Среди материалов для стационарных смесителей первым выбором является ПВХ, который проще в производстве и имеет хорошую долговечность.

Поливинилхлорид (ПВХ)

Поливинилхлорид представляет собой термопластичный материал, состоящий из смолы ПВХ, смешанной в различных пропорциях со стабилизаторами, смазками, наполнителями, пигментами, смягчителями и добавками для отверждения. Различные комбинации этих материалов были разработаны для получения определенного набора свойств для различных применений. Однако основная часть каждого соединения представляет собой смолу ПВХ.

Технический термин ПВХ в органической химии — поливинилхлорид: полимер, то есть цепочка молекул винилхлорида. Кронштейны в популярной литературе не используются и обычно сокращаются до ПВХ. В тех случаях, когда речь идет о конкретном типе труб из ПВХ, этот тип будет четко определен следующим образом. Когда обсуждение носит общий характер, термин «трубы из ПВХ» используется для обозначения диапазона материалов для труб из ПВХ, поставляемых под давлением, поставляемых Windex.

Различные виды поливинилхлорида

ПВХ с самой высокой краткосрочной и долгосрочной прочностью – это ПВХ, не содержащие пластификаторов и минимальное количество композитных материалов. Этот тип ПВХ известен как UPVC или PVC-U. Другие смолы или модификаторы (например, АБС, ХПЭ или акрил) могут быть добавлены в ПВХ для получения композитов с улучшенной ударопрочностью. Эти соединения известны как модифицированный ПВХ (ПВХ-М).

Гибкие или пластифицированные ПВХ с широким спектром свойств также можно производить путем добавления пластификаторов. Другие типы ПВХ называются ХПВХ (ПВХ-С) (хлорированный ПВХ), который имеет более высокий процент хлора, и ориентированный ПВХ (ПВХ-О), который представляет собой ПВХ-У, молекулы которого преимущественно ориентированы в определенном направлении. берет

PVC-U (непластик) прочен и прочен, имеет максимальное растягивающее напряжение около 52 МПа при 20°C и устойчив к большинству химикатов. В целом ПВХ-У можно использовать при температуре до 60°C, хотя фактический предел температуры зависит от давления и условий окружающей среды.

ПВХ-М (модифицированный) прочен и имеет повышенную ударную вязкость, особенно при ударах. Модуль упругости, предел текучести и предел прочности при растяжении обычно ниже, чем у ПВХ-У. Эти характеристики зависят от типа и количества используемого модификатора.

ПВХ (пластификатор) менее жесткий. Имеет высокую ударную вязкость. Легче выдавливать или формовать. Имеет низкую термостойкость. Он менее устойчив к химическим веществам и обычно имеет более низкий предел прочности на разрыв. Вариации от соединения к соединению в ПВХ больше, чем в ПВХ-У. Vinidex не производит напорные трубки из ПВХ-пластика.

ПВХ-С (хлорированный) по большинству свойств аналогичен ПВХ-У, но имеет более высокую термостойкость и может работать при температуре до 95°С. Он имеет аналогичное предельное напряжение при 20°C и предельное напряжение растяжения около 15 МПа при 80°C.

ПВХ-О (ориентированный ПВХ) иногда называют HSPVC (высокопрочный ПВХ). Трубы из ПВХ-О являются крупным достижением в технологии производства пластиковых труб.

يتم إنتاج PVC-O من خلال عملية تؤدي إلى التوجه التفضيلي لجزيئات PVC طويلة السلسلة في اتجاه محيطي أو دائري. ويوفر زيادة كبيرة في الخصائص في هذا الاتجاه. ومن بين المزايا الأخرى، يمكن تحقيق قوة شد نهائية تصل إلى ضعف قوة PVC-U بالنسبة لـ PVC-O. في تطبيقات مثل أنابيب الضغط، حيث يوجد اتجاه محدد جيدًا للضغط، يمكن تحقيق مكاسب كبيرة جدًا في القوة و/أو توفير المواد.

الخصائص النموذجية لـ PVC-O في اتجاه الحلقة هي:

• قوة الشد PVC-O – 90 ميجا باسكال
• المعامل المرن لـ PVC-O – 4000 ميجا باسكال

إن تعزيز الخواص عن طريق التوجه الجزيئي أمر معروف وقد تم إنتاج بعض الأمثلة الصناعية منذ أكثر من ثلاثين عامًا. في الآونة الأخيرة، تم استخدامه للمنتجات الاستهلاكية مثل الأفلام، وأكياس القمامة عالية القوة، وزجاجات الصودا، وما شابه ذلك.

كانت تقنية تطبيق التوجيه الجزيئي على الأنابيب البلاستيكية رائدة في السبعينيات من قبل شركة يوركشاير إمبريال بلاستيكس، وفي الواقع تم بناء أول منشأة اختبار في عام 1974 بأنبوب 100 ملم من قبل هيئة مياه يوركشاير في إنجلترا. بدأت Vinidex الإنتاج في مصنع تجريبي لأنابيب PVC-O في أوائل عام 1982، وتم تركيب أنابيب PVC-O لأول مرة في أستراليا في عام 1986. منذ ذلك الحين، واصلت Vinidex تطوير وتوسيع نطاق منتجات PVC-O في الإنتاج التجاري في إطار التجارة. اسم سوبرمان

Сравнение стандартных ПВХ-О, ПВХ-М и ПВХ-У.

Состав ПВХ-О идентичен составу ПВХ-У, их общие характеристики также схожи. Основное различие механических свойств заключается в направлении тяги. Состав ПВХ-М варьируется в зависимости от добавления модификатора ударопрочности и отличается от стандартного ПВХ-У в зависимости от типа и количества используемого модификатора. Следующее сравнение носит общий характер и призвано подчеркнуть типичные различия между материалами труб.

Прочность на разрыв . Прочность на разрыв ПВХ-О почти в два раза выше, чем у обычного ПВХ-У. Прочность на разрыв ПВХ-М немного ниже, чем у стандартного ПВХ-У.

Долговечность . И ПВХ-О, и ПВХ-М сохраняют гибкость в любых практических условиях. В некоторых неблагоприятных условиях стандартный ПВХ-U может проявлять хрупкие свойства в случае пореза или дефекта.

Факторы безопасности . Проектирование пластиковых трубопроводов для работы под давлением предполагает прогнозирование долговременных свойств и применение коэффициента безопасности. Как и во всех инженерных проектах, размер коэффициента безопасности указывает на уровень уверенности в прогнозировании производительности. Большая уверенность в ожидаемом поведении материалов нового поколения ПВХ-М и ПВХ-О имеет то преимущество, что позволяет использовать более низкий коэффициент безопасности при проектировании.

Расчетное напряжение . Трубы из ПВХ-О и ПВХ-М работают при более высоком расчетном напряжении, чем стандартные трубы из ПВХ-У, что приводит к более низкому коэффициенту безопасности, а в случае ПВХ-О — к более высокой прочности в окружном направлении.

Гибкость и ползучесть . Модуль упругости ПВХ-О на 24% выше, чем у стандартного ПВХ-У в одном направлении, и такой же модуль упругости, как у стандартного ПВХ-У, в других направлениях. Модуль упругости ПВХ-М немного ниже, чем у стандартного ПВХ-У.

Ударные свойства – ПВХ-О как минимум в 2–5 раз выше, чем стандартный ПВХ-У. ПВХ-М также имеет более высокую ударопрочность, чем стандартный ПВХ-У. Испытания на ударные характеристики труб из ПВХ-М направлены на получение характеристик пластического разрушения.

التجوية   – لا يوجد فرق كبير في خصائص التجوية لـ PVC-U، وPVC-M، وPVC-O.

التوصيل   – يمكن توصيل أنابيب PVC-U وPVC-M بواسطة حلقات مطاطية أو مادة لاصقة مذيبة. PVC-O متوفر فقط في الأنابيب ذات الحلقة المطاطية. لا يمكن ربط PVC-O بالأسمنت باستخدام المذيبات.

خصائص PVC

الخصائص العامة لمركبات PVC المستخدمة في صناعة الأنابيب موضحة في الجدول أدناه. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن القيم المقدمة مخصصة للتركيبات القياسية غير المعدلة باستخدام راتينج K67 PVC. يتم عرض بعض القيم المقارنة لمواد الأنابيب الأخرى. تخضع خصائص اللدائن الحرارية لتغيرات كبيرة مع درجة الحرارة، ويتم ملاحظة النطاقات القابلة للتطبيق عند الاقتضاء.

الخواص الميكانيكية هي دالة لمدة تطبيق الإجهاد ويتم تعريفها بشكل صحيح من خلال وظائف الزحف. تتوفر معلومات أكثر تفصيلاً حول تطبيقات الأنابيب في قسم التصميم في هذا الدليل. بالنسبة للبيانات التي تقع خارج نطاق الشروط المذكورة، يُنصح المستخدمون بالاتصال بالقسم الفني لدينا.

الاختصارات

• PE: البولي ايثيلين
• PP: مادة البولي بروبيلين
• PA: مادة البولي أميد (نايلون)
• سي اي: حديد زهر
• أ: الأسمنت الأسبستوس
• GRP: أنبوب زجاجي مقوى

تحويل الوحدات

• 1MPa = 10bar = 9.81 كجم/سم  ²  = 145 رطل في  ²
• 1 جول = 4.186 سعر حراري = 0.948 × 10  ^-3  وحدة حرارية بريطانية = 0.737 قدم رطل قوة
• 1 كلفن = 1 درجة مئوية = 1.8 درجة فهرنهايت فرق درجة الحرارة

الخصائص الميكانيكية

Для ПВХ, как и для других термопластов, реакция напряжения/деформации зависит от времени и температуры. Когда к пластиковому материалу прикладывается постоянная постоянная нагрузка, результирующее поведение деформации очень сложное. Возникает немедленная эластичная реакция, которая полностью восстанавливается после снятия нагрузки. Кроме того, происходит более медленная деформация, которая продолжается бесконечно при приложении нагрузки до тех пор, пока не произойдет разрыв.

Это известно как ползучесть. Если нагрузку снять до разрушения, первоначальные размеры со временем постепенно восстановятся. На скорость ползучести и восстановления также влияет температура. При более высоких температурах скорость ползучести имеет тенденцию к увеличению. Из-за такого типа реакции пластики называют вязкоупругими материалами.

Линия регрессии напряжения

Результатом ползучести является то, что трубы, подвергающиеся более высокому давлению, выходят из строя за более короткий период времени, чем трубы, подвергающиеся более низкому давлению. Для трубопроводов, находящихся под давлением, ключевым требованием является длительный срок службы. Поэтому важно, чтобы трубы были рассчитаны на работу при давлении на стенку, обеспечивающем более длительный срок службы.

Для определения долговременных свойств большое количество образцов в виде трубок испытывают до разрыва. Все эти отдельные точки данных затем наносятся на график и проводится регрессионный анализ. Анализ линейной регрессии экстраполируется для получения ожидаемого предельного напряжения разрушения 97,5% в расчетной точке, которое должно превышать минимально необходимое напряжение (MRS).

Затем к MRS применяется коэффициент запаса прочности для получения максимального рабочего давления для материала трубопровода, используемого при определении размеров трубопровода для диапазона номинальных давлений.

В Европе и Австралии принята расчетная точка ISO, равная 50 годам или 438 000 часов. В Северной Америке на протяжении всей истории использовался расчетный показатель в 100 000 часов. Эта расчетная точка совершенно произвольна и не должна интерпретироваться как указание ожидаемого срока службы труб из ПВХ.

Линия регрессии напряжений обычно строится на логарифмических осях, показывая окружное или кольцевое напряжение в зависимости от времени разрушения.

*Для ПВХ-М и ПВХ-О 50-летняя точка спецификации представляет собой более низкую доверительную точку 97,5%, обеспечивающую достижение минимального коэффициента безопасности.

Коэффициент ползучести

بالنسبة للـ PVC، يجب مراعاة المعامل أو علاقة الإجهاد/الانفعال في سياق معدل التحميل أو المدة ودرجة الحرارة.

الطريقة العالمية لعرض البيانات هي منحنى الضغط مقابل الزمن عند الضغط المستمر. عند درجة حرارة معينة، يلزم وجود سلسلة من المنحنيات عند مستويات ضغط مختلفة لإظهار الصورة الكاملة. يمكن حساب المعامل لأي مجموعة من الإجهاد/الانفعال/الوقت ويشار إليه عادةً باسم معامل الزحف.

هذه المنحنيات مفيدة، على سبيل المثال، في تصميم الأحمال العرضية قصيرة المدى وطويلة المدى للأنابيب.

أظهرت الاختبارات التي تم إجراؤها في المملكة المتحدة وأستراليا أن PVC-O أكثر صلابة، أي أنه يحتوي على معامل أعلى من PVC-U القياسي بحوالي 24% للظروف المكافئة في اتجاه الاتجاه. ومن أعمال أخرى يظهر أنه لا يوجد تغيير كبير في الاتجاه المحوري.

درجات حرارة عالية

تصنيف الضغط في درجات حرارة عالية

يتم سرد الخواص الميكانيكية للـ PVC عند 20 درجة مئوية. تنخفض قوة اللدائن الحرارية عمومًا وتزداد ليونتها مع زيادة درجة الحرارة، ويجب تعديل ضغوط التصميم وفقًا لذلك.

يعود

يشير مصطلح “الإرجاع” إلى تغير الأبعاد في المنتجات البلاستيكية نتيجة “ذاكرة المادة”. “تتذكر” المنتجات البلاستيكية شكلها الأصلي، وإذا تشوهت لاحقًا، فإنها تعود إلى شكلها الأصلي تحت الحرارة.

في الواقع، يحدث الانعكاس في جميع درجات الحرارة، ولكن مع البثق عالي الجودة، ليس له أهمية عملية في الأنابيب العادية أقل من 60 درجة مئوية وفي الأنابيب PVC-O أقل من 50 درجة مئوية.

Выветривание и солнечное разрушение

Эффект «выветривания» или разрушения поверхности под действием лучистой энергии по отношению к элементам на пластмассах хорошо изучен и задокументирован. Солнечный свет вызывает изменения в молекулярной структуре полимерных материалов, в том числе ПВХ.

Демпферы и отражатели обычно встроены в материал, ограничивая процесс поверхностным эффектом. Потеря блеска и обесцвечивание будут наблюдаться в экстремальных погодных условиях. Процессы требуют затрат энергии и не могут продолжаться, если материал защищен, например, подземные трубы. На практике это не влияет на сыпучий материал, и характеристики при предварительных испытаниях, то есть предел прочности и модуль упругости, не изменяются.

Однако микроскопические нарушения на выветренной поверхности могут вызвать разрушение в условиях экстремальных местных напряжений, например, при воздействии на внешнюю поверхность. Таким образом, испытуемая ударная вязкость снижается.

Защита от солнечных лучей

Все трубы ПВХ производства Vindex имеют системы защиты, гарантирующие защиту от вредных воздействий во время обычного обслуживания и монтажа. Если интервалы технического обслуживания превышают один год, а также если для конкретной установки важна ударопрочность, может быть рекомендована дополнительная защита.

Этого можно добиться, храня трубы под навесом или накрывая трубы подходящими материалами, например мешковиной. Следует избегать накопления тепла и обеспечивать вентиляцию. Не следует использовать черные пластиковые листы. Системы надземных напорных трубопроводов можно защитить слоем белой или пастельной краски ПВА. Хорошая адгезия достигается простой промывкой моющим средством для удаления жира и грязи.

Старение материалов

Предел прочности ПВХ существенно не меняется с возрастом. Кратковременный предел прочности при растяжении обычно немного увеличивается. Важно понимать, что линия регрессии напряжений не отражает ослабление материала с течением времени. Например, труба, которая годами находилась под постоянным напряжением, все равно будет демонстрировать то же кратковременное предельное давление разрыва, что и новая труба.

Однако этот материал со временем меняет форму, так что «свободный объем» в матрице уменьшается, а количество поперечных связей между молекулами увеличивается. Это приводит к некоторым изменениям механических свойств:

• Небольшое увеличение предельной прочности на разрыв
• Значительное увеличение предела текучести
• Повышенный модуль упругости при высоких уровнях давления

В целом эти изменения кажутся полезными. Однако реакция материала меняется при высоких уровнях напряжения из-за ингибирования местного образования в концентраторах напряжений и снижения усталостной восприимчивости бумаги. Вероятно возникновение хрупкого разрушения и общее снижение ударной прочности.

Эти изменения происходят резко с течением времени, быстро сразу после образования и медленнее со временем. Пока используется бумага, ее трудно измерить, за исключением долгосрочной перспективы. Искусственного старения можно добиться термообработкой при температуре 60°С в течение 18 часов. ПВХ-О подвергается такому старению в процессе фрезерования, и его свойства очень похожи на свойства более старых материалов, но с значительно повышенным пределом прочности.

Коррозионная стойкость

Пластмассы обычно хорошо работают в агрессивных условиях. Основными особенностями, которые способствуют этому, являются низкие модуль упругости и коэффициент трения. Это позволяет материалу «поддаваться», и молекулы имеют тенденцию скользить, а не истирать поверхность.

Хорошо известные материалы с низким коэффициентом трения, такие как тефлон, нейлон и полиуретан, обладают отличными свойствами. Тем не менее, экономичность является ключевым фактором, и ПВХ демонстрирует превосходные показатели с точки зрения скорости износа и стоимости единицы продукции. Факторы, влияющие на коррозию, сложны, и трудно соотнести данные испытаний с практическими условиями.

قام معهد الميكانيكا المائية والهياكل الهيدروليكية التابع لجامعة دارمشتات التقنية في ألمانيا الغربية باختبار مقاومة التآكل للعديد من منتجات الأنابيب. وكانت الرمال النهرية هي المادة الكاشطة المستخدمة في الأنابيب الخرسانية وأنابيب الطين الزجاجي المزجج وأنابيب PVC، وتم الحصول على النتائج التالية:

التأثيرات الميكروبيولوجية

ПВХ невосприимчив к воздействию микробиологических организмов, обычно встречающихся в грунтовых водах и канализационных системах.

Микробиологическая атака

ПВХ не является источником пищи и очень устойчив к повреждениям термитами и грызунами.

Влияние почвенных сульфидов

Серое изменение цвета подземных труб из ПВХ можно наблюдать в присутствии сульфидов, обычно встречающихся в почвах, содержащих органические вещества. Это связано с взаимодействием с системами стабилизации, используемыми при обработке. Это поверхностный эффект и никоим образом не ухудшает производительность.