Рисунок 1 — Гистограммы изменения относительного удлинения от количества циклов нагрева при: а) 50 °C, б) 90 °C
Авторы: К. В. Венжега, А. П. Штыхно
Источник: Металлургия ХХІ столетия глазами молодых: Материалы VII Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Донецк, 24–26 мая 2021 года. — Донецк: Донецкий национальный технический университет, 2021. — С. 177-178. — EDN LUZNWL.
В настоящее время армированные трубы из полипропилена используются во всем мире для систем отопления и водоснабжения, являясь прямыми конкурентами трубам из стали и чугуна. Полипропиленовые трубы не проводят блуждающие токи, как это часто бывает с металлическими, и при высоких или низких температурах жидкости трубы менее чувствительны к деформациям из-за армирующего слоя [1].
Использование полипропиленовых труб без армирующего слоя способствует значительному повышению коэффициента линейного расширения при повышении температуры транспортируемой жидкости, находящейся под давлением, и, как следствие, к деформации (короблению). Высокий линейный температурный коэффициент удлинения трубы описывает ее полное удлинение при изменении температуры теплоносителя.
Армированные стекловолокном изделия из полипропилена вобрали в себя лучшие свойства труб, с учетом недостатков армированных алюминием труб, используемых для водоснабжения и отопления. В армированных алюминием пластиковых трубах армирующий слой имеет сварной шов (а иногда, в случае дешевых изделий, края фольги выстилаются внахлёст), что делает их более уязвимыми к высокой температуре, давлению и воздействию агрессивной коррозионной среды при расслоении.
За счет малого коэффициента теплового расширения, который составляет до 0,035 мм/(м·K), увеличивается расстояние между опорами, что позволяет уменьшить общее количество опор и снизить себестоимость монтажа. Слой стекловолокна обеспечивает прочность труб при меньшей толщине стенки, что на 20% повышает пропускную способность труб.
При монтаже изделий, армированных алюминием, надежность соединения зависит от качества калибровки и последующей их зачистки перед установкой, в то время как, полипропиленовые трубы со стекловолоконным наполнителем не требуют проведения таких обязательных действий. Идеальная прочность армированных стекловолокном соединений исключает необходимость регулярного технического обслуживания [1].
Высокая прочность и экологическая безопасность армированных стекловолокном полипропиленовых труб обеспечивает им широкий спектр применения, что делает их востребованными на мировом рынке для систем отопления, а также холодного и горячего водоснабжения.
Целью работы является исследование влияния армирующего слоя на тепловые свойства армированных полипропиленовых труб.
Для изучения влияния термоциклов на удлинение труб в качестве образцов были взяты отрезки длиной по 100 мм полипропиленовых труб, армированных стекловолокном и отдельно алюминием. Отобранные образцы помещали в электропечь с терморегулятором, нагревали до 50 и 90 °C, производили выдержку 15-20 минут, охлаждали до комнатной температуры и повторяли процесс ещё 5 раз. Замеры длин после термоциклических испытаний производили при помощи штангенциркуля ШЦ-ІІ с точностью до 0,05 мм.
По результатам измерений построили гистограммы изменения относительного удлинения от количества циклов нагрева (рис. 1).
Рисунок 1 — Гистограммы изменения относительного удлинения от количества циклов нагрева при: а) 50 °C, б) 90 °C
По полученным гистограммам видно, что армированные алюминием полипропиленовые трубы при нагреве до 50 °C уже на 2-м термоцикле имеют повышение относительного удлинения до 0,2% и при дальнейших термоциклах относительное удлинение продолжает рост до 0,41%. Повышение относительного удлинения у армированных стекловолокном труб при нагреве до 50 °C происходит лишь на 3-ем цикле нагрева и при каждом нагреве до конца всех термоциклических испытаний остаётся постоянным и не превышает 0,1%, что в 4 раза меньше, чем у труб, с алюминиевой прослойкой.
При нагреве до 90 °C относительное удлинение армированных алюминием труб возрастает аж до 0,7% при 2-м цикле и до завершения всех термоциклических испытаний возрастает до 1,2%, в то время, как полипропиленовые трубы со стекловолоконным наполнителем имеют начало роста относительного удлинения до 0,1% лишь на 3-м цикле термоиспытаний и при последующих термоциклах не превышает значения в 0,2%, что почти в 5,5 раз меньше, чем у армированных алюминием полипропиленовых труб.
1. Отставнов, А. А. О величине НДС армированных стекловолокном полипропиленовых труб [Текст] / Отставнов А. А., Харькин В. А. // С.О.К. — 2012 — № 12(132). С. 30 — 33.