Длительная прочность полиэфирных композиционных труб большого диаметра

Введение. Рассмотрены коэффициенты релаксации и ползучести, долговременная предельная деформация изгиба при длительном воздействии влаги и химически активной среды (10 000 ч) канализационных труб.

Материалы и методы. Использовали канализационные трубы диаметром 400, 1200 и 1400 мм, изготовленные из полиэфирных стеклопластиков. К образцу с постоянной скоростью прикладывали сжимающую нагрузку до достижения удельной кольцевой деформации 3,0 ± 0,5 % за 60 ± 10 с. Полученную удельную кольцевую деформацию поддерживали постоянной в течение 2 мин, по прошествии этого времени определяли и фиксировали сжимающую нагрузку и кольцевую деформацию. Сущность метода заключается в нагружении образца для испытаний, расположенного горизонтально и погруженного в воду, при заданной температуре диаметрально сжимающей нагрузкой на время, в течение которого кольцевая деформация остается постоянной. Нагрузку измеряют через заданные промежутки времени до достижения 10 000 ч. По результатам испытаний определяют долговременную удельную кольцевую жесткость и коэффициент релаксации при воздействии влаги в соответствии с ГОСТ Р 57008–2016. Для испытания используют два образца, если иное не установлено в нормативном документе. Долговременная удельная кольцевая жесткость и коэффициент релаксации являются средним арифметическим, полученным для двух образцов.

Результаты. Установлено, что эксплуатационные характеристики (долговременная предельная деформация изгиба, коэффициенты релаксации и ползучести при воздействии влаги) исследованных канализационных труб определяются удельной кольцевой жесткостью и их диаметром. Для полиэфирных труб с начальной кольцевой жесткостью 5000 Н/м2 повышение их диаметра с 400 до 1400 мм приводит к линейному росту коэффициента релаксации (с 0,79 до 0,96)
и снижению долговременной предельной деформации изгиба (с 0,84 до 0,75 %) при воздействии влаги в течение 10 000 ч.

Выводы. Долговечность исследованных канализационных труб из полиэфирных стеклопластиков превышает 50 лет.

1. Кушнир С.Я., Горковенко А.И., Гербер А.Д., Игнатко В.М. Прочностные характеристики стеклопластиковых труб и потеря устойчивости трубопроводов // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2003. № 3 (39). С. 58–63. EDN TGFXXD.

2. Байбурова М.М., Файзрова И.Н. Оценка прочностных характеристик стеклопластиковых труб в областях смешанного напряженного состояния // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2011. № 2. С. 17–19. EDN NWEEGF.

3. Бутовка А.Н., Строганов Н.В. Исследование прочностных характеристик стеклопластиковых труб на основе стекловолокна и эпоксидного связующего при различных условиях эксплуатации // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 6 (64). С. 38–40. EDN ZWUGYH.

4. Мельников Д.А., Иванов С.В., Антошин В.А., Албагачиев А.Ю. Исследование упруго-прочностных характеристик стеклопластиковых труб для микротоннелирования при осевом сжатии // Композиты и наноструктуры. 2022. Т. 14. № 1 (53). С. 48–59. EDN WESLUL.

5. Мельников Д.А., Иванов С.В., Антошин В.А. Стеклокомпозитные трубы и изделия из них: заданное сочетание эксплуатационных и технологических свойств // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2020. № 6. С. 22–23. EDN GVYBOI.

6. Бьёркланд И. Пласмассовые трубы, их характеристики и области применения. М. : NPG, 2000. 116 с.

7. Лопатина А.А., Сазонова С.А. Анализ технологий укладки труб // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2016. Т. 7. № 1. С. 93–111. DOI: 10.15593/2224-9826/2016.1.12. EDN VPZUXZ.

8. Седов Л.Н., Михайлова З.В. Ненасыщенные полиэфиры. М. : Химия, 1977. 231 с.

9. Пот У. Полиэфиры и алкидные смолы. М. : Пэйнт-Медиа, 2009. 232 с.

10. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов. М. : Химия, 1981. 230 с.

11. Антошин В.А., Мельников Д.А., Иванов С.В., Албагачиев А.Ю. Определение долговременных прочностных свойств стеклокомпозитных труб для расчета срока эксплуатации // Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении : науч. тр. VII Междунар. науч. конф. 2021. С. 31–33. EDN FBBRSY.

12. Мельников Д.А., Ильичев А.В., Вавилова М.И. Сравнение стандартов для проведения механических испытаний стеклопластиков на сжатие // Труды ВИАМ. 2017. № 3 (51). С. 6. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-3-6-6. EDN YGASIX.

13. Мельников Д.А., Албагачиев А.Ю., Антошин В.А., Иванов С.В. Определение коэффициентов запаса прочности конструкции стеклокомпозитных труб для микротоннелирования // Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении : науч. тр. VII Междунар. науч. конф. 2021. С. 166–168. EDN YPHBMK.

14. Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. 2-е изд., перераб. М. : Химия, 1975. 263 с.

15. Мэллой Р.А. Конструирование пластмассовых изделий для литья под давлением. СПб. : Профессия, 2006. С. 30, 81, 82.

16. Бобович Б.Б. Неметаллические конструкционные материалы. М. : МГИУ, 2009. С. 6, 28, 55. EDN QNERBN.

17. Ягубов Э.З. Композиционно-волокнистые трубы в нефтегазовом комплексе. М. : ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. С. 86–87, 103. EDN QNVDGF.

18. Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб. : Профессия, 2006. С. 56–58. EDN QNEHJZ.

19. Кулезнева В.К., Гусева В.К. Технологии переработки полимеров. М. : Химия, 2004. С. 94, 281, 355.

20. Калинчев В.А. Технология производства ракетных двигателей твердого топлива. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 63, 98, 118.