Прочность труб на разрыв

В настоящее время нормативно-правовая база на трубы PPR создана в России из десятка несогласованных между собой документов, большая часть из которых устарела. К примеру, такой параметр как прочность труб на разрыв должен определяться величиной временного сопротивления по формулам для стальных или чугунных труб. Ввиду того, что подавляющее количество производителей ППР труб работают в международном правовом поле, они сместили акцент в классификации труб не по их прочности на разрыв, а по тройке иных технических характеристик:

• Максимальное рабочее давление (PN);
• Температура рекристаллизации (максимально допустимая температура);
• Стандартное размерное отношение (SDR).

Тем не менее, расчет предела прочности на разрыв необходим для сертификации продукции по ГОСТ 11262, его величина должна входить в амплитуду 34-35 Н/кв.мм (эта информация обычно указывается в сертификатах соответствия). По ISO 527 прочность на разрыв должна быть не менее 40 МПа.

Что такое и как рассчитывается предел прочности на разрыв для пластиковых труб?

Это понятие описано в ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия». Прочностью называется механическое свойство полипропиленовой трубы, определяющееся ее сопротивлением к разрушению и деформации под воздействием нагрузки. К нагрузкам относится давление, температура, ударные нагрузки, влияние магнитного поля.

Предел прочности на разрыв измеряется в мегапаскалях (МПа, килограмм силы на сантиметр квадратный), определяется путем испытаний с образцами в заполненном водой состоянии или с помощью математических расчетов. Предел прочности фиксируется фактом разрушения трубопровода, то есть при возникновении трещин, сильных деформаций, протечек, разрывов. При проведении испытаний инженер на специальных стендах регистрирует физические изменения образца при достижении определенных нагрузок. Примечательно, что при прохождении сертификации, результат определения предела прочности на разрыв определяется по среднеарифметическому значению не менее 5 испытаний.

Проведение испытаний композитных полимеров

Основной документ, описывающий правила проведения испытаний по определению прочности труб на разрыв – ГОСТ 32656-2014 (эквивалент ISO 527-4:1997, ISO 527-5:2009). Он распространяется на напорные и безнапорные трубопроводы, трубы отопления, подачи воды, технических жидкостей, используется для проведения испытаний с обычными и армированными полимерными трубами (композитами, металлами, хаотично расположенными волокнами, стекловолокном, углеродным волокном).

Суть испытаний проста:

• Выбирается минимум 5 образцов трубы, подготавливаются по ГОСТ 26277-84;
• Подготавливается специальное оборудование, растягивающее фрагмент трубы вдоль вектора, совпадающего с осью трубы;
• Инженер наблюдает за ходом испытаний, фиксируя возникающее разрушение или деформации.

После окончания испытания замеряется удлинение образца, толщина стенок в месте разрыва (она уменьшается). В качестве стенда применяются универсальные испытательные машины, у которых можно задать величину нагрузки, скорость ее увеличения и прочие параметры.

Формула вычисления напряжения при растяжении проста:

  , где:

• F – Сила (Н);
• А – начальная площадь сечения образца (миллиметры).

Поскольку полипропилен имеет склонность к однородной распределенной деформации, уместно использовать адаптированную формулу определения деформации до предела текучести:

 , где сравнивается увеличение длины образца пропорционально приложенной силе.

Во время испытаний ведется протокол с фиксацией линейных размеров с определенной частотой во времени. Метод проведения, формула расчета предела прочности труб на разрыв определяется в зависимости от свойств материала и характеристик образца (форма, размер, толщина стенок).

ГОСТы и сертификация

Расчет прочности труб на разрыв из полимеров (испытания) проводятся на основе следующих документов:/p>

• ГОСТ 26277-84 – Описывает общие требования к подготовке образцов из пластика для проведения испытаний.
• ГОСТ 12019-66 – Описывает правила проведения испытаний образцов из пластика.
• ГОСТ 32794-2014 – Термины и основные понятия при работе с полимерами.

Сертификация труб по параметру прочности на разрыв:

• ISO 527 – Описывает формулы, условия, способы определения механических свойств пластика при растяжении. В нем указаны требуемые условия для проведения испытаний из пластика.
• ГОСТ 11262-2017 – Приведен в соответствие с международным стандартом ISO 527-2:2012, по сути это отечественная редакция нормативно-правовой базы для методов испытания на растяжение пластмасс.

Проектирование и монтаж трубопроводов из PPR:

• СП 40-101-96 – свод правил по монтажу и проектированию;
• СНиП 2.04.01-85, СНиП 3.05.01-85, СН-478-80, СН-550-82 – общая нормативно-правовая база для работы с водопроводом, отоплением, системами фильтрации и прочими трубопроводами.

Последствия превышения значений

Фактически, параметр прочность на разрыв используется для решения специальных инженерных задач и в нестандартных системах отопления, водоснабжения, фильтрации. Эта величина определяется в лаборатории при сертификации продукции, для получения свидетельства соответствия государственным и международным стандартам.

Для обывателя более важным является величина номинального давления (PN) – Pressure Nominal, то есть рабочее давление для трубопровода при температуре 20 °С. Эта величина также гарантирует, что при соблюдении рекомендаций производителя и допустимых условий внешней среды, трубопровод прослужит не менее 50 лет при минимальной длительности прочности MRS 6.3 МПа. Проще говоря, когда вы покупаете трубу PN20, она прослужит в течение как минимум 50 лет при давлении не меньше 6,3 МПа и температуре 20 °С. Также при расчете MRS (Минимальной длительной прочности) закладывается запас прочности 1,25, поэтому фактический срок службы может быть на 25 % дольше. Необходимость расчета прочности трубы на разрыв для обывателя, инженера, теплотехника, проектировщика практически полностью отпала.