Необходимость повышения эксплуатационных параметров и надежности газовых сетей потребовала разработки трубных марок полиэтилена высокой и средней плотности с качественно новыми характеристиками.
| Рис 23- График изменения свойств марок ПЭ |
Таблица 19- Свойства ПЭ, используемого для изготовления труб и соединительных деталей
| Показатель | Классификация полиэтилена по MRS | |||
| ПЭ 63 | ПЭ 80 | ПЭ 100 | ||
| Плотность, г/см3 | 0,953-0,959 | 0,940-0,957 | 0,952-0,961С | |
| Показатель текучести расплава, г/10 мин., 190оС при нагрузке | 5 кг | 0,30-0,50 | 0,45-1,20 | 0,40-0,50 |
| 21,6 кг | 10-14 | 12-16 | - | |
| Термостабильность (при 200оС), мин. | > 20 до 40 | > 20 до 40 | > 20 | |
| Стойкость к газовому конденсату, ч | > 30 до 1500 | > 20 до 48 | > 100 до 396 | |
| Стойкость к распространению трещин | SCG – медленному,ч | > 540 | > 90 - 1000 | > 384-2186 |
| RCS – быстрому, МПа | > 1,3 | > 1,33-2,6 | > 3,33 | |
| Относительное удлинение при разрыве, % | > 350-800 | > 350-850 | > 350-680 | |
| Предел текучести при растяжении, МПа | 20-23 | 18-23 | 23-25 | |
| Модуль текучести при растяжении, МПа | 800 | 1000 | 1300-1400 | |
| Теплопроводность, Вт/(м×оС) | 0,38 | 0,38 | 0,38 | |
| Коэффициент линейного теплового расширения, 1/оС ×10-4, [мм/(м×оС)] | 1,9 (0,19) | 1,8-1,9 (0,18-0,19) | 1,9 ()0,19 | |
| Температура хрупкости, оС | < - 100 | < - 100 | < - 100 | |
| Изменении длины трубы после прогрева, % | < 3 | < 3 | < 3 | |
Критерием длительной механической прочности полимерного материала трубы обычно служит показатель кольцевого напряжения, которое труба может выдержать в течение 50 лет при температуре 20°С. В качестве испытательной среды при этом используется вода.
Экстраполяция значений, полученных при различных температурах, позволяет оценить долговременную механическую прочность ПЭ и классифицировать его по этому показателю.
Для новых марок ПЭВП с бимодальным молекулярномассовым распределением (ПЭ 100) минимальная (соответствующая нижнему пределу доверительной вероятности) величина кольцевого напряжения, экстраполируемая к 50 годам эксплуатации при 20°С, превышает 10 МПа. Этот ПЭ условно относят к классу МRS 10 (МinimalRеguiredStrengnt –минимальная требуемая прочность).
В обычных условиях ПЭ ведет себя как пластичный материал. Но под небольшим давлением при длительной эксплуатации труб или, же при наличии поверхностных дефектов, например, вследствие случайных повреждений в процессе транспортировки или укладки в траншеи, могут происходить образование и медленный рост трещин (хрупкое разрушение), которые способны вызвать разрыв трубы задолго до истечения прогнозируемого периода эксплуатации.
Быстрое распространение трещин возникает как следствие случайного удара по находящейся под давлением трубе (лопатой, ножом бульдозера или отбойным молотком), как правило, в низкотемпературной среде. Такое неблагоприятное сочетание высокой ударной нагрузки и низких температур может привести к образованию продольной сквозной трещины, распространяющейся по трубе со скоростью звука на значительное расстояние.
ПЭ 100 марок ЕLТЕХ ТUВ 121 (черный) и 125 (оранжевый) успешно переработан на ряде российских предприятий: Завод АНД «ГАЗТРУБПЛАСТ» (Москва), «ГАЗПЛАСТ» (Казань), Завод полиэтиленовых труб (Буденновск), ВЗСАК (Воронеж), «МЕПОС» (Екатеринбург). Для изготовления толстостенных труб больших диаметров, в частности с SDR 7,4, фирмой СОЛЬВЕЙ разработаны специальные марки, исключающие эффект «саттинга» — провисания формирующейся трубы при экструзии.
На сегодня ПЭ 100 обеспечивает максимальный уровень надежности трубопроводов: наивысший коэффициент безопасности, низкую чувствительность к надрезу наивысшее сопротивление быстрому распространению трещин.
При средних значениях заданного рабочего давления переход на ПЭ 100 позволяет либо повысить примерно на 25% коэффициент безопасности, либо уменьшить толщину стенки трубы и, следовательно, расход ПЭ примерно на 35%, либо увеличить диаметр трубы примерно на 15%. При прежних размерах трубы и заданном коэффициенте безопасности можно повысить давление и, следовательно, увеличить подачу газа в сети. Данные преимущества высокопрочного ПЭ 100 существенно повышают его конкурентоспособность по отношению к традиционным материалам. Благодаря гибкости и высокой стойкости к растрескиванию ПЭ 100 трубы из полиэтилена данного класса могут применяться для ремонта существующих линий методом протяжки.
Применение ПЭ 100 для газовых труб особенно перспективно для России с ее большими расстояниями между населенными пунктами и тяжелыми условиями эксплуатации. Продолжающаяся работа по приведению российских стандартов в соответствие с нормами ISO и сложившейся международной практикой позволяет надеяться, что ПЭ 100, оставаясь единственным полимерным материалом для изготовления газовых труб на 12 атм, окажется и наиболее экономичным для изготовления труб для межпоселковых сетей на 4 - 6 атм.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — по сравнению с обычным ПЭВП обладает повышенными прочностными показателями, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах; температурный интервал его эксплуатации от -260 до +120°С. В отличие от ПЭНП и ПЭВП из-за очень больших значений молекулярной массы (> 1 000 000) переработка СВМПЭ осуществляется методами спекания, прессования и плунжерной экструзии (штранг-прессование). В последние годы разработаны марки СВМПЭ, пригодные для переработки методами экструзии и литья под давлением.
Выпускается в виде порошка. При необходимости введения модифицирующих добавок (стабилизаторов, красителей, наполнителей) требуется особо тщательное и интенсивное перемешивание.
Применяется для изготовления высокопрочных технических изделий, стойких к удару, растрескиванию и истиранию (шестерен, втулок, муфт, роликов, валиков, звездочек и т. п.); находит все более широкое применение в эндопротезировании суставы, черепные и челюстно-лицевые протезы), изолирующих деталей аппаратуры, работающей в диапазоне высоких и сверхвысоких частот, для изготовления пористых изделий (фильтров, глушителей шума, прокладок), для изготовления высокопрочных волокон, для замены дорогостоящего и дефицитного фторопласта.
В последние годы за рубежом налажен выпуск линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) и полиэтилена, получаемого на металлоценовых катализаторах (МЦПЭ), однако в России они пока применения не нашли.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое ПЭ-80
2. Что такое ПЭ-100
3. Какие отличия в их свойствах
Дата: 2018-12-28, просмотров: 473.
