Испытания полиэтиленовых водопроводных труб

Область применения полимерных труб крайне широка. Полимерные трубы применяются для строительства и ремонта трубопроводов, транспортирующих воду для хозяйственного, питьевого холодного и горячего водоснабжения, для подачи/транспортировки горючих газов в системах отопления, канализации и сетях водоотведения. Полимерные трубы могут использоваться как защитные каналы для прокладки электрических кабелей, кабелей связи, волоконно-оптического кабеля и др.
Полимерные трубы могут изготавливаться из различных термопластических материалов и их композиций, таких как: полиэтилен (ПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (ПП), полиамид (ПА), полибутилен (ПБ) и др.

Мы хотим подробнее остановиться на испытаниях труб из полиэтилена.

Напорные трубы из полиэтилена, предназначенные для трубопроводов, транспортирующих воду, в том числе для хозяйственно-питьевого водоснабжения, при рабочей температуре от 0 °С до 40 °С (стандартная температура 20 °С) и номинальном давлении до 2,5 МПа (25 бар), а также другие жидкие и газообразные вещества, к которым полиэтилен химически стоек.
Чтобы понять, что труба является качественной и безопасной для использования необходимо провести ряд испытаний для выявления ее технических характеристик.

Нормативные документы на методы испытаний:

• ГОСТ 18599-2001. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия.

Испытания в соответствие с нормативной документацией проводятся на следующие показатели:

Внешний вид поверхности:

Трубы подвергаются визуальному осмотру, по итогам которого подтверждаются, что наружная (внутренняя) поверхности имеют структуру. Допускаются незначительные продольные полосы и волнистость, не выводящие толщину стенки трубы за пределы допускаемых отклонений. На наружной, внутренней и торцевой поверхностях труб не допускаются пузыри, трещины, раковины, посторонние включения, видимые без увеличительных приборов. Цвет труб - черный, черный с синими продольными полосами в количестве не менее четырех равномерно расположенных по окружности трубы или синий, оттенки которого не регламентируются.

Применяемое оборудование:

• Визуально-измерительный комплект ВИК-1

Относительное удлинение при разрыве:

Нормативные документы на методы испытаний:

• ГОСТ 11262-2017. Пластмассы. Метод испытания на растяжение.

Относительное удлинение определяют на образцах-лопатках (тип образца-лопатки, метод изготовления и скорость испытания зависит от номинальной толщины стенки трубы). Далее изготавливают пять образцов-лопаток. Перед испытанием образцы-лопатки кондиционируют при температуре 23±2˚С не менее 16 часов. Образцы закрепляют в зажимы испытательной машины по меткам, определяющим положение кромок зажимов таким образом, чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали между собой и направлениям движения подвижного зажима. Зажимы равномерно затягивают, чтобы исключалось скольжение образца в процессе испытания, но при этом не происходило его разрушение в месте закрепления. За результат испытания принимают минимальное значение относительного удлинения при разрыве.

Применяемое оборудование:

• Универсальная электромеханическая испытательная машина LFM-200
• Штангенциркуль Shan ШЦЦ-1-300-0,1;

Изменение длины после прогрева (для труб номинальной толщиной стенки 16 мм и менее):

Нормативные документы на методы испытаний:

• ГОСТ 27078-2014. Трубы из термопластов. Изменение длины. Метод определения и параметры.

Сущность метода: из отобранного отрезка трубы изготавливают три одинаковых образца для испытаний (длиной 200±20 мм), используя разметочный инструмент, на образцы наносят две кольцевых метки на расстоянии 100 мм друг от друга и на равном расстоянии от торцов. Образцы кондиционируют при температуре 23±2˚С (в зависимости от средней толщины стенки 1; 3 и 6 часов). Измеряют на образцах максимальное и минимальное расстояние между метками, отмечая места измерения. Далее образцы свободно размещают в воздушном термошкафе таким образом чтобы изменение длины происходило беспрепятственно, в зависимости от средней толщины стенки: до 8 мм – 60 мин и от 8 до 16 мм – 120 мин, при температуре 100±2˚С; 110±2˚С (в зависимости от материала трубы: ПЭ 32/40 и ПЭ 50/63/80/100 соответственно). Извлекают образцы из термошкафа, дают свободно охлаждаться, не меняя положения, обеспечивая свободное изменение длины. После охлаждения образцов до 23±2˚С, измеряют максимальное и минимальное расстояние между метками. Вычисляют изменение длины каждого образца, выбирая наибольшее значение, затем вычисляют среднее значение трех образцов, которое впоследствии заносят в лист проведения испытаний.

Применяемое оборудование:

• Шкаф лабораторный сушильный LOIP LF-60/350-VS1;
• Штангенрейсмас торговой марки "Калиброн" с отсчётом по нониусу;
• Штангенциркуль Shan ШЦЦ-1-300-0,1;
• Термометр электронный ЛТИ-П

Стойкость при постоянном внутреннем давлении при 20˚С (100 ч), 80˚С (165; 1000 ч)

Нормативные документы на методы испытаний:

• ГОСТ ISO 1167-1-2013 Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод.

Свободная длина испытуемого образца между заглушками должна быть не менее трех номинальных наружных диаметров и не менее 250 мм. Для расчета испытательного давления, измеряют на полученном образце средний наружный диаметр и минимальное значение толщины стенки образца. Закрепляют образец в концевую заглушку. Испытание проводят в среде: «вода в воде». Подсоединяют испытуемый образец к оборудованию для создания давления и удаляют воздух. После минимального времени кондиционирования в воде (20˚С, 80˚С) (в зависимости от минимальной толщины стенки: от 1 ч до 16 ч), постепенно и равномерно подают испытательное давление, в возможно короткий промежуток времени (от 30 с до 1 ч). Выдерживают образец в течении заданного времени испытания (100 ч, 165 ч, 1000 ч), при отсутствии разрушения (появлении утечки в испытуемом образце) результат испытания считают положительным.

Применяемое оборудование:

• Ванна испытательная, термостатируемая;
• Пневмогидростанция для гидравлических испытаний с системой автоматизированного управления (Pmax 45Мпа)
• Штангенциркуль Shan ШЦЦ-1-300-0,1;
• Микрометр цифровой для измерения толщины стенок труб 0-25 мм
• Секундомер электронный, Интеграл С-01

Термостабильность при 200˚С.

Нормативные документы на методы испытаний:

• ГОСТ 18599-2001. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия. (Приложение Ж)

Сущность метода заключается в определении индукционного периода окисления материала методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).
Из сегмента трубы, используя микротом или другой острый инструмент, изготовляют образец толщиной (0,65±0,10) мм и массой от 12 до 17 мг, взвешенный с погрешностью ±0,5 мг. В камеру дифференциального сканирующего калориметра помещают алюминиевый тигель с образцом и пустой алюминиевый эталонный тигель, тигли должны быть чистыми. При работе с образцом и тиглем используют пинцет. Через камеру прибора пропускают азот с объемным расходом (50±5) мл/мин, по истечении 5 мин включают программируемый нагрев, начиная от комнатной температуры до температуры (200,0±0,1)°С со скоростью 20°С/мин. Выдерживают образец при изотермическом режиме нагревания в течение 3 мин. Во время испытания строят график зависимости теплового потока q от времени t :

Камеру прибора переключают на подачу кислорода с той же скоростью, что и подавался азот, и отмечают эту точку на термограмме как нулевое время испытания (точка А). Запись термограммы продолжают до достижения максимума экзотермой окисления, затем прибор отключают.
За термостабильность принимают значение времени в минутах, прошедшее от точки А’ до точки B’, округленное до трех значащих цифр.

Применяемое оборудование:

• Калориметр дифференциальный сканирующий модификации DSC 214 Polyma
• Весы неавтоматического действия HR-250AZG