Контроль полиэтиленовых спиральновитых труб для сточных вод

Контроль полиэтиленовых спиральновитых труб для сточных вод

Введение
Полиэтиленовые спиральновитые трубы (ПЭ СТ) получили широкое распространение в системах безнапорной и частично напорной канализации, ливнестока и дренажа благодаря своим преимуществам: коррозионной стойкости, гладкой внутренней поверхности, долговечности, относительной легкости и технологичности монтажа. Обеспечение их надежности и долговременной работоспособности напрямую зависит от строгого контроля качества на всех этапах производства и перед поставкой. Данная статья охватывает ключевые аспекты контроля ПЭ СТ для сточных вод.

1. Объекты испытаний

Объектом контроля являются полиэтиленовые спиральновитые трубы, предназначенные для прокладки подземных безнапорных канализационных сетей. Основными характеристиками, определяющими объект испытаний, являются:

1. Материал: Трубы изготавливаются преимущественно из полиэтилена низкого давления (ПНД) марок ПЭ 80, ПЭ 100 или их модификаций, соответствующих требованиям стандартов (например, ГОСТ 32415-2013, ГОСТ 18599-2001).
2. Конструкция: Труба состоит из спирально навитой профилированной ленты (обеспечивающей кольцевую жесткость), образующей внешний гофрированный слой, и внутреннего гладкого слоя, сваренного или приваренного к внешнему слою в процессе навивки. Объектом контроля является готовое изделие – труба.
3. Диаметры и классы жесткости: Контролю подлежат трубы широкого диапазона номинальных диаметров (Ду), обычно от 150 мм до 3000 мм и более, различных классов кольцевой жесткости (SN) – SN2, SN4, SN6, SN8, SN16 и т.д., в зависимости от расчетных нагрузок.
4. Длина: Контролируются трубы стандартной длины (обычно 6 или 12 метров) или мерные отрезки.

2. Область испытаний (Контролируемые параметры)

Контроль ПЭ СТ охватывает проверку следующих групп параметров для подтверждения соответствия требованиям нормативной документации (ГОСТ, ТУ, СТО):

1. Геометрические размеры и внешний вид:

   • Наружный диаметр (средний, минимальный, максимальный).
   • Внутренний диаметр (средний, минимальный).
   • Толщина стенки (минимальная толщина профилированного слоя и гладкого внутреннего слоя в различных точках сечения трубы).
   • Длина трубы.
   • Форма гофра (шаг, высота).
   • Наличие и качество раструба (если предусмотрен).
   • Наличие видимых дефектов: трещины, раковины, вмятины, расслоения слоев, неравномерность окраски, посторонние включения, дефекты сварки швов между витками и между слоями.

2. Физико-механические свойства:

   • Кольцевая жесткость (SN): Основной параметр, характеризующий сопротивление трубы внешним нагрузкам. Определяет класс жесткости.
   • Сопротивление сжатию: Способность трубы выдерживать вертикальную нагрузку без недопустимой деформации (часто определяется в процессе испытания на кольцевую жесткость).
   • Сопротивление удару: Ударная вязкость при нормальной и пониженной температурах (характеризует стойкость к механическим повреждениям при транспортировке, монтаже и эксплуатации).
   • Плотность материала: Контроль исходного сырья и готовой трубы.
   • Теплостойкость по Вика или температура размягчения: Важно для оценки сохранения формы при возможном нагреве.
   • Сопротивление растяжению: Определение предела прочности и относительного удлинения при разрыве для материала трубы или для соединений.

3. Эксплуатационные характеристики:

   • Герметичность соединений: Проверка герметичности раструбных (уплотнительное кольцо) или муфтовых соединений под гидростатическим давлением.
   • Стойкость к химическим воздействиям: Оценка изменения свойств материала (прочности, массы) после выдержки в агрессивных средах, характерных для сточных вод.
   • Устойчивость к термоциклированию: Проверка сохранения целостности и герметичности после многократных циклов нагрева и охлаждения (имитация сезонных колебаний).

3. Методы испытаний

Для контроля перечисленных параметров применяются стандартизированные методы:

1. Геометрические размеры и внешний вид:

   • Измерение диаметров: С использованием рулеток, штангенциркулей большого диаметра, π-лент (мерных лент), оптических или лазерных измерительных систем.
   • Измерение толщины стенки: Механическими толщиномерами (микрометрами) с шарообразными или дисковыми наконечниками, ультразвуковыми толщиномерами (требуют калибровки и учета структуры материала). Замеры производятся в строго определенных точках сечения трубы (гребень, впадина гофра, промежуточные точки).
   • Измерение длины: Рулеткой или измерительной лентой.
   • Измерение параметров гофра: Штангенциркулем, шаблонами.
   • Визуальный и измерительный контроль внешнего вида: Проводится визуально по всей длине трубы при хорошем освещении. Проверка качества сварных швов часто включает также инструментальный контроль (измерение ширины шва, глубины проплавления – при необходимости, неразрушающими методами).

2. Физико-механические свойства:

   • Кольцевая жесткость (SN): Испытание по ГОСТ 30244 (или ISO 9969). Труба или образец кольцевой длины помещается между двумя параллельными плитами испытательной машины. Прикладывается сдавливающая нагрузка с постоянной скоростью. Жесткость рассчитывается как отношение нагрузки (в Н/м) к деформации (в м) при заданном уровне деформации (часто 3%, 4% или 5% от исходного диаметра).
   • Сопротивление удару: Испытание по ГОСТ 4647 (или ISO 3127, ISO 13968). Образец трубы фиксируется на опоре. Маятниковый копер с определенной энергией ударяет по образцу при нормальной температуре или после кондиционирования при пониженной температуре (обычно 0°C или -20°C). Оценивается процент разрушенных образцов или энергия удара, вызывающая разрушение.
   • Плотность: Градуированный метод (гидростатическое взвешивание) по ГОСТ 15139 или метод с использованием плотномерной колонки.
   • Теплостойкость по Вика: Испытание по ГОСТ 15088 (или ISO 306). Индентор определенной формы и нагрузки воздействует на образец материала в термостатируемой среде. Фиксируется температура, при которой индентор проникает в образец на заданную глубину.
   • Сопротивление растяжению: Испытание образцов материала (вырезанных из стенки трубы или отлитых) на универсальной разрывной машине по ГОСТ 11262 (или ISO 527). Определяются предел прочности при растяжении и относительное удлинение при разрыве.

3. Эксплуатационные характеристики:

   • Герметичность соединений: Испытания по ГОСТ 18599 (или ISO 8639). Собранное соединение (труба-раструб или труба-муфта) заполняется водой и подвергается гидростатическому давлению в течение заданного времени. Контролируется отсутствие видимых течей или падения давления.
   • Стойкость к химическим воздействиям: Испытания по ГОСТ 12020. Образцы материала выдерживаются в стандартных химических средах (растворы кислот, щелочей, солей, имитирующие сточные воды) при заданной температуре и времени. Оценивается изменение массы и прочности на растяжение после выдержки и просушки.
   • Устойчивость к термоциклированию: Испытания по ГОСТ Р 58396.1. Труба или ее участок с соединением подвергаются циклическому изменению температуры (например, от +40°C до -10°C) с заданной скоростью и количеством циклов. После испытания проверяется герметичность и целостность.

4. Испытательное оборудование

Контроль качества ПЭ СТ требует применения специализированного оборудования:

1. Для измерения геометрических параметров:

   • Металлические рулетки и измерительные ленты большой длины.
   • Штангенциркули с большой длиной губок или специальные калибры для больших диаметров.
   • π-ленты (мерные ленты).
   • Механические толщиномеры (микрометры с шаровыми/дисковыми наковальнями).
   • Ультразвуковые толщиномеры (с возможностью работы на структурированных материалах и калибровочными образцами).
   • Шаблоны для контроля гофра.
   • Оптические или лазерные сканирующие системы для комплексного контроля геометрии.

2. Для физико-механических испытаний:

   • Универсальная разрывная испытательная машина: С широким диапазоном нагрузок (от единиц до сотен кН), оснащенная климатической камерой (для испытаний при пониженных температурах), блоками для сжатия (испытание на кольцевую жесткость) и растяжения, высокоточными датчиками силы и перемещения. Скорость нагружения должна регулироваться и соответствовать требованиям стандартов (обычно 5±1 или 50±5 мм/мин).
   • Маятниковый копер: Для измерения ударной вязкости с регулируемой энергией удара.
   • Приборы для определения плотности: Весы аналитические, установка для гидростатического взвешивания, плотномерная колонка.
   • Прибор Вика: С термостатируемой жидкостной или воздушной баней.

3. Для эксплуатационных испытаний:

   • Испытательный стенд для проверки герметичности: Состоит из насосной установки, системы трубопроводов и запорной арматуры, бака для воды, манометров или датчиков давления высокой точности (класс 0.25-0.4), устройств для фиксации испытываемых соединений. Должен обеспечивать создание и поддержание требуемого испытательного давления.
   • Климатические камеры: Для испытаний на стойкость к химическим воздействиям (поддержание постоянной температуры жидкости) и термоциклирование (заданный диапазон и скорость изменения температуры воздуха).
   • Оборудование для приготовления химических растворов: Мерная посуда, весы, мешалки.

Заключение

Контроль качества полиэтиленовых спиральновитых труб для сточных вод является комплексным и строго регламентированным процессом. Он охватывает все критические аспекты, определяющие надежность и долгий срок службы трубопровода: геометрическую точность, механическую прочность (особенно кольцевую жесткость), ударную вязкость, герметичность соединений и стойкость к воздействию внешней среды. Применение стандартизированных методов испытаний на современном, поверенном оборудовании позволяет объективно оценить соответствие труб установленным требованиям и гарантировать их эффективную работу в канализационных и дренажных системах на протяжении десятилетий.