Conținutul articolului
- Istoricul conductelor de polietilenă
- Caracteristicile polietilenei de joasă presiune
- Caracteristicile conductelor HDPE
- Tehnologie de producere a conductelor HDPE
- Fitinguri pentru conducte din polietilenă
În acest articol: o istorie a conductelor de polietilenă care este diferența dintre LDPE și HDPE; caracteristicile polietilenei de joasă presiune (densitate mare); pro și contra tuburilor HDPE; tehnologie pentru producerea conductelor din polietilenă de joasă presiune; fitinguri pentru țevi din polietilenă.
Plasticul sub forma unui sifon de bucătărie pentru scurgerea apei a început să stârnească comunicațiile din casele și apartamentele noastre în jurul anilor 80, înlocuind complet sifoanele de oțel și fontă din fontă, deja populare. La mijlocul anilor 90, conductele de plastic au devenit neașteptat conducte de plumb, atractive pentru noutatea lor, greutatea redusă, prețul și rezistența absolută la coroziune. S-ar părea că în mai mult de 15 ani de prezență pe piața rusă, conductele de polietilenă ar fi trebuit să devină familiare proprietarilor de locuințe, dar unele dintre ele încă tratează plasticul din sistemul de alimentare cu apă cu neîncredere și suspiciune. Ne oferim să investigăm caracteristicile polietilenei și conductelor de joasă presiune din acesta.
Istoricul conductelor de polietilenă
Polietilena, ca și alte tipuri de plastic, a fost obținută din greșeală. În 1898, Hans von Pechmann, fizician german, a efectuat o altă etapă de cercetare asupra diazometanului, pe care a obținut-o patru ani mai devreme, o substanță destul de periculoasă de origine chimică. După un experiment cu încălzirea diazometanului, von Pechmann a descoperit o substanță albă, ceroasă în partea inferioară a balonului, care s-a dovedit a fi polietilenă sau, după cum a numit-o chimistul, polimetilenă. La începutul secolului XX, nu a existat o nevoie industrială de polietilenă Pehmann open-source, astfel încât creația sa a fost uitată timp de 37 de ani.
După primul război mondial, marii industriali au început să caute noi materiale pentru izolarea cablurilor electrice, încredințându-le dezvoltarea laboratoarelor chimice. Acționând în cadrul unui astfel de ordin, chimiștii britanici Reginald Gibson și Eric Fawcett în laboratorul concernului chimic Imperial Chemical Industries au redescoperit polietilena – prin plasarea unui amestec de etilenă și benzaldehidă într-o cameră de presiune, acționând asupra acesteia cu o presiune de sute de atmosfere. Chimiștii au considerat substanța albă obținută, ca ceara, ca o greșeală în timpul experimentului, mai ales că nu au reușit să obțină polietilenă – în timpul primului experiment, aerul a intrat accidental în camera de presiune, experimentatorii nu au ținut cont de acest lucru.
Laborator ICI
După ce a investigat o substanță obținută accidental de Gibson și Fawcett, chimistul Michael Perrin, care a lucrat și pentru interesul ICI, a decis să creeze o tehnologie care să facă posibilă obținerea polietilenei la scară industrială. Dezvoltarea tehnologiei a luat Perrin patru ani (a început să cerceteze polietilena în 1935) și a fost încununată cu succes abia în 1939 – ICI a primit un brevet anul acesta pentru producerea de polietilenă de înaltă presiune (densitate joasă). În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, producția de polietilenă s-a extins – acest plastic a fost folosit pentru a izola cablurile radarului coaxial. Începând cu 1944, ambalajele din polietilenă au fost solicitate în Statele Unite printre proprietarii lanțurilor de magazine cu amănuntul..
Polietilena de înaltă presiune avea o moale și o plasticitate destul de ridicate, de aceea era perfectă pentru producerea ambalajelor pentru produsele de ambalare achiziționate de clienți. Cu toate acestea, nu a fost potrivit pentru utilizarea în rețelele de comunicații care transportă apă caldă – conductele experimentale create din acest polimer nu au permis trecerea apei, dar nu au putut să mențină gaze, deoarece legăturile intermoleculare din LDPE nu sunt suficient de puternice.
În 1951, chimistii Paul Hogan si Robert Banks, care au lucrat pentru Phillips Petroleum Corporation, au dezvoltat un catalizator pentru polimerizarea polietilenei, a trioxidului de crom. În prezența unui catalizator, polietilena poate fi produsă la presiune și temperatură mai moderate. Utilizarea de catalizatori noi în producerea de granule de polietilenă a creat posibilitatea creării de conducte de plastic pentru alimentarea cu apă caldă și caldă, precum și pentru comunicațiile de canalizare. Doi ani mai târziu, chimistul german Karl Ziegler a creat sisteme catalitice bazate pe compuși organoaluminici și halogenuri de titan, ceea ce a făcut posibilă obținerea polietilenei de joasă presiune (de înaltă densitate), caracterizată prin rigiditate și rezistență mai mare decât LDPE. În anii 70, sistemul catalizator Ziegler a fost completat cu noi tipuri, ceea ce a făcut posibilă, printre altele, producerea unei game largi de rășini de polietilenă.
Caracteristicile polietilenei de joasă presiune
Această polietilenă este produsă folosind tehnologii în fază de gaz, suspensie și soluție, polimerizarea are loc sub presiune de la 1 la 5 kg / cm2. Are o densitate de peste 0,941 g / cm3, este destul de rigidă și, datorită structurii sale cristaline, este ușor transparentă sau opacă. Datorită ramificării slabe a legăturilor moleculare, forțele intermoleculare asigură o rezistență mare la tracțiune în polietilenă de joasă presiune. Punctul de topire este de aproximativ 130 ° C, care este cu 20 ° mai mare decât cel al LDPE, dar acest lucru face ca polietilena să fie rezistentă la temperaturile de încălzire în timpul funcționării produselor finite (aproximativ 121 ° C).
Comparativ cu polietilena de înaltă presiune, umiditatea și permeabilitatea la gaz a HDPE este de 5 ori mai mică, are o rezistență chimică mai mare la grăsimi și uleiuri. La fel ca LDPE, este susceptibilă la fisurarea mediului, dar polietilena cu densitate joasă de masă moleculară mare nu are acest dezavantaj. În funcție de marcă, HDPE este rezistent la temperaturi scăzute de la -50 ° C și mai jos.
O gamă largă de produse este fabricată din polietilenă de înaltă presiune – pungi și folie de ambalare pentru lanțuri de vânzare cu amănuntul, țevi, izolarea cablurilor electrice de înaltă tensiune, ochiuri diverse, rezervoare și cutii, capace de sticlă PET, accesorii pentru mobilă, accesorii pentru mașini, jucării și jocuri pentru copii complexe, mobilier etc..
În Rusia, polipropilena primară de joasă presiune este produsă la întreprinderile OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez, importate din Europa și Asia, secundare (obținute din materiale reciclabile) – produse de o serie de mici producători.
Caracteristicile conductelor HDPE
Avantajele conductelor de polimer de joasă presiune (densitate mare):
- Au o durată de viață lungă – cel puțin 40 de ani. O astfel de perioadă a fost stabilită inițial în timpul dezvoltării lor în anii 50 ai secolului trecut..
- Acestea nu sunt supuse influențelor corozive și chimice, adică nu necesită protecție catodică regenerabilă atunci când sunt așezate în pământ, adică nu necesită întreținere.
- Cu caracteristici egale, costul țevilor din polietilenă este mai mic decât cel al oțelului.
- Datorită netezimii invariabile a suprafețelor interioare, scala și nămolul nu sunt depuse pe ele, respectiv, diametrul interior nu se schimbă pe întreaga durată de viață.
- Au o conductivitate termică scăzută – pierderea lor de căldură și gradul de condensare pe suprafața exterioară sunt extrem de mici.
- În cazul înghețării lichidului în interiorul conductei HDPE, structura nu va fi distrusă, deoarece diametrul conductei va crește sub diametrul lichidului înghețat (cu 5-7% din original) și va reveni la precedent după decongelarea lichidului transportat.
- Greutatea conductelor este de 6 ori mai mică decât greutatea conductelor de oțel cu același diametru și presiunea maximă de lucru, ceea ce facilitează foarte mult transportul și instalarea.
- Rezistență ridicată la ciocanul de apă, asigurată de un modul redus de elasticitate a conductelor HDPE.
- Sudarea țevilor de polietilenă este mult mai ușoară, mai rapidă și mai ieftină decât conductele de oțel. În plus, îmbinările sudate ale țevilor HDPE nu își pierd fiabilitatea în timp..
- Siguranță de mediu completă, datorită căreia conductele de polietilenă sunt permise pentru utilizare în conductele care alimentează populația cu apă potabilă.
Contra conductelor de polietilenă:
- Restricții la temperatura lichidului transportat, ceea ce face dificilă utilizarea acestora în sistemele de încălzire și alimentare cu apă caldă.
- Tehnologie de asamblare specifică.
- În comparație cu acestea, țevile din oțel și fontă au caracteristici mecanice superioare. Durata de viață a conductelor de polimer așezate în sol depinde de tipul de sol local (mobilitatea acestuia).
- Caracteristicile lor de performanță sunt reduse sub influența radiațiilor ultraviolete (gradul de rezistență la radiațiile ultraviolete depinde de catalizatorii folosiți la producerea materiilor prime – granule HDPE).
Tehnologie de producere a conductelor HDPE
Linia pentru producerea țevilor de polietilenă este amplasată într-o zonă relativ mică – aproximativ 100 m2.
Granule HDPE de o anumită calitate sunt turnate în buncărul extruderului, încălzite la temperatura topirii și plastifiate. Polietilena topită intră în capul direct al extruderului, trecând la intrarea sa prin plasele de filtrare și grila pe care este instalat dornul (duza conică simplificată). Polietilena topită învelește proporțional mandrilul și urmează matricea conductei viitoare, unde ia forma unei conducte cu un diametru dat. Corpul dornului are o duză încorporată pentru furnizarea de aer comprimat care răcește pereții conductei de polietilenă la ieșirea din matrice.
Țeava întărită este extrasă din extruder folosind un dispozitiv special, al cărui diametru de prindere corespunde diametrului conductei. Dispozitivul de evacuare ghidează conducta prin unitatea de răcire, unde pânza ei este expusă fluxurilor de apă din duze.
Controlul grosimii peretelui și absența distorsiunilor formei geometrice a conductei este efectuat de un dispozitiv de măsurare fără contact. În spatele acestuia se află un dispozitiv de marcare care aplică marcaje corespunzătoare pe corpul țevii HDPE prin gofrare sau printare.
Dacă o țeavă este produsă cu un diametru care depășește 125 mm, atunci după marcare, aceasta este tăiată în bucăți de lungimea necesară, folosind o ghilotină mobilă sau un ferăstrău circular, urmând de-a lungul pânzei de țeavă cu viteza de extragere a acesteia din extrusor. Conductele de diametru mai mic sunt colectate de bobinaj în bobine.
Pe lângă caracteristicile structurale ale capului extruderului, caracteristicile de calitate ale conductei de polietilenă sunt influențate de temperatura topiturii, de viteza curgerii sale și de tragere. În procesul de curgere, moleculele de HDPE topite sunt supuse unei orientări, ceea ce afectează contracția axială a conductei după ieșirea din extruder, precum și anisotropia (prezența rugozității pe suprafața conductei finite). Gradul de contracție axială a unei țevi din polietilenă depinde și de viteza de tragere a acesteia – dacă este mai mare decât viteza topirii la ieșire, atunci contracția axială și subțierea pereților cresc.
Intensitatea alimentării cu aer comprimat (calibrarea presiunii) depinde de diametrul, grosimea peretelui conductei, caracteristicile unui grad de polimer dat și temperatura topirii sale în extruder. Calibrarea presiunii aerului este reglată atunci când primul lot de țeavă iese extruderul prin reglare experimentală. Dacă presiunea aerului este insuficientă, atunci pe pereții țevii se vor forma onduleuri vizibile, dacă este excesivă, frecarea din ce în ce mai mare va provoca mai multe micro-fisuri, ceea ce va reduce semnificativ rezistența pereților țevii.
Fitinguri pentru conducte din polietilenă
Pentru conectarea conductelor HDPE se folosesc trei tipuri de fitinguri – pentru sudarea cu fund (fără utilizarea unei spirale electrice), pentru sudarea electrică și armăturile de compresie.
Fitingurile de sudură cu spălați permit sudarea în jos a țevilor împreună. Sudarea prin cap se realizează în următoarea secvență: clipește capetele țevilor și armăturilor; încălzirea secțiunilor care urmează să fie sudate cu un dispozitiv de încălzire electric, la starea de fluiditate vâscoasă; scoaterea dispozitivului de încălzire și îmbinarea pieselor pentru a fi sudate împreună sub presiune. Este important să conectați cât mai curând posibil fitingul și țeava după scoaterea dispozitivului de încălzire, împiedicând răcirea plasticului. De asemenea, pentru a asigura o cusătură puternică și fiabilă, este necesară eliminarea completă a posibilității ca particulele de praf să intre în cusătură..
Fitingurile HDPE destinate sudării electrice sunt furnizate cu încălzitoare de sârmă încorporate (rezistențe electrice) – atunci când este furnizat un curent electric la sârmă, încălzirea acestuia determină topirea polimerului în zonele de îmbinare. Odată conectat montajul și conducta, alimentarea cu tensiune este întreruptă și se formează o conexiune de etanșare ridicată. Armăturile cu electrofuzie sunt sudate în țevi de polimer folosind mașini speciale de sudare care vă permit să reglați modul de sudare în funcție de dimensiunile conductei și de montarea care trebuie tăiată în ea. Această metodă de sudare este utilă în special la repararea secțiunilor conductelor greu accesibile..
Construcția unei conducte din plastic folosind fitinguri de compresie este foarte simplă, deoarece nu necesită nicio pregătire suplimentară a conductelor din HDPE. Armăturile de compresie sunt conectate la țevi fără a se dezasambla în piesele lor constitutive – sigiliul de cauciuc este comprimat de manșonul de presare în poziția în care este necesar cu restricția simultană a compresiei, prevenind astfel deformările conductelor, iar inelul de fixare al unui proiect special nu va permite să slăbească conexiunea. Instalarea conductei prin conectarea armăturilor de compresie poate fi efectuată în orice moment al anului, inclusiv la temperaturi negative, în timp ce întregul domeniu de muncă este disponibil pentru a fi executat de o persoană fără pregătire specială.
Ce sunt țevile HDPE și care sunt principalele lor caracteristici și avantaje în comparație cu alte tipuri de țevi?