office@izoltech.ru   +7 (812) 334-01-02

Статьи

Королев Испытания ППУ труб

И. А Королев, начальник технического отдела завода "Изоляционные технологии"

Одной из проблем, стоящих на пути повышения надежности тепловых сетей, является отсутствие оборудования для испытаний труб с заводской изоляцией из пенополиуретана, используемых при их строительстве и реконструкции. Для решения этой проблемы на базе завода ООО «Изоляционные технологии» в 2011 году была создана испытательная лаборатория, задачей которой является испытание узлов трубопроводов, а также проведение работ по повышению надежности и увеличению ресурса трубопроводов тепловых сетей.

Отличительной особенностью этой лаборатории является наличие уникального оборудования, позволяющего определять прочность на сдвиг в тангенциальном направлении образцов предизолированных труб диаметром до 1020 мм (включительно) в соответствии с ГОСТ 30732-2006. Этот показатель является одним из ключевых, характеризующих способность конструкции тепловой изоляции воспринимать нагрузки, возникающие при тепловом расширении трубопровода. При низкой величине этого параметра в процессе эксплуатации теплотрассы может произойти разрушение конструкции тепловой изоляции, в результате чего при движении в грунте усилие теплового расширения передается на оболочку не через слой ППУ, а через соседние трубы или другие конструкции, что приводит к разрушению стыковых соединений, и соответственно, намоканию теплоизоляции.

Несмотря на важность этого показателя, в России не существовало оборудования, позволяющего испытывать образцы труб диаметром более 325 мм, хотя как раз трубы большого диаметра подвергаются наибольшим механическим и тепловым нагрузкам.

Величина прочности на сдвиг в тангенциальном направлении, помимо прочности самого слоя пенополиуретана, характеризует его адгезию к стальной трубе и полиэтиленовой оболочке.

Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание), возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел (фаз), приведённых в соприкосновение. Является результатом межмолекулярного взаимодействия. (Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983). Благодаря адгезии теплоизоляционного материала трубопровод в ППУ-изоляции представляет собой единую конструкцию.

Высокая адгезия является необходимым условием для длительной эксплуатации трубопроводов и сокращения потерь тепла в процессе транспортировки. Адгезия ППУ должна гарантированно препятствовать проникновению влаги в зазор между стальной поверхностью трубы и ППУ, а также между полиэтиленовой поверхностью оболочки и ППУ как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации трубопровода.

Отсутствие адгезии является следствием грубого нарушения технологии производства, условий хранения и монтажа предизолированных труб. Так, например, недостаточная адгезия к полиэтиленовой оболочке говорит об отсутствии коронной обработки в процессе ее производства, а отсутствие адгезии к стальной трубе часто является следствием несоблюдения требований к очистке наружной поверхности трубы перед нанесением изоляции. Кроме того, метод позволяет определить наличие хрупкого недоотвержденного слоя пенополиуретана, который часто образуется при низкой температуре конструкции перед изоляцией. Необходимо отметить, что перечисленные дефекты не могут быть обнаружены при других испытаниях качества тепловой изоляции.

Установка для испытаний образцов на тангенциальный сдвиг включает нагружающую часть и систему управления. Общий вид установки приведен на рисунке.

Нагружающая часть установки состоит из подвижного поворотного кольца 1, установленного на раме 2. Кольцо приводится в движение при помощи винтовых домкратов 3. Внутри кольца размещается испытуемый образец 4, который при помощи рычагов 5 присоединяется к измерительным тензодатчикам 6, расположенным на кольце.

При проведении испытаний образец неподвижно закрепляется при помощи фланцев в специальном приспособлении 8, исключающем его перемещение.

В процессе испытания при помощи винтовых домкратов производится поворот кольца, за счет чего к концам рычага через измерительные датчики прикладывается нагрузка, тем самым создавая в образце напряжение сдвига. Скорость приложения нагрузки к концам рычагов должна быть 25 мм/мин. После разрушения образца тензодатчики отсоединяют, а рычаги устанавливают на следующий образец. Для поддержания температуры трубы до и в процессе испытания внутрь образца устанавливается блок термостатирования, снабженный вентилятором. Система управления осуществляет управление работой установки и регистрацию данных, получаемых в процессе измерения.

Прочность на сдвиг в тангенциальном направлении τ тан, МПа, рассчитывают по формуле:

Согласно ГОСТ 30732-2006 величина прочности на сдвиг в тангенциальном направлении при температуре (23 ± 2) °С должна быть не менее 0,2 МПа; а при температуре (140 ± 2) °С – не менее 0,13 МПа.

Установка для испытаний образцов на тангенциальный сдвиг была разработана и изготовлена сотрудниками компании ООО «Изоляционные технологии» в 2010 г. До середины 2011 года на установке проводились испытания собственной продукции и накапливалась статистика. Впоследствии установка была аттестована Федеральным государственным учреждением «Центр испытаний и сертификации - С.-Петербург» (ФГУ «Тест-С.-Петербург»).

Многочисленные испытания собственной продукции заставили по-иному относиться к технологии ее производства. Были выявлены слабые места производственного процесса, что в конечном итоге позволило значительно улучшить качество выпускаемой продукции.





Королев Испытания ППУ труб.pdf