Сопротивляемость труб кратковременному нагружению

Основными показателями свойств технических материалов и изделий из них являются механические характеристики, определяемые для тела данного состава его реальной дисперсной структурой. Среди механических характеристик прочностные определяют границы и области применения материалов и изделий из них. Под прочностью в общем случае понимают способность материалов сопротивляться хрупкому разрушению и неупругим деформациям.

Механические свойства пластмассовых изделий, получаемых различными технологическими способами, предопределяются не только свойствами исходного сырья, но и в значительной мере условиями и режимом его переработки. Это обстоятельство необходимо учитывать при длительной работе полиэтиленовых труб в условиях постоянного нагружения и воздействия различных факторов внешней среды. Так например, относительное удлинение материала стенок трубы, полученной способом экструзии, составляет 55-80% от первоначального значения относительного удлинения исходного полиэтилена. При сравнении механических характеристик полимеров следует учитывать технологический процесс, при котором получены эти материалы.

Приводимые в этой главе данные о механических свойствах пластмасс были получены на трубчатых образцах или образцах, вырезанных из труб, поэтому эти результаты наиболее полно отражают те свойства труб, которые они приобрели в результате данного технологического процесса.

Прочность напорных полиэтиленовых трубопроводов под действием внутреннего давления. Прочность напорных трубопроводов определяется в основном их сопротивляемостью действию внутреннего гидростатического давления, которое в общем случае создает во внутренних волокнах труб объемное напряженное состояние. Из трех компонентов его (тангенциального, осевого и радиального) тангенциальное напряжение является наибольшим и определяющим прочность в окружном направлении.

Прочность в тангенциальном направлении обычно устанавливают путем испытания труб на внутреннее гидростатическое давление. Для тонкостенных труб радиальные напряжения малы по сравнению с тангенциальными, и ими обычно пренебрегают, считая, что трубы находятся в линейном напряженном состоянии.

Если в приспособлении нарушить связь между центрирующими буртиками, то при надежном креплении в торцах появится осевая составляющая. Испытание с помощью этого приспособления производят путем нагнетания масла или воды во внутрь трубы.

Характер разрушения полиэтиленовых труб (при комнатной температуре) от действия внутреннего гидростатического давления, в каком бы напряженном состоянии они не находились, практически всегда одинаков. Разрушение происходит следующим образом: сначала возникает незначительное местное выпучивание стенки трубы, а затем в этой зоне образуется небольшая трещина вдоль образующей. После разрушения выпучивание обычно исчезает. Разрушение труб из наполненного поиэтилена характеризуется образованием и развитием трещины вдоль образующей, но без существенного выпучивания стенки трубы в зоне трещины.

Экспериментальные исследования показали, что для исключения влияния торцевых закреплений на разрушающее напряжение вырезаемые из труб патрубки должны быть длиной не менее десяти наружных диаметров.

Так как более точной формулой для труб любой толщины является формула Ляме, то расчет по формуле Касселя (Лапласа) дает заниженные напряжения, а по формуле Барлоу - завышенные. Только для очень тонкостенных труб все формулы приводят к одинаковому результату. Из этого следует, что величины, полученные по формуле Надаи, ближе подходят к величинам, полученным по формуле Ляме. Однако это положен) не характерно для толстостенных труб.