Трубы из ПВХ и ХПВХ широко используются в водопроводных системах благодаря их относительно низкой стоимости и простоте установки.

ХПВХ предпочтительнее ПВХ при некоторых применениях, для которых необходимы повышенные огнестойкость и теплостойкость.

Мы осуществили исследование причин отказов многих труб и арматуры из ПВХ и ХПВХ. Мы рассмотрели всевиды разрушений, от простых трещин (Рисунок 1) до деталей, которые были полностью разрушены (Рисунок 2). Наш анализ отказов показал, что существует множество потенциальных причин выхода из строя. Причины отказов, которые были нами установлены, а также те испытания, которые мы использовали для диагностики причин, объединены в таблицу 1.

Рисунок 1: Трещины в трубе из ХПВХ , образовавшиеся из-за напряжения, вызванного воздействием окружающей среды

Рисунок 2: Восстановленное колено трубы из ПВХ, которое распалось на части в процессе использования

Таблица 1: Причины выхода из строя труб и виды испытаний, которые потребовались для диагностики

Наше исследование показывает, что наиболее распространенной причиной отказа труб из РVC и ХПВХ является воздействие несовместимых химических веществ. Сочетание напряжения, которое возникает в трубах, и воздействия несовместимых химических веществ приводит к тому, что обычно называется образованием трещин из-за напряжения, вызванного воздействием окружающей среды или ESC. Именно это и произошло с трубами спринклерной системы пожаротушения из ХПВХ: поскольку это статическая система, загрязняющие вещества, которые были смыты в систему труб при начальной опрессовке, остались внутри трубы.

Дефекты смолы
ПВХ и ХПВХ продаются производителями смолы в виде небольших частиц. Частицы смолы имеют особый набор свойств. Основными свойствами частиц смолы, которые обусловливают эксплуатационные характеристики, являются индекс расплава полимера, кристалличность смолы и содержание наполнителя. Качество смолы можно оценить с помощью испытания ASTM.

Дефекты труб
Пластамассовые трубы производят с помощью экструзии расплавленной смолы ПВХ и ХПВХ через круглый пуансон с удерживанием матрицы с помощью тонких металлических стоек. Когда поток расплава смолы проходит через пуансон, он разрезается стойками. Хотя, проходя через пуансон, расплавленная смола и нарезается стойками, затем эти потоки должны слиться воедино для создания твердой трубы. Если условия экструзии не оптимизированы, получается неполное слияние, которое приводит к образованию длинных продольных нитевых линий по всей длине стенки трубы. Такие продольные линии спая в большей мере подвержены проникновению следовых органических загрязнителей, которые могут присутствовать в воде, которая пропускается или содержится в трубе. Это и приводит к образованию трещин из-за напряжения, возникающего при воздействии окружающей среды. (ESC). Трещины, возникающие на месте линий спая, проявляются как прямые трещины, распространяющиеся на всю длину трубы и у них нет четко определяемой исходной точки. Также обычно присутствуют заметные линии экструзии, которые располагаются параллельно трещине с одной или с обеих сторон от нее, как показано на Рисунке 3.

Рисунок 3: Линии экструзии на внутренней поверхности трубы спринклерной системы из ХПВХ, дающие в результате формирование прямой трещины из-за воздействия следовых органических загрязняющих веществ

В самом деле, процесс экструзии труб и сам по себе дает в результате трубы с умеренным внутренним напряжением. По мере того, как поток молекул полимера проходит через пуансон, молекулы присоединяются друг к другу. После того, как они выходят из пуансона, пластмассу немедленно охлаждают, и расплавленная пластмасса становится твердой, в результате чего молекулы полимера замерзают, будучи скорее соединенными друг с другом, нежели в своем естественном состоянии случайного распределения. Поскольку стенки трубы замерзают в неестественном состоянии, они находятся в напряженном состоянии перед установкой. Поскольку труба находится в напряженном состоянии, она ищет возможности снять напряжение. К числу факторов, которые позволяют снять напряжение, относятся тепло и воздействие некоторых органических загрязняющих веществ, которые размягчают пластмассу. При воздействии некоторых органических или углеводородных химических веществ поверхность трубы поглощает химические вещества и становится мягче, что позволяет поверхности снять напряжение. В результате этого процесса образуются волосяные трещины, которые обычно располагаются продольно вдоль трубы по направлению ориентации молекул полимера. В отличие от трещин в виде прямых линий, которые были описаны в предыдущем разделе, эти трещины обычно бывают более неровными. Если при установке на трубу будет воздействовать дополнительное напряжение из-за слишком тугой фиксации, или установки в слегка согнутом состоянии, это дополнительное напряжение экспоненциально увеличит чувствительность трубы к воздействию веществ ESC. Поскольку эти трубы предназначены для использования при работе с водными средами, может создаться впечатление, что воздействие веществ ESC будет редким; этого, тем не менее, не происходит. Промывая внутренние поверхности вышедших из строя труб (там, где есть следы воздействия ESC) с помощью растворителя, и, анализируя после этого полученную жидкость, мы выявили множество органических загрязняющих веществ. Наиболее распространенными источниками загрязняющих веществ являются смазочные масла резьбовых соединений металлических труб, герметизирующие вещества резьбовых соединений, и покрытия, наносимые на внутреннюю поверхность металлических труб, которые соединяются с пластмассовыми трубами. Эти покрытия могли быть нанесены внутри металлических труб, чтобы избежать коррозии и т. д.
Как уже упоминалось выше, спринклерные системы из ХПВХ особенно чувствительны, поскольку они находятся под довольно постоянным статическим давлением (центробежное растягивающее напряжение) на протяжении длительных периодов времени. Присутствие следовых углеводородных загрязняющих веществ в воде вызывает их медленное всасывание в трубу, из-за чего образуются трещины, особенно в тех местах, где труба находится под дополнительным напряжением из-за того, что ее слегка согнули, чтобы она вошла в отверстие, или из-за того, что ее слишком туго зафиксировали.
 

Дуэйн Придди, http://www.omnexus.com

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка труб из ПВХ можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков  «Рынок труб из ПВХ в России».