ADR-T.RU
оборудование для сварки пластмасс
и монтажа коммуникаций |
Оборудование лучших производителей
для каждой технологии
|
|
Авторство и авторские права на статью принадлежат компании «АДР-Технология»
При использовании материалов – обязательна активная ссылка на www.adr-t.ru 1.3 Определение максимально допустимого напряженияОпределение максимально допустимого статического напряжения в стенках емкости проводят по номограммам долговременной прочности термопластов. Номограммы не имеют никакого отношения к форме или размеру емкости, а только характеризуют прочностные характеристики материала – зависимость допустимого напряжения в материале от требуемого срока службы изделия (емкости) из этого материала, а также от предполагаемой температуры эксплуатации изделия. Номограммы для различных термопластов приведены в нормах DVS-2205 (Германия). Номограммы для PP Type 1, PP Type 2, PP Type 3, PE 63, PE 80, PE 100, PVDF, PVC-U, PVC-H Type 1, PVC-H Type 2 и PVC-C приведены в Приложениях 2-12 к этой Инструкции. Например, из номограммы для PP Type 1 (гомополимер пропилена) в Приложении 2 видно, что при планируемом 50-летнем (4х105 часов) сроке службы емкости из PP Type 1 под действием постоянной температуры 20ºС необходимо обеспечить постоянное напряжении в любой точке стенки емкости не более 10 Н/мм2. Замечание: Как правило, расчетный срок эксплуатации емкостей – 25 лет, или 2х105 часов. В реальных условиях емкость эксплуатируется при переменных температурах и подвергается переменным нагрузкам. Для расчета необходимой толщины стенки емкости в каждой точке поступают следующим образом.
Например, емкость из PP Type 1 диаметром D=3 м и высотой H=3 м предназначена для воды, рассчитана на 25 лет и эксплуатируется в следующем режиме:
Как видим:
Для определения минимально необходимой толщины стенки в каждой точке при таком режиме эксплуатации необходимо ввести понятие скорости старения: VЛ – скорость старения под воздействием летних условий эксплуатации;
VЛ и VЗ определяются как 1/ТЛ и 1/ТЗ, где ТЛ и ТЗ – предельно возможное время эксплуатации емкости при летних и зимних условиях соответственно, эти величины определяются по номограмме долговременной прочности PP Type 1 (Приложение 2). Тогда формулу {4} можно переписать в виде:
Для проверки выполнения этого условия необходимо методом подбора выбрать толщину стенки, затем по формуле {1} вычислить напряжения δЛ и δЗ для летних и зимних условий эксплуатации. Затем по номограмме определить ТЛ для летних условий эксплуатации и ТЗ для зимних условий эксплуатации, затем подставить ТЛ и ТЗ в формулу {5} для проверки. Для нашего примера предположим, что толщина стенки в нижней части емкости составляет 9 мм. Тогда, по формуле {1}, в летний период (уровень воды 3 м) напряжение в стенке в нижней части емкости составит 9,8 н/мм2. Согласно номограмме в Приложении 2, при таком напряжении предельный срок эксплуатации ТЛ этой части емкости при температуре 27ºС (берем наихудшее значение из диапазона 20-27ºС) составит около 5х104 часов. В зимний период (уровень воды 1,5 м) напряжение в стенке в нижней части емкости составит 4,9 н/мм2. Согласно номограмме, ТЗ составит огромный срок, не помещающийся на номограмме и грубо оцениваемый не менее чем 1010 часов. Подставив ТЛ и ТЗ в формулу {3}, видим, что условие достаточной прочности выполняется на самом пределе: Для сравнения: если бы эта же емкость постоянно эксплуатировалась только при «летних» условиях, полный срок ее эксплуатации составил бы всего чуть более 6 лет. 1.4 Учет запаса прочностиЗная растягивающее напряжение в стенке пластикового изделия и температуру его эксплуатации, мы по номограмме долговременной прочности определяем, в течение какого времени стенка изделия в этой точке будет медленно течь, т.е. растягиваться и истончаться. По истечении этого времени стенка порвется. Номограмма не дает никакого запаса прочности. В реальных условиях, в зависимости от вреда, который может нанести лопнувшая емкость, применяют запас прочности. DVS 2205-1 рекомендует следующие коэффициенты запаса прочности S:
Коэффициент запаса прочности S применяется как понижающий коэффициент к допустимому напряжению δ в стенке емкости. На практике для снижения напряжения δ необходимо увеличить толщину стенки емкости в S раз. 1.5 Учет фактора сваркиЕмкости из листовых термопластов изготавливаются методом сварки – сварка встык нагретым инструментом, экструзионная сварка и сварка горячим воздухом. Сварное соединение, как правило, имеет более низкую прочность, чем исходный листовой материал. Поэтому, рассчитывая необходимую толщину стенки емкости, следует учитывать т.н. фактор сварки – отношение прочности сварного шва к прочности исходного листа. DVS 2205-1 разделяет снижение прочности вследствие сварки на кратковременный fZ и долговременный fS фактор сварки и с учетом перестраховки рекомендует учитывать их значения согласно табл.1. Таблица 1 Фактор сварки с учетом перестраховки
|