PVC-U, PVC-UH, PVC-M və PVC-O standartlarının, dizaynının və performansının müqayisəsi №1. Məhsul standartlarına giriş

PVC-U, PVC-UH, PVC-M və PVC-O standartlarının, dizaynının və performansının müqayisəsi

№1 Məhsul standartlarına giriş

PVC-U, PVC-UH, PVC-M və PVC-O su təchizatı boruları hamısı sərt polivinil xlorid bərk divarlı borulardır. Onlar əsasən su temperaturunun 45 °C-dən çox olmaması şərti ilə dərinlikdə yerləşdirilən təzyiqli su ötürülmə sistemlərinin magistral və qol borularında istifadə olunur; həmçinin içəridə və ya boru galeriyalarında da istifadə edilə bilər. Dörd növ borunun mövcud standartları və spesifikasiyaları Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

№2 Birləşik qarışıqlar üçün texniki tələblər

Birləşik qarışım — əsas rezin PVC və müxtəlif zəruri əlavələrin bərabər qarışığıdır və bu, PVC boruların ekstruziyası üçün birbaşa istifadə olunan xammaldır. Təzyiqli borular üçün PVC birləşik qarışıqlarının formul dizaynı və performans göstəriciləri mühüm əhəmiyyət daşıyır və məhsulun performansını və uzunmüddətli işləmə müddətini birbaşa təsir edir. PVC rezini və müxtəlif əlavələrin məhsul performansı üzərindəki təsiri haqqında «PVC formul dizaynı və məhsul emalı» bölməsinə baxın. Bu fəsil əsasən birləşik qarışıqların performans göstəricilərini, qiymətləndirmə tələblərini və formul dizaynı tələblərini izah edir.

2.1 Birləşik qarışıqlar üçün performans tələbləri

Çində PVC su təchizatı boruları arasında PVC-UH borular, Cədvəl 2-də göstərildiyi kimi, amerikan PVC su təchizatı boruları standartı AWWA C900-a istinadən birləşdirici qarışıqlar üçün fiziki və mexaniki performans tələblərini müəyyən edir. Hal-hazırda digər növ PVC su təchizatı boruları üçün birləşdirici qarışıqların performans göstəriciləri ilə bağlı heç bir tələb mövcud deyil. Bu tələblər boru xammalının və formulalarının seçilməsini, həmçinin keyfiyyət nəzarətini daha yaxşı nəzarət altına alır.

Cədvəl 2: PVC-UH su təchizatı boruları üçün müəyyən edilmiş PVC birləşdirici qarışıqlarının fiziki və mexaniki performans tələbləri

2.2 Birləşik qarışıqlar üçün qiymətləndirmə tələbləri

PVC təzyiq boruları 50 il xidmət müddəti üçün nəzərdə tutulub. Boruların birləşik qarışıqları ISO 9080 və ya GB/T 18252 standartlarına uyğun olaraq birləşik qarışıqların qiymətləndirilməsi testlərindən keçməlidir, yəni boru şəklində olan birləşik qarışıqların uzunmüddətli hidrostatik möhkəmlik testləri; bu testlər 20 °C temperaturda və 50 illik müddətə uyğun təsnifat möhkəmliyi ilə xarakterizə olunur, yəni Minimum Tələb Olunan Möhkəmlik (MRS). PVC-U, PVC-UH, PVC-M və PVC-O su təchizatı borularının birləşik qarışıqları üçün qiymətləndirmə tələbləri Cədvəl 3-də göstərilmişdir.

Cədvəl 3 PVC su təchizatı borularının birləşik qarışıqları üçün qiymətləndirmə tələbləri

ISO 1452-1:2009 standartında materiallar təsnif edilir. Materialların minimum tələb olunan hidrostatik möhkəmliyinə əsasən, borular üçün PVC materiallarının MRS-i 25 MPa olaraq müəyyən edilir, yəni materialın markası PVC-U 250-dir. PVC-U boruları üçün milli standart GB/T 10002.1-2006 borular üçün qarışıqların təzyiq sinifini müəyyən etmir. PVC-UH su təchizatı boruları üçün qarışıqların MRS ≥ 25 MPa olmağına dair qiymətləndirmə tələbi göstərilir. PVC-M borularının MRS-i ≥ 24,5 MPa-dır.

ISO standartlarında müəyyən edilən PVC-O borularının MRS-i beş növə bölünür: 31,5; 35,5; 40; 45 və 50 MPa, bu dəyərlər uyğun olaraq 315, 355, 400, 450 və 500 raw material marka kodlarına uyğun gəlir. Bunlardan 400 və 450 markaları ümumiyyətlə böyük miqdarda istehsal olunur, digər markalar isə az yayılmışdır.

2.3 Qarışıqlarda əsas materialların seçilməsi üçün tələblər

PVC su təchizatı borularının formulasiyası əsasən müəyyən nisbətdə PVC rezini, sabitləşdiricilər, daxili və xarici sürtkü maddələr, doldurucular, rəngləyicilər, təsir modifikasiyaedici maddələr, emal köməkçiləri və s.-dən ibarətdir. Müxtəlif xammal maddələrinin seçimi və nisbəti boruların performansı və istifadəsi üçün çox vacib rol oynayır.

PVC boruların emalı PVC rezinlərinin ərimə axını performansına yüksək tələblər qoyur. Həqiqi istehsalatda ümumiyyətlə SG-5 tipi süspensiyalı PVC rezini seçilməkdədir. PVC hazırlama üsulları etilen üsulu və kalsium karbid üsulu olmaqla iki yerə bölünür. Etilen üsulu neftdən etilen çıxarır, sonra etilen ilə xlor qazının əvəzetmə reaksiyası vasitəsilə vinil xlorid monomeri alınır və nəhayət polivinil xlorid rezini alınması üçün polimerləşmə aparılır. Nümayəndə istehsalçılar arasında Oxy Vinyl LP (ABŞ), Sinopec Qilu Neft-Kimya Şirkəti, Tiancin LG Dagu Kimya Şirkəti və s. var. Kalsium karbid üsulu ümumiyyətlə Çində geniş yayılmışdır. Bu üsulda kalsium karbid (kalsium karbid) su ilə qarşılıqlı təsirdə olduqda asetilen əmələ gətirir, sonra asetilen hidrogen xloridlə sintez olunaraq vinil xlorid monomeri alınır və nəhayət polimerləşmə reaksiyası vasitəsilə polivinil xlorid rezini alınır.

PVC sənayedə ən çox isti həssas polimerlərdən biridir və isti parçalanmaya meyllidir. PVC boruların emalında isti sabitləşdiricilər vacib əlavələrdir. PVC boruların istehsal prosesində hazırda ən çox istifadə olunan isti sabitləşdiricilər kalsium-zink sabitləşdiriciləri və organotin sabitləşdiriciləridir. Kalsium-zink sabitləşdiriciləri əsasən Avropada, organotin sabitləşdiriciləri isə geniş miqyasda ABŞ-da istifadə olunur; hər iki növ Çində istifadə olunur. Kalsium-zink sabitləşdiriciləri ümumiyyətlə qarışıq sabitləşdiricilərdir və əlavə edilən miqdarı nisbətən yüksəkdir; organotin sabitləşdiricilərinin əlavə edilən miqdarı ümumiyyətlə azdır və orta və böyük diametrli boruların istehsalında yaxşı sabitləşdirici təsir göstərir. Əgər borular üçün yüksək atmosfera davamlılığı tələb olunursa, müvafiq miqdarda antioksidantlar və işıq sabitləşdiriciləri də əlavə edilə bilər.

PVC boruların emalı zamanı daxili və xarici sızdırmazlıq maddələri də vacibdir. Əsas sızdırmazlıq maddələrinə stearin turşusu, parafin, polietilen parçalanması və eyni zamanda sabitləşdirici təsir göstərən kalsium stearatı daxildir. Sızdırmazlıq sisteminin dozası avadanlığın və məhsulun formulasiyasının tələblərinə uyğun olaraq müəyyən edilməlidir. Əsas məqsəd qarışığın yaxşı plastifikasiya effekti göstərməsini təmin etməkdir ki, boruların istilik deformasiya temperaturu və mexaniki xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənməsin.

Məhsulun dizaynına görə kalsium karbonat doldurucuları PVC borulara da əlavə edilə bilər. Kalsium karbonatın əsas funksiyaları boruların sərtliyini artırmaq, büzülmə sürətini azaltmaq və xərcləri azaltmaqdır. Kalsium karbonatın əlavə edilməsi boru məhsullarının möhkəmliyini azaldır və qırılganlığı artırır. Buna görə də PVC boruların istehsalında kalsium karbonat doldurucularının miqdarı düzgün şəkildə nəzarət olunmalıdır. Kalsium karbonat ümumiyyətlə ağır kalsium karbonat və yüngül kalsium karbonata bölünür. Ağır kalsium karbonat formulalı birləşmə qarışığı yaxşı axıcılığa malikdir və mərkəzləşdirilmiş verilmə və daşınma sistemlərinə, xüsusilə pnevmatik daşınma sistemlərinə uyğundur; yüngül kalsium karbonat formulalı birləşmə qarışığı nisbətən aşağı axıcılığa və az sıxlığa malikdir, lakin kiçik miqdarda əlavə edildiyi zaman su təchizatı boruları üçün formulaya az təsir göstərir.

PVC boruların rəngi ümumiyyətlə boz və ya mavi olur. Yayğın istifadə olunan rəngləndiricilər əsasən titan dioksid, karbon qara və ftalosianin mavi rəngləndiriciləridir. Ümumiyyətlə, rəngləndiricilərin əlavə edilmə miqdarı az olur və onlar yaxşı rəng verici qüvvəyə və atmosfera davamlılığa malik olmalıdır.

Təsir modifikasiyaedici maddələri və emal köməkçiləri PVC boruların emal zamanı təsirə davamlılığını və emal xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmağa kömək edir.

2.4 Birləşmiş qarışıqların formulunun hazırlanmasına dair tələblər

2.1 Birləşik Qarışımlar üçün Performans Tələbləri və 2.2 Birləşik Qarışımlar üçün Qradasiya Tələblərindən görünür ki, dörd növ borunun birləşik qarışımları üçün tələblər fərqlidir. Buna görə də, dörd növ boru məhsullarının formul dizaynı və qiymətlərində müəyyən fərqliliklər mövcuddur. Xüsusi formul dizaynı tələbləri üçün Cədvəl 4-ə müraciət edin. Məhsul dizaynlarının fərqli olması səbəbilə məhsulun performans göstəricilərində də fərqliliklər vardır; bu, bu məqalənin 5-ci bölməsində ətraflı izah olunacaq.

Cədvəl 4: Dörd Növ PVC Su Təchizatı Borularının Formul Dizaynı Tələbləri

№3 İcazə verilən daxili və xarici təzyiq müqaviməti

3.1 Boruların icazə verilən daxili təzyiqi

Təzyiq borularının layihə gərginliyi:

σₛ = MRS / C (1)

Harada: σₛ — Təzyiq borularının layihə gərginliyi, MPa; MRS — Boruların minimum tələb olunan möhkəmliyi, MPa; C — Ümumi istismar (layihə) əmsalı

PVC boruları 50 il ərzində gözlənilən istismar müddəti üçün layihələndirilir. 20 °C-də su daşınarkən müxtəlif yerli PVC su təchizatı boruları üçün layihə gərginliyinin maksimum icazə verilən qiymətləri Cədvəl 5-də göstərilir. Nominal təzyiq (layihə təzyiqi) və 50 illik uzunmüddətli istismar üçün iş təzyiqi uyğun olaraq Formul (2) və Formul (3) əsasında hesablanır.

Cədvəl 5 — Müxtəlif yerli PVC təzyiq boruları üçün layihə gərginliyinin maksimum icazə verilən qiymətləri

Qeyd: PVC-O borularının bir çox xammal dərəcəsi mövcuddur; onlar PVC-O məhsul standartlarına istinadən layihələndirilə bilər; ümumiyyətlə, 400 və 450 dərəcələri üçün ümumi istismar əmsalı C 1,6-dır.

Boruların nominal təzyiqi (layihə təzyiqi):

P = σₛ × eₙ / dₙ (2)

Burada: P — Boruların nominal təzyiqi (layihə təzyiqi), MPaσₛ — Təzyiqli boruların layihə gərginliyi, MPadₙ — Nominal xarici diametr, mmeₙ — Nominal divar qalınlığı, mm

CJJ 101-2016 "Dərinlikdə yerləşdirilən plastik su təchizatı boru kəmərləri üzrə texniki qaydalar" sənədinə 4.1.7-ci bəndinə görə, borunun layihə təzyiqinin standart qiyməti iş təzyiqinin standart qiymətinin 1,5 mislinə bərabərdir, yəni:

P = 1,5 × Pwk (3)

Burada: Pwk — Boruların iş təzyiqi, MPa

Görünür ki, PVC-UH borularının ümumi istismar (layihə) əmsalı PVC-M və PVC-O borularının əmsalından yüksəkdir, yəni uzunmüddətli istifadə zamanı daha yüksək təhlükəsizlik təmin edir.

3.2 Boruların xarici təzyiqə davamlılığı

GB/T 19278-2018-nin 2.4.2 bəndində dairəvi sərtliyin tərifinə əsasən, dairəvi sərtlik boru divarının qalınlığı ilə kubik əlaqədədir. Dairəvi sərtliyin (S) sadələşdirilmiş hesablama düsturu aşağıdakı kimidir:

S = 0,0186 × E × (eₙ / dₙ)³ (4)

Burada: S — Dairəvi sərtlik, kN/m²; E — Boru divarının materialının elastik modulu, spesifikasiyada PVC borular üçün 3000 MPa olaraq göstərilmişdir; dₙ — Nominal xarici diametr, mm; eₙ — Nominal divar qalınlığı, mm

Eyni xarici diametrə malik borular üçün divar qalınlığı nə qədər çox olarsa, halqa sərtliyi bir o qədər yüksək olar və xarici təzyiqə qarşı deformasiyaya qarşı müqavimət də bir o qədər güclü olar. Dörd növ borunun halqa sərtliyinin müqayisəsi Cədvəl 6-da göstərilmişdir (nominal təzyiqi 1,0 MPa olan borular nümunə kimi götürülüb). Cədvəl 6-dan görünür ki, layihə parametrləri baxımından PVC-M və PVC-O boruları xidmət təzyiqi tələblərini ödəmək üçün daha incə divar qalınlığı seçə bilərlər; lakin çox incə divar qalınlığı da xarici təzyiqə qarşı deformasiyaya qarşı zəif müqavimətə səbəb olar.

Cədvəl 6. Dörd növ borunun halqa sərtliyinin müqayisəsi

Eyni halqa sərtliyi ilə müqayisə edildikdə PVC-M və PVC-O borularının nominal təzyiq sinifləri daha yüksəkdir. Materialın formulalaşdırılması və emal xərclərinin yüksək olması səbəbilə onların boru qiymətləri PVC-U və PVC-UH borularının qiymətlərindən daha yüksəkdir.

№4 Performans Göstəricilərinin Tələbləri

4.1 PVC-U və PVC-UH Su Təchizatı Boruları

PVC-U borularının milli standartlarda və ISO 1452-2 standartlarında göstərilən performans göstəricilərində müəyyən fərqlər mövcuddur. Təzyiqdən davamlılıq tələbləri azaldılmış, yaxud təsirə davamlılıq tələbləri yaxşılaşdırılmışdır, yəni düşən çəki ilə təsir testi (TIR) tələbi ≤ 5% təşkil edir ki, bu da ISO standartlarında göstərilən TIR ≤ 10% tələbindən daha yüksək tələb etməklə borunun elastikliyinə dair daha yüksək tələblər qoyur. PVC-UH boruları PVC-U su təchizatı boruları üçün ISO standartı və ABŞ-in PVC su təchizatı boruları standartına istinadən hazırlanmışdır. Boruların fiziki və mexaniki performans tələbləri sıxılma testini və tam boru hidrostatik performansını əhatə edir və hər bir boru üzrə məhsul keyfiyyətinin nəzarətini təmin edir. Bundan əlavə, təsirə davamlılıq tələbləri ISO standartlarından daha yüksəkdir və düşən çəki ilə təsir testi tələbi ISO standartlarına nisbətən TIR ≤ 5% səviyyəsinə yüksəldilmişdir. Yerli PVC-U su təchizatı boruları ilə PVC-UH su təchizatı boruları arasındakı performans göstəricilərinin müqayisəsi Cədvəl 7-də göstərilmişdir.

Cədvəl 7. PVC-U və PVC-UH su təchizatı borularının iş performans göstəricilərinin müqayisəsi

ISO 1452-1:2009 standartında (Şəkil 1-də göstərildiyi kimi) verilən PVC-U 250 üçün uzunmüddətli hidrostatik standart əyrisinə əsasən, MRS ≥ 25 MPa birləşmə qarışığı sinifləndirmə tələblərini ödəyən boruların uzunmüddətli hidrostatik sınağı zamanı qısamüddətli təzyiqdən müqavimət tələbi də bu standart əyrindən görünür. 20 °C temperatur və 1 saat üçün uyğun halqa gərginliyi tələbi 42 MPa, 60 °C temperatur və 1000 saat üçün isə 10 MPa təşkil edir. Cədvəl 7-dən görünür ki, PVC-UH boruları PVC-U 250 üçün uzunmüddətli hidrostatik standart əyrinin təzyiqdən müqavimət tələblərini ödəyir, halbuki milli standartlarda nəzərdə tutulan PVC-U borularının qısamüddətli təzyiqdən müqavimət göstəriciləri (20 °C, 1 saat, 38 MPa halqa gərginliyi) standart əyrinin tələblərindən aşağıdır və həmçinin milli standartlarda nəzərdə tutulan PVC-U boruları üçün MRS ≥ 25 MPa dizayn tələbini də ödəmir.

4.2 PVC-M Su Təchizatı Boruları

Cədvəl 8 PVC-M su təchizatı boruları üçün standart performans tələblərini göstərir. PVC-M məhsullarının düşən çəki ilə təsir, qeyd olunmuş boru hidrostatik sınağı və C-halqası möhkəmliyi üzrə tələbləri olduğu müşahidə olunur. dn ≥ 110 mm olan borular üçün 23 °C temperaturda və 20 m hündürlükdə yüksək sürətli təsir sınağı nəzərdə tutulmuşdur; bu da məhsulun təsirə davamlılığı və möhkəmliyinə yüksək tələblər qoyur. PVC-M üçün milli standarta uyğun istehsal olunan boru məhsulları yaxşı möhkəmlik və təsirə davamlılığa malikdir.

Cədvəl 8 PVC-M su təchizatı boruları üçün performans tələbləri (GB/T 32018.1-2015)

Yüksək təsir müqaviməti və möhkəmlik tələblərinin yanı sıra PVC-M boru məhsulları üçün təzyiq müqaviməti tələbləri də qoyulur. Buna görə də standartlara uyğun istehsal olunan PVC-M boru məhsullarının formul qiyməti adi PVC-U və ya PVC-UH borularınki ilə müqayisədə daha yüksəkdir və emal çıxışı nisbətən aşağıdır; ümumi xidmət (layihə) əmsalının azalması səbəbindən nominal təzyiqi adi PVC-U və ya PVC-UH borularınkindən bir dərəcə yüksəkdir. Beləliklə, eyni təzyiq dərəcəsinə malik boruların metr qiyməti əsasən eynidir və ya PVC-M borularınki bir qədər yüksəkdir. Dərinlikdə quraşdırılan mühəndislik boru kəmərləri üçün uzunmüddətli təzyiq müqaviməti məhsulun əsas göstəricisidir və təsir müqaviməti ilə möhkəmlik yalnız normal istifadə tələblərini ödəməlidir.

4.3 PVC-O Su Təchizatı Boruları

Cədvəl 9 PVC-O su təchizatı boruları üçün standart performans tələblərini göstərir. PVC-O borular — ekstruziya olunmuş PVC-U boruların ikinci dəfə formalaşdırma avadanlığı və müəyyən bir proses vasitəsilə oxuna paralel və radial istiqamətdə uzadılması nəticəsində əmələ gələn xüsusi molekulyar zəncir strukturlu PVC borulardır; bu, borudakı PVC uzun zəncirli molekulların iki oxlu istiqamətdə düzgün şəkildə yerləşməsinə səbəb olur. İstehsal çətinliyi yüksəkdir və formulaya, avadanlığa və prosesə qoyulan tələblər çox yüksəkdir. Hazırkı vaxtda ölkə daxilində və xaricdə istehsal edilə bilən maksimum diametr yalnız 630 mm-dir, istehsal verimi digər üç növ boruya nisbətən aşağıdır və istehsal formulasiyası ilə emal xərcləri də yüksəkdir.

Cədvəl 9 PVC-O su təchizatı boruları üçün performans tələbləri (CJ/T 445-2014)

Qeyd: PVC-O borular üçün yapışqanla birləşdirilən düz ağızlı strukturdan istifadə edilməməlidir.