PE болат тор қаңқасының қысым сынағы
PE болат тордан жасалған қаңқалы түтіктердің құрылымы мен материалдық құрамы
Болат тордан жасалған қаңқа түтігінің материалдық құрамы мен құрылымы
PE болат тордан жасалған қаңқалы түтіктерде үш қабатты күрделі конструкция деп аталатын нәрсе бар. Негізінен, ортасында болат сымнан жасалған тор орналасқан, ал оның сыртқы және ішкі жағында ЖЖПЭ (Жоғары тығыздықты полиэтилен) қабаттары оралған. Көбінесе болат тор көміртегісі шамамен 0,12-ден 0,20 пайызға дейінгі көміртегі болат сымдарынан жасалады. Бұл сымдар арнайы 120 градус бұрышпен бір-біріне иілген. Бұл орналасу түтікке радиалды бағытта қосымша беріктік береді, бірақ оны қондыру кезінде жеткілікті серпімділік сақталады. Зертханалық сынақтар бұл түтіктердің біртектес пластик түтіктерге қарағанда 18-24 пайызға жоғары қысымға шыдайтынын көрсетті. Бұл көрсеткіштер ASTM F1216 стандартына сәйкес жүргізілген сынақтар нәтижесінде алынған.
Болат қаңқалы PE күрделі түтіктердегі қабаттардың бірігуі
210–230°C температурадағы көлденең экструзиялау HDPE қабаттарын болат торға байланыстырып, тұрақты жабысу үшін молекулалық иілулерді қамтамасыз етеді. Нәтижесінде пісірілген беріктік 50 Н/см (ISO 11339 бойынша) немесе одан жоғары мәнге жетеді және циклдық жүктеме кезінде қабаттардың ажырауын тиімді түрде болдырмаиды. Бұл мықты интеграция 2,5 МПа-ға дейінгі қысым өзгерістері кезінде сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.
Құрылымдық беріктікте HDPE матрицасының және оған орнатылған болат тордың рөлі
HDPE химиялық төзімділік қасиеттерін сақтайды және шамамен 0,01 мм тегіс беті бар гидравликалық бетті қалыптастырады. Сонымен қатар, болат тор кернеу күшінің 85-тен, мүмкін, 90 пайызын өзіне алады. Бұл комбинация полиэтиленнің барлық коррозиядан қорғау артықшылықтарын сақтайды және уақыт өте келе дұрыс полиэтиленге тән деформациялануды болдырмақ. Нақты жағдайларда сынақтан өткізгенде, осы құрама құбырлар 10 мың қысым циклінен кейін бастапқы беріктігінің шамамен 94% сақталды. Бұл ұқсас тестілеу деңгейінде тек 68% ғана сақтайтын стандартты HDPE құбырлармен салыстырғанда өте елеулі.
Құрама құбырлардың қысымдық өнімділігі мен негізгі механикалық көрсеткіштері
Динамикалық және тұрақты жүктемелер астындағы қысымдық өнімділік
Зерттеулер көрсеткенінше, 2021 жылғы ASTM D3039 стандартына сәйкес қалыпты жұмыс істеу қысымының 1,5 есеге дейінгі қысымда 10 000 динамикалық жүктеме циклінен өткеннен кейін де PE болат торлы скелетті түтіктер өздерінің бастапқы жарылу беріктігінің шамамен 98% (кем дегенде 25 МПа) сақтайды. Номиналды қысымның 1,1 есесінде 10 000 сағаттан астам уақыт бойы ұзақ мерзімді қысымдық сынақтан өткенде, осындай түтіктер радиалды түрде орташа есеппен тек шамамен 2,1% деформацияланады. Бұл күшейтілмеген қарапайым HDPE-ге қарағанда нақтысында 40% жақсырақ жұмыс істеу көрсеткіші болып табылады. Шекті элементтер әдісін пайдаланып компьютерлік модельдеу нәтижесінде түтік қабырғасы бойынша кернеуді біркелкі таратуға мүмкіндік беретін ішкі болат тордың болуы оларды уақыт өте келе түзетін шаршау зақымдануларына қарсы көптеген есе төзімдірек ететіні анықталды.
PE болат торлы скелетті түтіктердің жүк көтергіштігі мен созылуға төзімділігі
Белгілі HDPE-дің 1,9 МН/м² мәнінен екі еседей жоғары болат арматурасының қаттылығы 4,8 МН/м²-ге дейін жетеді, ал 50 жыл ішіндегі баяу созылу 0,12%-ға дейін төмендейді, бұл 70% жақсару дегенді білдіреді. Негізгі үлес қосқандар:
- Торлы HDPE матрицасы (тығыздығы ≥940 кг/м³)
- 316L коррозияға төзімді болат торы (тор тығыздығы ≥85%)
- Шекаралық байланыстың қалыңдығы 0,35–0,45 мм
Бұл факторлар бірігіп өлшемді тұрақтылық пен жүкті көтеру шыдамдылығын арттырады.
Ұзақ мерзімді беріктік, қаттылық және деформацияға қарсы төзімділік
Материалдар 70 градус Цельсий шамасында және 95 пайызға жуық ылғалдылық деңгейінде үдетілген кестерлену сынақтарынан өткенде, олар қалыпты пайдалану өмірінің елу жылына сәйкес келетін уақыт ішінде сақиналы қаттылықта бар болғаны 9 пайызға төмендеуді көрсетеді. Бұл материалдың әлі де 16 000 Ньютон/шаршы метрден жоғары қаттылық бағасын сақтап отыратынын білдіреді. Сегіз бар ішкі қысымға ұшырағанда, дөңгелектену дәрежесі үш пайыздан төмен қалады, бұл күшейтілмеген стандарттық HDPE-де байқалатын он екі пайызбен салыстырғанда айтарлықтай жақсырақ нәтиже. Ұзақ мерзімді өнімділік көрсеткіштерін қарастырсақ, өндірістің алғашқы кезіндегі шамасының шамамен 83 пайызын сақтап, отыз жылдан кейін де осьтік созылу беріктігі 22 мегапаскальде тұрақты қалпында қалады.
Теориялық және нақты әлемдегі қысым көрсеткіштері: Айырмашылықты жою
Теориялық модельдер 200 мм диаметрлі құбырлар үшін 35 бар сыйымдылықты бағаласа да, өнеркәсіптік құбыр желілерінен алынған деректер жұмыс істеу шектерін 28–32 бар аралығында көрсетеді (2023 жылғы деректер). Бұл 20% айырмашылық нақты әлемдегі мынадай айнымалылардан туындайды:
| Фактор | Теориялық модель | Жергілікті жұмыс істеуі |
|---|---|---|
| Біріктіру тиімділігі | 100% | 87–92% |
| Температура өзгерістері | ±10°C | ±25°C |
| Топырақ кернеуі | Статикалық | Динамикалық |
Стандартталған орнату практикасына бағыну және нақты уақыт режиміндегі деформацияны бақылау қолдану осы айырмашылықты 65%-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді.
ПЕ болат тор қаңқасының құрама құбырларының артықшылықтары мен шектеулері
Болат қаңқалы ПЕ құрама құбырдың негізгі жұмыс сипаттамалары
PE болат торлы негізі бар құрама түтіктер HDPE-ні дәнекерленген болат торлармен біріктіріп, жоғары өнімділік көрсетеді:
- таза HDPE-ге қарағанда 200% жоғары жарылу қысымына төзімділік (ASTM D1599)
- болаттың шектеуші әсеріне байланысты жылулық ұлғаюдың 40% төмендеуі
- Күшті орталарда болат түтіктерге қарағанда 15–20 жылға дейінгі коррозияға төзімділік
Құрама құрылым арқылы кернеудің қайта таралуы 25 бар қысымда 90% аспайтын сопақтықты қамтамасыз етеді, бекітпелі HDPE-ге қарағанда 50% жақсартылған
Өнеркәсіптік қолданыстардағы артықшылықтар мен кемшіліктер
Артықшылықтар:
- 60°C температура мен 32 бардан жоғары қысымда мұнай/газ қоспалары үшін сәйкес келеді
- Электродәнекерлеу арқылы үңгісіз тез орнатуды 30% жылдамдатады
- Металл жүйелеріне қарағанда өмірлік цикл құнын 85% төмендететін катодтық қорғаудың қажеттілігін жояды
Шектеуліктер:
- стандарттық HDPE-ге қарағанда 18–22% жоғары материал құны (2024 жылғы Полимер құбырлар нарығы туралы есеп)
- Диаметрі ≥DN1200 болатын құбырларға шектеулі, өндірістік шектеулерге байланысты
- 45°C жоғары температурада қабаттардың ажырауын болдырмау үшін арнайы электрофузиялық процедуралар қажет
Бұл құбырлар коррозиялық сұйықтықтарды тасымалдау үшін ұсынылады, алайда 60°C жоғары жұмыс температурасында GRP немесе болат баламалары таңдалады
Салыстырмалы талдау: Полиэтилендегі болат тор күрделі құбыры мен HDPE құбыры
Қысымды ұстау: Полиэтилендегі болат тор күрдесі стандарттық HDPE-ден қалай асып түседі
PE болат тор-сәулеттік құбырлар динамикалық жағдайда кездесетін кезде қалыпты HDPE-ге қарағанда шамамен 35-40 пайызға артық жарылу қысымын көтере алады. Бұл неге мүмкіндік береді? Ішіндегі болат тор түрінде құрылымдық тіреу жүйесі сияқты жұмыс істейді. Ол кернеуді бір жерде шоғырландырмай, HDPE материалдарының бойына біркелкі таратады. Бұл 2,5 МПа шамасындағы қысымда да осындай құбырлардың деформацияланбай жақсы жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Қалыпты HDPE құбырлары ұқсас жағдайларда әдетте 1,8 МПа-да сынады. Сондықтан инженерлер жоғары қысыммен жұмыс істейтін кезде сенімді құбыр шешімдерін іздегенде жиі-жиі осы күшейтілген нұсқаларға жүгінеді.
Ұзақ уақыт пайдалану кезіндегі төзімділік пен деформацияға қарсы төзімділік
10 жылдық жасару симуляцияларында болат тор ығысу деформациясын 62% азайтады. Стандартты HDPE жүктеме әсерінде диаметрінің 12–15% өзгеруіне ұшыраған кезде, композитті материалдар оны -20°C пен 60°C аралығында ≥5% шегінде шектейді. Бұл тұрақтылық топырақ қозғалысы мен термиялық циклдарға ұшырайтын жер астындағы орнатулар үшін оларды идеалды нұсқа етеді.
Негізгі өнімділік айырмашылығы:
| Метрика | ПЭ болат тор-каркас | Стандартты HDPE |
|---|---|---|
| Жарылу қысымы (МПа) | 2.4–2.6 | 1.7–1.9 |
| Ығысу деформациясы (%) | ≥5 (10 жыл) | 12–15 (10 жыл) |
| Температураға төзімділік | -30°C пен 65°C аралығы | -20°C деген 60°C |
Қойма тасымалдау сияқты жоғары кернеу қолданбаларында композитті құбырлар бастапқы қысым сыйымдылығының бес жылдан кейін 94% сақталады, ал HDPE үшін бұл көрсеткіш 78% құрайды, — деп хабарлайды 2024 жылғы Полимерлік инфрақұрылым туралы есеп.
PE болат торлы қаңқалы түтіктерді жалғау әдістері мен электрбіріктіру пісіру
SRTP түтіктерін салу технологиялары мен жалғау жүйелері
PE болат тор-сәулетті құбырлар жұмыс істеу кезінде кернеулік туындаған кезде бәрін бір тұтас ұстап тұру үшін электрлық балқыту, механикалық бекітпелер мен фланецті қосылыстар сияқты бірнеше қосылу әдістеріне сүйенеді. Сонымен қатар, пайдаланудан бұрын беттерді дұрыс дайындау да өте маңызды. Біз әрқашан ластану немесе кірді тазалап, құбырдың ұштарының иірімсіз және тегіс болуын қамтамасыз етеміз, өйткені басқа жағдайда балқыту дұрыс ұсталмайды. Монтаждың өзінде дұрыс туралау мен жақсы бекіту әдістері жердің жиі ығысуы немесе уақыт өте келе температураның өзгеруі байқалатын бөліктерде қажетсіз кернеу нүктелерінің пайда болуынан сақтандырады. Сандар да осыны растайды. Дұрыс орындалған жағдайда, бұл қосылыстар құбырдың өзі шыдай алатын қысымның шамамен 98%-ына жетуі мүмкін. Бұл көрсеткіш Pipeline Systems журналында келтірілген, өткен жылы жарияланған зерттеу нәтижесінде алынған, бұл көптеген жылдар бойы орындалған монтаждар кезінде біздің бақылауларымыздың дәлдігін растайды.
PE болат торлы құрал-жабдықтардың электрлік біріктіру арқылы пісіруі
Электрлік біріктіру кезінде құрал-жабдықтың ішіндегі арнайы қыздыру элементтері қосылып, жалғастырулар түгелдей бір бүтін бөлшекке айналады. Бұл кезде ЖЖПЭ материалдары балқып, бір мезгілде болат тор да қосылады. Нәтижесінде жалғастыру бөлігінде коррозияға төзімділік пен құрылымдық беріктік сақталады. Ішкі су жүйелерінде пайдаланылатын басқа жалғастыру әдістерімен салыстырғанда, мысалы, тісті жалғау немесе желім қолдану осылайша салыстырылмайды, себебі олар істен шығуы мүмкін нүктелерді жасайды. 2024 жылғы Мемлекеттік инфрақұрылым хабарламасы электрлік біріктіру жалғастыруларының суды тарату желілерінде қайталанатын кернеулерге төзімділігі басқа жалғастыру түрлеріне қарағанда едәуір ұзақ, яғни жартысына жуық ұзақтықта екенін көрсетеді.
Электрлік біріктірудің оптималды параметрлері: Кернеу, Уақыт және Температураны реттеу
Пісірудің сапасы үш маңызды параметрдің дәл реттелуіне байланысты:
| Параметр | Типтік диапазон | Ауытқу мөлшері | Ауытқудың әсері |
|---|---|---|---|
| Кернеу | 39,5–40,5 В | ±0.5% | Жеткіліксіз қыздыру → нашар бірігу |
| Ыстықтау уақыты | 240–300 сек (DN100) | ±5 сек | Қыздыру → Материалдың бұзылуы |
| Суыту уақыты | 15–25 мин | +0/△5 мин | Ерте өңдеу → Буынның деформациялануы |
Қазіргі заманғы автоматтандырылған пісіру қондықтары жұмыс істеу кезінде айналадағы ортаның температурасына қарай бұл параметрлерді нақты уақыт режимінде реттейді және жергілікті операциялар кезінде адам факторынан туындайтын қателікті 72% төмендетеді.
Жиі қойылатын сұрақтар
PE болат торлы қаңқалы құбырлардың негізгі құрылымдық құрамы қандай?
Бұл құбырлар центрлік болат сымды тордан, сонымен қатар ішкі және сыртқы жоғары тығыздықты полиэтилен (HDPE) қабаттарынан тұратын үш қабатты қоспа конструкциядан тұрады. Бұл құрылым беріктікті және икемділікті арттырады.
Стандартты HDPE құбырлармен салыстырғанда PE болат торлы қаңқалы құбырлар қандай артықшылықтар ұсынады?
Олар жоғары қысымды өнеркәсіптік қолданыстарға сәйкес келетін жақсы үзу қысымына төзімділік пен төменгі жылулық ұлғаю, сонымен қатар жақсартылған коррозияға төзімділік қамтамасыз етеді.
Бұл құбырлар динамикалық және тұрақты жүктеме астында қалай жұмыс істейді?
PE болат тор қаңқасы бар құбырлар кеңінен таратылған динамикалық жүктеме циклдарынан кейін түпкі үзу беріктігінің шамамен 98% сақталады, бұл қалыпты HDPE құбырлармен салыстырғанда қысым өзгерістеріне және шаршау зақымына төзімділіктің жоғары деңгейін көрсетеді.
PE болат тор қаңқасы бар құбырлар үшін қандай қосылу әдістері қолданылады?
Бұл құбырлар жиі электрбіріктіру пайдаланылады, механикалық қосылыстар мен фланецті қосылыстар — бұлар жоғары қысымды тиімді тасымалдайтын, мықты және ұзақ мерзімді қосылыстарды ұсынады.
