Jdi na obsah Jdi na menu
 


Zde je obsah

20. 12. 2022

Plastová a laminátová potrubí

(základní informace o plastech, vlastnosti potrubí z plastů, tvorba potrubní třídy z plastů, kompenzace délkové roztažnosti a uložení potrubí z plastů, pružnostní analýza potrubí, spec. mezní stavy, kompozity a lamináty, potrubní komponenty, tvorba potrubní třídy z laminátů, pružnostní analýza)

 

Obsah:

1. Veličiny, jednotky a jejich označení. 7

2. Teoretický základ pro plasty.. 11

2.1. Základní informace. 11

2.1.1. Rozdělení plastů. 11

2.2. Struktura plastů. 12

2.2.1. Molekulární struktura plastů. 12

2.2.2. Nadmolekulární struktura plastů. 12

2.3. Společné vlastnosti plastů. 14

2.3.1. Základní vlastnosti plastů. 14

2.3.2. Termodynamické vlastnosti plastů. 15

2.3.3. Mechanické vlastnosti plastů. 16

2.3.4. Tepelné vlastnosti plastů. 18

2.3.5.   Elektrické vlastnosti plastů. 19

2.3.6. Chemická odolnost plastů. 20

2.4. Viskoelasticita, viskoplasticita. 21

2.4.1. Viskoelasticita. 21

2.4.2. Primární a sekundární napětí a jejich pohyb v čase. 21

2.4.3. Modul viskoelasticity a jeho pohyb v čase. 22

2.4.4. Viskoplasticita. 24

2.5. Reologické modelování materiálových vlastností plastů. 25

2.5.1. Základní články reologických modelů. 25

2.5.2. Kelvin-Voigtův model 26

2.5.3. Maxwellův model 27

2.5.4. Norton-Hoffův model 28

3. Vlastnosti potrubí z plastů.. 30

3.1. Skořepiny z plastů. 30

3.2. Rozměrové řady plastových trubek. 30

3.3. Materiály plastových trubek. 31

3.3.1. Polyetylén (PE) 31

3.3.2. Polypropylén (PP) 32

3.3.3. Polybutén (PB) 32

3.3.4. Polyvinylchlorid (PVC) 33

3.3.5. Polyvinylidénfluorid (PVDF) 33

3.3.6. Akrylonitrilbutadyenstyrén (ABS) 33

3.3.7. Perfluoralkoxy-copolymer (PFA) 34

3.4. Technické normy pro získání materiálových vlastností plastů: 34

4. Tvorba potrubní třídy pro potrubí z plastů.. 35

4.1. Tlakoteplotní  tabulka. 35

4.2. Výpočet tloušťky stěny. 35

4.3. Komponenty potrubní třídy. 35

4.3.1. Trubky, tvarovky. 35

4.3.2. Spojování, příruby. 35

4.3.3. Spojovací materiál a těsnění 36

4.3.4. Kompenzátory a armatury. 36

5. Kompenzace délkové roztažnosti a uložení potrubí z plastů.. 37

5.1. Příčina nutnosti kompenzace délkové roztažnosti 37

5.2. Klasická kompenzace délkové roztažnosti v kombinaci s klasickým uložením.. 37

5.2.1. Kompenzační tvary plastů totožné s potrubím z oceli 37

5.2.2. Kompenzační tvary potrubí specifické pro plasty – dilatační smyčky. 38

5.3. Kompenzace vlnovcovými kompenzátory. 38

5.3.4. Uložení klasické. 39

5.3.4.1. Zásady používání podpěr. 39

5.3.4.2. Příklady použití sestavy podpěr. 40

5.4. Klasická kompenzace délkové roztažnosti v kombinaci s uložením do korýtek. 42

5.4.1. Zásady používání podpěr. 42

5.4.2. Maximální možná délka potrubí bez korýtka. 42

5.4.4. Příklady použití sestavy podpěr. 42

5.5. Kompenzace plastových potrubí „pevnou montáží“. 44

5.5.1. Kompenzace délkové roztažnosti 44

5.5.2. Zásady používání podpěr a jejich vzdálenosti 46

5.5.3. Příklady použití sestavy podpěr při „pevné montáži“. 47

6. Náhrada kovových potrubí za plastové.. 49

6.1. Seznam nebezpečí při náhradě potrubí za plastové a opatření proti tomuto nebezpečí 49

6.1.1. Omezení tlaku a teploty. 49

6.1.2. Nebezpečí vysoké tepelné roztažnosti 49

6.1.3. Nebezpečí stárnutí plastů vlivem UV záření 49

6.1.4. Nebezpečí vzniku elektrostatického náboje v zónách s nebezpečím výbuchu. 49

6.1.5. Nebezpečí zabránění boje s požárem.. 50

6.1.6. Nebezpečí chybného spojení plastových a kovových potrubí 50

6.2. Důvody, proč se i přes uvedená nebezpečí plastová potrubí prosazují 50

6.2.1. Cenová úroveň. 50

6.2.2. Chemická odolnost plastových potrubí 51

6.2.3. Schopnost tlumení kmitů a rázů. 51

6.3. Některé realizované případy náhrady kovových potrubí plastovými 51

6.3.1. Kanalizační přípojky a stokové sitě. 51

6.3.2. Rozvody vody. 52

6.3.3. Rozvody zemního plynu. 53

6.3.4. Průmyslové aplikace. 54

6.3.5. Rozvody vzduchu. 54

7. Pružnostní analýza potrubí plastů (tj. viskoelastických materiálů).. 55

7.1. Které materiály, vhodné pro výrobu potrubí, jsou viskoelastické?. 55

7.2. Popis mechanismu porušení plastů. 55

7.2.1. Porušení při krátkodobé zkoušce. 55

7.2.2. Porušení krípem.. 56

7.3. Aplikace hypotéz Tau-max (Max3DShear) a HMH (von Mises) na plastová potrubí 56

7.4. Překročení dovolené krátkodobé pevnosti 56

7.5. Překročení dovoleného namáhání plastu, které je závislé na čase. 57

7.5.1. Kritéria dovoleného namáhání za působení viskoelastického stavu. 57

7.5.2. Pevnost potrubí za určitý čas daný únavovou únosností 57

7.6. Vyhodnocování napětí 58

7.7. Možnosti výpočtu  programem  pro pevnostní výpočty potrubí 59

7.7.1. Základní informace. 59

7.7.2. Vliv viskoelasticity a viskoplasticity. 59

7.7.3. Určování koeficientu bezpečnosti 60

7.7.4. Rozdílné a neprobádané jevy u plastů, důležité pro výpočet. 61

7.7.5. Způsob výpočtu uložení plastových potrubí do korýtka. 61

7.8. Výpočet plastových potrubí podle GOST. 61

8. Speciální mezní stavy pro plastová potrubí. 63

8.1. Seznam a uspořádání mezních stavů potrubí 63

8.1.1. Mezní stav únosnosti 63

8.1.2. Mezní stav použitelnosti 63

8.2. Speciální mezní stavy únosnosti pro plastová potrubí 64

8.2.1. Stabilita vůči podtlaku, stabilita při ohybu vůči zhroucení tlakové oblasti nad podpěrou i jinde. 64

8.2.2. Plastová hrdla aparátů. 64

8.3. Speciální mezní stavy použitelnosti pro plastová potrubí 64

8.3.1. Nepřekročení průhybu pro spádování a odvzdušňování potrubí 64

8.3.2. Nepřekročení posuvu způsobeného tepelnou dilatací 65

8.3.3. Vzpěr potrubí z plastů. 65

8.3.4. Zvlnění potrubí 66

8.4. Určení zkušebního tlaku pro plastová průmyslová potrubí 67

9. Teoretický základ pro kompozity (lamináty). 69

9.1. Základní informace. 69

9.2. Metoda návrhové analýzy. 70

9.2.1. Objemový a hmotnostní podíl vláken. 70

9.2.2. Metoda maximálního napětí 71

9.2.3. Metoda maximálních deformací 71

9.3. Výpočet napětí a deformace. Klasická laminátová teorie (CLT) 71

9.4. Složení kompozitů. 73

9.4.1. Popis a druhy kompozitů. 73

9.4.2. Vysvětlení zkratek a názvosloví 73

9.4.3. Vlastnosti použitých materiálů. 74

9.4.4. Kompozit UP / jednosměrná skleněná výztuž. 74

9.4.5. Kompozit UP/ tkaná skleněná výztuž. 75

9.5. Porušení kompozitů. 76

9.5.1. Porušení vláken. 76

9.5.2. Porušení mezi vlákny. 76

9.5.3. Podmínky pevnosti laminátů (Puckova hypotéza) 76

10. Potrubní komponenty z FRP/GRP.. 77

10.1. Všeobecný úvod. 77

10.2. Výpočet potrubních komponent 77

10.2.1. Metoda návrhové analýzy pro trubku. 77

10.2.2. Metoda maximálního napětí 78

10.2.3. Metoda maximálních deformací 79

10.3. Výroba potrubních komponent 79

10.3.1. Vrstvení laminátů. 80

10.5. Normy pro potrubí z FRP/GRP. 80

10.5.1. Potrubní kompozity  podle normy EN.. 80

10.5.2. Potrubní kompozity podle norem DIN.. 81

10.5.2.1. Trubky. 81

10.5.2.2. Tvarovky. 83

10.6. Oprava ocelových potrubí FRP/GRP bandáží 84

11. Tvorba potrubní třídy z GRP/FRP.. 85

11.1. Všeobecná fakta pro tvorbu potrubní třídy a rozdíly v případě laminátů. 85

11.2. Komponenty potrubní třídy. 86

12. Náhrada kovových potrubí za FRP/GRP potrubí. 87

12.1. Seznam nebezpečí při náhradě potrubí za plastové a opatření proti tomuto nebezpečí 87

12.2. Důvody, proč se i přes uvedená nebezpečí tato potrubí prosazují 88

12.3. Kompenzace délkové roztažnosti v kombinaci 88

12.4. Některé realizované případy náhrady ocelových potrubí laminátovými 89

13. Pružnostní analýza potrubního systému z FRP/GRP.. 90

13.1. Mechanismy poškození potrubní z FRP/GRP. 90

13.1.1. Porušení vláken. 90

13.1.2. Porušení mezi vlákny. 90

13.1.3. Poškozování při cyklickém zatížení 90

13.2.Výpočet potrubního systému z FRP/GRP – všeobecné zásady. 90

13.2.1. Maximální napětí 90

13.2.2. Maximální deformace. 91

13.3. Výpočet potrubí z FRP/ GRP podle normy ISO.. 92

13.3.1. Teorie. 92

13.3.1.1. Součinitelé koncentrace napětí a poddajnosti 94

13.3.2 Vyhodnocení napětí 94

13.4. Výpočet potrubí z FRP/ GRP podle britských norem.. 95

13.5. Možnosti výpočtu  programem  pro pevnostní výpočty potrubí 96

14. Související technické normy.. 98

14.1. Plastová potrubí 98

14.2. Laminátová potrubí 99

15. Použitá literatura a literatura pro další studium... 101

15.1. Odborná literatura. 101

15.2. Firemní literatura. 102

15.3. Zajímavé internetové adresy. 103