Физико-механические свойства полипропилена



Pdf көрінісі
бет1/4
Дата23.10.2018
өлшемі0.49 Mb.
#92001
  1   2   3   4

1.1.  Введение

1-2


1.2.  Материал

1-2


1.3.  Физико-механические свойства полипропилена

1-3


1.4.  Основные характеристики полипропилена

1-4


1.5.  Армированный полипропилен

1-4


1.6.  Проектирование PPR трубопроводов

1-5


1.6.1.  Гидравлический расчёт

1-6


1.6.2.  Коэффициент гидравлического сопротивления

1-8


1.6.3.  Компенсация линейного расширения

1-9


1.6.4.  Основные принципы прокладки трубопроводов из полипропилена

1-13


1.6.5.  Крепление PPR трубопроводов

1-14


1.7.  Монтаж PPR трубопроводов 

1-14


1.7.1.  Сварочный аппарат

1-15


1.7.2.  Подготовка инструмента

1-15


1.7.3.  Сварка деталей в раструб

1-16


1.8.  Испытания трубопроводов

1-17


1.8.1.  Системы водоснабжения

1-17


1.8.2.  Системы отопления 

1-18


1.9.  Изоляция трубопроводов

1-18


1.10.  Транспортирование и хранение PPR труб

1-19


1.11.  Требования по технике безопасности

1-19


1.12.  Нормативные ссылки

1-20


Приложение 1

1-21


Приложение 2

1-26


Номенклатура: трубы, фитинги, инструмент

1-27


ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ 

И ФИТИНГИ

1


1-2

1.1.  Введение

Трубы и соединительные детали для систем горячего и холодного водоснабжения из полипро-

пилена обладают рядом преимуществ:

• устойчивостью к высоким температурам;

• высокими санитарно-гигиеническими свойствами; 

• шумопоглощающими свойствами; 

• абсолютной коррозионной стойкостью; 

• химической стойкостью к более чем трёмстам веществам и растворам;

• гладкой и не изменяемой во времени внутренней поверхностью стенки трубы;

• простотой монтажных и ремонтных работ.



1.2. Материал

Полипропилен — изотактический термопласт, макромолекулы которого имеют спиральную кон-

формацию, впервые был получен в 1954 году.

Полипропилен  производят  путём  полимеризации  газа  пропилена,  имеющего  химическую 

формулу: СН

2

СНСН



3

.

Полипропилен имеет следующие модификации:



• гомополимер пропилена (тип 1) РРН;

• сополимеры пропилена и этилена (тип 2) РРВ — блоксополимер;

• статический сополимер пропилена с этиленом (тип 3) рандом сополимер – изначально обоз-

начался как PPRC – полипропилен рандом сополимер, в дальнейшем абривиатура была сокращена 

до PPR. 

Трубы  и  фитинги  для  водоснабжения  PRO  AQUA  производятся  из  3-го  типа  полипропилена  — 

– рандом сополимера.

Рандом сополимер РРR, получаемый путём набора молекул пропилена и этилена в беспорядоч-

ном их сочетании и представляется следующей графической формулой: 


ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-3



1.3.  Физико-механические свойства полипропилена

Физико-механические  свойства  всех  разновидностей  полипропилена  отличаются  в  небольших 

пределах, и не дифференцируются, когда приводятся свойства полипропилена: 

I.  Минимальная  длительная  прочность  —  MRS  (Minimum  Required  Strength)  —  характеристика 

материала  трубы,  численно  равная  напряжению  в  МПа  в  стенке  трубы,  возникающему  при 

действии  постоянного  внутреннего  давления,  которое  труба  способна  выдержать  в  тече-

нии 50 лет при температуре 20 °С с учётом коэффициента запаса прочности, равного 1,25. 

Под  этим  понимается  способность  материала  трубы  сохранять  к  концу  предполагаемого  сро-

ка  службы  такой  запас  прочности  трубопровода,  чтобы  он  при  соблюдении  условий  экс-

плуатационного  периода  гарантировал  ещё  надёжное  исполнение  своих  рабочих  функций. 

По  современным  обозначениям  напорных  труб  из  полипропилена,  показатель  MRS  в  кгс/см

2



(бар)  проставляют  после  сокращённого  обозначения  материала  трубы.  Например  поли-

пропилен  рандомсополимер  PPR  с  минимальной  длительной  прочностью  MRS  =  8  МПа 

(80 кгс/см

2

; 80 бар), будет иметь обозначение PPR 80.



II.  Стандартное размерное отношение — SDR (Standart Dimension Ratio) — безразмерный пока-

затель,  характеризующий  отношение  номинального  наружного  диаметра  трубы  Dn  к  номи-

нальной толщине стенки S (в одинаковых единицах измерения обеих величин в мм или м) 

Значение  стандартного  размерного  отношения  трубы  рассчитывается  по  формуле: 

Значение SDR соединительной детали будет соответствовать SDR трубы с которой она мон-

тируется.  Например,  тройник  с  маркировкой  SDR  11  предназначен  для  сварки  с  трубой 

имеющий такую же маркировку.

III. Номинальное давление — PN (Pressure Nominal) — рабочее давление транспортируемой воды 

в пластмассовом трубопроводе (в барах) с температурой 20°С, который безотказно эксплуа-

тируется в течении 50 лет при минимальной длительной прочности MRS равной 6,3 МПа.

Показатели типов труб PN, SDR, S находятся в связи между собой, их соотношение представ-

лено в таблице 3.1: 

Таблица 3.1

Тип трубы 

по европейской 

классификации

Тип трубы по российской классификации

Легкая


Легкая

Средне-


легкая

Средняя Тяжёлая

Очень

тяжёлая


Очень

тяжёлая


Очень

тяжёлая


PN

2,5


3,2

4

6



10

16

20



25

SDR


41

33

26



17,6

11

7,4



6

5

S



20

16

12,5



8,3

5

3,2



2,5

2

SDR = Dn / S;



1-4

1.4.  Основные характеристики полипропилена

Молекулярная масса, (ат. ед. массы)

75 000 — 300 000

Плотность, г/см

3

0,91 — 0,92



Предел текучести при растяжении, Н/мм

2

27 — 30



Предел прочности при разрыве, Н/мм

2

34 — 35



Относительное удлинение при разрыве, %

> 500


Модуль упругости, МПа

900 — 1200

Теплостойкость, °С

100


Температура плавления, °С

> 146


Средний коэффициент линейного расширения, мм/м•°С

0,15


Коэффициент теплопроводности, Вт/м•°С

0,23


Отличительные особенности полипропилена

Для полипропилена характерна высокая стойкость к многократным изгибам и истиранию. Стой-

кость к поверхностно-активным веществам (ПАВ) у полипропилена повышена, в этом состоит и его 

преимущество перед полиэтиленом.

Ударная вязкость с надрезом составляет 5 — 12 кДж/м

2

, морозостоек при отрицательных темпе-



ратурах.

Полипропилен  получил  наибольшее  распространение  в  системах  холодного  и  горячего  водо-

снабжения, внутренней и наружной канализации.

1.5.  Армированный полипропилен

Армированные полипропиленовые трубы производятся поэтапно.

Первоначально экструзией изготавливают однородную полипропиленовую трубу.

Затем в непрерывном процессе твёрдую наружную поверхность трубы плотно охватывают сплош-

ной или перфорированной алюминиевой лентой, кольцевую форму которой придают обкатывающими 

роликами. Существуют две технологии сварки алюминиевой ленты на трубе — внахлест и встык. На-

иболее передовая технология сшивки — встык (как при производстве армированных труб PRO AQUA). 

Фиксация краёв ленты относительно друг друга производится ультразвуковой сваркой. 

Далее  полученную  трубную  конструкцию  вновь  экструдируют  (поверх  алюминиевой  оболочки 

наносят новый слой полипропилена).

Армирование  трубы  преследует  одну  из  главных  целей,  заключающуюся  в  резком  снижении 

температурных  удлинений  термопластичной  трубы,  которые  у  однородных  полипропиленовых  труб 

проявляются в значительной мере.

Не  случайно  разработчики  армированных  полипропиленовых  труб,  добившись  промышленной 

реализации такой армированной конструкции, называют её термином «стабильная». Под этим подра-

зумевается малая зависимость изменения первоначальной длины трубы при её нагреве или охлаж-

дении.

Коэффициент  линейного  теплового  расширения 



α

  (мм/м•°С)  для  PPR  трубы 

α



= 0,15,  а  для 



армированной PPR трубы 

α



= 0,03.

ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-5



 Схема армирования и конструктивное исполнение PPR трубы

Рис. 5.1.  а — разрез армированной трубы PPR;

   



1  —  слой алюминия.



   

 б — конструкция армированной трубы PPR;

   



1  —  слой перфорированного алюминия;



   

2, 3 — полипропилен.



Исходя из технологии раструбной сварки, при которой наружный диаметр трубы при нормальной 

температуре  должен  соответствовать  внутреннему  диаметру  соединительной  детали,  стенку  трубы 

наращивают на 2 — 3 мм и в этот размер вписывают алюминиевую оболочку и внешний полимерный 

слой облицовки, который перед сваркой удаляется при помощи специального инструмента.

Армированные трубы PRO AQUA производятся двух типов: перфорированные и гладкие. Отличие 

перфорированной оболочки армированной PPR трубы от гладкой заключается в том, что алюминие-

вая оболочка имеет частую перфорацию – сетку отверстий малого диаметра.

В  процессе  экструдирования  полипропиленовой  трубы,  вязкотекучий  материал  затекает  в  эти 

отверстия  и  тем  самым  создаёт  сцепление  полимера  и  металла.  На  поверхности  труб  такого  типа 

остаются заметные на глаз «утяжины», повторяющие структуру применённой перфорации.

Армирование PPR труб кроме температурной стабилизирующей способности несёт и ещё одну 

важную функцию – создание антидиффузионного барьера, предотвращающего проникновение моле-

кул кислорода через стенку трубы в теплоноситель.

1.6.  Проектирование PPR трубопроводов

Проектирование  трубопроводов  из  PPR  для  систем  холодного  и  горячего  водоснабжения  осу-

ществляется  в  соответствии  с  регламентами  строительных  норм  и  правил  2.04.01–85  «Внутренний 

водопровод и канализация зданий» с учетом специфики полипропиленовых труб и Сводом правил по 

проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена рандом сополимера СП 40–101–96. 


1-6

1.6.1.  Гидравлический расчёт

Гидравлический  расчёт  трубопроводов  из  PPR  80  заключается  в  определении  потерь  напора 

(или  давления)  на  преодоление  гидравлических  сопротивлений,  возникающих  в  трубе,  в  соедини-

тельных деталях, в местах резких поворотов и изменений диаметра трубопровода. 

Гидравлические потери напора в трубопроводе определяются по номограммам 6.1 и 6.2.

Номограмма 6.1 для определения потерь напора в трубах PN 10


ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-7



Номограмма 6.2 для определения потерь напора в трубах PN 20 и PN 25

1-8

1.6.2.  Коэффициент гидравлического сопротивления 

Гидравлические потери напора на местные сопротивления в соединительных деталях рекомен-

дуется определять по следующей таблице:

Коэффициент местного гидравлического сопротивления для соединительных деталей 

из полипропилена PP-R 80

Таблица 6.1



Деталь

Обозначение

Примечание

Коэффициент

Муфта


0,25

Муфта переходная

Уменьшение 

на 1 размер

0,40

Уменьшение 



на 2 размера

0,50


Уменьшение 

на 3 размера

0,60

Уменьшение 



на 4 размера

0,70


Угольник 90°

1,20


Угольник 45°

0,50


Тройник

Разделение потока

1,20

Соединение потока



0,80

Крестовина

Соединение потока

2,10


Разделение потока

3,70


Муфта комб. вн. рез.

0,50


Муфта комб. нар. рез.

0,70


Угольник комб. вн. рез.

1,40


Угольник комб. нар. рез.

1,60


Тройник комб. вн. рез.

1,40 — 1,80

Вентиль

20 мм


9,50

25 мм


8,50

32 мм


7,60

40 мм


5,70

ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-9



1.6.3.  Компенсация линейного расширения 

Поскольку полимерные материалы имеют увеличенный по сравнению с металлами коэффициент 

линейного  удлинения,  то  при  проектировании  систем  отопления,  холодного  и  горячего  водоснаб-

жения,  производят  расчёт  удлинений  или  укорочений  трубопроводов  при  возникающих  перепадах 

температур.

Проектирование  и  монтаж  трубопроводов  необходимо  выполнять  так,  чтобы  труба  могла  сво-

бодно двигаться в пределах величины расчетного расширения. Это достигается за счет компенсиру-

ющей способности элементов трубопровода, установкой температурных компенсаторов и правильной 

расстановкой опор (креплений). Неподвижные крепления труб должны направлять удлинения трубоп-

роводов в сторону этих элементов.

Расчёт изменения длины трубопровода при изменении его температуры производится по формуле:

DL = α•L•Dt, где

DL  –  изменение длины трубопровода при его нагреве или охлаждении;

α  –  коэффициент теплового расширения мм/м•°С;

L  –  расчётная длина трубопровода;

Dt  –  разница температуры трубопровода при монтаже и эксплуатации °С(°К).

Величину температурных изменений длины трубы можно также определить по таблицам 6.2 и 6.3.

Таблица линейного расширения (в мм): труба PP-R 80 PN10 и PN20

(α = 0,15 мм/м•°С)

Таблица 6.2

Длина 

трубы, м

Разница температур Dt, °C

10

20

30

40

50

60

70

80

0,1


0,15

0,30


0,45

0,60


0,75

0,90


1,05

1,20


0,2

0,30


0,60

0,90


1,20

1,50


1,80

2,10


2,40

0,3


0,45

0,90


1,35

1,80


2,25

2,70


3,15

3,60


0,4

0,60


1,20

1,80


2,40

3,00


3,60

4,20


4,80

0,5


0,75

1,50


2,25

3,00


3,75

4,50


5,25

6,00


0,6

0,90


1,80

2,70


3,60

4,50


5,40

6,30


7,20

0,7


1,05

2,10


3,15

4,20


5,25

6,30


7,35

8,40


0,8

1,20


2,40

3,60


4,80

6,00


7,20

8,40


9,60

0,9


1,35

2,70


4,05

5,40


6,75

8,10


9,45

10,80


1,0

1,50


3,00

4,50


6,00

7,50


9,00

10,50


12,00

2,0


3,00

6,00


9,00

12,00


15,00

18,00


21,00

24,00


3,0

4,50


9,00

13,50


18,00

22,50


27,00

31,50


36,00

4,0


6,00

12,00


18,00

24,00


30,00

36,00


42,00

48,00


5,0

7,50


15,00

22,50


30,00

37,50


45,00

52,50


60,00

6,0


9,00

18,00


27,00

36,00


45,00

54,00


63,00

72,00


7,0

10,50


21,00

31,50


42,00

52,50


63,00

73,50


84,00

8,0


12,00

24,00


36,00

48,00


60,00

72,00


84,00

96,00


9,0

13,50


27,00

40,50


54,00

67,50


81,00

94,50


108,00

10,0


15,00

30,00


45,00

60,00


75,00

90,00


105,00

120,00


1-10

Таблица линейного расширения (в мм): армированная труба PP-R 80 PN 25

(α = 0,03 мм/м•°С)

Таблица 6.3 

Длина 

трубы, м

Разница температур Dt, °C

10

20

30

40

50

60

70

80

0,1


0,03

0,06


0,09

0,12


0,15

0,18


0,21

0,24


0,2

0,06


0,12

0,18


0,24

0,30


0,36

0,42


0,48

0,3


0,09

0,18


0,27

0,36


0,45

0,54


0,63

0,72


0,4

0,12


0,24

0,36


0,48

0,60


0,72

0,84


0,96

0,5


0,15

0,30


0,45

0,60


0,75

0,90


1,05

1,20


0,6

0,18


0,36

0,54


0,72

0,90


1,08

1,28


1,44

0,7


0,21

0,42


0,63

0,84


1,05

1,26


1,47

1,68


0,8

0,24


0,48

0,72


0,96

1,20


1,44

1,68


1,92

0,9


0,27

0,54


0,81

1,08


1,35

1,62


1,89

2,16


1,0

0,30


0,60

0,90


1,20

1,50


1,80

2,10


2,40

2,0


0,60

1,20


1,80

2,40


3,00

3,60


4,20

4,80


3,0

0,90


1,80

2,70


3,60

4,50


5,40

6,30


7,20

4,0


1,20

2,40


3,60

4,80


6,00

7,20


8,40

9,60


5,0

1,50


3,00

4,50


6,00

7,50


9,00

10,50


12,00

6,0


1,80

3,60


5,40

7,20


9,00

10,80


12,80

14,40


7,0

2,10


4,20

6,30


8,40

10,50


12,60

14,70


16,80

8,0


2,40

4,80


7,20

9,60


12,00

14,40


16,80

19,20


9,0

2,70


5,40

8,10


10,80

13,50


16,20

18,90


21,60

10,0


3,00

6,00


9,00

12,00


15,00

18,00


21,00

24,00


Компенсацию  тепловых  удлинений  решают  конструктивно,  используя  углы  поворота,  скользя-

щие  и  неподвижные  опоры,  а  также  готовые  компенсаторы.  В  неподвижных  опорах  труба  жёстко 

крепится  хомутом  через  резиновую  прокладку,  а  в  скользящих  опорах  фиксаторы  позволяют  трубе 

перемещаться в осевом направлении.

На  примере  проектного  решения  трассировки  трубопровода  в  виде  угла  поворота  приведем 

расчёт тепловой компенсации горизонтального участка полипропиленового трубопровода, определив 

нужную длину вертикального участка, который с учётом упругих свойств трубы будет “пружинить” без 

разрушения в интервале величины удлинения равной DL.



ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-11



Г-образный компенсатор

Рис 6.1. Расчетная схема Г-образного компенсатора: 

НО — неподвижная опора;



  СО — скользящая опора; 

L



пруж.уч. 

— длина пружинящего участка от оси трубы до края неподвижной опоры, мм; 

DL – увеличение длины горизонтального участка трубопровода при нагреве, мм; 



L

НО



 — расстояние между краями неподвижных опор, мм; 

L



СО

 — расстояние между краем неподвижной и центром скользящей опоры, а также между 

центрами скользящих опор, мм. 

В  целях  устранения  разночтений  предлагается  производить  отсчёт  пружинящей  длины  от  оси 

горизонтального участка до края неподвижной опоры на вертикальном участке. Формула длины пру-

жинящего участка трубопровода имеет вид: 

L

пруж.уч.


, где:


L

пруж.уч.


 – длина пружинящего участка, мм;

k – константа, характеризующая упругие свойства трубы = 30;

D – наружный диаметр трубы, мм;

DL – увеличение длины участка трубопровода при его нагреве, мм.

Расчёт Г-образного компенсатора выполняется в следующей последовательности: сначала оп-

ределяется величина теплового удлинения расчётного участка, затем вычисляется необходимая дли-

на перпендикулярного к нему пружинящего участка.


1-12



П-образный компенсатор

Рис 6.2. Расчетная схема П- и U-образного компенсаторов:

  НО — неподвижная опора; СО — скользящая опора;

  L

пруж.уч. 



— длина пружинящего участка от оси трубы до края неподвижной опоры, мм;

  b — ширина компенсатора (вставка), расстояние между осями колеи, мм;

  DL

1

, DL



2

 – увеличение длин горизонтальных участков трубопроводов при их нагреве, мм;

  L

НО

 — расстояние между краями неподвижных опор, мм;



  L

СО

 — расстояние между центром скользящей опоры и осью колена трубы, мм;



  L

СО1


, L

СО2


 — расстояния между краем неподвижной опоры и краем скользящей опоры, мм.

При  решении  тепловой  компенсации  участка  трубопровода  с  использованием  трубного 

П-образного компенсатора, можно применить 2 приёма его расположения между неподвижными опорами:

срединное (точно посередине) размещение между опорами, при котором длины обеих рав-

норасположенных в обе стороны от него ветвей трубопроводов равны, т.е. получается конс-

трукция равноплечевого компенсатора;

смещённое  размещение,  возникающее  при  проектных  решениях,  когда  длины  ветвей  тру-

бопроводов в силу конструктивных особенностей объекта и трассировки трубопровода ока-

зываются различными, т.е. получается конструкция разноплечевого компенсатора.

В первом случае расчёта, величина DL равна для обеих ветвей трубопровода и общее удлинение 

равняется: DL

общ


 = 2DL.

Во втором случае величина DL рассчитывается независимо для каждой ветви и удлинение со-

ставляет сумму вычисленных удлинений:  DL

общ


 = DL

лев


 + DL

прав


, где : 

DL

лев 



= L

со1


 + L

со

;



DL

прав 


= L

со2


 + L

со

Ширина компенсатора b (вставка), независимо от длины его ветвей, назначается конструктивно 



и  составляет  величину  равную  11 – 13  D

нар


.  Вставка  всегда  крепится  посередине  хомутом  (жесткое 

крепление).

  Тепловое удлинение DL

общ


 расчётных участков трубопроводов плюс некоторый гарантирован-

ный  зазор  между  сблизившимися  верхними  деталями  компенсатора  (порядка  150  мм)  не  должны 

превышать ширину компенсатора. В противном случае следует уменьшить расстояние между непод-

вижными опорами расчётных участков.



ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ И ФИТИНГИ

1

1-13



Расчёт П-образного компенсатора ведётся аналогично расчёту Г-образного.

Если конструктивные размеры трубных Г и П – образных компенсаторов принимаются по расчё-

ту,  то  О-образные  компенсаторы  для  различных  диаметров  пластмассовых  труб  выпускаются  с вы-

численными фиксированными значениями их геометрических размеров.





Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4




©stom.tilimen.org 2023
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет