Основные задачи стекловолоконного армирования труб

Во время массового производства труб, которые имеют стекловолоконное армирование, важной задачей является строгое соблюдение стабильного показателя линейного коэффициента расширения температурного Кр труб от одной партии к другой, от одного диаметра к другому. Это условие является важным для дальнейшего применения такой трубы и её эксплуатации. При этом значение характеристик труб обуславливающих чистоту подачи воды не берется в расчет, так как все равно надежней использовать фильтры Honeywell (сайт) . Но тогда, когда значение коэффициента расширения температурного у разных производителей труб с алюминиевым армированием с разным диаметром само собой разрешимо, то для стекловолоконного армирования это не так. Расширение линейное (Кр) разных производителей труб колеблется от 0,035 до 0,05 мм/мК. Это достаточно значительный разброс значений Кр для дальнейшей эксплуатации и применения.Усугубляется ситуация тем фактом, что ни какой из производителей не предоставляет данных достоверных по значениям реальных параметров показателя Кр.

Основные параметры, которые определяют значение Кр показателя стекловолоконных армированных труб:

1. Процент содержания с среднем слое стекловолокна

2. Толщина среднего слоя

Линейный размер стекловолоконных частиц не имеет значительного влияния на Кр показатель.

Это основано на том, что диаметр характерный элементарным стекловолокнам равняется 13мкр., а длинна самого волокна, в очень редких случаях, меньше, чем 0,5мм. То есть такие показатели допустимы для процесса армирования. Этот вывод важен тем, что сейчас некоторый процент производителей вводит такое понятие, как «армирование волокнами длинными», во время которого технология производства остается неизменной, а точные данные длинны волокон не раскрываются.

В отопительных системах и водоснабжении используются трубы фиксированных стандартами размеров.

Стандарты размеров и толщины труб требуют решения такой задачи, как оптимизация содержания добавки стабилизирующей и соотношений толщины центрального слоя труб с толщиной их внутреннего и наружного слоев.

Причины, по которым слои наружные и внутренние не могут иметь фиброволоконные добавки:

1. Во внутреннем слое необходимо обеспечение внутренней гигиенической безопасности (от проникновения в транспортируемую воду фибр) и стойкости к износу (стиранию) труб, которая обязана обеспечивать успешное эксплуатирование труб в отопительных системах и водоснабжении в течение всего эксплуатационного срока.

2. Для успешного монтажа без повреждения целостности центрального слоя на наружном слое обеспечивается прочная сварка трубы полипропиленовой и фитингов.

Для улучшенной формулировки дальнейших расчетов параметры труб обозначим следующим образом:

Толщина стенки труб — ΔХ

Диаметр трубы внутренний 1 — α

Диаметр (DN) трубы 1 — β

Толщина слоя внутреннего 2 — γ

Толщина слоя среднего 3 — δ

Толщина слоя наружного 4 — ε

С учетом требований регулярного повторения для характеристик труб, а конкретно расширения линейного для труб с различным диаметром, можно получить следующую формулу:

δ:(γ+ ε)=const=K

По требованиям ГОСТ 52134-2003

β:ΔХ=SDR, с учетом, что для PN 25 SDR =5, PN20 SDR =6, PN10 SDR=7,4 и так далее.

По определению ΔХ= δ+ γ+ ε

Исходя из этого δ= ΔХ * К:(1+К)= β:SDR * К:(1+К)=DN: SDR * К:(1+К)

Теперь нужно определить ограничение условий для толщины внутреннего слоя γ.

Исходя из полученных данных в процессе испытаний труб полипропиленовых, уровень износа полипропилена для смесей воды и песка может составить меньше чем 0,2мм за цикл испытаний в количестве 1000. По прохождении некоторого времени способность материала стираться опускается, и составить она не может больше чем 0,5 мм за промежуток времени в пятьдесят лет. Погрешность на овальность слоя трубы внутреннего будем определять как 0,5мм. Исходя из этого толщина внутреннего слоя базовая, должна равняться 0,7мм.

Такая толщина была определена для всех труб с разными диаметрами и PN.

Определение условий на ограничение толщины ε.

Частный пример будет подходить для труб DN20 PN20.

У таких труб, как DN20 PN20 в общем, стенки должны бать 3,4+0,3мм толщиной. У фитинга внутренний диаметр должен равняться 19,2мм. В соответствии с ГОСТ Р 52134-2003диаметр DN20 трубы максимум равняется 20,3мм. Исходя из таких данных на внешнем слое труб, толщина стенки должна равняться 0,5мм. Учитывая, также, возможности значений не соосности трубы и фитинга, вплоть до 3 градусов угловых, важным является задание правильного допустимого отклонения толщины слоя внешнего до 0,8мм. Из расчета длинны пояска муфты сварочной, которая умножается на sin3гр. Все выше произведённые вычисления приводят к выводу, что на внешнем слое, его толщина у труб DN20 не должна превышать 0,8мм.

Теперь необходимо определение численного значения границ δ:ΔХ, γ=0.7, ε=0.8. Когда SDR=5, а δ:ΔХ =0.625, и при SDR=6 δ:ΔХ=0,53, или SDR=7.4 δ/ΔХ=0,445. В качестве примера возьмем значение SDR=6 (DN20 PN20) δ=1,8мм.

Соотношение процентное для полипропилена и среднего слоя армирующего волокна сильно зависит от ряда причин. Также имеется некоторое ограничение, так как полученная смесь армирующих волокон и полипропилена обязана проходить обработку экструдером и обеспечивать высокое качество внутренней поверхности трубы. Так же эта смесь должна хорошо свариться с внутренним и внешним слоями трубы.

Если подойти к данному вопросу с другой стороны, то количество внесенных добавок обязано обеспечивать необходимый линейный температурный коэффициент расширения.

Линия трехслойных труб армированных стекловолокном