Skip to content

Как правильно соединить сэндвич трубы: Монтаж дымохода из сэндвич труб своими руками

Содержание

Установка сэндвич дымохода | Строительный портал

Если вы являетесь владельцем частного дома или дачи, то наверняка знаете, что неотъемлемым этапом строительства любого сооружения, отапливаемого с помощью камина или печи, является обустройство дымохода. Основное предназначение данного функционального элемента – выведение из топки продуктов сгорания, представляющих опасность для здоровья, а также обеспечение надежной тяги, необходимой для поддержания процессов горения, при этом уровень тяги определяется диаметром дымохода и высотой дымового канала. Среди сторонников самостоятельного выполнения всей домашней работы без привлечения специалистов наибольшей популярностью пользуются дымоходы конструкции «сэндвич», что объясняется их функциональностью, практичностью, высокими эстетическими характеристиками и другими, не менее значимыми преимуществами. Однако распространенность сэндвич дымоходов среди мастеров-обывателей в большей степени связана с безопасностью и легкостью их монтажа, конечно, при условии приобретения только сертифицированных и качественных материалов.

Несмотря на то, что монтаж сэндвич дымоходов предполагает соединение элементов конструкции и вспомогательных деталей в правильной последовательности, в процессе их сборки необходимо соблюдать ряд определенных нюансов, пренебрежение которыми может существенно снизить эксплуатационные характеристики конструкции. Учитывая актуальность данной проблемы, в настоящей статье мы рассмотрим технологию монтажа сэндвич дымохода своими руками, а также основные виды и особенности данного конструктивного элемента.

Содержание

  1. Устройство сэндвич-дымоходов: конструктивные особенности
  2. Основные составляющие системы сэндвич-дымохода
  3. Преимущества и недостатки сэндвич-дымоходов
  4. Основные разновидности сэндвич-дымоходов: краткая характеристика
  5. Наиболее актуальные способы соединения сэндвич-труб для дымоходов: краткая характеристика
  6. Что необходимо соблюдать в процессе монтажа дымохода из сэндвич-труб?
  7. Как установить сэндвич-дымоход: пошаговое руководство

 

Устройство сэндвич-дымоходов: конструктивные особенности

Сэндвич-дымоход представляет собой металлическую или керамическую конструкцию, состоящую из нескольких сегментов, каждый из которых характеризуется длиной в один метр и вставляется в другой в процессе монтажа. Упрощенно, конструкция сэндвич-дымохода представлена внутренней и наружной трубой, между которыми расположен слой теплоизолятора, чаще всего базальтового волокна или минеральной ваты, характеризующихся высокими теплоизоляционными свойствами, устойчивостью к открытому пламени и невосприимчивостью к воздействию ряда химических веществ. Благодаря подобному трехслойному строению, данная конструкция и получила название «сэндвич». В большинстве случаев для изготовления внутреннего контура трубы используется нержавеющая сталь, характеризующаяся повышенными антикоррозионными свойствами, а для наружного, в целях экономии средств, менее прочный оцинкованный металл.

Важно! Выбирая материал для изготовления внутреннего контура трубы сэндвич-дымохода, необходимо руководствоваться его способностью переносить повышенную температуру, а для наружного – его прочностными характеристиками, так как он должен быть достаточно жестким, что будет способствовать сохранению изначальной конфигурации не только трубы, но и всей конструкции в целом.

Основные составляющие системы сэндвич-дымохода

Логично, что для монтажа системы, используемой для отведения дыма, не могут использоваться только прямые трубы. Это объясняется конструкционными особенностями здания: сэндвич-дымоход должен огибать его элементы, проходить через перекрытия и кровлю. В связи с этим, в процессе его сборки используются секционные фрагменты, соединение которых осуществляется с помощью дополнительных элементов. Чтобы разобраться в этом более подробно,  рассмотрим, из каких элементов состоит сэндвич-дымоход.

В структуру системы сэндвич-дымохода входят следующие основные элементы:

  • Сэндвич-трубы;
  • Тройники – конструкционные элементы системы, которые используются для соединения дымохода с топками каминов и печей, а также на участках разветвления дымоходного канала;
  • Колена – элементы, предназначенные для монтажа изгибов дымохода. В этих целях используются модели с изгибами на 15, 30, 45 и 90 градусов;
  • Сборник конденсата – еще одна деталь дымохода, предназначенная для отвода и удаления влаги, скапливающейся на внутренних стенках дымохода в результате температурных перепадов;
  • Элементы прохождения кровли – детали системы, предназначенные для монтажа сэндвич-дымохода в местах преодоления им конструкций кровли с одновременным обеспечением эффективной термо- и гидроизоляции;
  • Ревизионный тройник, оснащенный дверцей – устройство, предназначенное для осуществления контроля над чистотой дымового канала и очистки от сажи;
  • Устье – элемент конструкции, необходимый для обустройства верхнего края дымохода;
  • Опорная консоль – элемент конструкции, необходимый для монтажа настенного или напольного основания под дымоход;
  • Стеновой хомут – устройство, предназначенное для надежной фиксации дымохода относительно стены.

Преимущества и недостатки сэндвич-дымоходов

  • Высокие эстетические характеристики и эффектный внешний вид;
  • Благодаря конструктивным особенностям, сэндвич-дымоходы эффективно совмещаются с различными моделями печей и котлов;
  • За счет легкости и универсальности конструкции, сэндвич-дымоходы могут использоваться как снаружи, так и внутри помещения;
  • В отличие от кирпичных дымоходов, значительно меньший объем сэндвич-конструкций позволяет им не загромождать внутреннее пространство помещения;
  • В связи с тем, что сэндвич-дымоходы изготовлены из нержавеющей стали, устойчивы к воздействию факторов, образующихся в процессе сгорания топлива, а именно химической и термической агрессии;
  • В процессе эксплуатации сэндвич-дымоходов не происходит повреждение внутреннего слоя конструкции под действием агрессивных факторов, в связи с чем, она сохраняет свои эксплуатационные характеристики на протяжении длительного времени;
  • Следующее преимущество сэндвич-дымоходов особенно актуально для конструкций, в процессе эксплуатации которых используется оборудование с прямой вытяжкой. Благодаря эффективной теплоизоляции, сэндвич-конструкции надежно защищены от образования конденсата;
  • Благодаря тому, что внутренняя поверхность дымохода является гладкой, в процессе его эксплуатации на ней не оседает сажа, что позволяет производить чистку канала дымохода достаточно  редко;
  • Благодаря эффективной теплоизоляции, не происходит нагревание наружного контура дымохода до критических температур, которое способно стать причиной возгорания горючих элементов постройки. С учетом этого, можно говорить о высокой пожарной безопасности системы;
  • За счет удобства конструкции, в процессе монтажа которой становится возможным осуществление поворотов и изгибов дымохода, прокладывая сэндвич-дымоход, вы сможете огибать любые препятствия на его пути, не прибегая к разборке перекрытий или удалению элементов кровли;
  • Благодаря возможности возведения конструкции без дополнительного фундамента, ее монтаж становится более легким и дешевым.

Несмотря на значительное количество преимуществ сэндвич-дымоходов, для данных конструкций характерны и определенные недостатки, также заслуживающие внимания.

Недостатки сэндвич-дымоходов:

  • Возможность потери герметичности конструкции в случае ее длительной эксплуатации;
  • Нарушение целостности сэндвич-дымохода в случае постоянных резких температурных перепадов;
  • Достаточно высокая стоимость конструкции;

Важно! Несмотря на заявленный производителем срок службы не более 10-15 лет, на практике сэндвич-дымоходы эффективно функционируют на протяжении более длительного времени.

Основные разновидности сэндвич-дымоходов: краткая характеристика

Ранее уже было отмечено, что сэндвич-дымоходы представляют собой многослойные конструкции, изготовленные из керамики или нержавеющей стали. В настоящее время на строительном рынке они представлены в виде готовых элементов, которые в дальнейшем собираются в единую конструкцию. Несмотря на то, что обе разновидности конструкции характеризуются схожим способом монтажа, для каждой из них характерны и свои особенности, которые будут рассмотрены далее.

Сэндвич-дымоходы из нержавеющей стали

В конструкции дымоходов из нержавеющей стали можно выделить внутреннюю трубу, характеризующуюся устойчивостью к высоким температурам, которая обернута негорючим теплоизоляционным материалом. Он защищен от внешнего воздействия еще одной трубой, называемой внешним контуром и изготовленной из нержавеющей стали или оцинкованного металла, использование которого является бюджетным вариантом. Важно отметить, что внутренний контур может быть изготовлен из металла или керамики, что характерно для комбинированных дымоходов.

Сэндвич-дымоходы из керамики

Конструкция керамических дымоходов представлена трубой, изготовленной из термостойкой керамики. Снаружи она обернута термоизолирующими матами, а изнутри покрыта высокопрочной глазурью. Данную конструкцию необходимо поместить в наружную оболочку, для изготовления которой используются керамзитобетонные и пенобетонные блоки. Особенности конструкции керамических дымоходов, а именно, наличие теплоизоляционного слоя, позволяют им не нагреваться с внешней стороны, что обуславливают их абсолютную пожаробезопасность.

Важно! Несмотря на то, что конструкция керамических и металлических дымоходов в целом схожа, для нее характерны и различия, главное из которых – вес. Вес полноценного керамического дымохода может достигать тонны, тогда как масса дымохода из нержавеющей стали не превышает двухсот килограмм. Кроме того, неотъемлемым этапом монтажа керамического дымохода является обустройство фундамента, тогда как монтаж дымохода из нержавеющей стали ограничивается обустройством разгрузочных площадок на каждом уровне перекрытий.

Наиболее актуальные способы соединения сэндвич-труб для дымоходов: краткая характеристика

Существует несколько способов соединения сэндвич-труб для дымоходов. Наиболее популярные из них: фланцевый способ, байонетный, по «мостику холода»,  «по конденсату» и «по дыму».

Последний способ сборки дымохода полностью гарантирует то, что угарные газы не проникнут внутрь дома или бани. А используя способ «по конденсату», вы можете быть уверены, что образующийся внутри дымохода конденсат, будет свободно стекать вниз по стенкам трубы.

Что необходимо соблюдать в процессе монтажа дымохода из сэндвич-труб?

  • Высота дымохода от отопительного прибора до оголовка – величина достаточно постоянная и должна быть не менее 5 м;
  • Необходимо обратить внимание на крышу соседних зданий: возвышение дымохода относительно соседних строений не должно быть более 1,5 м;
  • В случае возвышение дымохода над кровлей на 1,5 м и более, он нуждается в дополнительном закреплении с помощью растяжек;

  • В соответствии с рекомендациями специалистов, конструкция дымохода должна предусматривать заглушки, оснащенные конденсатооотводчиком, который предназначен для удаления конденсата и ревизии дымохода;
  • В случае монтажа кровли из горючих материалов, конструкция дымохода должна предусматривать наличие искроуловителя, изготовленного их сетки с ячейкой не менее 5×5 мм;
  • В процессе установки сэндвич-дымохода недопустимо сужение диаметра дымохода, однако возможно его расширение. Например, производя монтаж сэндвич-дымохода печи с выходящим диаметром дымохода 115 мм, вы можете использовать трубы диаметром 120 мм, однако применение дымохода с сечением 110 мм категорически запрещается;
  • Горизонтальные участки дымохода должны характеризоваться длиной не более 1 м;
  • Элементы дымохода должны монтироваться таким образом, чтобы места их соединения не совпадали с участками потолочных и кровельных проходов;
  • Установка отводов и тройников должна осуществляться таким образом, чтобы они не несли нагрузку от веса элементов дымохода, которые установлены над ним.

Как установить сэндвич-дымоход: пошаговое руководство

Как подобрать габариты дымоходы: производим необходимые расчеты

Прежде чем приступить к монтажу сэндвич-дымохода своими руками, нужно знать следующие параметры:

  • Размер поперечного сечения трубы дымохода;
  • Длину трубы дымохода.

Размер поперечного сечения трубы определяется в соответствии со строительными правила и нормами (СНиП). Они рассчитываются следующим образом:

  • Если тепловая мощность не превышает  3,5 кВт, расчеты выглядят следующим образом: 0,14 м x 0,14 м;
  • Если тепловая мощность находится в пределах от 3,5 кВт до 5,2 кВт, поперечное сечение должно характеризоваться следующими параметрами: 0,14 м x 0,2 м;
  • При значении тепловой мощности от 5,2 кВт до 7 кВт, размеры поперечного сечения 0,14 м x 0,27 м.

Важно! Как видно из предыдущих расчетов, размеры поперечного сечения напрямую зависят от тепловой мощности. Ознакомившись с приведенными выше параметрами, вы сможете подобрать наиболее оптимальные размеры поперечного сечения труб для дымохода. Отдав предпочтение круглому поперечному сечению, вы должны знать, что его размеры должны быть эквивалентны размерам прямоугольного.

Длина трубы для дымохода также рассчитывается в соответствии со строительными правилами и нормами (СНиП):

  • СНиП 41-03-2001 гласит, что минимальная высота труб, которые улавливают дым, должна быть не меньше 500 см;
  • Дымовые трубы должны быть выведены выше конька дома как минимум на 50 см;
  • При условии выполнения кровли из горючих материалов, труба должна быть выведена от конька или парапета на расстояние от 1 до 1,5 м;

Нюансы, которые должны быть учтены в процессе монтажа

Обустройство дымохода должно начинаться от отопительного устройства, после чего оно постепенно продвигается вверх. Чтобы произвести его по всем правилам, необходимо учесть следующие нюансы:

  • Дымовые трубы должны характеризоваться отсутствием уступов;
  • Температура газов, проводимых по выводной трубе, не должна быть выше 500 градусов;
  • Максимальный угол отведения труб не должен превышать 30 градусов;
  • Участки трубы, расположенные под наклоном, должны быть лишены шероховатостей, а площадь их поперечного сечения должна быть не меньше, чем у вертикальных;
  • Не лишней будет установка дефлектора, зонта или других насадок, защищающих дымоход от атмосферных осадков, однако они не должны препятствовать свободному выходу дыма из трубы;

Важно! Монтаж дымохода должен осуществляться таким образом, чтобы с ним не соприкасались газовый трубопровод, электрическая проводка и другие коммуникации.

Как собрать сэндвич-дымоход? Рекомендации специалистов

Дымоход берет свое начало от камина или печи. В первую очередь необходимо соединить трубу отопительного устройства с первым звеном дымохода и закрыть его заглушкой таким образом, чтобы не был заметен торчащий из него утеплитель и из него не выходил пар;

Трубы вставляются одна в другую. Чтобы произвести данную манипуляцию, необходимо внимательно осмотреть трубу, после чего вы заметите, что один из ее концов характеризуется меньшим диаметром. Этот конец необходимо вставить в следующую трубу;

Важно! В процессе монтажа дымохода следите за тем, что звенья трубы были собраны таким образом, чтобы конденсат, образующийся в процессе их эксплуатации, беспрепятственно стекал вниз.

Необходимо помнить, что технология монтажа сэндвич-дымохода предусматривает состыковку как наружной, так и внутренней трубы, что зачастую сопряжено с некоторыми сложностями. В связи с этим, был разработан более простой метод их сборки сэндвич-труб, в соответствии с которым необходимо выпустить внутренние трубы на 15 см и соединить их, после чего произвести стыковку внешних труб;

Усиление образованного стыка. Чтобы произвести данную манипуляцию, необходимо подготовить стальной хомут и, обернув им место стыка, стянуть хомут с помощью болтов, гаек или проволоки;

Следующий этап предполагает нанесение на трубу герметика, сохраняющего свои эксплуатационные характеристики при температуре до 1000 градусов;

Сборка сэндвич-дымохода завершена. Работая по выше обозначенному принципу, необходимо закрепить тройник, угол, зонт и наконечник. Через каждые 2 м трубы, необходимо производить крепление дымохода к стене с помощью кронштейнов. Чтобы снизить нагрузку, возлагаемую на конструкцию, места расположения тройника также закрепляются с помощью кронштейнов.

Важно! Дымоход, монтаж которого осуществлялся своими руками, предполагает обустройство отступок. Отступка представляет собой пространство между стеной и дымовым каналом, величина которого рассчитывается по таблице, представленной ниже.

Если отступка располагается в стенах, которые ее закрывают, то над печью необходимо обустроить два отверстия с разным уровнем, оснащенные решетками. Минимальная площадь сечения каждого отверстия должна быть не меньше 150 кв. см. В процессе монтажа закрытой отступки необходимо учитывать то, что пол в ней монтируется из негорючих материалов и должен располагаться на 7 см выше относительно пола помещения.

Монтаж дымохода в местах соприкосновения с домом

Как проходить перекрытия

Перекрытия (потолок) необходимо пройти так называемой разделкой. В тех местах, где дымоход соприкасается с конструктивными элементами дома, необходимо установить специальное звено дымохода, представляющее собой проходной патрубок или короб с отверстием внутри. При этом необходимо помнить, что размер разделки должен на 7 см превышать толщину проходимого перекрытия. Разделка предназначена для защиты легковоспламеняемой конструкции от возгорания.

Важно! Откажитесь от жесткого соединения разделки с конструкцией. Труба в патрубке должна характеризоваться отсутствием стыков.

В перекрытии подготовьте отверстие под дымоход и осуществите разметку маркером, несколько раз перепроверив верность своих расчетов. Убедившись в правильном расположении трубы в перекрытии и сверив размеры патрубка с нанесенными отметками, приступайте к вырезанию.

Специалисты рекомендуют с внутренней и с наружной стороны покрыть патрубок фольгированным базальтовым матом с огнеупорной мастикой. Само отверстие также должно быть изолировано с помощью минераловатного утеплителя в местах соприкосновения с патрубком.

В подготовленное отверстие установите проходной патрубок и проверьте вертикальность установленной трубы. Если она расположена не строго вертикально, ее необходимо выровнять.

Крышу, как и перекрытие, проходят специальным звеном, которое на данном этапе называется «крышная разделка». Чтобы правильно ее подобрать, необходимо знать угол наклона кровли.

В кровле необходимо подготовить отверстие под дымоход, что также осуществляется с помощью маркера и тщательно проверяется. Вырезать отверстие необходимо с внутренней стороны кровли.

С внутренней стороны кровли прикладывают оцинкованный металлический лист с отверстием под трубу, после чего трубу выводят, а лист закрепляют с внутренней стороны. Сверху кровли монтируют «крышную разделку». При возникновении необходимости металлический лист крышной разделки заводят под край кровли или конек. Далее необходимо осуществить монтаж необходимого количества звеньев до требуемой высоты дымохода и закрепить зонт.

Чтобы получить более полный, с практической точки зрения, ответ на вопрос: « Как сделать сэндвич-дымоход?», просмотрите видео, представленное ниже.

Сэндвич-дымоходы видео

Переход с кирпичной трубы на сэндвич. Переход со специальным переходником

Русская печь, внутри которой потрескивают дрова, — символ добрых семейных традиций и уюта. Мастера своего дела  передавали искусство кладки печных труб из кирпича новым поколениям. Современные строительные материалы и технологи обеспечивают  возможность устанавливать дымоходы, способные противостоять коррозии. Так, например, когда возникает необходимость замены верхней части дымоотводной конструкции, выполняют переход с кирпичной трубы на сэндвич.

Переход с кирпичного канала на металлический может понадобиться и при устройстве нового дымоотвода, и при ремонте старого

Достоинства и недостатки сэндвич труб для дымохода

Однозначно ответить на вопрос, какая труба лучше – сэндвич или из кирпича — сложно. Правильность выбора определяется множеством факторов.

Во-первых, немаловажное значение имеет вес готовой конструкции. Отыскав в справочниках необходимые данные и проделав несложные арифметические подсчёты, можно получить весьма интересную цифру: кирпичная труба тяжелее трубы сендвич  больше чем в 30 раз. Конечно,  при одинаковой высоте и диаметре системы отвода токсичных газов.

Во-вторых, вопрос надёжности конструкции. Любая подвижка деревянного строения или фундамента дома из другого более прочного стройматериала может привести в худшем случае к слому трубы, а в лучшем – к её растрескиванию.

И, в-третьих, по сложности, а также по времени работ процесс постройки кирпичной трубы гораздо более трудоёмок.

Но есть фактор, заслуживающий отдельного упоминания. Касается он эстетического восприятия загородного коттеджа. Для многих домовладельцев вопрос, какой – кирпичной трубе или сэндвичу — отдать предпочтение, не актуален: по традиции они выбирают первый вариант. Но реализовать его можно лишь при гарантии прочности строения, и если печь стоит на мощном фундаменте.

В целом, застройщики выделяют следующие преимущества сэндвич труб для отвода продуктов горения:

  • малогабаритность;
  • возможность оперативно и легко установить дымоход, не привлекая печных специалистов;
  • универсальность применения. Изделие можно выводить сквозь стены или крышу;
  • наличие нескольких слоёв препятствует созданию сажевых отложений и образованию конденсата;
  • устойчивость к экстремальным условиям и агрессивным средам (высокой температуре, химическим веществам и проч. ).

Нержавеющие дымоходы долговечны, не требуют защитной обработки и подходят практически ко всем типам котлов и печей

Из недостатков стоит отметить:

  • высокая стоимость;
  • срок эксплуатации, как показывает практика, ограничен 15-ю годами;
  • возможность снижения герметичности системы дымоотвода.

Использовать эти изделия допускается в домах из любого стройматериала, но чаще возникает необходимость в установке сэндвич трубы на кирпичную трубу.

Для выполнения перехода на сэндвич трубу с кирпичной используются несколько методов.

  1. Реализация этой задачи при помощи специальных квадратных насадок, крепящихся к трубе из кирпича.
  2. Можно купить переходник с одноконтурной конструкции на двухконтурную. На кирпичную кладку устанавливается широкая площадка. Одноконтурная конструкция направляется вниз.

Совет! Образовавшиеся при монтаже зазоры заполните негорючим материалом.

Особенности выполнения перехода со специальным переходником

Подобные переходники рекомендуется приобретать только в специализированных магазинах  стройматериалов. Хоть цена там повыше, чем на рынке, но так будет надёжнее с точки зрения качества изделий. Фирменным переходникам присущи следующие достоинства:

  • изготавливаются из жаро- и кислотоупорной высококачественной нержавейки, вследствие чего способны выдерживать кратковременный сильный перегрев без потери долговечности;
  • минимизируется сопротивление дымовым газам и исключается появление турбулентности в их потоке благодаря плавному переходу на сэндвич кирпичной трубы;
  • конструкция позволяет надёжно и легко герметизировать стыки;
  • обладают привлекательным внешним видом;
  • в некоторых моделях могут быть реализованы различные опции. Например, поворот патрубка на угол 45 градусов.

Переходник имеет с одной стороны цилиндрическую форму, а с другой – квадратную. Внутри этого элемента присутствует слой базальтовой ваты. Так требуют нормы противопожарной безопасности.

Стыковка двух труб осуществляется специальным переходником из жаропрочной стали

Последовательность этапов работы по установке переходника с кирпичной трубы на сэндвич трубу вы найдете ниже. Кроме того, там представлены определенные нюансы, без знания которых не обойтись.

  1. При монтаже используйте два таких элемента. Один из них закрепите на полу чердака, а второй – к потолку непосредственно над кирпичным дымоходом.
  2. Выполнять монтаж сэндвич дымохода необходимо с соблюдением строительных норм. Внутренняя поверхность двухслойной трубы должна быть удалена от сгораемых конструкций не меньше, чем на 38 сантиметров. Это расстояние в полном объёме заполните негорючим материалом.
  3. Иногда вовнутрь кирпичного канала запускают часть стального.
  4. Для заделки швов во время монтажа понадобятся герметики. Они потребуются и, если пропускать дым станет не только дымоход, но и сама печь. Материал, который используется для заделки трещин, будет препятствовать проникновению в помещение пыли и продуктов сгорания даже сквозь незначительные щели. Стойкость герметика к воздействию высоких температур гарантирует пометка «Жаропрочный».
  5. При переходе на круглое сечение с прямоугольного установите монтажную площадку, а также хомуты. Образование выступов конструкции и уменьшение сечения не допускается. Иначе возможно отсутствие тяги, либо, что не лучше, она будет действовать в обратном направлении.

Как устанавливается сэндвич труба на кирпичную трубу без заводского переходника

Нередко случается, что переходника с кирпичной трубы на сэндвич трубу в продаже вы просто не найдёте. Выполнить качественный переход можно и в этом случае. Однако потребуются большие временные затраты. Для этого вам предстоит выполнить следующие действия:

  • выпилите в кирпичном основании отверстие круглой формы. Его размер должен быть примерно равен половине толщины кирпича. А диаметр ненамного превышать значение данного параметра внутренней части сэндвич-изделия;
  • поместите в выпиленное отверстие внутреннюю часть конструкции.

Переходник можно соорудить своими руками из остатков любого металла

Совет! Возникшие зазоры заделайте предварительно подготовленным печным раствором.

  • опорой внешней части конструкции служит кирпичное основание. После установки одного на другое заполните место стыка тем же раствором;
  • на следующем этапе выполняется сам монтаж системы дымоотвода. Для этого все компоненты трубы последовательно вставьте друг в друга и зафиксируйте;
  • в зоне прохода дымохода через крышу закрепите конструкцию обрезами металлического профиля, прикрутив их саморезами. Всю операцию по фиксации создаваемого сооружения проводите строго по отвесу.

Выполняем переход при помощи металлической площадки с патрубком

Этот метод позволяет выполнить обустройство дымохода без специального переходника.

Монтаж выполняйте в такой последовательности:

  • вырежьте из металлической пластины площадку. Её размер  должен совпадать с конфигурацией кирпичной части. Постарайтесь, чтобы пластина не выступала за её края;
  • наметьте места крепления площадки к кирпичному проёму. Контролируйте, чтобы крепёж не располагался на краях кирпича или на швах;
  • в заранее намеченных местах металлической пластины просверлите отверстия под саморезы. Сделайте отверстия и в кирпичной кладке, но уже под дюбеля;
  • вставьте в проделанные отверстия дюбеля;
  • на поверхность кладки нанесите силиконовый огнеупорный герметик;
  • на слой герметика установите металлическую площадку;
  • при помощи саморезов равномерно стяните её с кирпичной поверхностью;
  • дав герметику высохнуть, приступайте к монтажу части системы дымоотвода из сэндвич трубы.

Пластина-переходник должна быть надежно закреплена на кирпичном основании

Установив самодельный переходник с патрубком, вы ускорите монтаж дымохода благодаря тому, что трубы прекрасно стыкуются друг с другом через отверстия с расширенным и суженным концом.

Подгонка кирпичной трубы

Это – ещё один метод создания плавного перехода с кирпича на трубу круглого сечения. Суть технологии такова:

  1. Отслужившую своё трубу демонтируют. На её остатках возводят огнеупорным кирпичом постепенно сужающуюся короткую надстройку. Она и служит в качестве переходника. Сужение формируется для того, чтобы на надстройку можно было установить специальный элемент части дымохода из сэндвич трубы. Называется он насадка нижняя или по-научному – переход моно-термо. Это изделие представляет собой прочное основание, на которое устанавливают ствол, набираемый из отрезков трубы. Чтобы уменьшить внешний размер кирпичной части дымохода, кирпич кладётся на длинный торец (ложок).
  2. Внутреннюю поверхность надстройки необходимо оштукатурить – гладкая поверхность минимизирует сопротивление потоку газов.
  3. Переход моно-термо устанавливается поверх кирпичной надстройки. Для герметичности и устойчивости его заливают смесью из камней и цементного раствора.

У дымоходов из кирпича демонтировать чаще приходится только наружную часть, поскольку расположенная в доме кладка находится, как правило, в удовлетворительном состоянии. А этот фактор виду малого веса и небольшой длины сэндвича допускает его установку без моно-термо перехода.

Монтаж дымохода из сэндвич труб

В загородных домах, где чаще всего нет доступа к центральным газовым системам, устанавливают различные печи, камины или котлы на твердом топливе. Для отвода продуктов горения монтируются дымоходы.

Неправильно установленные дымоходные трубы могут привести к таким последствиям, как воспламенение крыши. Решением такой проблемы являются сэндвич трубы. Перед тем, как начинать монтаж дымохода из сэндвич труб, необходимо ознакомится с их строением и технологией применения.

 

Печные сэндвич трубы

Такие трубы изготавливаются из двух слоев металла, между которыми закладывается слой теплоизоляционного материала — базальта. Внутренний слой состоит из антикоррозийной стали, а наружный может выполняться из оцинкованной или нержавеющей стали. Печные сэндвич трубы имеют массу преимуществ перед обычными трубами с одной металлической стенкой.

Благодаря особенному строению сэндвич труб, их можно выводить не только вверх через крышу, но и через боковую стену.

Изоляционный слой из базальта препятствует возникновению конденсата внутри дымохода, и в последствие оседания сажи на стенах. Конденсат в обычных трубах появляется из-за того, что горячий дым, не доходя до конца трубы, быстро остывает. В сэндвич же трубах, изоляция сохраняет тепло по всему дымоходу.

Эти трубы на сегодняшний день являются самыми пожаробезопастными. Довольно простая система монтажа позволяет устанавливать печные сэндвич трубы самостоятельно без помощи специалистов.

Несмотря на все достоинства, сэндвич дымоходы, как и любая конструкция, имеет пару недостатков. Минусом можно отметить их сравнительно недолгий срок службы (10-15 лет) и высокую стоимость. Так же сэндвич трубы часто расширяются и сужаются при резких перепадах температуры, что делает их менее герметичными.

Сэндвич труба для бани

Частое возгорание деревянных бань происходит именно из-за некачественного дымохода, по которому постоянно движется продукты горения с высокой температурой. Обычные металлические дымоходы для бани обматываются дополнительно изолирующим материалом.

Так как в сэндвич трубах, это уже предусмотрено, монтаж дымохода происходит довольно быстро. При этом по технике безопасности даже изолированные трубы должны устанавливаться только вертикально через крышу.

 

Диаметр сэндвич труб

Диаметр трубы для дымохода подбирают, учитывая мощность отопительного оборудования. К примеру, для котлов с мощностью, не превышающей 40 кВт, диаметр внутренней стальной трубы варьируется от 150 мм до 200 мм. Если дымоход устанавливается для печи или камина его диаметр подбирают от 200 мм до 280 мм.

Помимо внутреннего диаметра важно правильно рассчитать толщину теплоизоляционного слоя, который обычно изготавливается от 25 до 100 мм (бывает и больше). Чем толще этот слой, тем более безопасной является сэндвич труба.

Установка сэндвич труб

Существует два принципа монтажа дымоходных труб:

  • «По дыму». В этой технологии верхняя труба насаживается на нижнюю.
  • «По конденсату». Верхняя труба вставляется в нижнюю.

Специалисты по монтажу сэндвич труб устанавливают дымоходы по специальной технологии, где используется сразу два способа их соединения:

Внутренняя часть конструкции верхней трубы соединяется «по конденсату» (вставляется в нижнюю внутреннюю трубу), а наружная часть верхней трубы соединяется «по дыму» (насаживается на внешнюю часть нижней трубы). Соединяются стыки с помощью термостойкого герметика.

Наружный слой дополнительно скрепляется саморезами, которые будут предотвращать «хождение» трубы. Такая деформация происходит вследствие расширения внутренней части дымохода при нагреве. Так как внешний слой сильно не нагревается он остается в той же форме. При каждом удлинении и сжатии внутренней трубы через изоляционный материал передается колебание, отражающееся на внешней части дымохода.

Труба, устанавливаемая на крыше с ровной поверхностью должна выступать на расстояние не менее полу метра. При наличии конька на крыше, сэндвич труба должна иметь дополнительно 0,5 м. длины от самой верхней точки конька. Если же крыша изготовлена из горючего материала, дымоход от конька должен расположатся на высоту не менее 1,5 м. Во время монтажа дымохода из сандвич труб следует учитывать минимальное расстояние от стен, которое составляет 260 мм.

Видео об устройстве и выборе сэндвичей для дымохода

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте Март 2022 г. Выполняется публикация…

Просмотр статей


IRJET Получен «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь Система управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


Образцы многослойных труб | Download Scientific Diagram

Context 1

… значение напряжения сдвига 3,3 МПа было получено для теста клея 3M, что на 68% выше, чем для клея PANG. Смещение при разрушении также существенно отличалось. Было отмечено, что клей PANG, рекомендуемый для соединения эластомеров путем вулканизации, показал более высокую эластичность, чем 3M, обычно используемый для структурных соединений. Пытаясь оценить более реалистичное состояние адгезии, четыре отрезка прототипа многослойных труб длиной 100 мм перед заключительной стадией изготовления были испытаны на двух различных полипропиленовых поверхностях: двух образцах с гладкими поверхностями и двух образцах с шероховатой поверхностью.Клеевое соединение между наружной трубой и полипропиленовым слоем готовили вручную, нанося клей при скольжении внутренней трубы с полимерным покрытием внутрь наружной трубы. Средний радиальный зазор между наружной трубой и полимерным слоем составляет 2 мм. Общий доступный объем клея в зазоре сегментов сэндвич-трубы был заполнен только на 60%. Внутренняя поверхность наружных стальных труб во всех случаях была подвергнута пескоструйной очистке для увеличения шероховатости. На рис. 4 показан образец многослойной трубы до и после нарушения клеевого соединения.В испытаниях использовался гидравлический привод, соединенный как с тензодатчиком, так и с LVDT. Эксперимент заключался в сдвиге границы раздела обратными осевыми силами по внутренней и внешней трубам с помощью двух стальных колец. Напряжение сдвига рассчитывается как отношение приложенной силы к общей площади поверхности склеивания, т.е. внешней поверхности полипропиленового слоя. Результаты испытаний четырех образцов показаны на рис. 5. Результаты показывают максимальное напряжение сдвига около 1,9 МПа для образцов с шероховатой полипропиленовой поверхностью.Для образцов с гладкой поверхностью были получены значения от 1,2 до 1,5 МПа. Эти результаты указывают уровни адгезии, которые следует использовать в качестве исходных данных для численной оценки прочности конструкции многослойной трубы. Модель изотропного кулоновского трения была принята для моделирования условий прерывистого скольжения, представляющих ситуации сцепления и разрушения на границе между внешней трубой и полипропиленовым слоем. В модели используются контактные поверхности элементов, определенные как для полимерного, так и для металлического слоев, что позволяет рассчитать касательное напряжение и контактное давление.Для условия прилипания, т.е. отсутствия относительного движения между контактирующими слоями, эквивалентное напряжение трения (τ), рассчитанное программой для поверхности eq, должно быть ниже критического напряжения сдвига (τ). Критическое эквивалентное напряжение рассчитывается как функция обоих тангенциальных напряжений ( τ и τ …

Многослойная труба: влияние установки на барабанах

‘) переменная голова = документ.getElementsByTagName(«голова»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») документ.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») переключать.addEventListener(«щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.удалить («расширить») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Модальный: ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.установить атрибут ( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { форма.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.отправить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) документ.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { мероприятие.предотвратить по умолчанию () документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { вар buyboxWidth = buybox.offsetWidth ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») вар форма = вариант.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключить.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») форма.скрытый = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

ДжМСЭ | Бесплатный полнотекстовый | Влияние длины овальности на сопротивление смятию несовершенных многослойных труб из-за местного коробления

1.Введение

Подводные трубопроводы играют важную роль в морской нефтегазовой промышленности как самое быстрое, безопасное, экономичное и надежное средство непрерывной транспортировки нефти и газа [1,2]. Среди всех механических свойств трубопроводов в течение срока службы на первое место выходит несущая способность по внешнему давлению. Кроме того, необходимо поддерживать высокую температуру жидкости, чтобы обеспечить плавный поток. Благодаря отличной теплозащите сэндвич-трубы (СП) применяются во многих подводных применениях [3].SP состоят из трех слоев, двух металлических труб в качестве внутренней и внешней трубы и внутреннего слоя между двумя трубами. Основной слой обычно имеет малый вес, низкую теплопроводность и низкую стоимость [4, 5, 6]. В ходе всех процедур изготовления, транспортировки и монтажа неизбежны дефекты конструкции. Уровень несовершенства поперечного сечения описывается овальностью, Δ,

Δ=Dmax−DminDmax+Dmin

(1)

Прочность на смятие круглой трубы сильно зависит от овальности [4,6,7].После того, как концепция SP была предложена Netto et al. [8] и Ся и соавт. [9] была исследована прочность на смятие СП под действием внешнего давления [10,11]. Поведение и устойчивость СП после потери устойчивости изучались Арджоманди и Тахери [12], в которых была выяснена важность материала сердечника в СП. В дополнение к экспериментам активным методом также является численное моделирование [13,14,15]. ] для анализа морских сооружений, таких как подводные трубопроводы. Ан и др. В работе [6] экспериментально и численно исследована прочность на смятие ТЧ.Путем увеличения гидростатического давления в водяной камере была получена прочность образцов на смятие, затем в ABAQUS были выполнены расчеты методом конечных элементов (МКЭ) в 2D-случаях. [6], влияние марок стали исследовали Yang et al. [16]. После получения результатов эксперимента было проведено численное моделирование. Затем Ян и др. [17] предложили уравнение для подгонки данных. Была показана точность восьми подогнанных уравнений, в частности, средняя ошибка составляет от 8% до 20% с максимальной ошибкой приблизительно 100%, что указывает на трудности с захватом сложного поведения давления разрушения СП без руководства физический фон.Совсем недавно Ли и соавт. [18] предложили уравнение для описания связи между прочностью на смятие и геометрическими параметрами СП на основе серии численных расчетов. Ли и Гедес Соарес [19] обнаружили, что длина овальности оказывает существенное влияние на прочность на смятие. трубопровода под внешним давлением. Таким образом, целью данной работы является исследование влияния длины овальности на прочность на смятие СП. Сначала проводится валидация расчетов МКЭ в ANSYS путем сравнения с экспериментальными результатами из [6].Затем влияние формы овальности исследуется серией случаев МКЭ, изменяющих геометрические параметры ПП и овальность. Наконец, к результатам подгоняется уравнение, описывающее взаимосвязь между прочностью на смятие SP и овальностью.

2. Валидация расчетов методом конечных элементов

Результаты численных расчетов этого исследования сравниваются с результатами экспериментов An et al. [6]. В эксперименте определяют прочность на смятие СП под действием внешнего давления в барокамере.Длина СП 1750 мм. Геометрические параметры поперечного сечения образцов приведены в таблице 1, в которой рассчитаны три случая для сравнения с SP1~3 соответственно. Радиусы внешней трубы (R o ) и внутренней трубы (R i ) в трех случаях очень похожи. Толщина наружной трубы (t o ) устанавливается одинаковой в трех случаях, как и толщина внутренней трубы (t и ). Разница между тремя случаями заключается в том, что овальность наружной (Δ o ) и внутренней (Δ и ) труб изменяема.

Результаты испытаний на прочность при смятии: 30,5 МПа для SP1, 30,6 МПа для SP2 и 29,7 МПа для SP3.

Физические свойства среднего слоя и труб показаны на рис. 1. Измеряя кривые на рис. 1, для среднего слоя предел текучести составляет 27 МПа, модуль Юнга — 9 ГПа. В МКЭ идеальная модель упругопластического материала применяется для основного слоя. Для внутренней трубы предел текучести и предел прочности составляют 215 МПа и 474 МПа, модуль Юнга 82,1 ГПа. Для наружной трубы предел текучести и предел прочности составляют 147 МПа и 381 МПа, модуль Юнга 59.9 ГПа. В МКЭ для труб применяется модель гибко-линейного упрочнения. Численные расчеты данного исследования выполнены в ANSYS с неявной процедурой расчета. Тип элемента SOLID185. Сетка конечных элементов и режим нагрузки показаны на рис. 2. Длина трубы 1200 мм. Из-за симметрии моделируется только четверть поперечного сечения полутрубы. В окружном направлении количество элементов равно 20, размер элемента в среднем около 7 мм.В радиальном направлении количество элементов равно 1, 4 и 1 соответственно для внутренней трубы, внутреннего слоя и внешней трубы. Размер элемента составляет 5,8 мм для основного слоя. В осевом направлении количество элементов равно 120, что соответствует размеру элемента 5 мм. Жесткий конец создается в положении z = 0 для имитации вилки из эксперимента. Симметричные граничные условия задаются в плоскости XOZ и YOZ. Между границами раздела сердцевинного слоя и металлических труб принимается условие полной адгезии.В ANSYS это реализовано за счет объединения смещения узлов с обеих сторон интерфейсов, что аналогично тому, что использовалось в Li et al. [18].

Равномерное давление действует как на наружную поверхность наружной трубы, так и на конец трубы в положении z = 0. Таким образом, условием нагружения в данном случае является сочетание внешнего давления и осевого сжатия. Одновременно увеличиваются два вида нагрузки, что совпадает с таковым в эксперименте.

На этом шаге число полуволн в окружном направлении выбирается равным 2, что будет изучено позже в разделе 3.Длина овальности λ составляет 50 мм, значение которой показано на рис. 3. Результаты сравнения расчетов и экспериментов приведены в табл. 2. Подтверждено хорошее соответствие между прочностью на смятие (P e ), измеренной в экспериментах из [ 6] и прочность на смятие (P co ) из расчета FEM в этом исследовании. Затем выполняется чувствительность сетки. Как показано в Таблице 3, пять случаев с различными размерами элементов рассчитаны для каждой конфигурации трубы, SP1, SP2 и SP3.Элементы сердцевинного слоя в каждом случае почти кубические. Результаты сравнения расчета и эксперимента представлены в табл. 4. Несмотря на небольшие погрешности во всех пяти случаях, в табл. 4 при более мелкой сетке возникает относительно большая ошибка. который используется в МКЭ, а прочность на смятие зависит от многих факторов, как показано в выводах этого исследования. Судя по результатам, деление сетки N20 имеет приемлемую точность и высокую эффективность вычислений.

3. Эффект овальности в окружном направлении

Круглые трубы обычно изготавливаются путем прокатки плоских листов. Во время этой процедуры в трубу обычно вводят овальность в окружном направлении трубы в соответствии с переменной где

w — дополнительная переменная в направлении радиуса;

w 0 — максимальная амплитуда;

n c – число полуволн в окружном направлении;

θ — центральный угол.

Различные типы овальности сравниваются друг с другом. Для общей овальности значение n c выбрано равным 2, 3 и 4. В этом разделе в каждом случае моделируется половина всего круга вместо одной четверти в предыдущем из-за случая Nc3. Поперечные сечения трех шаблонов показаны на рисунке 4 с масштабным коэффициентом 100 для наглядности. Результат сравнения давления разрушения многослойных труб показан в Таблице 5. Из Таблицы 5 случай Nc2 с n c = 2 представляет собой наиболее тяжелую ситуацию.Поэтому в этой статье полуволновое число в окружном направлении установлено равным 2 для параметрического исследования.

4. Параметрическое исследование

В предыдущем расчете образцы находились под нагрузками как осевого сжатия, так и внешнего давления. Цель состоит в том, чтобы сравнить с результатами эксперимента. После валидации в случаях параметрического исследования в качестве нагрузки устанавливается только равномерное внешнее давление. Длина ПП 1200 мм, моделируется половина длины и четверть сечения.Физические свойства основного слоя такие же, как показано на рисунке 1а. Физические свойства металлической трубы выбраны такими же, как у наружной трубы на рис. 1б. Рассмотрены пять групп труб с различными радиусами наружных и внутренних труб. Как показано в Таблице 6, значение R о /R i почти равномерно распределено между 1,2 и 2,0. В этом разделе овальность внешней и внутренней трубы выбирается одинаковой, в отличие от [18], так как влияние овальности не является основной задачей в данном исследовании.В каждой группе установлены четыре отношения радиуса к толщине, R/t = 20, 25, 40 и 50, как для внутренней, так и для внешней трубы. Значение овальности (Δ) устанавливается равным 0,01, 0,05, 0,2 и 1%. Длина участка овальности (λ) составляет 50, 80, 120, 160, 200, 300, 400, 600 и 1200 мм. Для безразмерности выбрано отношение λ/R o , этот параметр означает градиент овальности в осевом направлении ПП. При этом в каждой группе рассчитано по 240 случаев. Название случая представлено пятизначной буквой «abcde», как показано в таблице 7.В частности, «а» означает группу, «b» означает соотношение радиуса и толщины внешней трубы, «с» означает соотношение радиуса и толщины внутренней трубы, «d» означает длину овальности и « e’ означает овальность. Например, в случае серии ‘313de’ взаимосвязь между прочностью на смятие (P co ) и овальностью (Δ) и длиной овальности (λ) показаны на рис. 5 и 6 соответственно. .Взаимосвязь между прочностью на смятие и длиной овальности/овальности подчиняется степенной функции.Получено хорошее соответствие, как показано на Рисунке 5 и Рисунке 6. Кроме того, подходит физический смысл функции мощности. Когда значения Δ и λ установлены равными нулю, это означает, что в SP не внесены дефекты, поэтому прочность на смятие неповрежденных SP определяется только свойствами материала и геометрическими параметрами. В результате в окончательном приближенном уравнении выбирается степенная функция. Включены пять переменных, где Δ и λ/R o описывают признаки овальности, R o /t o , R i /t i, и R o /R i описывают прочность на смятие неповрежденных СП.После суммирования всех 1200 вариантов расчета выводится подходящее уравнение,

Pfit=Cemd·Δ+nl·λ/Ro

(3)

где

md=-0,2816(RoRi)2+0,9743(RoRi)-0,8525

nl=-0,1516(RoRi)2+0,5229(RoRi)-0,4617

C=kc(Rt)+bc, Rt=(Roto) 1/3(Riti)2/3

kc=-0,5867(RoRi)-0,1918, bc=65,94(RoRi)-11,62

В уравнении (3) выражение рассчитанной прочности на смятие (P fit ) содержит несколько констант. Эти константы рассматриваются как влияние свойств материала ПП.

Проверяется точность уравнения (3). Некоторые случаи из группы 1 имеют большие ошибки. В этих случаях значение λ/R o слишком велико, например, при λ = 1200 мм значение λ/R o равно 20. Большое значение λ/R o означает, что область овальности пришлась на большую часть ПП. Проблема, обсуждаемая в этом исследовании, сосредоточена на локальном выпучивании, поэтому случаи с отношением λ/R o больше 16 исключены. Таким образом, суммируется 1136 дел. Результат сравнения других случаев между подобранным уравнением и расчетом показан на рисунке 7, где достигнуто хорошее совпадение.

В уравнении (3) Δ и λ/R o являются признаками, описывающими овальность. За исключением этих двух параметров, две другие переменные, R o /R i и R/t, описывают геометрические свойства СЧ. Сделан вывод, что отношение R/t является доминирующим фактором не только в коллапсе прочности одностенных труб, но и прочности СП на смятие. Влияние внутреннего слоя описано в R или /R и , более высокое значение означает более толстый слой материала сердцевины.В уравнение (3) включено несколько постоянных величин, контролируемых физическими свойствами СП, поскольку в этом исследовании материал не менялся. Влияние физических свойств стоит исследовать в будущем.

С точки зрения геометрических свойств СП, увеличение R o /R i и уменьшение R/t могут привести к улучшению прочности на смятие несовершенных СП.

5. Обсуждение

В уравнении (3) соотношение между прочностью на смятие и длиной овальности и овальностью подчиняется степенной функции.Влияние отношения радиуса к толщине (R/t) внутренней и внешней трубы относится к уравнению (2) в [18]. Подтверждено, что влияние R/t внутренней трубы больше, чем у внешней трубы.

Значение md в уравнении (3) почти в два раза больше nl при задании отношения R o /R i , что означает, что для определенного SP эффект овальности является более доминирующим фактором овальности по сравнению с снижают грузоподъемность при воздействии на ПС внешним давлением.

Зависимость между прочностью на смятие несовершенных SP и R/t показана на рисунке 8, а зависимость между прочностью на смятие и R o /R i показана на рисунке 9.На обоих рисунках овальность одинаковая с параметром λ/R o = 2,0 и Δ = 0,2%. Понятно, что прочность на смятие больше у СП с более высоким значением R o /R i или более низким значением R/t. Скорость изменения кривых практически одинакова на обоих рисунках. Однако из выражения C в уравнении (3) делается вывод, что влияние R/t больше, чем влияние R о /R i , путем проверки частных производных обоих параметров.За счет прочности материала металлической трубы, которая значительно выше, чем у сердцевинного слоя, повышение прочности как наружной, так и внутренней трубы приводит к значительному увеличению прочности СП на смятие. Таким образом, для получения ПП с более высокой несущей способностью внешнего давления рекомендуется повышать прочность металлических труб, особенно внутренней трубы.

Принимая во внимание локальную потерю устойчивости как основную проблему, 64 случая с отношением λ/R o больше 16 исключены из рассмотрения.Из сравнения результата расчета и уравнения (3) ошибка в большинстве случаев меньше 20%, за исключением 51 случая из 1136. Среднее значение ошибки составляет всего 4,4%, что указывает на хорошее соответствие.

Монтаж дымохода из сэндвич-труб. Схема дымохода из сэндвич-труб

Обязательным элементом любого камина или печи является дымоход – канал, по которому продукты сгорания топлива выходят в дымоход. Наличие дымохода не только обеспечивает чистоту воздуха в помещении, где находится топка, но и создает условия для появления и сохранения тяги, необходимой для возникновения и поддержания процесса горения.

В настоящее время одним из самых популярных материалов, из которых строят дымоходы, являются нержавеющие сэндвич-трубы. Они довольно просты в сборке и эксплуатации, относительно недороги и обладают хорошими дымоходными свойствами и качествами. Монтаж дымохода из сэндвич-труб, его особенности в уличных и строительных условиях, а также возможные проблемы при эксплуатации дымохода будут подробно рассмотрены в этой статье.

Схема сэндвич-трубы

Для начала посмотрим, что представляет собой схема дымохода из сэндвич-труб.По своей структуре напоминает бутерброд (отсюда и название «сэндвич»). В его конструкции две трубы разного диаметра, одна из которых расположена внутри другой.

Между этими двумя продуктами находится материал, создающий и поддерживающий теплоизоляцию – базальтовое волокно. Толщина этого утеплителя подбирается индивидуально для каждой трубы, а в частности дымохода: она зависит от диаметра самой конструкции, а также от температурного диапазона, которому будет подвергаться труба.

Способы производства

В большинстве случаев многослойные трубы изготавливают из листа нержавеющей стали, а сварку производят аргоном, что обеспечивает сходство свойств сварных швов и свойств материала, из которого изготовлено изделие. В одних ситуациях, когда необходимо создать систему отвода газов от мощных твердотопливных обогревателей, для создания системы дымоудаления используют жаропрочную нержавеющую сталь, в других случаях для устройства дымохода подойдет «стандартный» материал.

Монтаж и изоляция патрубка

Конструкция и монтаж этой системы достаточно просты, и построить сэндвич-дымоход своими руками сможет практически каждый. Самое главное в этом процессе – соблюдение технологии и правил техники безопасности. Исходя из них и из расчета на высокое качество конструкции, монтаж дымохода из сэндвич-труб должен производиться по определенным правилам.

Ровный вход патрубка в потолок обеспечивается разметкой, по которой в потолке делается отверстие.Чтобы дымоход правильно проходил через потолок, необходимо использовать специальный патрубок, изготовленный заранее. С целью изоляции сначала стенки патрубка, а затем его внутреннюю часть, стыки и места примыкания к стене замазывают минеральной ватой.

После того, как вы закончили работу с утеплением, начинается монтаж дымохода из сэндвич-труб. Не забывайте, что дополнительный слой теплоизоляционного материала следует укладывать в местах, где патрубок проходит через пожароопасные зоны, например, через деревянные перекрытия и стены.

Припуск на монтажные расстояния

При расчетах, на основании которых будет производиться монтаж дымохода из сэндвич-труб, следует соблюдать следующие нормы расстояний:

  • Плоская крыша должна быть не менее 50 см от стояка;
  • Если труба расположена на расстоянии около 1,5 м от конька крыши, то ее верхний край должен заходить за конек на расстояние 50 см;
  • Если от конька до дымохода расстояние 1.планируется 5 на 3 м, высота дымохода должна быть равна высоте конька;
  • В случае, когда это расстояние превышает 3 м, высшая точка конструкции должна располагаться на уровне, на котором проходит линия, соединяющая конек крыши с уклоном 10 градусов.

Особое внимание следует уделить кровле из горючих материалов: в этом случае верхний край дымохода должен возвышаться над коньком примерно на полтора метра.

Горизонтальная прокладка

Монтаж дымохода из сэндвич-труб стоит начинать с кладки его горизонтальной части и подключения к топке (камину).Соединение дымохода и котла производится с помощью специальных соединительных элементов, фиксируемых хомутами из нержавеющей стали. Монтаж необходимо начинать с котла, и каждый новый присоединяемый элемент системы необходимо надевать на предыдущий, а не вставлять в него. Этот тип соединения обеспечивает защиту от утечки газа.

При прокладке горизонтальной части дымохода ее необходимо располагать под небольшим уклоном вниз для предотвращения попадания конденсата в котел: край трубы, выходящий из котла наружу, должен быть ниже выхода дыма примерно на 5 мм .

Очень важно обратить внимание на хорошую герметизацию трубы в отверстии в стене. Выбор герметика производится в зависимости от материала, из которого изготовлена ​​поверхность: если она деревянная, стояк помещается в асбестовую втулку и фиксируется негорючим изделием. Перегородки из кирпича или бетона позволяют закрепить сэндвич-трубу обычной монтажной пеной.

Монтаж снаружи здания

Далее монтаж сэндвич-дымохода продолжается на улице: на конце вытяжной трубы необходимо установить конденсатор.Делается это так же, как и раньше: прибор надевается на трубу и плотно зажимается хомутом.

Продолжая собирать дымоход из сэндвич-трубы, необходимо организовать его надежное крепление на стене. С помощью анкерных шурупов или дюбелей посередине и чуть выше от верхнего края конденсатора необходимо прикрутить опорную раму из стали. Обязательно позаботьтесь о компенсационной пластине, которая встроена в саму систему.

Таким образом, сначала следует поставить конденсатор на кусок опоры длиной около 50 см, на него установить ферму, в которую предварительно вставлен компенсатор, и закрепить полученную конструкцию к стене.Затем оставшиеся трубы дымохода – сэндвич из нержавейки – поднимаются на необходимую высоту с учетом описанных выше расстояний верхней кромки столба от конька.

Сэндвич-трубы внутри здания

Проводить дымоход внутри помещения необходимо по тем же принципам и в той же последовательности, что и с улицы, но при этом необходимо учитывать несколько особых моментов:

  1. Установка компенсатора производится не на ферме, а на полу дома.
  2. Для обеспечения прохода дымохода через крышу необходимо вырезать в кровле отверстие, соответствующее диаметру трубы, с внешней стороны вставить в него заранее подготовленную стальная пластина должна быть сварена.
  3. Эту плиту необходимо закрепить на кровле с помощью саморезов и загерметизировать битумной мастикой для предотвращения попадания дождевой и талой воды внутрь.
  4. Далее на патрубок этой плиты необходимо установить верхнюю часть стояка и надеть на нее гидроизоляционную юбку.
  5. В завершении на дымоход из сэндвич-трубы устанавливается оголовье.

Особые нюансы монтажа

Обратите внимание на то, чтобы трубы свободно проходили через подготовленные для них отверстия: не допускайте их соприкосновения с плитами перекрытия. Также стояк ни в коем случае не должен соприкасаться с линиями электропроводки, газопроводами и водопроводами, целостность которых может быть нарушена из-за перепадов температур при соприкосновении с ними изделия.

Не забудьте оставить пустое пространство между многослойной трубкой и соплом: это обеспечит вентиляцию и охлаждение устройства. Закончив монтаж дымохода, проверьте уровнем его вертикальность и установите элементы, которые обеспечат защиту патрубка. Также следует знать, что самый первый элемент конструкции, идущий непосредственно от самой печи, ни в коем случае нельзя делать из сэндвич-трубы.

Профилактика и уход

Как и любое другое сооружение, для повышения качества и продолжительности своей службы дымоход нуждается в качественном и своевременном обслуживании.Диагностика включает проверку герметичности и целостности соединений, а техническое обслуживание – очистку от копоти, налета и гнезд, которые в конструкции могли сделать птицы.

Проверку и чистку необходимо проводить не реже одного раза в год, а в идеале, как рекомендуют специалисты, два раза, причем один из профилактических осмотров следует проводить ранней весной. Чистка дымоходной трубы-сэндвича из нержавейки в большинстве случаев производится металлической щеткой. Наиболее удобным для такой процедуры будет изделие с длинной гибкой ручкой.

Возможные ошибки

Возможно, что даже если сборка, укладка и установка дымохода из сэндвич-трубы произведена с учетом всех норм и требований, при эксплуатации данной конструкции могут возникнуть некоторые проблемы. Попробуем разобраться, в чем может быть причина этих трудностей:

  • Если вы заметили, что из трубы дымохода валит густой дым, убедитесь, что высота конструкции соответствует вышеуказанным нормам: возможно, все дело действительно в ней.Если требования по высотным параметрам соблюдены, но проблема задымления с примесью копоти осталась нерешенной, попробуйте провести дополнительную очистку всего стояка.
  • Также одной из проблем, с которой часто сталкиваются владельцы дымоходов из сэндвич-труб, является возникновение конденсата. Если она вас задела, также прогрейте конструкцию ее печи, и эта беда устранится.

Грамотное проектирование, аккуратный монтаж и соблюдение технологии эксплуатации дымохода из сэндвич-труб обеспечат долгую и безаварийную эксплуатацию системы в целом.

Экспресс-определение механических свойств полипропиленовых многослойных промышленных труб

Реферат

Предложен простой и оперативный метод определения механических свойств промышленных многослойных экструзионных полипропиленовых труб для самотечной канализационной сети. Инженерные формулы, включенные для расчета допустимой толщины и взаимного расположения пенопластового сердечника в трубах, основаны на линейно-упругом приближении и правиле смесей.Применимость приближения была обоснована экспериментально при исследовании эффективных характеристик растяжения однослойных и многослойных труб и каждого слоя образцов с использованием традиционных испытаний и конечно-элементных расчетов. Полученные результаты были использованы для формулирования инженерных рекомендаций по расчетам такого типа.

Ключевые слова: полипропиленовые трубы, многослойные трубы, предел прочности, экспериментальные испытания, анализ КЭ

1. Введение

Полипропиленовые (ПП) полимеры имеют ряд преимуществ перед другими термопластами (полистирол и полиэтилен).ПП можно использовать при повышенных рабочих температурах; он обладает хорошей жесткостью и ударопрочностью, отличной химической стойкостью и длительным сроком службы [1,2,3]. Трубы ПП занимают видное место в перечне конструкционных элементов, выпускаемых промышленным способом. Оценки показывают, что в 2015 г. в мире в виде труб использовалось до 10 % из 53 млн т всего потребленного полипропилена [4]. К преимуществам труб ПП, способствующих завоеванию рынка, можно отнести легкие способы их обработки и монтажа, невысокую стоимость, простоту утилизации и приемлемый показатель влияния на показатель устойчивости.Изделия из ПП пользуются универсальным спросом по сравнению со многими другими полимерами [5,6], а композиты ПП также используются для армирования стальных труб [7,8].

В производстве ПП труб наблюдается тенденция замены сплошных однослойных труб на многослойные [9,10], у которых наружный и внутренний слои выполнены из высокопрочного ПП, а промежуточный слой (сердцевина) — из ПП мыло.

Термопластичные пенопласты имеют ячеистую структуру, создаваемую расширяющимся вспенивающим агентом (обычно газообразной фазой), диспергированным в расплаве полимера.За счет повышенного отношения жесткости к весу пенопласты снижают количество используемого полипропилена и, соответственно, снижают себестоимость готовой продукции. Попытки улучшить пенообразование путем модификации или разработки новых полипропиленовых смол, а также улучшить процессы экструзии, ведущие к улучшению свойств материала, описаны в [1, 11, 12, 13, 14, 15, 16].

Защита соединений и кабелей является важным элементом в различных приложениях, например, в промышленных машинах, роботах, рельсовых транспортных средствах, автомобилях, кранах, авиации, электронике и электротехнике.Изделия, используемые для этой защиты, должны быть простыми по конструкции и монтажу и надежными в эксплуатации. Для изготовления гофрированных обсадных труб и комплектующих к ним используются материалы с высокой механической прочностью и химической стойкостью, в том числе полиамиды ПА6 и ПА12, полиэтилен (ПЭ), ПП, термопластичный полиэстер (ТПЭ), термопластичный полиуретан (ПУР). Преимущества ПП и ПУР как импульсно-нагруженных матриц ламинатов были продемонстрированы в [17,18].

Трубопроводы и шланги крепятся с помощью фитингов, которые должны иметь небольшой радиус изгиба.Кроме того, они должны выдерживать нагрузки от 90 до 850 Н на каждые 100 м длины и работать в диапазоне температур от −50 до +150 °С. В манипуляторах, робототехнике, автоматике и движущихся машинах применяют многоточечные сборки трубопроводов с различными крышками, соединениями, зажимными элементами, поворотными рукоятками, кабельными вводами. Они могут быть установлены на основаниях роботов и манипуляторов и должны иметь возможность вращения, шарнирного сочленения и автоматической регулировки длины с помощью пружин.

В промышленных системах привода машин и аппаратов пневмосистемы широко используются как ключевые элементы автоматизации производственных процессов. Пневматические системы в настоящее время являются наиболее экологичными и экономичными средами для промышленности, но они используются в менее требовательных процессах. Сложность конструкций и многообразие применения пневматических систем обусловлены главным образом преимуществами сжатого воздуха, позволяющего создавать значительные усилия, и большим ассортиментом клапанов [19, 20, 21] и пневматических компонентов.В промышленности пневмоустановки для распределения сжатого воздуха обычно изготавливают из полипропилена ПП-Р или полипропилена ПП-Р с наружным алюминиевым слоем и на крепежных элементах, соединенных сваркой с термостойкостью до 60 °С и максимальным давлением 20 бар.

Гладкостенные полипропиленовые трубы широко применяются для самотечных канализационных систем и сетей. Хотя трубы составляют всего ~4% от общей стоимости строительства трубопроводной системы, они являются важным элементом системы [22,23].На трубы действуют сложные нагрузки, в первую очередь механические напряжения, вызванные статическими нагрузками на грунт, и динамические транспортные нагрузки [24,25,26]. Гарантия высокого качества труб может противоречить финансовым соображениям. Серьезность противоречия иллюстрируют попытки удешевления производства (часто без информирования потребителя) за счет чрезмерного использования неорганических наполнителей и переработанных пластиков неизвестного происхождения [6]. Большое количество конкурирующих производителей, замена традиционных поливинилхлорида и полиэтилена на ПП [4], широкий спектр используемого сырья и разнообразие выпускаемых труб – объективные тенденции рынка, обусловливающие оптимальный подбор свойств и конструкции. труб сложно.

Типичный пример – выбор между «дорогой» однослойной трубой из плотного материала и «дешевой» многослойной трубой с легким пенопластовым сердечником. Производители и потребители в равной степени сталкиваются с этим выбором в условиях ограниченного бюджета. Обе трубы имеют одинаковый внешний и внутренний материал. Это позволяет обеспечить одинаковые свойства кольцевой жесткости и гибкости и формально соответствовать одним и тем же стандартам (номинальному классу кольцевой жесткости труб (SN)). В свою очередь, испытания на растяжение, результаты которых традиционно используются для контроля качества материала, могут быть очень чувствительны к изменению состава и геометрии слоев труб.

Стремление оптимизировать этот выбор послужило толчком для разработки концепции данного исследования. Это понятие включает в себя сравнительное исследование двух упомянутых типов труб, различающихся по цене, от одного производителя. Будут проведены испытания на изгиб и растяжение образцов полной толщины, анализы с использованием метода конечных элементов (МКЭ) и сопоставление результатов с общеизвестными данными. Аналитические инженерные расчеты геометрии слоев многослойной трубы будут предложены исходя из требуемых эффективных характеристик трубы с учетом характеристик ее слоев.Реализация концепции позволит достичь следующей цели: разработать оперативный и простой метод определения механических свойств промышленных многослойных экструзионных труб в зависимости от геометрии и свойств их слоев и наоборот.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы и изготовление образцов

В работе рассмотрены три типа гладкостенных полипропиленовых труб для самотечной канализационной сети номинального класса кольцевой жесткости труб SN8. Трубы изготовлены SIA EVOPIPES, Елгава, Латвия (их соответствующая заявленная кольцевая жесткость должна быть ≥8 кН/м 2 ).

Были испытаны два типа труб, а именно:

  • ТРУБА ЖЕСТКАЯ МОНОПП однослойная сплошная стенка (обозначается как ППС), изготовленная из полипропиленового материала с однородным модулем изгиба;

  • Трубы ЖЕСТКИЕ МУЛЬТИ ПП (обозначаемые как ППМ), изготовленные по трехслойной технологии. Трубы имели наружный ( и ) и внутренний ( и ) слои из полипропилена с высоким модулем упругости. Промежуточный ( м ) слой выполнен из вспененного полипропилена.

Для испытаний на м -слоя трубы ППМ использовалась труба RIGID MULTI PP большего диаметра и, соответственно, большей толщины каждого слоя, обозначенная как 3ППМ. Его диаметр составил 315 мм, а толщина 11,5 ± 0,3 мм. Характеристики испытанных труб указаны в .

Таблица 1

44 4,25 ± 0,07
Обозначение диаметр
D (мм)
объявлена ​​стена
Толщина
E мин (мм)
Измеренная стена
Толщина
E (мм)
ППС 110 3.8 4.02 ± 0,06 4,02 ± 0,06
PPM 110 110 3,8 3,8 4,25 ± 0,07

PPS и PPM Трубы () были пилины на кусочки длины л ≈ 153 мм и обрабатываются наждачной бумагой . Они использовались для определения кольцевой жесткости, гибкости, модуля и плотности.

Для испытаний на растяжение использовали пять секторов, из труб ППС и ППМ в комплекте вырезали пять полос вдоль оси трубы согласно [27].Образцы для испытаний были изготовлены вырубным штампом из труб ППС и ППМ. Также было вырезано несколько образцов из трубы 3ППМ ().

Подготовка образцов для испытаний на растяжение из труб: ( а ) технология резки образцов из труб; ( b ) геометрия испытанных образцов.

Размеры приготовленных образцов для испытаний на растяжение гантелеобразного типа были следующими: общая длина 115 мм, длина узкой части с параллельными сторонами 40 мм, ширина 5,7 мм. Для определения свойств слоя м были изготовлены образцы для испытаний на растяжение путем ошкуривания наружного и внутреннего сплошных слоев образцов гантелевидного типа 3ППМ (такой образец, изготовленный из тонких труб ППМ с толщиной пенопластового слоя 2 мм, был невозможно).Эти образцы имели следующие размеры: общая длина 115 мм, длина узкой параллельной части 40 мм, ширина 4,97 ± 0,02 мм, толщина 6,4 ± 0,5 мм. Образцы кубовидной формы были распилены и отшлифованы для определения плотности слоя пены образцов PPM и 3PPM.

2.2. Механические испытания и определение плотности

В соответствии с концепцией сравнительного исследования двух труб одного производителя при проведении испытаний на кольцевую жесткость и гибкость и на растяжение применялись более легкие и оперативные испытания на кольцевую жесткость и растяжение.Первое испытание заложило основу для классификации канализационных труб по международным и европейским стандартам — необходимо было определить или подтвердить их класс SN. Это напрямую зависело от модуля трубы в используемой схеме нагружения. Второе испытание (на растяжение) позволило получить информацию о свойствах материала трубы (модуль упругости, предел прочности и др.)

Испытания на кольцевую жесткость и гибкость проводились, согласно [28,29] соответственно, при 16–20 °C на механической испытательной машине Zwick Z100TEW (ZwickRoell, Вроцлав, Польша) со скоростью траверсы 12.5 мм/мин (а). Прогибы образцов были обнаружены от перемещений захвата. Для каждого типа полипропиленовых труб испытывали по шесть образцов, вырезанных из двух отрезков труб. Перед испытаниями образцы выдерживали при температуре 14–20 °С более 40 ч. При испытаниях кольцевые образцы нагружались до достижения прогиба не менее 30 % или до их разрушения.

Испытание образцов: ( a ) начальная стадия испытания кольцевой жесткости и гибкости образца ПФС; ( b ) испытание на растяжение образца ПФС.

Испытания на растяжение образцов толщиной 4,02 и 4,25 мм, изготовленных из труб PPS и PPM соответственно, проводили в соответствии с ISO 6259-1 и 6259-3 при 19–21 °C на механической испытательной машине Zwick 2.5 с скорость траверсы 100 мм/мин (b). Такую же скорость применяли и для образцов толщиной 11,5 и 7,25 мм, изготовленных из трубы 3ППМ и ее промежуточного пенопластового слоя соответственно (см. б). Удлинение испытуемых образцов определяли по смещению захвата. Перед испытаниями образцы выдерживали при температуре 17–21 °С более 40 ч.

Плотность ρ определяли как отношение веса m к объему V куска трубы/пласта с известной геометрией. Так, на кубовидных образцах, вырезанных из слоев труб ППМ и 3ППМ, были определены плотности ρm слоя м (пенопласт ПП). Эти плотности использовались для линейной интерполяции неизвестных характеристик растяжения м -слоя PPM.

3. Подходы к проблеме и численное моделирование

3.1. Допущения

Сочетание высокой жесткости и хорошей ударной вязкости обусловлено высококристаллической структурой ПП, обеспечивающей жесткость, и хорошо диспергированной упругой фазой, отвечающей за ударную вязкость трубы [30,31] . В процессах деформирования взаимно-однозначная связь между напряжениями и деформациями наблюдается только при малых деформациях. Когда растягивающее напряжение σ достигает некоторого предельного значения σ0, называемого пределом текучести при растяжении, возникают пластические деформации.Критерий пластичности имеет вид:

В случае чистого сдвига критерий пластичности касательного напряжения τ равен

где k — предел текучести при чистом сдвиге.

Предположим, что существует скалярная функция f , определенная на множестве тензоров T2S, называемая функцией течения, и условие текучести имеет вид:

Для изотропных тел f есть функция двух ИИС и IIIS девиатора напряжений S :

Пластификацию пластичных материалов можно описать с помощью критерия максимальной энергии сдвига — критерия Хубера—фон Мизеса—Хенки [32].

По этому критерию пластический переход материала определяется уровнем энергии сдвига. Этот критерий можно записать в виде:

(σI−σII)2+(σII−σIII)2+(σIII−σI)2=2σ02

(5)

где σI, σII, σIII — главные напряжения.

При использовании εp в качестве пластической деформации, k в качестве функциональной зависимости от напряженно-деформированного состояния и T в качестве температуры критерий текучести имеет вид:

Вектор напряжения определяется как

P=limΔS→0ΔPΔS=dPdS

(7)

где Δ S — элемент площади.

Перемещение u состоит из трех компонентов:

которые являются функциями координат и времени:

Тензор деформации Эйлера выражается как

eij=0,5(uij+uji−umi⋅umj)

(10)

Тензор eij=0,5(uij+uji) называется тензором малых деформаций. Определим интенсивность деформации как

Гипотезу о компоненте функции F на границе области, соответствующей упругому состоянию, можно записать в виде

где σij и εijp — компоненты тензоров напряжений и пластических деформаций соответственно, а k — функционал, зависящий от напряженно-деформированного состояния.

Для определения функции F из уравнения (12) используется критерий Хубера—фон Мизеса—Хенки, в котором переход в пластическое состояние определяется энергией деформации материала, т. е. вторым инвариантом девиатора напряжения. Таким образом, у нас есть

F=J2S-13Y2=13Sij·Sji-13Y2

(13)

где J2S и Sij — инвариант и девиатор тензора напряжений соответственно; Y — функция модели Джонсона-Кука (J-C), определяемая как

Y=[A+B(εp)n]·(1+Clnε˙*p)·[1−(T*)m]

(14)

Здесь A , B , C , n, и m — материальные константы; ε˙*p и T* — нормированные изменения интенсивности деформаций по скорости пластической деформации и температуре.

3.2. Численные модели

Численные расчеты выполнены в программе ABAQUS с использованием явного метода. Модели изготовленных образцов были проанализированы в соответствии с проведенными испытаниями. Пенное ядро ​​образца 3ППМ формировалось по мере реконструкции трехмерной модели пены методом технической микротомографии [33]. Полученные результаты реконструкции были сегментированы с использованием локально-адаптивного метода пороговой обработки данных. Объем полученной таким образом объемной модели аппроксимируется моделью поверхности (треугольной сеткой).Затем сетка треугольников была обработана, чтобы улучшить ее качество, устранить поверхностные помехи и уменьшить количество треугольников. Подготовленная таким образом поверхностная сетка была преобразована в трехмерную «тетра» сетку, что позволило загрузить ее в программу моделирования МКЭ.

Пример работы по моделированию показан на а, где труба расположена между двумя жесткими зажимами. Нижняя челюсть неподвижна, а верхняя челюсть квазистатически сжимает трубу. Точно так же было смоделировано испытание на растяжение (b).

Примеры конечно-элементного моделирования в коде ABAQUS: ( a ) сжатие трубы; ( b ) удлинение образца.

В целях моделирования труба и челюсти были смоделированы как четырехгранные и жесткие объекты соответственно. Шаг по времени составлял 0,01 с, а общее время моделирования — 100 с. Использовались элементы тетратипа размером 0,5–2 мм в зависимости от геометрического расположения. Кроме того, была введена предельная деформация, соответствующая разрыву структуры.

Следует отметить, что в данном случае анализируемые образцы с пенопластовым сердечником имеют пористую структуру и соответствующую геометрию, которая была импортирована из компьютерной томографии в виде сетки «тетра», в связи с чем было принято решение использовать тетраэлемент (C3D10M). В связи с тонкой настройкой численной модели и применением предельных деформаций для всего объема принимались одни и те же элементы и их размеры. Благодаря этому используемый элемент или его размер не влияли на неоднородность структуры элемента.

В соответствии с уравнением (14) конститутивная модель J-C была принята в виде: как упруго-вязкоупругая модель, где σy — эквивалентное напряжение, ε — эквивалентная пластическая деформация, A — предел текучести материала в стандартных условиях, B — константа деформационного упрочнения, n — коэффициент деформационного упрочнения, C — коэффициент упрочнения скорости деформации, ε˙ — отношение эквивалентной скорости пластической деформации, а ε˙0 — эталонная скорость деформации.

Модель контакта была основана на «жестких» контактных отношениях с коэффициентом трения, равным 0,1. Граничные условия задавались таким образом, чтобы численная модель максимально точно воспроизводила черты реального явления.

Константы материалов анализируемых труб приведены в .

Таблица 2

Свойства материалов труб.


(MPA)
Обозначение ρ
(кг / м 3 )
E V
(-)
A
(MPA)
B
(МПа)
n
(-)
ППС 880 840 5.42 32 30 0,2
ЦБК 710 720 0,40 25 26 0,1
Пена ядро 700 620 0,03

4. Результаты испытаний и моделирования

4.1. Характеристики кольца

При испытаниях на жесткость и гибкость кольца: нагрузка F (радиально приложенная сила F на длину трубы L ) – прогиб Δ y и диаграмма нагрузки – относительный прогиб Δy(D−e) были получены, где D−e — средний диаметр или диаметр срединной стенки.Начальный, практически линейный, участок диаграммы (до 3% деформации внутреннего диаметра трубы) может служить для определения жесткости трубы PS . На практике жесткость трубы определяли как наклон секущей начального участка кривой нагрузка-прогиб: :

SR=0,0187·PS=Ep·e312D2

(17)

Соотношение (17) позволяет определить модуль упругости трубы Ep с учетом геометрических параметров образцов труб.Поскольку заявленные классы кольцевой жесткости были одинаковыми, а наружные слои обоих типов труб, определяющие свойства при изгибе, также были одинаковыми, ожидалось, что модуль Ep трубы будет нечувствителен к различию конструкций труб PPS и PPM. . Диаграммы испытаний (см. ) обоих типов труб совпали, как и ожидалось, без какого-либо указания на изменение конструкции трубы с однослойной на многослойную. Результаты испытаний кольцевой гибкости при прогибе до 30% были тривиальными, и ни в одном из типов труб не произошло растрескивания, расслоения или разрыва.Более того, испытанные образцы вообще не разрушились. Количественные характеристики (со стандартными отклонениями и относительными стандартными отклонениями (%) в скобках), рассчитанные по диаграммам, указаны в . Также добавляется строка с различиями в характеристиках (отношениях разницы между значениями PPM и PPS к значению PPS). Сумма относительных стандартных отклонений жесткости кольца и нагрузки при 30%-ной гибкости ПФС и ППМ превышала соответствующие относительные изменения. Это не позволило признать изменения значений существенными.Только модули труб продемонстрировали небольшую разницу по сумме относительных стандартных отклонений. Эти процентные отклонения составили 2,7 % для выборки PPS и 4,2 % для выборки PPM. Причина такого различия заключалась в разной толщине е исследованных труб — модуль упругости зависит от е в третьей степени (см. уравнение (17)).

Характеристики жесткости и гибкости кольца.

Таблица 3

Результаты испытаний на кольцевую жесткость и гибкость труб из ПФС и ППМ с номинальным/внешним диаметром D = 110 мм.


(мм)
(мм)
S R
(KN / M 2 )
Обозначение

1 E
(мм)

l E P
(GPA)
F / L / L / L / L / L
(KN / M)
)
7,8 ± 0,2 (2,3)
млн-1 4.25 ± 0,07 153495 153,44 ± 1,05 8,9 ± 0,3 (3.3) 1,66 ± 0,07 (4.2) 7,9 ± 0,1 (1.3)
Различия, (%) 6.0 −10,0 0,4 ​​

Как и ожидалось, можно сделать вывод, что испытания двух типов труб на кольцевую жесткость и гибкость подтвердили их заявленный класс SN, не выявили различий и не позволили сделать выбор между «дорогая» однослойная труба из плотного материала и «дешевая» многослойная труба с пенопластом, как показано на рис.

4.2. Кольцевая жесткость и гибкость в численном моделировании

Численные испытания на сжатие труб PPS и PPM проводились, как описано в разделе 3.2. Условия сжатия были идентичны условиям испытания на жесткость трубы. Полученные результаты представлены в .

Численный анализ кольцевой жесткости и нагрузки при 30% гибкости исследуемой трубы: ( a , b ) выбранные временные интервалы сжатия образца PPM; ( c , d ) выбранные временные шаги сжатия образца PPS.

Видно, что в тех же заявленных пределах жесткости труба из ПФС имеет меньшую жесткость, чем труба из ППМ. Это объясняется различиями в их строении. Труба ППМ имела сэндвич-структуру с пенопластовым заполнителем, поэтому она была более подвержена деформациям, что видно из распределения значений напряжений по гипотезе Хубера-фон Мизеса. Средняя жесткость трубы из ППМ составила примерно 9,98 кПа, а трубы из ПФС — 8,75 кПа. Эти результаты соответствуют уже известным из литературы данным [36,37].

4.3. Характеристики растяжения

Диаграммы растяжения-деформации шести образцов PPS и шести образцов PPM, показанные на , демонстрируют поведение при растяжении, обычное для полипропилена [2]. Сначала диаграммы PPS и PPM показали почти линейный рост примерно до 23 и 19 МПа соответственно. Модуль «падает», затем резко уменьшается до нулевого значения. В это время сужение образцов распространяется по всей их длине. Шейка была более выражена в образце PPS. В результате средние удлинения при разрыве (деформации разрушения) составили около 112 % и 47 % для образцов ППС и ППМ соответственно (менее 200 % по стандарту [38]), но это удлинение сильно различалось (см. .Это обстоятельство мешало нам принять эту характеристику за искомую, чувствительную к изменению структуры от ППС к ПРМ.

Кривые деформации σ ε образцов ПФС и ППМ.

Выделим начальные участки двух типичных кривых деформации ПФС и ППМ (). Увеличенный вид разрезов показывает, что для каждого типа труб кривая заметно отличается. Это контрастирует с диаграммами кольцевых тестов, рассмотренными выше. Различие наклона начальных почти линейных участков диаграмм указывает на потенциальную важность модуля упругости при растяжении E для изучения реализации нашей концепции.Поскольку диаграммы обоих типов труб отклоняются от закона Гука (что обычно для многих пластиков), E рассчитывали как наклон секущей начального участка кривой растяжения при изменении деформации на 0,3–1,5 %. ε .

Увеличенный вид начального участка кривых растяжения-деформации типичных образцов ПФС и ППМ. Наклонные прямые являются секущими при удлинении 0,3–1,5 %, а горизонтальные прямые определяют значение σ max .

На участке переменной кривизны кривой σ ε образцы деформировались пластически. Предел прочности при растяжении соответствует максимальным напряжениям в и [39]. Легко выявляемые и стабильные σ max точек на диаграммах также потенциально важны как характеристики, чувствительные к изменениям в структуре композитов.

Результаты испытаний на растяжение обобщены в . Анализируя важные количественные характеристики, рассчитанные по результатам испытаний на растяжение — модуль упругости E и предел прочности σ max , мы пришли к следующим выводам.

Таблица 4

Результаты испытаний на растяжение образцов PPS и PPM со стандартными отклонениями в абсолютных значениях.

920 ± 0,01
Параметры E
(мм)
B
(мм)
ρ
(G / см 3 )
ε B
(%)
E
(МПа)
σ макс.93 ± 0,08 5,70 ± 0,09 0,9 ± 0,01 112,0 ± 47,0 880 ± 0,02 32,3 ± 1,0
ЦБК 4,16 ± 0,11 5,70 ± 0,05 0,7 ± 0,02 47.2 ± 9,6 720 ± 0,01 24,3 ± 0.3
Различия (%) —22.2 — 57,7 -18.8 -244.7

Эти два характеристики заметно почувствовали разницу между конструкциями труб.Сумма относительных стандартных отклонений была значительно меньше выявленного относительного изменения значений этих характеристик.

Кроме того, при анализе стандартного отклонения по конкретным параметрам установлено, что для деформации при разрыве его значение составляет 42 % для образцов из ПФС и 20 % для образцов из ППМ. Для модуля растяжения он составил 2,3 % для образцов из ПФС и только 1,4 % для образцов из ППМ. Незначительные различия зафиксированы и по пределу прочности при растяжении – его значение составило 3.1% для образцов PPS и 1,2% для образцов PPM. Несмотря на большую разницу (57,7%) в среднем значении деформации при разрыве, ее стандартное отклонение также было достаточно высоким, что свидетельствует о высокой дисперсии фактического значения (и могло зависеть от других факторов, не учитываемых в текущих испытаниях). . Таким образом, этот параметр недостаточно надежен для оптимизации выбора материалов труб и не позволяет различать качество материалов, из которых изготовлены трубы, в объеме испытаний в инженерной практике.

4.4. Численные характеристики растяжения

Численное моделирование растяжения образцов, изготовленных из труб PPS и PPM, было выполнено с использованием программного обеспечения ABAQUS, приняв структурную модель, описанную уравнением (15). Значения материальных констант были взяты в соответствии с , которые отражают результаты, полученные из испытаний на прочность при растяжении (см. ).

Результаты численных экспериментов получены в виде изолиний напряжений на основе гипотезы Хубера–фон Мизеса.Результаты для образцов суммированы в .

Отдельные численные результаты испытания образцов на растяжение: ( a ) распределение напряжения по Мизесу в образцах ПФС; ( b ) распределение напряжения–фон Мизеса в образцах PPM.

Полученные результаты показывают, что данные МКЭ немного отличаются, что является следствием принятых идеальных начальных граничных условий. Для образца ППС усредненный предел прочности при растяжении составил 30,8 МПа (см. а), а для образца ППМ — 26.7 МПа (см. б). Композитные материалы являются вязкими [40,41,42], что привело к некоторому разбросу экспериментальных результатов, которые представлены в .

Сравнение результатов МКЭ и экспериментов по растяжению образцов труб PPS и PPM.

Как видно из , полученные данные МКЭ являются результатом положительного соответствия подгонки модели материала результатам испытаний на прочность. Уровень соответствия полученных результатов находится в диапазоне хорошего соответствия (Δe ≤ 10%) [43].

4.5. Свойства слоев

Основываясь на информации производителя, мы предположили, что свойства слоев e и i труб PPM были такими же, как и у однослойных труб PPS. Таким образом, плотность, модуль упругости и предел прочности образца трубы из ПФС () были использованы как соответствующие значения слоев е — и i . Средние толщины ee и ei этих слоев трубы из ППМ были измерены с помощью оптического микроскопа во многих местах различных образцов каждого типа, и было обнаружено, что ee=1.08 ± 0,10 и ei = 0,81 ± 0,09 мм. По этим данным соответствующие объемные доли слоев в трубе ППМ составили ve=0,266 и vi=0,189. Средняя толщина м -слоя трубы ППМ составила em = 2,3 ± 0,2 мм, откуда следует, что vm = 0,54, т. е.

При попытке экспериментального определения прочностных свойств м -слоя труб ППМ оказалось, что он слишком тонок для изготовления образцов гантелеобразного типа. Напротив, слой м труб 3ППМ был достаточно толстым для этой цели, хотя он имел большие пустоты и меньшую плотность, чем слой м ППМ, и не мог быть использован для экспериментального определения свойств на растяжение труб. более плотная пена труб PPM.Поэтому мы предположили, что для аппроксимации неизвестных характеристик труб ППМ можно использовать линейную интерполяцию свойств м слоев.

Модуль упругости при растяжении м -слоя рассмотрим как линейно возрастающую функцию плотности пены ρm. Неизвестный модуль упругости E1m м -слоя PPM будет между двумя известными: E2m и E3m при наименьшей плотности ρ2m и наибольшей плотности ρm, определяемых как ρ3 соответственно. Здесь однородному материалу ППС соответствует «пена» с нулевой фракцией.

Интерполяционная формула, полученная для расчета модуля упругости м -слоя ППМ, имеет вид

E1m=E2m+(ρ1m−ρ2m)·E3m−E2mρ3−ρ2m

(19)

где E1m, E2m, E3m — модули упругости труб из ППМ, 3ППМ и ППС соответственно; ρ1m, ρ2m, ρ3 – плотности труб из PPM, 3PPM и PPS соответственно.

Таким же образом можно интерполировать предел прочности трубы из ППМ, если везде в уравнении (19) заменить E1m следующим образом: (20)

где σ1mmax — предел прочности трубы из ППМ, σ2mmax — предел прочности трубы 3ППМ, σ3mmax — предел прочности трубы из ПФС.

Таким образом, интерполяционные формулы позволяют любому оценить недостающие данные пенопластового слоя труб ППМ, используя экспериментальные характеристики пенопластового слоя труб 3ППМ. Все экспериментальные и интерполированные (без стандартного отклонения) характеристики 90 451 м 90 452 слоев пены для труб PPM и 3 PPM приведены на рис. Эти результаты существенно не отличаются от результатов, полученных другими исследователями [44,45,46].

Таблица 5

Экспериментальные и интерполированные свойства м слоя пены для различных труб.

4 620 (интерполяция)
Обозначение Толщина
E M (мм)
плотность
ρ м ρ м (G / см 3 )
модуль растяжения
E м (MPA )
Предельная прочность на растяжение
σmmax (МПа)
PPM 2,3 ± 0,2 0,700 ± 0,020 20.4 (интерполяция)
6 6.4 ± 0,5 0,614 ± 0,004 510 ± 0,03 15,3 ± 0,7

4.6. Рекомендации по инженерной оценке

Объекты данного исследования достаточно просты — многослойная труба, состоящая из трех изотропных слоев, где промежуточный слой пенопласта более податлив, чем внутренний и внешний слои. Плотность и прочностные свойства последних двух слоев такие же, как и у однослойного (PPS) материала трубы. Все три слоя экструдируются одновременно из одного базового компонента ПП, поэтому ожидается, что они одинаково деформируются при растяжении вплоть до разрушения.Для формирования инженерных оценок воспользуемся простейшим линейно-упругим приближением (σ=Eε) и правилом смесей (RoM).

Поскольку диаграммы растяжения образцов ПФС или ППМ квазилинейны только на начальном интервале растяжения, заменим постепенно изгибающийся начальный участок диаграммы секущей (синяя и розовая линия) вверх по пределу прочности σмакс (). Тогда мы получим простые аналитические выражения для эффективной плотности ρ и модуля упругости E в зависимости от свойств слоя в виде: )

Предположим, что реальный материал ППМ достигает предела прочности σmax, когда наиболее жесткие e — и i -слои достигают предела прочности σemax, как и в случае деформирования линейно-упругого материала.Используя эффективное напряжение:

σ=σeve+σivi+σmvm=σe(ve+vi)+σmvm

(23)

и отношение предела прочности к модулю для одинаково деформированных слоев:

то получим простое аналитическое выражение для эффективного предела прочности ППМ:

σmax=σemax(ve+vi+EmEevm)

(25)

Остается только сравнить результаты эксперимента с расчетами по формулам и выяснить, применима ли эта простая модель к изучаемым объектам.Это предусмотрено в . Видно, что ожидаемая эффективная плотность данных показывает совпадение экспериментальных и расчетных результатов. Экспериментальное значение эффективного модуля упругости совпадает (с относительной разницей менее 3%) с расчетным, хотя в уравнении (22) использованы результаты интерполяции для модуля м -слойной пены. Этот факт подтверждает правомерность использования интерполяционного подхода и выбранной модели для исследуемых материалов. Предел прочности при растяжении образцов ППМ отличался более заметно из-за явного несоответствия пластического течения ПП простому линейно-упругому приближению.Тем не менее, по нашему мнению, наблюдаемая относительная разница (около 12%) все еще приемлема при использовании предложенного упрощенного подхода.

Таблица 6

Экспериментальные и расчетные свойства трубы ППМ и ее слоев.

9 Объем слоя
Фракция
V (-)
Параметры и характеристики
Толщина
E (мм)
Плотность
ρ м (г / см 3 )
Модуль упругости при растяжении
E m (МПа)
Предел прочности при растяжении
σmmax (МПа)
4-слойный эксперимент 1 e

8 ± 0,10

0,266 0,90 ± 0,01 880 ± 0,02 32 ± 1,0
я слойной эксперимент 0,81 ± 0,09 0,189 0,90 ± 0,01 880 ± 0,02 32 ± 1.0 92 ± 1,0
M -Layer Experient 2,30 ± 0.545 0.545 0,704995 0,70499 620 (интерполяция) не требуется
PPM Experient 4.20 ± 0,10 1,000 0,79 ± 0,02 720 ± 0,01 24,3 ± 0,3
моделирование ЦБК 0,79 740 27,1
Формула (21) (22) (25)

Рассмотрим важную ситуацию, когда модули упругости слоев ППМ Ee=Ei и Em и ожидаемый эффективный модуль равны E известна заранее, и необходимо определить толщину em пенопластового сердечника.Исходя из того очевидного факта, что объемная доля vm слоя м составляет отношение площади его поперечного сечения к площади поперечного сечения всей трубы, и из геометрических соображений, объемная доля vm слоя м может быть выражается как

vm=(0,5D-ee)2-(0,5D-e+ei)2(0,5D)2-(0,5D-e)2=emDmmeanDmmean

(26)

где em=e-ee-ei, Dmean=D-e и Dmmean=D-e-ee+ei — толщина слоя м, средний диаметр трубы и диаметр трубы в середине м -пласт соответственно.Выражая vm из уравнения (22) и подставляя его в уравнение (26), мы получаем выражение, связывающее упомянутые геометрические параметры с ожидаемыми модулями растяжения как

emDmmeaneDmean=Ee-EEe-Em

(27)

Таким образом, уравнения (22), (25) и (27) предложены для оперативного и простого определения характеристик однослойных или многослойных полипропиленовых труб для машиностроения. расчеты. Эти уравнения обеспечивают приемлемый уровень экспериментально подтвержденной точности.

5.Выводы

Работа адресована производителям и потребителям экструдированных многослойных полипропиленовых труб, заинтересованных в инженерных оценках их механических свойств. Несмотря на заметное неупругое поведение полипропилена, было показано, что известные аналитические формулы линейно-упругого приближения позволяют с приемлемой точностью оперативно и просто определять эффективные механические свойства многослойных труб. Их свойства зависят от толщины трубы и каждого ее слоя.Результаты работы позволили сделать следующие выводы:

  • ○ Гладкостенные однослойные и многослойные (с вспененным сердечником) полипропиленовые трубы производства SIA EVOPIPES с номинальным/внешним диаметром трубы 110 мм продемонстрировали экспериментальное соответствие одному и тому же номинальному классу SN8 (в испытаниях на кольцевую жесткость и гибкость), но продемонстрировало заметно разные свойства при растяжении (модуль и предел прочности) их материалов;
  • ○ Использование простых аналитических формул линейной интерполяции, линейно-упругой аппроксимации и правила смесей (вместо более строгого трудоемкого подхода) позволяет с достаточной точностью прогнозировать эффективные свойства растяжения многослойной материала трубы на основе экспериментальных данных для каждого слоя.Упомянутые формулы могут быть использованы для оценки любой неизвестной характеристики слоев и всей трубы по другим известным трубам и геометрии трубы;
  • ○ Выражение, связывающее допустимую толщину многослойной полипропиленовой трубы и взаимное расположение пенопластового сердечника с ожидаемыми модулями растяжения всей трубы, и каждый слой может применяться для планирования процесса производства труб с целью минимизации производственных затрат за счет контроля изменение свойств трубы.

Судя по результатам расчетов МКЭ, предложенная упрощенная модель (J-C) правильно соответствовала характеристикам материала, определенным при испытаниях на прочность.Расхождения между МКЭ и результатами эксперимента по кольцевой жесткости составили 10,0% для труб из ППМ и 4,0% для труб из ПФС соответственно. Что касается характеристик растяжения, разница составила 4,6 % для труб из ПФС и 9,0 % для труб из ППМ. Принимая во внимание относительное стандартное отклонение экспериментальных результатов, следует подчеркнуть, что результаты FEM очень хорошо коррелируют для образцов PPS. Несколько худшие результаты были получены для образцов PPM, но это результат адаптации данных пеноматериала, полученных в результате интерполяции для многослойных труб.Если предположить, что предел прочности при растяжении образцов из ППМ различался больше (см. ) и эти результаты были учтены в численной модели, то различия будут больше.

Эти результаты можно считать подходящими, так как эти различия были вызваны многими переменными [47,48,49], а также результатами интерполяции м -слойной пены.

Вклад авторов

Концептуализация, С.В. и А.А.; методология, А.А. и Р.К.; программное обеспечение, KJ; Валидация, С.В., А.А. и Р.К.; формальный анализ, С.В. и К.Дж.; расследование, С.В. и Р.К.; ресурсов, А.А. и К.Дж.; курирование данных, С.В.; написание — черновая подготовка, С.В. и Р.К.; написание — обзор и редактирование, А.А. и К.Дж.; визуализация, RC; надзор, А.А.; администрация проекта, С.В.; приобретение финансирования, К.Дж. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Требования при выполнении горячей врезки

1. Введение 

В этой статье подробно описаны технические требования и требования безопасности для выполнения горячей врезки на углеводородных трубопроводах, трубопроводах или резервуарах.

Горячая врезка — это метод создания нового соединения с существующим трубопроводом или сосудом под давлением без разрыва или опорожнения этого участка трубы или сосуда. Это означает, что трубопровод может продолжать работать, пока выполняется техническое обслуживание или модификации.

Другое определение Согласно API RP 2201: Горячая врезка – это метод крепления механического или приварного ответвления к трубопроводу или оборудованию, находящемуся в эксплуатации, и создания отверстия в этом трубопроводе или оборудовании путем сверления или вырезания части трубопровода или оборудования внутри трубы. прикрепленный штуцер.

Горячая врезка нашла широкое применение в нефтегазовой отрасли. Часто бывает трудно перекрыть трубопроводы из-за перебоев в поставках продукции потребителям и другим объектам. Горячая врезка может использоваться для подключения новых соединений к существующему работающему трубопроводу без прерывания потока. А в сочетании с закупориванием трубопровода может использоваться для отвода потока в обход трубопровода или участка трубопровода, находящегося в процессе ремонта или технического обслуживания.

2. Критический анализ, оправдывающий горячую врезку

В качестве предварительного условия для любой операции горячей врезки выполняется подробный анализ работы, включающий как безопасность, так и технические аспекты.

Операция врезки под давлением является очень важной операцией с точки зрения безопасности и не должна рассматриваться как рутинная операция. Это следует выполнять только в том случае, если остановка объекта невозможна — оценка, которая учитывает различные соображения, такие как:

  • Безопасность: Горячая врезка включает в себя огневые работы, т. е. сварку трубопроводов, трубопроводов или резервуаров в процессе эксплуатации. Поэтому необходимо провести надлежащую оценку риска огневых работ. Безопасность является наиболее важным элементом любой операции по врезке под давлением.Если безопасность персонала и окружающей среды не обеспечена, врезка под давлением не должна производиться. Упомянутая здесь безопасность также включает угрозы, которые могут возникнуть в результате загрязнения или выброса токсичного продукта в случае отказа горячей врезки.
  • Состояние трубопровода, трубопровода или резервуара, подлежащего врезке: Состояние оборудования или трубопровода должно быть критически проанализировано, чтобы определить, безопасно ли выполнять врезку под давлением. Врезка оборудования или трубопроводов, износ которых превышает установленный предел, не допускается.
  • Конфигурация системы: Конфигурация системы должна быть такой, чтобы можно было беспрепятственно выполнять горячую врезку. Обычно это более важный критерий для конфигураций трубопроводов и резервуаров, чем для трубопроводов. Там, где доступ к линии ограничен, врезка не должна выполняться. Сюда входят окружающие условия окружающей среды, такие как состояние почвы, уровень грунтовых вод, разрастание растительности и т. д.
  • Условия эксплуатации трубопровода, трубопровода или резервуара. Как будет показано ниже, существуют различные эксплуатационные ограничения на горячую врезку, такие как температура жидкости, давление, скорость потока и т. д.Рабочие данные системы должны быть критически проанализированы, чтобы гарантировать, что горячая врезка может быть успешно выполнена в пределах этих параметров.
  • Наличие подходящего станка для врезки под давлением: Имеющийся станок для врезки под давлением должен быть способен успешно выполнять задачу. Выбор станка имеет решающее значение, поскольку выбор неправильного станка может привести к неудачной операции врезки под давлением. Машина должна быть способна работать в рабочих условиях, таких как температура, давление, скорость потока и т. д.Если машина, которая может эффективно работать во всех указанных условиях, отсутствует, врезка под давлением не должна выполняться.
  • Необходимо тщательно оценить экономический аспект операции горячей врезки. Следует избегать ситуации, когда стоимость горячей врезки значительно превышает стоимость останова и планового технического обслуживания. См. нашу статью на этом сайте, в которой подробно излагается экономическая оценка останова и врезки под давлением.
  • Пригодность для сварки. Возможна ли безопасная сварка фитинга горячей врезки на трубопроводе? Можно ли выполнять сварку на трубопроводе при рабочих условиях и материале резервуара или трубопровода/трубопровода? Это необходимо обосновать перед выполнением горячей врезки.
  • Нормативные требования. Все правила (будь то отраслевые кодексы, местные подзаконные акты и т. д.) должны быть тщательно изучены перед выполнением любой операции горячей врезки и не должны выполняться, если правила не соблюдаются.

3. Общие ограничения безопасности

Несмотря на то, что со временем в технологии горячей врезки произошли значительные улучшения, все еще существует ряд ограничений, направленных на повышение безопасности процесса.

Следует отметить, что эти ограничения варьируются в зависимости от компании, а также зависят от возможностей машин для горячей врезки и персонала.

Как правило, горячую врезку не следует выполнять на:

  • Трубопроводы, трубопроводы или резервуары для хранения, содержащие смесь горючего газа и воздуха
  • Теплообменники или сосуды под давлением
  • Резервуары для хранения или трубопроводы с рубашкой
  • Резервуары для хранения или трубопроводы, требующие термообработки после сварки. Если требуется термообработка после сварки, необходимо провести дальнейший анализ и проконсультироваться со специалистами.
  • Резервуары для хранения и трубопроводы, содержащие ненасыщенные углеводороды, которые подвергаются экзотермическому разложению из-за высокой температуры, возникающей в результате сварочных работ.Эти углеводороды включают этилен, пропилен и т. д.
  • Настилы, крыши, плавающие крыши или понтоны резервуаров для хранения
  • Трубы или резервуары с покрытием, если они не одобрены после критического осмотра квалифицированным персоналом. Тем не менее, горячая врезка может выполняться на трубах или оборудовании с внутренним покрытием
  • Трубопроводы или резервуары, когда содержание жидкости ниже 0 градусов по Цельсию (32 по Фаренгейту) или выше 200 по Цельсию (392 по Фаренгейту), если это не разрешено заказчиком после критической оценки врезки операция
  • Оборудование под вакуумом, т.е.е. давление ниже атмосферного, если не проведена тщательная инженерная оценка
  • Оборудование и трубопроводы, содержащие опасные материалы. Как определено в SHELL DEP 31.38.60.10-Gen, раздел 3.2, таблица 1, опасные материалы включают ацетилен, ацетонитрил, бутадиен, едкий натр / гидроксид натрия, хлор, сероводород, плавиковую кислоту, кислород, пропен (пропилен), оксид пропена, Серная кислота.

4. Документация, необходимая для выполнения горячей врезки

Перед выполнением горячей врезки необходимо выполнить детальное планирование и проектирование.Это влечет за собой подготовку различных документов, которые рассматриваются и утверждаются клиентом и другими заинтересованными сторонами. Некоторые документы, которые необходимо подготовить, включают:

  • Конструкторская документация. Отчеты о выборе материалов, расчеты толщины стенок и т. д. В отчете о выборе материалов должны быть указаны причины выбора материалов, совместимость материала с трубой, устойчивость к коррозии и т. д. 
  • Чертежи. Подготавливаемые чертежи должны включать чертежи общего вида трубопроводной сети, разрезов и деталей и т. д.
  • Отвод материала. Это документ, который поможет закупить все материалы, необходимые для успешного выполнения горячей врезки. В нем будет указано необходимое количество клапанов, болтов и гаек, фланцев, труб для разветвления и т. д.
  • План безопасности и документация, которые должны включать подробный анализ опасностей при работе. План обеспечения безопасности должен, как минимум, охватывать пути эвакуации, пожаротушение, защитное оборудование, детекторы газа и средства оказания первой помощи.
  • Транспортные процедуры.Должен охватывать, как машины для горячей врезки, компоненты и персонал будут транспортироваться на площадку и обратно. Это может иметь решающее значение, если место горячей врезки удалено или труднодоступно.
  • Процедуры подготовки места. Для мест горячей врезки в перегруженных районах площадка должна быть расчищена. При отсутствии подъездной дороги к месту горячей врезки должны быть созданы временные дороги (по возможности). Для подземных трубопроводов земляные работы должны проводиться вокруг трубопровода.
  • Процедуры горячей врезки.В процедуре должна быть указана общая информация о действиях, включая угол отвода, порядок работы машины и т. д.
  • Сварочные процедуры. Процедура сварки является важным документом, в котором указаны тип сварки, тип электродов, используемых для сварки, сварочный ток, требования к предварительному нагреву, температура сварки, сварочные аппараты и т. д.
  • Процедуры неразрушающего контроля (НК). В этом документе обычно указывается, как должна проверяться целостность сварных соединений.Он может охватывать такие виды деятельности, как гидроиспытания, UT, MPI и т. д.
  • Процедуры гидроиспытаний. Это может быть частью процедуры НК или отдельным документом. Здесь будет показано испытательное давление, среда, используемая для испытания, продолжительность испытания и т. д.
  • Контрольный список горячей врезки. Краткое изложение всех действий, которые необходимо выполнить до начала горячей врезки. Обычно он представляет собой табличную форму с отмеченными выполненными действиями и указанием ответственного персонала.
  • Отчет о закрытии врезки под давлением.После успешного завершения горячей врезки отчет о закрытии представляет собой сводку всех выполненных действий, сводку извлеченных уроков и т. д.

5. Требования к горячей врезке

В этом разделе освещаются некоторые основные требования перед выполнением операции горячей врезки. Хотя каждая горячая врезка уникальна и должна оцениваться по достоинству, эти пункты дают общее представление.

5.1 Горячая врезка в трубопроводы или трубопроводы

Врезка в трубопроводы и трубопроводы является наиболее распространенным видом операции горячей врезки.Некоторые требования:

  • Материал трубы и фитинги, используемые для врезки под давлением, должны быть совместимы с материалом рабочей трубы.
  • Трубы и фитинги должны иметь рейтинг, равный или выше, чем у существующей трубы.
  • Процедуры сварки должны быть подготовлены и проверены опытным инженером, чтобы подтвердить, что сварка может быть успешно выполнена на трубопроводе или трубопроводе.
  • Горячая врезка должна выполняться предпочтительно вертикально вниз на горизонтальных трубопроводах.Перед выполнением врезки под углом необходимо провести подробный анализ опасностей на рабочем месте и технический анализ.
  • Горячая врезка и сварка не должны выполняться на факельных/вентиляционных линиях, так как существует вероятность попадания кислорода, что приведет к образованию воспламеняющейся смеси. Если врезка должна быть выполнена на факельных линиях, необходимо убедиться, что линия не содержит кислорода – если это не может быть подтверждено, линию необходимо постоянно продувать инертным газом или паром во время сварочной операции.Детекторы газа должны использоваться для непрерывной проверки наличия кислорода и других опасных газов.

5.2 Требования к врезке в резервуары или сосуды

Основная опасность при сварке снаружи резервуара или сосуда заключается в воспламенении горючей атмосферы в паровом пространстве над уровнем жидкости.

Существуют дополнительные требования, которые необходимо выполнить для успешного выполнения горячей врезки в резервуар или емкость. Некоторые из этих требований четко изложены в разделе 9.1 API RP 2201 – ниже приводится сводка этих требований:

  • Сварка снаружи резервуаров не должна выполняться, если на земле не предусмотрена процедура, предотвращающая попадание легковоспламеняющихся газов/паров вблизи места сварки. Надежные устройства обнаружения газа должны быть расположены в стратегическом месте. Работа должна быть немедленно остановлена ​​при обнаружении газа/пара.
  • Для каждой выявленной возможной опасности должны быть предусмотрены средства смягчения. Опасность может возникнуть из-за
    • вентиляции резервуара, которая может привести к циркуляции пара вокруг места, где выполняется сварка.Эти пары приводят к образованию легковоспламеняющейся атмосферы вокруг места сварки.
    • Перелив продуктов внутри бака, что может привести к попаданию продуктов в зону сварки.
    • Непреднамеренное падение уровня жидкости в баке ниже точки сварки. Точка сварки — это не только прямая точка сварки, но и определенная область вокруг точки сварки. Когда жидкость в резервуаре падает ниже точки сварки, теплоотвод, обеспечиваемый жидкостью, теряется, в результате чего паровое пространство в резервуаре подвергается воздействию точки сварки, которая является возможным источником воспламенения.
  • Сварка не должна выполняться выше уровня жидкости на баке с плакировкой или баке с двойными стенками, если это не одобрено квалифицированным персоналом.
  • Минимальный уровень жидкости над точкой сварки должен составлять 3 фута в соответствии с рекомендациями API RP 2201 и ExxonMobil GP 03-01-04. SHELL DEP 31.38.60.10-Gen также рекомендует 39 дюймов.
  • Насколько это возможно, не должно быть потока ни в бак, ни из него.
  • Сварка должна выполняться квалифицированным персоналом, желательно с опытом сварки трубопроводов под напряжением.
  • Во время сварки необходимо избегать прожога стенки бака или сосуда. Должны быть приняты адекватные меры предосторожности, включая контроль тепла/температуры.
  • Врезка горячей врезкой или сварочные работы на плавающих крышах, понтонах или палубах запрещены. Эти области резервуара подвержены опасности воспламенения.

5.3 Другие требования для соображений

5.3.1 Требования к сварке

Должна быть разработана технология сварки для сварки с горячей врезкой.Все сварщики должны быть квалифицированы в соответствии с применимыми нормами и спецификациями. Предпочтение отдается сварщикам с опытом работы. Как указано в API RP 2201, раздел 6.8, сварка не разрешается на расстоянии менее 18 дюймов от фланца или резьбового соединения или примерно 3 дюйма от сварного шва (включая продольный шов сварного трубопровода), если это не будет признано приемлемым в результате инженерной проверки. Все сварные швы должны быть осмотрены и испытаны перед подключением машины для горячей врезки.Также могут быть использованы дефектоскопия проникающих красок, ультразвуковая дефектоскопия или дефектоскопия с использованием магнитных частиц (MPI); однако для проверки целостности сварного шва можно использовать испытания под давлением.

5.3.2 Испытание сварных швов

Сварные соединения должны быть проверены на предмет их целостности. Если температура трубопровода, трубопровода или резервуара позволяет это, следует использовать гидроиспытание для проверки сварных соединений в соответствии с применимыми нормами. Испытательное давление должно быть как минимум на 10 % больше рабочего давления; однако, если предполагается внутреннее разрушение, испытание не должно превышать 10% от рабочего давления.Испытательное давление может быть снижено в соответствии с применимыми нормами. Если температура не позволяет провести гидроиспытание, на сварной шов можно использовать воздух или азот с мыльным раствором.

5.3.3 Требования к скорости технологической жидкости

Горячая врезка или сварка не должны выполняться на трубопроводах или трубопроводах в условиях отсутствия потока. При отсутствии потока существует вероятность скопления опасного газа. Однако при наличии потока тепло отводится от места сварки, что снижает вероятность взрыва.Если иное не определено квалифицированным персоналом, указанные ниже скорости потока рекомендуются для трубопроводов или трубопроводов.

Минимальная рекомендуемая скорость потока для газопроводов или трубопроводов в соответствии с SHELL DEP 31.38.60.10-Gen составляет 1,3 фута/с, что также является рекомендуемой скоростью потока в соответствии с ExxonMobil GP 03-01-04.

Для жидкостных линий минимальная рекомендуемая скорость потока согласно SHELL DEP 31.38.60.10-Gen составляет 1,41 фута/с.

Обратите внимание: при слишком высокой скорости потока возникает тенденция к быстрому охлаждению зоны сварки, что влияет на процесс сварки и качество сварки.

Максимальная рекомендуемая скорость потока для газопроводов или трубопроводов согласно SHELL DEP 31.38.60.10-Gen составляет 30 футов/с, а согласно ExxonMobil GP 03-01-04 — 32,8 фута/с.

Для жидкостных линий максимальная рекомендуемая скорость потока согласно SHELL DEP 31.38.60.10-Gen составляет 5,75 фута/с, а 16,4 фута/с — рекомендуемая скорость потока согласно ExxonMobil GP 03-01-04.

5.3.4 Требования к давлению

Все машины для врезки под давлением имеют номинальное давление, при котором они могут работать эффективно.Номинальное давление машины должно быть подтверждено до начала горячей врезки. Рабочее давление трубопровода должно быть ниже максимального номинального давления машины для горячей врезки.

Также максимальное давление, возникающее в трубопроводе при эксплуатации, не должно быть выше максимально допустимого давления. Максимально допустимое давление можно рассчитать по ASME B31.4 для жидкостных трубопроводов, ASME B31.8 для газопроводов и ASME B31.3 для технологических трубопроводов. При расчете максимально допустимого давления следует учитывать повышение температуры в результате сварочных работ.

Из соображений безопасности, как это рекомендовано в SHELL DEP 31.38.60.10-Gen, нельзя производить горячую врезку на трубопроводе, когда давление жидкости превышает 1015 фунтов на квадратный дюйм. Однако существуют машины для горячей врезки, рассчитанные на ~ 1450 фунтов на квадратный дюйм.

5.3.5 Горячая врезка под нагрузкой

Внешние нагрузки представляют серьезную проблему при выполнении горячей врезки. Все воздействия внешних нагрузок на трубопровод должны быть тщательно проанализированы и смягчены. При выполнении горячей врезки вес машины и персонала, выполняющего работы, может быть равномерно или неравномерно распределен по трубопроводу, что может привести к выходу из строя трубопровода.Все линии, подлежащие горячей врезке, должны быть должным образом закреплены, чтобы противостоять воздействию внешних нагрузок. Кроме того, при выполнении этого анализа следует использовать состояние трубопровода в состоянии коррозии или в состоянии «как есть».

5.3.6 Минимальная толщина стенки трубопровода (трубопровода)

Перед выполнением горячей врезки на трубопроводе, трубопроводе или резервуаре должна быть подтверждена толщина стенки. Это может быть подтверждено с помощью ультразвукового измерения толщины.

Измеренная толщина стенки должна использоваться для проведения анализа, чтобы подтвердить, что труба может выдерживать все нагрузки, возникающие в результате условий эксплуатации, и внешние нагрузки, возникающие в результате горячей врезки.

Кроме того, толщина трубопровода во многом влияет на успех операции горячей обвязки. Для трубопроводов толщиной менее ¼ вероятность возникновения прогара очень велика. Тем не менее, это можно в некоторой степени смягчить, поддерживая соответствующий расход жидкости, используя электроды диаметром 3/32 дюйма или меньше для первого прохода сварки, чтобы ограничить подвод тепла и т. д.

Горячую врезку следует начинать только после проверки толщины стенки.

5.3.7 Минимальная толщина ответвления

Новый трубопровод, подсоединяемый с помощью горячей врезки, должен быть проанализирован на все нагрузки после расчета толщины его стенки. Как правило, толщина стенки может быть рассчитана в соответствии с ASME B31.4 для жидкостных трубопроводов, ASME B31.8 для газопроводов или ASME B31.3 для технологических трубопроводов.

5.3.8 Температурные соображения

Допустимая температура должна учитываться как для машины для горячей врезки, фитингов, так и для трубопровода.

Имеются машины для горячей врезки с температурой до 300 o С.

Максимальная температура металла в результате операции горячей врезки должна быть тщательно проверена квалифицированным персоналом. Также перед началом сварочных работ следует оценить минимальную температуру окружающей среды. В соответствии с рекомендациями API RP 2201, раздел 6.7, сварку не следует проводить при температуре окружающего воздуха ниже -50 o F (-45 o C), если не приняты специальные меры предосторожности.Эти меры предосторожности включают предоставление временного укрытия для сварочных работ, обеспечение обогревателей помещений.

Должна быть разработана технология сварки с указанием необходимости предварительного нагрева, электродов, которые будут использоваться для сварки и т. д.

Должна быть оценена максимальная температура в результате сварки. Это должно быть оценено с использованием фактической толщины стенки трубы. Максимальная температура должна учитывать реакцию транспортируемой жидкости.

5.3.9 Расположение горячей врезки

Очень важно выбрать место для горячей врезки.Места горячей врезки должны быть легкодоступными и свободными от препятствий.

Горячая врезка должна выполняться только перед вращающимся оборудованием (насосами, компрессорами и т. д.), регулирующими клапанами, если за местом горячей врезки перед оборудованием установлены фильтры, сетчатые фильтры или ловушки.

5.3.10 Клапан горячей врезки или запорный клапан
Клапан горячей врезки

должен иметь соответствующий размер, соответствующий требуемому отводному соединению. Используемые клапаны должны иметь рейтинг, равный или превышающий рейтинг существующих трубопроводов или трубопроводов, и должны быть полнопроходными.Следует рассмотреть многослойные клапаны; однако можно использовать задвижки и шаровые краны. Все клапаны, болты, гайки и прокладки должны быть новыми, поскольку они могут являться частью системы. Все клапаны должны быть испытаны в соответствии с применимыми нормами и стандартами, включая испытание на герметичность седла.

5.3.11 Станок для врезки под давлением

Машины для врезки под давлением должны соответствовать требованиям по температуре и давлению. Требуется, чтобы машина для горячей врезки была отцентрована на клапане и совмещена с фитингом для обеспечения непрерывной резки купона.

Одним из ключевых факторов, который необходимо учитывать при выборе машины, является общий пробег машины. Это индивидуально для каждой машины.

Перед началом горячей врезки должно быть подтверждено, что выбранная машина может пройти требуемое расстояние от клапана горячей врезки, пока весь купон не будет отрезан.

Общее расстояние перемещения можно рассчитать по приведенной ниже формуле. Эта формула должна быть изменена для каждого применения. В иллюстративных целях предположим, что резак находится в положении сразу после резки всего купона и на небольшом расстоянии, чтобы убедиться, что купон был отрезан.

Рисунок 1: Оценка общего расстояния перемещения

TTD = VL + FL + CL + PBL

TTD = Общее расстояние перемещения

Где VL = длина клапана горячей врезки

FL = длина патрубка (высота фланца над головкой фитинга)

CL = длина фрезы

PBL = Длина направляющего бура перед фрезой

6. Типовой контрольный список для горячей врезки

Как указывалось в предыдущих разделах, врезка под давлением — это операция с высоким уровнем безопасности, требующая междисциплинарных действий.Перед началом операции необходимо выполнить некоторые соображения. Эти соображения четко изложены в API RP 2201 и специальных правилах других компаний.

Приведенный ниже контрольный список является выдержкой из API RP 2201; поэтому все разделы контрольного списка, на которые есть ссылки, относятся к API RP 2201. Прилагаемый контрольный список следует изменить, чтобы он подходил для каждой выполняемой операции горячей врезки.

9168
Каждый из следующих соображений должен быть удовлетворен перед запуском горячего крана Дата

0

Время 1 Обзор / Следуйте инструкции по эксплуатации машины горячего крана.
2 Проведена ли оценка содержимого трубопровода или сосуда, подлежащего горячей врезке или сварке, и проверка паспортов безопасности на предмет опасности для здоровья, чтобы гарантировать соответствие процедуры?
3 Является ли материал в трубопроводе или резервуаре стабильным в условиях нагрева?
4 Соответствует ли соединение требованиям Раздела 6?
5 Соответствуют ли устанавливаемые фланцы, болты, прокладки, трубы и клапаны нормам для трубопровода или сосуда, врезка которого производится под давлением?
6 Была ли разработана спецификация процедуры сварки в соответствии с настоящим стандартом?
7 Иметь утвержденные разрешения на работу (e.г., Hot Work, Hot Tap, Entry) получено?
8 Ознакомьтесь с инструкциями производителя, чтобы убедиться, что машина для горячей врезки имеет подходящее давление, температуру и ход фрезы для этой работы.
9 Был ли клапан испытан под давлением и установлена ​​ли крышка, чтобы убедиться, что он работает и подходит правильно?
10 Было ли определено и отмечено точное место горячей врезки на линии или оборудовании?
11 Находится ли участок горячей врезки на линии, в которой установлен поток, или ниже уровня жидкости в резервуаре или сосуде?
12 Проверена ли зона сварки на предмет толщины и отсутствия существующих сварных швов, расслоений, водородного воздействия или других металлургических дефектов?
13 Актуальны ли тесты и проверки?
14 Если были обнаружены расслоения или дефекты, была ли проведена квалифицированным специалистом тщательная инженерная оценка, чтобы определить, следует ли и как продолжать работу?
15 Установлена ​​ли металлургия линии или резервуара и совместима ли она с соединительным фитингом?
16 Может ли зона сварки и врезки выдержать вес машины для горячей врезки, и есть ли достаточный подъем и опора для машины для горячей врезки и последующего трубопровода?
17 Если требуется PWHT зоны сварки, была ли проведена соответствующая проверка согласно 6.6.
18 Достаточно ли внешнего зазора для установки машины для врезки горячей врезки и извлечения фрезы через клапан?
18 Достаточно ли внутреннего зазора для втягивания резака и купона через клапан?
19 Подходит ли фитинг для врезки под давлением для работы машины для врезки под давлением?
20 Проводились ли в зоне горячей врезки испытания на загрязнение кислородом, горючими газами и атмосферой?
21 Назначен ли дежурный по пожарной безопасности и обеспечено ли соответствующее обучение и противопожарное оборудование?
22 Был ли предоставлен сотруднику пожарной охраны список обязанностей, как указано в таблице 2?
23 Весь ли персонал в зоне оснащен соответствующими средствами индивидуальной защиты?
24 Имеется ли достаточно места для хранения и места для оперативных нужд и аварийного доступа или эвакуации?
25 Была ли подготовлена ​​и введена в действие процедура изоляции рабочей зоны в случае отказа и выброса материала?
26 Обучен ли персонал выполнению аварийной процедуры?
27 Определены ли требования для проверки сварных швов и испытаний под давлением, и все ли испытательное оборудование находится в наличии и в хорошем рабочем состоянии?

Огорание Обязанности:
1 Возможность эффективно общаться с персоналом в районе Дата Время
2 Наблюдение за огнями во всех открытых областях 3 , зная, как пользоваться назначенным оборудованием пожара
4 , зная, как активировать средство пожарной сигнализации
5 Попытка потушить пожар только в том случае, когда очевидно, что в пределах возможностей имеющегося оборудования (огнетушителя или шланга) .
7 Несение вахты в течение не менее 1/2 часа после завершения сварки, горячей врезки или других огневых работ до тех пор, пока участок не будет осмотрен и не будет установлено отсутствие утечек и источников воспламенения (пожары, горячих точках или тлеющих материалах)
35 Примечание: Учреждения могут требовать последующих последующих наблюдений для проверки утечек.
9157 Каждое из следующих соображений должно быть выполнено перед сваркой: Дата Время
1 — это сварщики, квалифицированные для утвержденной процедуры сварки сварки (спецификация) для использования?
2 Требуется ли предварительный подогрев зоны сварки?
3 Правильно ли расположен фитинг, чтобы предотвратить смещение машины для врезки под давлением?
4 Были ли снижены давление и температура содержащихся материалов настолько, насколько позволяет технологический процесс?
5 Расход, давление и уровень должны соответствовать 6.3, 6.9 и 9.1 рассматривались?
9157 Каждый из следующих соображений должен быть удовлетворен до резки: 1 имеет сварные сварные изделия и проверены?
2 Фитинг для горячей врезки был испытан под давлением?
3 Клапан горячей врезки, сальник, прокладка и болты проверены на герметичность?
4 Проверены ли уплотнения или уплотнения на машине для врезки под давлением?
5 Проверен ли выпускной клапан, чтобы убедиться, что он держится, работает и не заблокирован?
6 Затянуты ли все болты на направляющей и фрезе? (т.е.г., затянут в соответствии со спецификацией)
7 Улавливатель купонов находится на пилотном долоте?
8 Центрирован ли клапан на фланце?
9 Рассчитана ли глубина резания, чтобы избежать разрезания противоположной стороны трубы?
10 Проведена ли расточная оправка через клапан для обеспечения свободного прохода?
11 Промыты ли машина для врезки под давлением и клапан, если это рекомендовано?
9157 Каждый из следующих соображений должен быть удовлетворен перед удалением машины горячего крана: 90 1 Указаны инструкции производителя, чтобы быть следовательно стержень полностью втянут перед закрытием крана горячей врезки?
2 Клапан горячей врезки закрыт?
3 Был ли открыт выпускной клапан?
4 Сброшено ли все давление из машины для горячей врезки перед снятием болтов с фланца?
5 Предусмотрены ли средства для удержания или контроля жидкости или газа в машине для горячей врезки? 9168
1 Машина для горячего крана должна быть очищена, удаляя углеводороды / химические вещества из линии или оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.