Comparatio Standardium, Designationis et Performantiae PVC-U, PVC-UH, PVC-M et PVC-O NO.1 Introductio ad Normas Productorum

Comparatio Standardium, Designationis et Performantiae PVC-U, PVC-UH, PVC-M et PVC-O

NO.1 Introductio ad Standarda Productorum

Tubi PVC-U, PVC-UH, PVC-M et PVC-O pro distributione aquae sunt omnes rigidi tubi polivinilchloridi parietis solidi. Principalementer utuntur pro ductibus principalibus et ramis systematum subterraneorum pressionis pro transmissione aquae ubi temperatura aquae non excedit 45 °C, et etiam in domibus vel in galeriis tuborum uti possunt. Normae et specificatae hodiernae quattuor generum tuborum in Tabula 1 ostenduntur.

NO.2 Requisita Technica pro Misturis Compositis

Mistura composita significat misturam uniformem resinis PVC primariis et variis additivis necessariis, quae est materia prima directe ad extrudendum tubos PVC usata. Pro tubis pressionis, descriptio formulae et indices praestantiae mixturarum PVC compositarum sunt cruciales, quae statim afficiunt praestantiam producti et vitae longaevitatem. Pro effectu resinis PVC et variis additivis in praestantia producti, vide «Design Formulae PVC et Elaboratio Productorum». Hic liber praecipue indicat indices praestantiae, conditiones graduum et conditiones designandi formulae mixturarum compositarum.

2.1 Requisita Praestantiae pro Misturis Compositis

Inter tubos PVC ad aquam suppeditandam in Sinis, tubi PVC-UH praescribunt requisita physica et mechanica pro mixturis compositis, referentes ad Americanum standard tuborum PVC ad aquam suppeditandam AWWA C900, ut in Tabula 2 ostenditur. Ad praesens, nullae sunt dispositiones de indicibus performantiae pro mixturis compositis aliorum generum tuborum PVC ad aquam suppeditandam. Haec requisita melius regunt electionem materiarum primarum et formulorum tuborum, necnon controllem qualitatis.

Tabula 2: Requisita Physica et Mechanica pro Mixturis Compositis PVC, quae pro Tubis PVC-UH ad Aquam Suppeditandam praescribuntur

requisita Graduum Pro Misturis Compositis

Tubuli pressionis PVC ad vitam technicam 50 annorum proiecti sunt. Misturae compositae tubulorum gradui misturarum compositarum secundum ISO 9080 vel GB/T 18252 subiciendae sunt, id est, probationibus diuturnis hydrostaticis de misturis compositis forma tubulorum, quae a fortitudine classificationis respondenti 20 °C et 50 annis, scilicet Fortitudine Minima Requisa (MRS), caracterizantur. Requisita gradus pro misturis compositis tubulorum PVC-U, PVC-UH, PVC-M, et PVC-O pro distributione aquae in Tabula 3 ostenduntur.

Tabula 3: Requisita Graduum Pro Misturis Compositis Tubulorum PVC pro Distributione Aquae

In ISO 1452-1:2009 materiale ordinantur. Secundum minimam hydrostaticam resistentiam materialium, MRS materialium PVC pro tubis datur 25 MPa, hoc est, gradus materialis est PVC-U 250. Norma nationalis pro tubis PVC-U, GB/T 10002.1-2006, gradum pressionis mixtionum compositarum pro tubis non designat. Tubi PVC-UH pro aqua praestabulant requirunt notam mixtionum compositarum MRS ≥ 25 MPa. MRS tuborum PVC-M est ≥ 24,5 MPa.

MRS tuborum PVC-O in normis ISO specificatum dividitur in quinque genera: 31,5; 35,5; 40; 45; et 50 MPa, quae respondent codicibus graduum materiae primae 315, 355, 400, 450 et 500 respective. Inter eos gradus 400 et 450 communiter magnis partibus producuntur, ceteri vero raro utuntur.

2,3 Requisita delectionis materialium principalium in mixtionibus compositis

Formula tuborum PVC ad supplicandum aquam praecipue constat e resina PVC, stabilizatoribus, lubricantibus internis et externis, implentibus, colorantibus, modificatoribus ictus, auxiliis ad elaborandum, aliaque in certa proportione. Electio et proportio variarum materiarum primarum vitalem functionem agunt in actu et usu tuborum.

Tractatio tuborum PVC magnas requiritiones ad performance fluxus fusibilis resinis PVC habet. In productione vera, resina PVC suspensa typi SG-5 saepe eligitur. Methodi praeparationis PVC dividuntur in methodum ethyleni et methodum carbidi calcici. Methodus ethyleni ethylenum e petroleo extrahit, ducitque ad reactionem chlorini cum ethylene per reactionem substitutionis ut monomerum chlorovinyl generetur, quod deinde polymerizatur ad generationem resinis polyvinyl chloride. Fabricatores representativi includunt Oxy Vinyl LP (USA), Sinopec Qilu Petrochemical Company, Tianjin LG Dagu Chemical Co., Ltd., etc. Methodus carbidi calcici generaliter late in Sinis usurpatur. Carbide calcico (carbido calcico) utitur ad generandum acetylenum cum aqua, acetylenum cum acido chlorhydrico coniungit ut monomerum chlorovinyl producat, deinde resinam polyvinyl chloride per reactionem polymerizationis generat.

PVC est unum ex industriae polymeris maxime thermosensitivis et ad degradationem thermicam pronum. Stabilizatores caloris sunt additamenta necessaria in tractatione tuborum PVC. In processo productionis tuborum PVC, stabilizatores caloris hodie vulgo usitati sunt stabilizatores calcium-zinci et stabilizatores organostannici. Stabilizatores calcium-zinci praesertim utuntur in Europa, stabilizatores organostannici late in Civitatibus Foederatis, et ambo in Sinis. Stabilizatores calcium-zinci generaliter stabilizatores compositi sunt additione relativamente alta; stabilizatores organostannici additione parva utuntur et bonum effectum stabilizandi habent in productione tuborum mediorum et magnorum diametrorum. Si resistentia ad solis radiatio altior requiritur pro tubis, quantitas conveniens antioxidantium et stabilizatorum luminis etiam addi potest.

In tractatione tuborum PVC, lubricantes interni et externi etiam necessarii sunt. Lubricantes principales adhibiti comprehendant acidum stearicum, paraffinum, cereum polyethyleni, et stearatum calcis quod etiam effectum stabilizantem habet. Dosis systematis lubricantis ex rationibus apparaturae et formulae producti designanda est. Clavis est ut mistura composita bonum effectum plasticationis habeat, ita ut temperatura deformationis calore et proprietates mechanicae tuborum non sensibiliter afficiantur.

Secundum producti schemam, carbonas calcicus etiam ad tubos PVC addi potest. Functiones principales carbonatis calcici sunt rigiditatem tuborum meliorare, contractionis rationem minuere, et impensas reducere. Additio carbonatis calcici vim productorum tuborum minuet et fragilitatem auget. Itaque quantitas carbonatis calcici in productione tuborum PVC recte moderanda est. Carbonas calcicus generaliter in carbonatem calcicum grave et carbonatem calcicum leve dividitur. Mixtura composita cum formula carbonatis calcici gravis bonam fluxibilitatem habet et systemati cibationis atque vehendi, praesertim systemati pneumatico, apta est; mixtura composita cum formula carbonatis calcici levis fluxibilitate comparate infirma et densitate parva, sed parum impactus habet in formulam tubi pro distributione aquae ubi additio parva est.

Color tuborum PVC generaliter est griseus vel caeruleus. Colorantes crebro usi praecipue continent dioxidum titanium, nigredinem carbonis et caeruleum phthalocyaninicum. Generaliter quantitas addita colorantum parva est, et debent bona tincturae fortitudine et resistentia aeris habere.

Modificatores ictus et auxilia processuum prosunt meliorationi resistentiae ad ictum et facultati processandi tuborum PVC durante processu.

2.4 Requisitiones ad rationem formularem misturarum compositarum

Ex 2.1 Requisitionibus Praestantiae Pro Misturis Compositis et 2.2 Gradibus Requisitionibus Pro Misturis Compositis apparet quod requisita pro misturis compositis quattuor generum tuborum differunt. Itaque sunt quaedam differentiae in formulae compositione et in pretio quattuor generum productorum tuborum. Ad specificalia compositionis formulae requisita vide Tabulam 4. Propter diversas producti conceptiones, sunt etiam differentiae in indicibus praestantiae productorum, quae dilucide explicabuntur in Sectione 5 huius scripti.

Tabula 4 Compositionis Formulae Requisita Quattuor Generum Tubulorum PVC ad Munera Aquarum

NO.3 Pressio Interna Permissa et Resistentia Pressionis Externae

3.1 Pressio Interna Permissa Tuborum

Tensio designi tuborum pressionis:

σₛ = MRS / C (1)

Ubi: σₛ — Tensio designata tuborum pressionis, MPa; MRS — Fortitudo minima requisa tuborum, MPa; C — Coefficiens servitii (designandi) generalis

Tubus PVC designati sunt ad vitam operativam exspectatam 50 annorum. Cum aqua transportatur ad 20 °C, valores maximi permittendi tensionis designatae pro variis domesticis tubis PVC allatandi aquae ostenduntur in Tabula 5. Pressio nominalis (pressio designata) et pressio operativa pro operatione longa tempore 50 annorum calculantur secundum Formulam (2) et Formulam (3) respective.

Tabula 5 Valores Maximi Permissi Tensionis Designatae pro Variis Domesticis Tubis PVC Pressionis

Nota: Sunt multae gradus materiae primae tuborum PVC-O, quae secundum normas productorum PVC-O concipi possunt; pro gradibus 400 et 450 generaliter, coefficientes usus totius C est 1,6.

Pressio nominalis (pressio designata) tuborum:

P = σₛ × eₙ / dₙ (2)

In quo: P — Pressio nominalis (pressio designata) tuborum, MPa; σₛ — Tensio designata tuborum pressionis, MPa; dₙ — Diametros externus nominalis, mm; eₙ — Spissitudo parietis nominalis, mm

Secundum CJJ 101-2016 "Codex Technicus pro Ingegneria Tuborum Plasticeis Immissis ad Munitionem Aquae" 4.1.7, valor standard pressionis designatae tubi aequalis est 1,5 valoris standard pressionis operativae, scilicet:

P = 1,5 × Pwk (3)

In quo: Pwk — Pressio operativa tuborum, MPa

Intelligi potest coefficientem usus (designandi) totius tuborum PVC-UH superiorem esse illi tuborum PVC-M et tuborum PVC-O, hoc est, securitatem maiorem in usu diuturno praebere.

3.2 Resistentia Pressionis Externi Tuborum

Secundum definitionem rigiditatis anuli in 2.4.2 normae GB/T 19278-2018, rigiditas anuli habet relationem cubicam ad spissitudinem parietis tubi. Formula calculi simplificata pro rigiditate anuli (S) est:

S = 0,0186 × E × (eₙ / dₙ)³ (4)

In qua: S — Rigiditas anuli, kN/m²; E — Modulus elasticitatis materiae parietis tubi, qui pro tubis PVC in specificiatione datur 3000 MPa; dₙ — Diametros exterior nominalis, mm; eₙ — Spissitudo parietis nominalis, mm

Intellegi potest quod pro tubis eadem diametro externa, quanto maior est crassitudo parietis, tanto maior est rigiditas annularis, et quo maior resistentia deformationi pressionis externae. Comparatio rigiditatis annularis quattuor generum tuborum ostenditur in Tabula 6 (sumptis tubis cum pressione nominali 1,0 MPa exempli gratia). Ex Tabula 6 apparet quod ex perspectiva parametrorum designandi, tubi PVC-M et PVC-O tenuiores crassitudines parietum eligere possunt ad necessitudines pressionis usus implendas, sed crassitudo parietis nimis tenuis etiam ducit ad impariorem resistentiam deformationi pressionis externae.

Tabula 6: Comparatio Rigiditatis Annularis Quattuor Generum Tuborum

Quando comparentur eadem rigiditate annulari, tubi PVC-M et PVC-O gradus pressionis nominalis superiores habent. Propter altiores impensas formulae materialis et impensas elaborationis, etiam pretia tuborum maiora sunt quam eorum PVC-U et PVC-UH.

NO.4 Requisita Indicis Praestationis

4.1 Tubi PVC-U et PVC-UH ad Munitionem Aquae

Quaedam sunt differentiae in indicibus praestantiae tuborum PVC-U quae continentur in normis nationalibus et iis quae continentur in normis ISO 1452-2. Minuuntur conditiones resistentiae pressionis, conditioque resistentiae ad ictum melioratur, hoc est, conditio experimenti ictus ponderis cadentis (TIR) est ≤ 5%, quod altiores conditiones pro tenacitate tubi ponit comparatum cum TIR ≤ 10% in normis ISO. Tubi PVC-UH componuntur secundum normam ISO pro tubis PVC-U ad ducendum aquam et secundum normam Americana pro tubis PVC ad ducendum aquam. Requirimenta physica et mechanica tuborum includunt experimentum compressivum et praestantiam hydrostaticam totius tubi, sic efficiens inspectionem qualitatis producti pro singulo tubo. Praeterea, conditio resistentiae ad ictum altior est quam in normis ISO, et conditio experimenti ictus ponderis cadentis augetur ad TIR ≤ 5% comparatum cum normis ISO. Comparatio indicatorum praestantiae inter domesticos tubos PVC-U ad ducendum aquam et tubos PVC-UH ad ducendum aquam ostenditur in Tabula 7.

Tabula 7 Comparatio Indicium Perfectionis Inter Tubos PVC-U et PVC-UH ad Munera Aquae

Ex longa curva normativa hydrostatica PVC-U 250, quae in ISO 1452-1:2009 datur (ut in Figura 1 ostenditur), apparet quod in experimento hydrostatico prolongato tuborum, quae conditionem mixtionis compositae gradus MRS ≥ 25 MPa satisfaciunt, exigentia pressionis brevi tempore etiam ex curva normativa videtur. Exigentia stressionis circuli correspondens ad 20 °C et 1 h est 42 MPa, et exigentia stressionis circuli correspondens ad 60 °C et 1000 h est 10 MPa. Ex Tabula 7 apparet quod tubi PVC-UH praestantiae pressionis resistentiae curvae normativae hydrostaticae prolongatae PVC-U 250 satisfaciunt, dum tubi PVC-U, qui in normis nationalibus specificantur, in indicibus resistentiae pressionis brevi tempore (20 °C, 1 h, stressio circuli 38 MPa) infra requisita curvae normativae sunt, nec praestantiae designandi MRS ≥ 25 MPa pro tubis PVC-U, quae in normis nationalibus continentur, satisfaciunt.

4.2 Tubi PVC-M pro distributione aquae

Tabula 8 ostendit normativas exigentias de praestantia pro tubis ad aquam suppeditandam ex PVC-M. Apparet ut producta ex PVC-M provisiones habeant de impetu ponderis cadentis, de hydrostatico experimento tubi incisi, et de robore C-annuli. Pro tubis cum dn ≥ 110 mm, experimentum impetus ad altam velocitatem ad 23 °C et 20 m praescribitur, quod exigentias altas ad resistendum impetui et robur producti ponit. Producta tubulorum secundum normam nationalem pro PVC-M bonum robur et bonam resistentiam ad impetum habent.

Tabula 8: Exigentiae Praestantiae pro Tubis ad Aquam Suppeditandam ex PVC-M (GB/T 32018.1-2015)

Praeter altas exigentias de resistentia ad impactum et tenacitate, producta tuborum PVC-M etiam exigunt resistentiam ad pressionem. Ideo, pretium formulare productorum tuborum PVC-M, quae secundum normas fabricantur, superat pretium tuborum PVC-U vel PVC-UH consuetorum, et efficiens elaborationis est relativus parvus; propter diminutionem coefficientis usus (design) totalis, pressio nominalis eorum est unum gradum altior quam tuborum PVC-U vel PVC-UH consuetorum. Ideo, pretium per metrum tuborum eiusdem gradus pressionis fere idem est, aut tubi PVC-M sunt leviter cariores. Pro tubis in terram demissis, resistentia ad pressionem diuturna est principalis indicatio producti, et resistentia ad impactum et tenacitas tantum opus est ut exigentias usus normalis implent.

4.3 Tubi PVC-O ad aquam suppeditandam

Tabula 9 ostendit praestationis normativas conditiones pro tubis PVC-O ad aquam vehiculam. Tubi PVC-O sunt speciei structurae catenae molecularis PVC, quae per tractum axialem et radialem tubi PVC-U extrusi formantur per apparatus secundarios et certum processum, ut longae moleculae PVC in tubo regulariter in directione biaxiali disponantur. Difficultas productionis est magna, et conditiones formulae, apparatum ac processus valde severae sunt. Nunc maximum diametrum, qui domi forisque produci potest, tantum 630 mm est, redditus producti minor est quam aliorum trium generum tuborum, et formula producti ac costa elaborandi ambae sunt altissimae.

Tabula 9: Conditiones Praestationis pro Tubis PVC-O ad Aquam Vehiculam (CJ/T 445-2014)

Nota: Structura plana adhaerens non debet uti pro tubis PVC-O.