Трубы из термопластов

Срок службы труб из термопластов (далее — полимерных материалов) в значительной степени зависит от условий эксплуатации, прежде всего от давления и температуры. При нормальных условиях эксплуатации срок их службы нс меньше 50 лет. Положительный эффект от использования полимерных труб может быть получен при правильном выборе тина трубы применительно к условиям эксплуатации.

Трубы из полимерных материалов имеют высокие коэффициенты линейного расширения, что приводит к значительным изменениям линейных размеров труб при изменении температуры среды.

Все полимерные трубы нестойки к прямому воздействию солнечных лучей и имеют низкую термостойкость, что ограничивает их применение в системах горячего водоснабжения и отопления. Полимерные трубы нельзя использовать в системах противопожарного водопровода. Для монтажа полимеров различных видов обычно требуется специальное оборудование.

Большинство полимеров являются газопроницаемыми, что приводит к возможности прямой и обратной диффузии газов через стенки пластмассовых труб. Для устранения этого недостатка полимерные трубы покрывают специальной газонепроницаемой оболочкой.

Для трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения применяют в основном трубы из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ИИ), поливинилхлорида (ПВХ) и полибутсна (ПБ).

Материалы, используемые для изготовления пластмассовых трубопроводов, и их условные обозначения приведены в табл. 5.3. Основные характеристики и физические показатели полимерных материалов, применяемых при производстве труб и соединительных деталей, представлены в табл. 5.4К

Согласно нормативным документам соотношение между наружным диаметром и толщиной стенки напорных пластмассовых труб в зависимости от максимального рабочего давления (от 0,25 до 2,5 МПа) определяется по формуле^[1]

где Р — максимальное давление, МПа; D_n — наружный диаметр трубопровода, м; б — толщина стенки трубопровода, м; а — расчетная прочность из условия длительной прочности, МПа.

Расчетная прочность пластмассовых труб при прочих равных условиях зависит от величины минимальной длительной прочности материала, обозначаемой MRS (Minimum Required Strength):

где с — коэффициент запаса прочности, устанавливается для каждого вида материала и приводится в соответствующих сводах правил.

Таблица 53

Материалы для пластмассовых трубопроводов.

Таблица 5.4

Основные показатели материалов, применяемых при производстве полимерных труб и соединительных деталей.

За MRS принята прочность материала (в МПа) через 50 лет эксплуатации при транспортировании воды с температурой 20 °C. Величина MRS связана с максимальным допустимым давлением в трубопроводе и толщиной стенок труб соотношением.

где Р — максимальное допустимое давление в трубопроводе (Maximum Allowable Operating Pressure, MOP), Mila; SDR — стандартное размерное отношение наружного диаметра трубы D, к номинальной толщине ее стенки 5:

Серия трубы s определяется как:

В табл. 5.5 дана классификация пластмассовых труб по типам, соответствующим им максимальным допустимым давлениям, а также величинам SDR и s. В принятой в настоящее время международной классификации маркировка труб производится, но сериям s и стандартному отношению SDR. Для наружного водопровода, как правило, принимают грубы типа «С» и выше.

Срок службы пластмассовых труб зависит, при прочих равных условиях, от рабочего давления и температуры транспортируемой среды.

Таблица 5.5

Классификация пластмассовых труб.

На рис. 5.7 показана зависимость коэффициента С_т, характеризующего снижение допустимого рабочего давления, от температуры транспортируемой среды для труб из полиэтилена (ПЭ 80/100) и поливинилхлорида:

где Р₂о" Pj — рабочее давление при температурах 20 °C и Т°С соответственно.

Рис. 5.7. Зависимость коэффициента С_т от температуры В табл. 5.6 приведена зависимость срока службы новых полипропиленовых труб «Рандом сополимер» в зависимости от давления и температуры.

Таблица 5.6

Зависимость срока службы пластмассовых труб от температуры.

Как видно из табл. 5.6, при температуре транспортируемой среды 20 °C срок службы труб С-1,0 и ОТ-2,0 равен 50 годам при давлении 1,29 и 2,59 МПа соответственно. Чтобы обеспечить тот же срок службы труб при температуре 50 °C, рабочее давление должно быть снижено соответственно до 0,73 и 1,47 МПа. При температуре 95 °C применять трубы С-1,0 не рекомендуется, а срок службы труб ОТ-2,0 снижается до 5 лет при давлении 0,54 МПа.

Канализационные безнапорные трубы разделяют по кольцевой жесткости G₀, к Па:

где Е₀ — модуль упругости материала, кПа; d_m — средний диаметр сечения трубы, м; р — коэффициент Пуассона материала трубы.

В зависимости от величины кольцевой жесткости труба считается:

• • жесткой — при G₀= 5000—10 000 кПа;
• • полужесткой — при G₀ = 2500—5000 кПа;
• • нежесткой — при G₀ < 2500 кПа.

Расчетный коэффициент эквивалентной шероховатости К_э пластмассовых груб равен 0,02 мм (для чугунных труб К_э= 0,47 мм, для бетонных и железобетонных К_э= 1,22 мм).

• [1] СИ 40−102—2001 Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования.