Ճնշումի փորձարկում PE արկղային ցանցային առանցք
ՊԵ պողպատե ցանցի կմախքային խողովակների կառուցվածքն ու նյութի բաղադրությունը
Պողպատե ցանցի կմախքային խողովակի նյութի բաղադրությունն ու կառուցվածքը
PE պողպատե ցանցի շերտավորված խողովակները ունեն այսպես կոչված երեք շերտավոր կոմպոզիտ դիզայն: Հիմնականում, կենտրոնում կա պողպատե մետաղալար, որը փաթաթված է HDPE- ի ներքին եւ արտաքին շերտերով, որը նշանակում է բարձր խտության պոլիէթիլեն: Հաճախակի, պողպատե ցանցը գալիս է ածխածնային պողպատից, որը պարունակում է մոտ 0,12-0,20 տոկոս ածխածին: Այս սոսինձները խառնվում են իրար հետ 120 աստիճանի հատուկ շերտավորվող ձեւով: Այս ձեւաչափով խողովակը ավելի ուժեղ է դառնում, երբ այն նետվում է բոլոր կողմերից, բայց այնուամենայնիվ այն բավականին ճկուն է մնում տեղադրման համար: Փորձարկումները ցույց են տալիս, որ այս խողովակները կարող են դիմակայել ճնշման ռեժիմին, որը 18-24 տոկոսով ավելի բարձր է, քան սովորական պլաստմասե խողովակները, որոնք պատրաստված են միայն մեկ նյութից։ Թվերը ստացվել են ASTM F1216 ուղեցույցներին համապատասխան ստանդարտ փորձարկումներից:
Պերեսային կոմպոզիտային խողովակներում շերտային ինտեգրումը
210230 °C ջերմաստիճանում խաչաձեւ արտարտադրումը կապում է HDPE շերտերը պողպատի ցանցի հետ, խթանելով մոլեկուլային խառնվածքը տեւական հավելման համար: Հետեւաբար ստացված կեղեւի ամրությունը համապատասխանում է կամ գերազանցում է 50 N/cm-ին (համաձայն ISO 11339) ՝ արդյունավետորեն կանխելով ցիկլիկ բեռների տակ դելամինացիան: Այս ամուր ինտեգրումը հնարավորություն է տալիս հուսալի կատարում մինչեւ 2,5 ՄՊԱ ճնշման տատանումների դեպքում:
HDPE մատրիզի եւ ներկառուցված պողպատե ցանցի դերը կառուցվածքային ամբողջականության մեջ
HDPE-ն ապահովում է լավ քիմիական դիմադրություն՝ ստեղծելով շատ հարթ հիդրավլիկ մակերևույթ մոտ 0,01 մմ խցանմամբ: Նույն ժամանակ ստալի ցանցը դիմանում է լարվածության մեծ մասին՝ 85-ից 90 տոկոսի սահմաններում: Այս համադրության շնորհիվ պահպանվում են պոլիէթիլենի բոլոր կոռոզիայից պաշտպանության առավելությունները՝ առանց ձևախեղացման, ինչպես սովորական PE-ն սովորաբար անում է: Իրական պայմաններում փորձարկվելիս այս կոմպոզիտային խողովակները պահպանել են իրենց սկզբնական ամրության մոտ 94%-ը՝ 10 հազար ճնշման ցիկլներից հետո: Դա իրոք գեղեցիկ ցուցանիշ է՝ համեմատած ստանդարտ HDPE խողովակների հետ, որոնք նմանատիպ փորձարկումների ժամանակ պահպանում են մոտ 68% ամրություն:
Կոմպոզիտային խողովակների ճնշման արդյունավետությունն ու հիմնական մեխանիկական ցուցանիշները
Ճնշման արդյունավետությունը դինամիկ և երկարատև բեռնվածությունների ներքո
Փորձարկումները ցույց են տվել, որ PE պողպրակի ստեղծված պողպրակները պահպանում են մոտ 98% իրենց սկզբնական պայթման ամրությունից (առնվազն 25 ՄՊա), նույնիսկ եթե դինամիկ բեռի 10,000 ցիկլների են ենթարկվել 1.5 անգամ սովորական շահագործման ճնշման տակ՝ համաձայն ASTM D3039 2021 ստանդարտների: Երբ երկարաժամկետ ճնշման փորձարկումների են ենթարկվում 1.1 անգամ ավելի բարձր հաշվարկված ճնշման տակ ավելի քան 10,000 ժամ անընդմեջ, այս խողովակները ճառագայթային դեֆորմացիայի են ենթարկվում միջինում մոտ 2.1%: Իրականում, սա 40%-ով ավելի լավ արդյունք է սովորական ամրացված HDPE-ի համեմատ: Վերջավոր տարրերի մեթոդներով համակարգչային մոդելավորումը ցույց է տվել, թե ինչու է սա այդքան լավ աշխատում՝ ներսում գտնվող պողպրակը օգնում է լարվածությունը հավասարաչափ բաշխել խողովակի պատի վրա, ինչը դարձնում է դրանք շատ ավելի դիմադրուն կորուստների նկատմամբ ժամանակի ընթացքում:
Լցաթույլություն և սահունության դիմադրություն PE պողպրակի ստեղծված խողովակների
Ուժեղացված պողպատը նստվածքի կրող ունակությունը մեծացնում է մինչև 4,8 ՄՆ/մ²՝ ավելի քան երկու անգամ բարձր 1,9 ՄՆ/մ²-ից, որը ստանդարտ HDPE-ի համար բնորոշ է, մինչդեռ երկարաժամկետ սահողականության լարվածությունը 50 տարվա ընթացքում կրճատվում է մինչև 0,12%, ինչը 70% բարելավում է: Հիմնական գործոններն են.
- Խաչաձև կապված HDPE մատրից (խտությունը ≥940 կգ/մ³)
- 316L ստանդարտի համապատասխան խայտառակ պողպատե ցանց (ցանցի խտությունը ≥85%)
- Փոխազդեցության շերտի հաստությունը՝ 0,35–0,45 մմ
Այս գործոնները համատեղ բարելավում են ձևի կայունությունը և կրող կոշտությունը:
Երկարաժամկետ ամրություն, կոշտություն և դեֆորմացիայի դիմադրություն
Երբ նյութերը ենթարկվում են արագացված տարիքային փորձարկումների մոտ 70 աստիճան Ցելսիուսով և մոտ 95% խոնավության մակարդակով, դրանք ցուցադրում են միայն 9% նվազում օղակաձև կոշտության մեջ՝ համեմատած հիսուն տարվա սովորական շահագործման ընթացքում: Սա նշանակում է, որ նյութը պահպանում է կոշտության գնահատական 16,000 Նյուտոն քառակուսի մետրից բարձր: Ենթարկվելով ներքին 8 բար ճնշման, օվալաձևության աստիճանը մնում է երեք տոկոսից ցածր, ինչը զգալիորեն լավագույնն է համեմատած ստանդարտ HDPE-ի 12% ցուցանիշի հետ, որն առանց ամրացման է: Վերցնելով երկարաժամկետ արդյունավետության մետրիկները, առանցքային ձգման ամրությունը պահպանվում է 22 ՄՊա-ում՝ նույնիսկ 30 տարի անց, ինչը նշանակում է, որ այն պահպանում է մոտ 83%-ը սկզբնական արժեքից՝ համեմատած արտադրության պահին ունեցածի հետ:
Տեսական և Իրական Ճնշման Գնահատականներ. Կապի Ծնունդ
Չնայած տեսական մոդելները 200 մմ տրամագծի խողովակների համար գնահատում են 35 բար տարողականություն, արդյունաբերական խողովակաշարերի տվյալները հաղորդում են 28–32 բար շահագործման սահմանափակումներ (2023 թվականի տվյալներ): Այս 20% տարբերությունը պայմանավորված է իրական աշխարհի փոփոխականներով՝
| Факտոր | Տեսական մոդել | Գործնական արդյունքներ |
|---|---|---|
| Կցման արդյունավետություն | 100% | 87–92% |
| Ջերմաստիճանի տատանումներ | ±10°C | ±25°C |
| Գրունտի լարվածություն | Ստատիկ | Դինամիկ |
Ստանդարտացված տեղադրման պրակտիկաներին հետևելը և լարվածության իրական ժամանակում հսկումը կարող է նվազեցնել այս տարբերությունը մինչև 65%:
Պոլիէթիլենային պողպատե ցանցի կառուցվածքով խողովակների առավելություններն ու սահմանափակումները
Պողպատե կառուցվածքով պոլիէթիլենային խողովակի հիմնական շահագործման հատկանիշներ
Պոլիէթիլենի պողպրակները, որոնք հանդիսանում են պողպրակավոր պողպրակի և մետաղական ցանցի կոմպոզիտային միաձուլում, միավորում են HDPE-ն և կապված պողպրակները՝ ապահովելով գերազանց աշխատանք.
- պայթելու ճնշման դիմադրությունը 200%-ով բարձր է քան մաքուր HDPE-ն (ASTM D1599)
- ջերմային ընդարձակումը 40%-ով ցածր է՝ պողպրակի սահմանափակող ազդեցության շնորհիվ
- Կոռոզիայի դիմադրությունը գերազանցում է մետաղական խողովակներին 15–20 տարով ագրեսիվ միջավայրերում
Լարվածության վերաբաշխումը կոմպոզիտային կառուցվածքի միջոցով ապահովում է 25 բար ճնշման դեպքում օվալաձևություն 90%-ից պակաս, ինչը 50%-ով բարելավված ցուցանիշ է չուժացված HDPE-ի նկատմամբ
Առավելություններն ու թերությունները արդյունաբերական կիրառություններում
Առավելություններ:
- Հարմար է նավթի/գազի թափանցիկ հեղուկների համար 60°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում և 32 բարից բարձր ճնշման դեպքում
- Հնարավորություն է տալիս ավելի արագ՝ 30%-ով, տեղադրել խողովակները առանց ակունքների՝ էլեկտրաֆուզիոն լցման միջոցով
- Վերացնում է կաթոդային պաշտպանության անհրաժեշտությունը, ինչը կիսամյակային ծախսերը 15% -ով կրճատում է մետաղական համակարգերի համեմատ
Hatasner:
- 18–22% ավելի բարձր նյութի արժեք՝ համեմատած ստանդարտ HDPE-ի հետ (2024 պոլիմերային խողովակների շուկայի զեկույց)
- Սահմանափակված է DN1200-ից մեծ տրամագծերով՝ արտադրության սահմանափակումների պատճառով
- Պահանջում է հատուկ էլեկտրոֆյուզիոն ընթադարձականներ՝ 45°C-ից բարձր շերտավորման կանխարգելման համար
Այս խողովակները նախընտրվում են կորոզիոն հեղուկների տեղափոխման համար, սակայն GRP կամ պողպատե այլընտրանքներ են ընտրվում, երբ շահագործումը 60°C-ից բարձր է
Համեմատական վերլուծություն. PE պողպատե ցանցի կմախքի խողովակ vs. HDPE խողովակ
Ճնշման կրող ունակություն. Ինչպես PE պողպատե ցանցի կմախքը գերազանցում է ստանդարտ HDPE-ին
Պոլիէթիլենային պողպրենները հնարավորություն են տալիս կրել մոտ 35-40 տոկոսով ավելի շատ ճգնաժամային ճնշում, քան սովորական HDPE-ն, երբ պայմանները դինամիկ են լինում։ Ինչն է սա հնարավոր դարձնում։ Ներսում գտնվող պողպրեն ցանցը աշխատում է կառուցվածքային աջակցման համակարգի նման։ Այն լարվածությունը տարածում է HDPE նյութի ընդհանուր ծավալով՝ այն կենտրոնացնելու փոխարեն մեկ կետում։ Սա թույլ է տալիս այս պողպրեներին լավ աշխատել նույնիսկ 2,5 ՄՊա շուրջ ճնշման դեպքում՝ առանց ձևախեղացման։ Սովորական HDPE պողպրենները սովորաբար ձախողվում են մոտ 1,8 ՄՊա-ի դեպքում նման պայմաններում։ Ուստի ինժեներները, ովքեր փնտրում են հուսալի խողովակաշարեր, հաճախ դիմում են այս ուժեղացված տարբերակներին՝ բարձր ճնշում ունեցող իրավիճակներում։
Դիմացկունություն և ձևախեղացման դիմադրություն երկարաժամկետ օգտագործման դեպքում
10-ամյա ծերացման սիմուլյացիաների ընթացքում պողպատե ցանցը նվազեցնում է սահող դեֆորմացիան 62%: Այն ժամանակ, երբ ստանդարտ HDPE-ն բեռի տակ ցուցաբերում է 12–15% տրամագծի փոփոխություն, կոմպոզիտները սահմանափակում են այն ≥5%-ով՝ -20°C-ից մինչև 60°C: Այս կայունությունը դրանք դարձնում է իդեալական ստորգետնյա տեղադրման համար, որտեղ ենթարկվում են հողի շարժմանը և ջերմային ցիկլերին:
Հիմնական կատարման հակադրություն.
| Մետրիկ | Պողպատե ցանցի կմախք՝ PE | Ստանդարտ HDPE |
|---|---|---|
| Բարձր ճնշման դիմադրություն (ՄՊա) | 2.4–2.6 | 1.7–1.9 |
| Սահող դեֆորմացիա (%) | ≥5 (10 տարի) | 12–15 (10 տարի) |
| Ջերմաստիճանի հանդուրժողականություն | -30°C-ից մինչև 65°C | -20°C-ից մինչև 60°C |
Բարձր լարվածության կիրառություններում, ինչպիսին թափանցիկ տրանսպորտացումն է, կոմպոզիտային խողովակները պահպանում են սկզբնական ճնշման 94%-ը հինգ տարվա ընթացքում, ի տարբերություն HDPE-ի 78%-ի, ըստ 2024 թ. «Պոլիմերային ենթակառուցվածքների» զեկույցի:
Պոլիէթիլենային պողպրատի միացման եղանակները և էլեկտրաֆուզիոն փոխադրակի համակարգերը
SRTP խողովակների շինարարական տեխնիկաները և միացման համակարգերը
ՊԵ պողպատե ցանցային կմախքի խողովակները օգտագործում են մի քանի միացման մեթոդ՝ ներառյալ էլեկտրաձողային հալման փոշտեր, մեխանիկական միացումներ և սեղմակային միացումներ, որպեսզի ամեն ինչ պահպանվի ամուր, երբ շահագործման ընթացքում առաջանում են լարված իրավիճակներ: Հալման առաջ մակերեսների ճիշտ մշակումը նույնպես շատ կարևոր է: Մենք միշտ մաքրում ենք ցանկացած փոշի կամ կեղտ և համոզվում, որ խողովակների ծայրերը հարթ են՝ առանց շեղվածքների, քանի որ հակառակ դեպքում հալումը պարզապես չի պահվի: Տեղադրման ընթացքում ճիշտ համաչափությունը և ճիշտ սեղմման տեխնիկան օգնում են խուսափել լարվածության կետերի առաջացումից այն տեղերում, որտեղ դրանք չպետք է լինեն, հատկապես այն հատվածներում, որտեղ հողը հաճախ տեղաշարժվում է կամ երկար ժամանակ անց ջերմաստիճանային փոփոխություններ են տեղի ունենում: Թվերը նույնպես այս մասին վկայում են: Ճիշտ կատարման դեպքում այս միացումները կարող են հասնել խողովակի սեղմման 98%-ի: Այս ցուցանիշը հիմնված է անցյալ տարի «Pipeline Systems Journal»-ում հրապարակված հետազոտության վրա, որը հաստատում է մեր տարիներ շարունակ տեղադրումների ընթացքում կատարված դիտարկումները:
Պոլիէթիլենի պողպրծի էլեկտրաֆյուզիոն լցման միացումներ
Էլեկտրաֆյուզիոն լցման միջոցով միացումները ստացվում են միասնական ամբողջություն՝ միացումների ներսում գտնվող հատուկ տաքացման տարրերը միացնելով: Այդ դեպքում փաստացի հալվում է HDPE նյութը և միաժամանակ ներառվում է նաև պողպրծը: Սա թույլ է տալիս պահպանել և՛ կոռոզիայի դիմադրությունը, և՛ կառուցվածքային ամբողջականությունը միացման ընթացքում: Թելային միացումը կամ թրծակների օգտագործումը այստեղ համեմատելի չէ, քանի որ ստեղծում են այնպիսի հատվածներ, որտեղ հնարավոր են խափանումներ: 2024 թվականի Միջպետական ենթակառուցվածքների զեկույցը նաև ցույց է տալիս էլեկտրաֆյուզիոն միացումների մասին մի բան, որը շատ ցուցչային է՝ դրանք տևում են գրեթե երկու անգամ ավելի երկար ջրի բաշխման ցանցերում՝ կրկնվող լարվածության դեպքում, համեմատած այլ միացման տեսակների հետ:
Օպտիմալ էլեկտրաֆյուզիոն պարամետրեր՝ լարում, ժամանակ և ջերմաստիճանի կառավարում
Լցման որակը կախված է երեք կարևորագույն պարամետրերի ճշգրիտ կառավարումից.
| Պարամետր | Տիպիկ տիրույթ | Համոզագույնություն | Բացահեռության ազդեցությունը |
|---|---|---|---|
| Վոլտաժ | 39.5–40.5Վ | ±0.5% | Անբավարար տաքացում → Վատ ֆյուզիա |
| Տաք դաշնում ժամանակ | 240–300 վայրկյան (DN100) | ±5 վայրկյան | Վերատաքացում → Նյութի վատթարացում |
| Cooling time | 15–25 րոպե | +0/△5 րոպե | Վաղաժամկետ կիրառում → Կապի դեֆորմացիա |
Ժամանակակից ավտոմատացված լցման սարքերը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի հիման վրա իրական ժամանակում կարգավորում են այս պարամետրերը, ինչը դաշտային գործողությունների ընթացքում մարդկային սխալները 72% կրճատում է:
Հաճախ տրամադրվող հարցեր
Ո՞րն է PE պողպատե ցանցի կմախքային խողովակների հիմնական կառուցվածքային բաղադրությունը:
Այս խողովակները բաղկացած են եռակի շերտավոր կոմպոզիտային կառուցվածքից՝ կենտրոնական պողպատե լարային ցանցով, որը շրջապատված է ներքին և արտաքին բարձր խտության պոլիէթիլենի (HDPE) շերտերով: Այս կառուցվածքը տալիս է բարձրացված ամրություն և ճկունություն:
Ի՞նչ առավելություններ են առաջարկում PE պողպատե ցանցի կմախքային խողովակները ստանդարտ HDPE խողովակների համեմատ:
Նրանք ապահովում են գերազանց դիմադրություն ճնշման ցատկերին և ցածր ջերմային ընդլայնում, ինչպես նաև բարելավված կոռոզիայի դիմադրություն, ինչը դարձնում է դրանք հարմար բարձր ճնշման արդյունաբերական կիրառությունների համար:
Ինչպե՞ս են այս խողովակները աշխատում դինամիկ և երկարատև բեռնվածության դեպքում:
ՊԵ պողպատե ցանցային կմախքի խողովակները պահպանում են մոտ 98% իրենց սկզբնական պայթելու դիմադրությունից՝ նույնիսկ ենթարկվելով լայնամասշտաբ դինամիկ բեռնվածության ցիկլերի, ինչը ցուցադրում է գերազանց դիմադրություն ճնշման փոփոխություններին և կորուստի վնասվածքներին՝ սովորական HDPE խողովակների համեմատ:
Ո՞ր միացման մեթոդներն են օգտագործվում ՊԵ պողպատե ցանցային կմախքի խողովակների համար:
Այս խողովակները հաճախ օգտագործում են էլեկտրաֆուզիոն լցման եղանակ, մեխանիկական միացումներ և սեղմման միացումներ, որոնք ապահովում են ամուր, տևական միացումներ՝ համապատասխան բարձր ճնշման արդյունավետ կիրառման համար:
