віка, стійкість до дихлоретану, стійкість до постійного внутрішнього тиску.
Результати дослідження та їх аналіз дадуть змогу під час проектування виробництв оптимально вибрати тип труб з НПВХ або труб з ПВХ-О.
Стан дослідженості проблематики у науковій літературі. Методи визначення характеристик і властивостей труб з полівінілхлориду, котрі перераховані вище, викладено в держстандартах [1-4].
Мета роботи - порівняння характеристик труб з ПВХ-О і ПВХ, такі як опір падаючого вантажу, межа текучості, відносне видовження, зміна довжини труб при нагріванні, температура розм'якшення за Віка, стійкість до дихлоретану, стійкість до постійного внутрішнього тиску, що дадуть змогу під час проектування виробництв оптимально вибрати тип труб з НПВХ або труб з ПВХ-О.
Виклад основного матеріалу. Для експериментальних досліджень брали трубу з НПВХ (зовнішній діаметр ёе = 90 мм і товщина стінки е = 3,5 мм) і ПВХ-О Де = 110 мм і е = 2 мм), яка була зроблена орієнтацією з труби НПВХ (йе = 90 мм і е = 3,5 мм).
Визначення опору удару падаючого вантажу. Випробування проводили на 10-ти відрізках довжиною 200і2 мм одного типорозміру для кожної серії ударів: 25, 32, 39, 48, 52, 56, 64, 66, 72, 80. Зразки перед ударом кондиціонували за температури 0і1°С протягом 1 год. Вимірювання опору удару за методом падаючого вантажу проводили протягом 5 хв після закінчення кондиціювання. Зразки труб розташовували та фіксували на горизонтальній установочній плиті за допомогою затискачів на У-подібних призмах з кутом при вершині 120±2°. Місця нанесення ударів відзначали на гладких циліндричних частинах зразків лініями на рівній відстані по довжині кола. Кількість ліній відповідала кількості ударів, нанесених одному зразку. Точка нанесення удару була рівновіддалена від торців циліндричної частини випробувального зразка.
Наконечник вантажу, що входить у зіткнення зі зразком, був півсферою з радіусом 90 мм для випробувань труб, яка виконана зі сталі з твердістю не менше НЕС 20. Висота падіння вантажу до точки контакту наконечника з поверхнею зразка була 1600 мм. Маса падаючого вантажу становила 0,5 кг. Якщо зразок витримував удар, його провертали у У-подібній призмі до наступної позначеної лінії і знову піддавали його удару падаючим вантажем, за потреби після повторного кондиціонування. Після чого випробуванням піддавали наступний зразок. Ця процедура тривала доти, поки по всіх позначених лініях не було нанесено по одному удару, після цього заносили до протоколу загальну кількість ударів і поломок.
Вважалось, що зразок не пройшов випробування, якщо він розбився, тріснув або відколовся по зовнішній поверхні труби або фасонного виробу, якщо це було спричинено ударом і ушкодження можна побачити без збільшення. Заглиблення і вм'ятини поверхні зразка не є свідченнями того, що зразок не пройшов випробування. Після визначення факту поломки зразка, удари по лініях на його поверхні припиняли, а зразок замінювали на інший.
Рис. 1. Кількість зразків для 10% ТІЯ (при 90% рівні точності)
Отже, аналізуючи дані випробовувань, можна зазначити, що в зону А (згідно з рис. 1) повністю потрапила труба з ПВХ-О до 80 ударів, тоді як труба з НПВХ в зону А потрапила тільки при 25 ударах, що свідчить про набагато більший опір удару падаючого вантажу. Схематично графік опору удару падаючого вантажу зображено на рис. 2.
Рис. 2. Графік руйнувань труб з НПВХ і труб з ПВХ-О в аналізі на опір удару падаючого вантажу
Визначення відносного подовження труб при розриві і межі текучості при розтягу. Під час випробовувань використовували розривну машину ОТ - АІ7000-М. Відносне подовження труб при розриві та межу текучості при розтягу визначали згідно з ГОСТ 11262 між затискачами розривної машини за швидкості руху затискачів розривної машини 25і1 мм/хв на випробувальних зразках, що вирізались з гладкої частини зразків труб у поздовжньому напрямку (10 зразків труб з орієнтацією, 10 зразок труби без орієнтації). Результати випробовування наведено на графіку (рис. 3).
Рис. 3. Графік відносного подовження труб при розриві і межі текучості при розтягу труб з НПВХ і труб з ПВХ-О
З графіка видно, що межа текучості при розтягу труби з ПВХ-О більша за межу текучості при розтягу труби з НПВХ на 81%, а відносне видовження менше на 30-35%.
Визначення зміни довжини труб після прогрівання. Випробування проводили на шістьох зразках кожного типу труби довжиною 200±10 мм, що вирізались з гладкої частини зразків труб відібраних у поздовжньому напрямку. На зовнішню поверхню кожного зразка наносили три лінії паралельно осі труб на рівній відстані одна від одної. На кожній лінії робили дві відзначки по периметру на відстані 50±5 мм від торців зразків. Відстань між відзначками (Ь0) становила не менше 100 мм за температури 23±2°С і вимірювалась з похибкою не більше 0,25 мм. Після кондиціювання за температури 23±2°С протягом не менше 2 год зразки розташовували в сушильній шафі на скляній підкладці, посипа - ній тальком, і витримували при температури 150 оС упродовж 20 хв.
Визначення температури розм'якшення за Віка. Визначення температури розм'якшення за Віка проводили на шести зразках кожного типу труби у вигляді прямокутних сегментів довжиною 50±5 мм, шириною 15±5 мм і товщиною, рівною товщині стінки гладкої частини труби. Для випробовування використовували прилад визначення теплостійкості за Віка. Принцип його дії полягав в тому, що циліндрична сталева голка перерізом 1 мм2 навантажувалась вантажем 5 кг і встановлювалась вертикально до горизонтально розміщеного взір ця. Температуру підвищували на 50°С. Градусом за Віка була та температура, при якій голка занурилась всередину на 1 мм. Результати випробовування наведено на графіку (рис. 4).
труба дихлоретан опір
Рис. 4. Графік визначення температури розм 'якшення за Віка труб з НПВХ і труб з ПВХ-О
З графіка видно, що відмінність значень температури розм'якшення за Віка труб з НПВХ і ПВХ-О незначна, значення температури розм'якшення за Віка труби НПВХ в середньому на 5% менше за значення температури розм'якшення за Віка труби з ПВХ-О.
Визначення стійкості до дії дихлоретану. Визначення зміни стійкості до дії дихлоретану проводили на шести зразках кожного типу труби у вигляді прямокутних сегментів довжиною 50±5 мм, шириною 15±5 мм і товщиною, рівною товщині стінки гладкої частини труби. Зразки розміщували всередині лабораторної колби з круглим плоским дном і широким горлом за ємністю 500 мл і повністю занурювали у розчин дихлоретану технічного згідно з ГОСТ 1942. Колбу зі зразками розміщували в лабораторній шафі з примусовою вентиляцією і витримували за температури 15±0,5°С упродовж 30 хв.
Далі зразки виймали з колби і висушували в лабораторній шафі з примусовою вентиляцією за температури 23±2°С упродовж 30±5 хв. Зовнішній вигляд поверхні зразків оцінювали візуально без застосування збільшувальних приладів. Зразки всі витримали випробування, жоден з зразків не мав змін зовнішнього вигляду та тріщин глибиною більше ніж 20% від товщини стінки.
Табл. 1. Умови випробування внутрішнім тиском для труб для труби з НПВХ90*3,5 мм за умов експлуатації труби РХ=! Мпа
|
Параметр випробування |
Внутрішній тиск, МПа |
||||
|
Температура, °С |
Напруження в стінці труби, МПа |
Час, год |
Тип випробування |
||
|
20 |
42,0 |
1 |
Вода в воді |
3,41 |
|
|
20 |
35,0 |
100 |
2,84 |
||
|
60 |
12,5 |
1000 |
1,02 |
Табл. 2. Умови випробування внутрішнім тиском для труби з ПВХ-О 110*2 мм за умов експлуатації труби Р.\=І МПа
|
Параметр випробування |
Внутрішній тиск, МПа |
||||
|
Температура,°С |
МПа |
Час, год |
Тип випробування |
||
|
20 |
92 |
1 |
Вода в воді |
3,41 |
|
|
20 |
77 |
100 |
2,84 |
||
|
60 |
27 |
1000 |
1,02 |
Визначено, що як труби з НПВХ, так і з ПВХ-О стійкі до дії дихлоретану при витримуванні за температури 15±0,5°С упродовж 30 хв.
Визначення стійкості при постійному внутрішньому тиску. Стійкість при постійному внутрішньому тиску труб проводили на зразках труб кожного типорозміру з будівельною довжиною Ь<500 мм. Випробувальні зразки вирізали довжиною Ь не менше 500 мм з гладкої частини відібраних зразків труб. Випробування проводили згідно з умовами, зазначеними в табл. 3 і 4 на трьох зразках.
Напруження в стінці труби під час випробовування труби з ПВХ-О підбирали таким, щоб були однакові умови випробовування з трубою з НПВХ, а саме був однаковим внутрішній тиск, з урахуванням того, що труба з НПВХ 90x3,5 була розрахована для РШ0, тобто номінальним тиском 1 МПа. Тиск у зразку підтримували з похибкою не більше 2% на гідростенді. Результати випробувань були позитивними. Жоден зразок не зруйнувався до закінчення контрольного терміну випробування. Тоді вирішили провести випробовування в умовах номінального тиску 1,6 МПа. Випробування проводили згідно з умовами, зазначеними в табл. 3 і 4 на трьох зразках.
Табл. 3. Умови випробування внутрішнім тиском для труби з НПВХ 90*3,5 мм за умов експлуатації труби РМ=1,6 МПа
|
Параметр випробування |
Внутрішній тиск, МПа |
||||
|
Температура, °С |
Напруження в стінці труби, МПа |
Час, год |
Тип випробування |
||
|
20 |
67,0 |
1 |
Вода в воді |
5,45 |
|
|
20 |
56,0 |
100 |
4,54 |
||
|
60 |
20,0 |
1000 |
1,63 |
Табл. 4. Умови випробування внутрішнім тиском для труби з ПВХ-О 110*2 мм за умов експлуатації труби РМ=1,6 МПа
|
Параметр випробування |
Внутрішній тиск МПа |
||||
|
Температура,°С |
МПа |
Час, год |
Тип випробування |
||
|
20 |
147 |
1 |
Вода в воді |
5,45 |
|
|
20 |
123 |
100 |
4,54 |
||
|
60 |
44 |
1000 |
1,63 |
Результати випробувань були позитивними для труби з ПВХ-О 110x2 мм, а саме жоден зразок не зруйнувався до закінчення контрольного терміну випробування. Результати випробувань були негативними для труби з НПВХ 90x3,5 мм, а саме всі зразки зруйнувалися до закінчення контрольного терміну випробування. Отже, можна зробити висновок, що труба з ПВХ-О позитивно проходить випробовування на стійкість до постійного внутрішнього тиску в однакових умовах експлуатації з трубою з НПВХ (на які розрахована труба), а також позитивно проходить випробовування на стійкість до постійного внутрішнього тиску за ускладнених умов експлуатації з трубою з НПВХ, а саме за збільшеного номінального тиску, тоді як труба з НПВХ має негативні результати випробовування.
Проведені дослідження труб з НПВХ і ПВХ-О підтвердили перспективність розвитку напрямку виробництва труб з ПВХ-О через їх кращі фізико-механічні характеристики. Зроблено такі висновки:
1. Опір удару падаючого вантажу труб з ПВХ-О набагато більший від опору удару падаючого вантажу труб з НПВХ. У зону А, тобто випробовування витримано повністю, потрапила труба з ПВХ-О до 80 ударів, тоді як труба з НПВХ в зону А потрапила вже після 25 ударів.
2. Межа текучості при розтягу труби з ПВХ-О більша за межу текучості при розтягу труби з НПВХ на 81%, а відносне видовження менше на 30-35%.
3. Відмінність значень зміни довжин труб з НПВХ і ПВХ-О після прогрівання за температури 150 оС упродовж 20 хв незначна, зміна довжини внаслідок нагрівання труби з НПВХ в середньому на 10-15% більша за зміну довжини при нагріванні труби з ПВХ-О.
4. Відмінність значень температури розм'якшення за Віка труб з НПВХ і ПВХ-О незначна, значення температури розм'якшення за Віка труби НПВХ у середньому на 5% менше за значення температури розм'якшення за Віка труби з ПВХ-О.
5. Як труби з НПВХ, так і з ПВХ-О стійкі до дії дихлоретану при витримуванні за температури 15±0,5°С упродовж 30 хв.
6. Труба з ПВХ-О позитивно проходить випробовування на стійкість до постійного внутрішнього тиску за однакових умов експлуатації з трубою з НПВХ (на які розрахована труба), а також позитивно проходить випробовування на стійкість до постійного внутрішнього тиску в ускладнених умовах експлуатації з трубою з НПВХ, а саме збільшеному номінальному тиску, тоді як труба з НПВХ має негативні результати випробовування.
Література
1. Труби з непластифікованого полівінілхлориду та фасонні вироби до них для холодного водопостачання. Технічні умови: ДСТУ Б.В.2.7-147:2007. - К.: Вид-во Міністерства регіонального розвитку та будівництва, 2007. - 88 с. - (Національний стандарт України).
2. Thermoplastics pipes - Determination of ring stiffness ISO 9969:1994 (Труби з термопластів. Визначення кільцевої жорсткості).
3. Thermoplastics pipes. Test method for resistance to external blows by the round-the-clock method. EN 744: 1995. (Труби з термопластів. Метод тестування на стійкість до дії зовнішніх ударів рівномірно розподілених по периметру).
4. Plastics piping systems for water supply - Unplasticized poly (vinyl chloride) (PVC-U) - Part 1: General EN 1452-1. (Системи пластмасових трубопроводів для водопостачання - не пластифікований полівінілхлорид (НПВХ) - Частина 1. Загальна.
5. Тугов ИИ. Химия и физика полимеров / И.И. Тугов, Г.И. Костыркина. - М.: Изд-во «Химия», 1989. - 432 с.
6. Гузеев В.В. Исследование и разработка композиционных материалов на основе поливинилхлорида: дисс…. д-р техн. наук / В.В. Гузеев. - М., 1979. - 36 с.
7. Минскер К.С. Достижения и задачи исследований в области старения и стабилизации ПВХ / К.С. Минскер, Г.Е. Заиков // Пластические массы. - 2001. - №4. - С. 27-35.
8. Уилки Ч. Поливинилхлорид: пер. с англ. / Ч. Уилки, Дж. Саммерс, Ч. Даниэлс (ред.); под ред. Г.Е. Заикова. - СПб.: Изд-во «Профессия», 2007. - 728 с.
9. Володин В.П. Экструзия пластиковых труб и профилей / В.П. Володин - СПб.: Изд-во «Профессия», 2010. - 240 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Виды и характеристики пластмассовых труб, обоснование выбора способа их соединения, принципы стыковки. Общие правила стыковой сварки пластиковых и полипропиленовых труб. Технология сварки враструб. Принципы и этапы монтажа полипропиленовых труб.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 09.01.2018Технологические операции, используемые в процессе производства полимерных труб. Базовые марки полиэтилена и полипропилена, рецептуры добавок, печатных красок, лаков для производства полимерных труб. Типы труб и их размеры. Основные формы горлышка трубы.
контрольная работа [71,3 K], добавлен 09.10.2010Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення. Класифікація механічних властивостей, їх визначення при динамічному навантаженні. Вимірювання твердості за Брінеллем, Роквеллом, Віккерсом. Використовування випробувань механічних властивостей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.11.2010Схема деформации металла на роликовых станах холодной прокатки труб, ее аналогичность холодной прокатке труб на валковых станах. Конструкция роликовых станов. Технологический процесс производства труб на станах холодной прокатки. Типы и размеры роликов.
реферат [2,8 M], добавлен 14.04.2015Характеристика технології виробництва труб на стані ХПТ-55. Розрахунок маршруту прокатки труб 38х4 мм. Визначення калібровки робочого інструменту та енергосилових параметрів. Використання криволінійної оправки при прокатці труб 38х4 мм із сталі 08Х18Н10Т.
курсовая работа [473,3 K], добавлен 06.06.2014Общие сведения о трубах, их виды, размеры и особенности установки. Оборудование для производства современных труб водоснабжения и газоснабжения, основные материалы для их изготовления. Технология и установки для производства полиэтиленовых труб.
реферат [27,2 K], добавлен 08.04.2012Понятие неразъемных соединений водопроводных труб. Особенности сварки труб встык или враструб. Специфика соединения склеиванием, используемые материалы и последовательность процесса. Преимущества данного метода соединения по сравнению со сваркой.
презентация [1,1 M], добавлен 21.04.2014Термопласты, применяемыми в производстве труб. Прочностные характеристики труб из полиэтилена. Формование и калибрование заготовки трубы. Технические требования, предъявляемые к трубным маркам полиэтилена и напорным трубам, методы контроля качества.
курсовая работа [923,0 K], добавлен 20.10.2011Прочность полиэтилена при сложном напряженном состоянии. Механический расчет напорных полиэтиленовых труб на прочность, применяемых в системах водоснабжения. Программное обеспечение для расчета цилиндрических труб. Расчет тонкостных конструкций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.08.2012Вивчення асортименту вуглецевих труб ХПТ-55 і розробка технології холодного плющення. Деформація металу і розрахунок маршруту плющення при виробництві труб. Розрахунок калібрування робочого інструменту і продуктивності устаткування при виробництві труб.
курсовая работа [926,5 K], добавлен 26.03.2014Методы расчета скоростных режимов редуцирования. Возможности совершенствования скоростного режима редуцирования труб в условиях цеха Т-3 Кунгурский Завод. Оценка качества труб. Стандарты, используемые при изготовлении труб и перечень средств измерения.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 24.07.2010Описание производственного процесса изготовления полиэтиленовых газопроводных труб. Технологическая характеристика основного технологического оборудования. Характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов, используемых при производстве труб.
дипломная работа [381,1 K], добавлен 20.08.2009Применение и классификация стальных труб. Характеристика трубной продукции из различных марок стали, стандарты качества стали при ее изготовлении. Методы защиты металлических труб от коррозии. Состав и применение углеродистой и легированной стали.
реферат [18,7 K], добавлен 05.05.2009Полипропилен — химическое соединение, специально синтезированное для применения в сфере сантехники. Преимущества применения полипропиленовых труб. Этапы монтажа трубопровода. Перечень инструментов и приспособлений для монтажа. Способы крепления труб.
контрольная работа [152,7 K], добавлен 29.01.2013Оценка склонности стали к образованию холодных трещин. Входной контроль и подготовка труб к сборке. Раскладка труб и сборка стыков. Соединение секций труб в нитку. Технология автоматической сварки в среде защитных газов. Очистка полости и гидроиспытание.
курсовая работа [577,3 K], добавлен 29.03.2015Технологические характеристики безнапорных железобетонных труб и сырьевого материала. Особенности технологии получения труб. Основные стадии технологического процесса. Выбор оборудования технологических линий и структурной схемы производства изделия.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 21.11.2012Основные понятия и способы сварки трубопроводов. Выбор стали для газопровода. Подготовка кромок труб под сварку. Выбор сварочного материала. Требования к сборке труб. Квалификационные испытания сварщиков. Технология и техника ручной дуговой сварки.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 25.01.2015Аналіз тектонічних властивостей формоутворення костюму. Геометричні складові форми костюму. Характеристика декоративно-пластичних, фізико-механічних та естетичних властивостей матеріалу. Особливості малюнку і кольору тканини, масштабності, пропорційності.
курсовая работа [71,0 K], добавлен 08.12.2010Изучение технологии производства труб большого диаметра. Оценка возможных дефектов при производстве труб на оборудовании линии ТЭСА 1420. Описание конструкции пресса шаговой формовки трубных заготовок. Разработка способа совместной формовки кромок труб.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 13.06.2015Природа прихватов колонн бурильных и обсадных труб. Факторы, влияющие на возникновение прихватов колонны труб. Определение верхней границы глубины прихвата. Схема действующих сил при прихвате колонн труб. Специфика основных методов ликвидации прихватов.
реферат [264,5 K], добавлен 19.02.2015
