HDPE-rör – beskrivning och egenskaper

I denna artikel: En historia av polyetenrör vad är skillnaden mellan LDPE och HDPE; egenskaper hos lågtryckspolyeten (hög densitet); för- och nackdelar med HDPE-rör; teknik för produktion av rör från lågtryckspolyeten; beslag för polyetenrör.

Plast i form av en köksifon för dränering av vatten började storma kommunikationer i våra hem och lägenheter runt 80-talet och ersatte helt de tidigare populära stål- och gjutjärnssifonerna. I mitten av 90-talet blev plaströr oväntat VVS-rör, attraktiva för sin nyhet, låg vikt, pris och absolut motståndskraft mot korrosion. Det verkar som om mer än 15 års närvaro på den ryska marknaden borde polyetenrör ha blivit bekanta för husägare, men vissa av dem behandlar fortfarande plast i vattentillförseln med misstro och misstänksamhet. Vi erbjuder att undersöka egenskaperna hos lågtryckspolyeten och rör tillverkade av det.

Historia av polyetenrör

Polyeten, som andra typer av plast, erhölls av misstag. År 1898 genomförde Hans von Pechmann, en tysk fysiker, ytterligare ett stadium av forskning om diazometan, som han hade fått fyra år tidigare, ett ganska farligt ämne med kemiskt ursprung. Efter ett experiment med uppvärmning av diazometan upptäckte von Pechmann ett vitt, vaxartat ämne längst ner i kolven, som visade sig vara polyeten eller, som kemisten kallade det, polymetylen. I början av 1900-talet fanns det ingen industriell efterfrågan på Pehmann-polyeten med öppen källkod, så skapandet glömdes i 37 långa år..

Efter första världskriget började stora industriister leta efter nya material för att isolera elektriska kablar och anförtro deras utveckling till kemiska laboratorier. De brittiska kemisterna Reginald Gibson och Eric Fawcett agerade inom ramen för en sådan order, och återupptäckte polyetylen genom att placera en blandning av eten och bensaldehyd i en tryckkammare med ett tryck på hundratals atmosfärer. Kemisterna ansåg att det erhållna vita, vaxliknande ämnet var ett misstag under experimentet, särskilt eftersom de inte lyckades återfå polyeten – under det första experimentet kom luft oavsiktligt in i tryckkammaren, experimenterna tog inte detta med.

ICI-laboratorium

Efter att ha undersökt ett ämne oavsiktligt erhållet av Gibson och Fawcett, beslutade kemisten Michael Perrin, som också arbetade för ICI-koncernen, att skapa en teknik som skulle göra det möjligt att få polyeten i industriell skala. Utvecklingen av tekniken tog Perrin fyra år (han började undersöka polyeten 1935) och krönades med framgång först 1939 – ICI fick i år ett patent för produktion av högtryck (låg densitet) polyeten. Under andra världskriget expanderade polyetenproduktionen – denna plast användes för att isolera koaxiella radarkablar. Sedan 1944 har polyetenförpackningar varit efterfrågade i USA bland ägarna till butikskedjor..

Polyetylen med högt tryck hade en ganska hög mjukhet och plasticitet, därför var det perfekt för tillverkning av förpackningar för förpackningsprodukter som köpts av kunder. Det var dock inte lämpligt att använda i kommunikationsnät som transporterar varmt vatten – experimentrören skapade av denna polymer tillät inte vatten att passera, men kunde inte hålla gaser, eftersom intermolekylära bindningar i LDPE inte är tillräckligt starka.

1951 utvecklade kemisterna Paul Hogan och Robert Banks, som arbetade för Phillips Petroleum Corporation, en katalysator för polymerisation av polyeten, kromtrioxid. I närvaro av en katalysator skulle polyeten kunna produceras vid mer måttligt tryck och temperatur. Användningen av nya katalysatorer för framställning av polyetengranulat har skapat möjligheten att skapa plaströr för tillförsel av kallt och varmt vatten samt för avloppskommunikation. Två år senare skapade den tyska kemisten Karl Ziegler katalytiska system baserade på organoaluminiumföreningar och titanhalider, vilket gjorde det möjligt att erhålla lågtryck (hög densitet) polyeten, som kännetecknas av högre styvhet och styrka än LDPE. På 70-talet fylldes Ziegler-katalysatorsystemet med nya typer, vilket gjorde det bland annat möjligt att producera ett brett sortiment av polyetenhartser.

Egenskaper hos lågtryckspolyeten

Denna polyeten produceras genom gasfas-, suspension- och lösningsteknologier, polymerisation sker under tryck från 1 till 5 kg / cm². Den har en densitet på över 0,941 g / cm3, är ganska stel och är på grund av sin kristallina struktur något transparent eller ogenomskinlig. På grund av den svaga förgreningen av molekylbindningar ger intermolekylära krafter hög draghållfasthet i lågtryckspolyeten. Smälttemperaturen är cirka 130 ° C, vilket är 20 ° högre än den för LDPE, men detta gör polyetenbeständig mot upphettningstemperaturer under drift av färdiga produkter (cirka 121 ° C).

Jämfört med högtryckspolyeten är HDPE: s fukt- och gaspermeabilitet 5 gånger lägre, den har större kemisk beständighet mot fetter och oljor. Liksom LDPE är den mottaglig för miljösprickor, men polyeten med hög molekylvikt med låg densitet har inte denna nackdel. Beroende på märke är HDPE resistent mot låga temperaturer från -50 ° C och lägre.

Ett brett sortiment av produkter tillverkas av högtryckspolyetylenpåsar och förpackningsfilm för detaljhandelskedjor, rör, isolering av högspänningselektriska kablar, olika nät, tankar och burkar, PET-flaskhylsor, möbelinredning, tillbehör till bilar, barnleksaker och spel komplex, möbler etc..

I Ryssland produceras primär lågtryckspolypropylen hos företagen i OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez, importerad från Europa och Asien, sekundär (erhållen från återvinningsbara material) produceras av ett antal små tillverkare.

Egenskaper för HDPE-rör

Fördelar med lågtryckspolymerrör (hög densitet):

• De har en lång livslängd – minst 40 år. En sådan period fastställdes ursprungligen under deras utveckling på 50-talet av förra seklet..
• De är inte utsatta för frätande och kemisk påverkan, dvs de kräver inte förnybart katodiskt skydd när de ligger i marken, dvs de kräver inte underhåll.
• Med samma egenskaper är kostnaden för polyetenrör lägre än stål.
• På grund av de invändiga ytornas oändliga jämnhet avsätts inte skala och slam på dem, ändras inte den inre diametern under hela livslängden.
• De har låg värmeledningsförmåga – deras värmeförlust och graden av kondens på ytterytan är extremt liten.
• Om vätskan inuti HDPE-röret fryser kommer inte förstörelse av strukturen att inträffa, eftersom rörets diameter ökar under diametern för den frusna vätskan (med 5-7% av originalet) och kommer att återgå till den föregående efter upptining av den transporterade vätskan.
• Rörens vikt är 6 gånger lägre än vikten på stålrör med samma diameter och maximalt arbetstryck, vilket i hög grad underlättar transport och installation.
• Hög motståndskraft mot vattenhammare tillhandahålls av låg elasticitetsmodul för HDPE-rör.
• Svetsning av polyetenrör är mycket lättare, snabbare och billigare än stålrör. Dessutom förlorar de svetsade lederna av HDPE-rör inte sin tillförlitlighet över tid..
• Fullständig miljösäkerhet tack vare vilka polyetenrör får användas i rörledningar som förser befolkningen med dricksvatten.

Nackdelar med polyetenrör:

• Begränsningar av temperaturen på den transporterade vätskan, vilket gör det svårt att använda dem i värme- och varmvattenförsörjningssystem.
• Specifik monteringsteknik.
• Jämfört med dem har stål- och gjutjärnrör högre mekaniska egenskaper. Livslängden för polymerrör som ligger i marken beror på typen av lokal jord (dess rörlighet).
• Deras prestanda reduceras under påverkan av ultraviolett strålning (graden av resistens mot ultraviolett strålning beror på katalysatorerna som används vid produktion av råmaterial – HDPE-granuler).

HDPE rörproduktionsteknik

Linjen för produktion av polyetenrör ligger i ett relativt litet område – cirka 100 m².

HDPE-granuler av en viss kvalitet hälls i extrudertratten, värms till smälttemperaturen och mjukas. Den smälta polyetenen kommer in i extruderns raka genomgående huvud och passerar vid dess inlopp genom filternätet och nätet på vilket dornen är installerad (strömlinjeformat koniskt munstycke). Den smälta polyetenen omsluter dornen proportionellt och följer matris för det framtida röret, där det har formen av ett rör med en given diameter. Dornkroppen har ett inbyggt munstycke för tillförsel av tryckluft som kyler väggarna i polyetenröret vid utgången från matrisen.

Det härdade röret dras ut ur strängsprutan med hjälp av en speciell anordning, vars gripdiameter motsvarar rörets diameter. Avgasanordningen leder röret genom kylenheten, där banan är täckt med vattenströmmar från munstyckena.

Styrningen av väggtjockleken och frånvaron av förvrängningar av rörets geometriska form utförs av en icke-kontaktmätanordning. Bakom det finns en markeringsanordning som tillämpar lämplig märkning på HDPE-rörkroppen genom prägling eller utskrift.

Om ett rör tillverkas med en diameter som överstiger 125 mm, skärs det efter märkning i bitar med den erforderliga längden med en rörlig guillotin eller cirkelsåg, som följer längs rörbanan med hastigheten för att dra ut den från extrudern. Rör med mindre diameter uppsamlas av dragrullaren i spolarna.

Förutom extruderhuvudets strukturella egenskaper påverkas polyetenrörets kvalitetsegenskaper av temperaturen på smältan, hastigheten på dess flöde och dragning. Under flödet genomgår smälta HDPE-molekyler orientering, vilket påverkar rörets axiella krympning efter att ha lämnat extrudern, såväl som anisotropi (närvaron av grovhet på ytan på det färdiga röret). Graden av axiell krympning av ett polyetylenrör beror också på hastigheten på dess dragning – om det är högre än hastigheten för smältan vid utloppet ökar den axiella krympningen och tunnningen av väggarna.

Trycklufttillförselens intensitet (tryckkalibrering) beror på diametern, rörväggens tjocklek, på egenskaperna hos en given polymerkvalitet och dess smälttemperatur i extrudern. Lufttryckskalibreringen justeras när den första rörledningen lämnar extrudern genom experimentell avstämning. Om lufttrycket är otillräckligt, kommer märkbara krusningar att bildas på rörväggarna, om överdriven kommer den ökande friktionen att orsaka flera mikrokrackar, vilket avsevärt minskar styrkan hos rörväggarna.

Beslag för polyetenrör

Tre typer av beslag används för att ansluta HDPE-rör – för svetsning av rumpor (utan att använda en elektrisk spiral), för elektrisk svetsning och kompressionsbeslag.

Knoppsvetsbeslag (tappar) gör det möjligt att svetsa rören tillsammans. Butt svetsning utförs i följande sekvens: blinkande av ändarna på rör och rördelar; värma de svetsade sektionerna med en elektrisk uppvärmningsanordning till ett visköst fluiditetstillstånd; ta bort värmeanordningen och ansluta de delar som ska svetsas samman under tryck. Det är viktigt att koppla kopplingen och röret till varandra så snart som möjligt efter att värmeanordningen har tagits bort, för att förhindra att plasten svalnar. För att säkerställa en stark och pålitlig söm är det också nödvändigt att helt eliminera möjligheten att dammpartiklar kommer in i sömmen..

HDPE-armaturer avsedda för elektrisk svetsning levereras med inbäddade trådvärmare (elektriska motstånd) – när en elektrisk ström tillförs tråden leder dess uppvärmning till att polymeren smälter i fogområdena. När kopplingen och röret är anslutna avbryts spänningsförsörjningen och en hög täthetsanslutning bildas. Elektrofusionsbeslag svetsas i polymerrör med hjälp av speciella svetsmaskiner som gör att du kan justera svetsläget enligt rörets dimensioner och beslag som ska skäras i det. Denna svetsmetod är särskilt bekväm för att reparera svåråtkomliga rörledningsavsnitt..

Konstruktionen av en plaströrledning med kompressionsbeslag är mycket enkel eftersom den inte kräver någon ytterligare förberedelse av HDPE-rör. Kompressionsbeslag är anslutna till rör utan att demonteras i sina beståndsdelar – gummitätningen komprimeras av presshylsan i det läge där det är nödvändigt med samtidig begränsning av komprimering, varigenom rördeformationer förhindras, och klämringen av en speciell design kommer inte att möjliggöra att försvaga anslutningen. Installation av rörledningen genom att ansluta kompressionsbeslag kan utföras när som helst på året, inklusive vid undervattentemperaturer, medan hela arbetsomfånget är tillgängligt för mänsklig utförande utan specialutbildning..