авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Гибридные пластики слоистой структуры и бестраншейные технологии ремонта подземных трубопроводов и коммуникаций

-- [ Страница 3 ] --

Вязкость разрушения композитов тесно связана с такими фундаментальными прочностными характеристиками при оценке несущей способности композита, как о безопасное и к критическое напряжение: о/к = Ко/КQ. Безопасное напряжение о соответствует такому напряжению в композите, при котором трещина только зарождается, а при к трещина начинает самопроизвольно расти.

В работе впервые построены термокинетические кривые разрушения композита на основе стеклоткани, ПЭТФ - войлока и смолы ПН-1, а также получены значения безопасного и критического напряжений для слоистых ПКМ на основе смолы ПН-1 при разных условиях эксплуатации. Термокинетические кривые разрушения композита были использованы для оценке несущей способности материала трубы при воздействии повышенных температур.

3.3. Исследование вязкоупругих свойств и длительной прочности ПКМ слоистой структуры, используемых для ремонта трубопроводов и коммуникаций

Долговечность полимерных композиционных материалов и, следовательно, конструкций трубопроводов имеет важное практическое значение. Прогнозирование срока эксплуатации материалов и конструкций в сложных условиях их работы является трудной задачей, так как это функция многих переменных. Длительную прочность композита можно определить, зная кратковременные упруго-прочностные характеристики композита, его предельную деформацию и реологические параметры. Задача в основном сводится к нахождению реологических констант композита и оценке его сплошности. Методика определения упругих констант и параметров А, и ПКМ ранее была детально разработана и заключается в построении экспериментальных кривых податливости материала: и их сравнении с теоретическими кривыми: .

Для прогнозирования долговечности и работоспособности ПКМ следует определить константы полимерных композитов, основываясь на рассмотренной выше методике. По полученным кривым податливости слоистого ПКМ видно, что они укладываются в узкий пучок с разбросом 6,6%. Следовательно, деформации композита в области напряжений 0    0,8е  находятся в линейной области, что согласуется с определением длительной прочности, используя наследственное соотношение Больцмана – Вольтера, которое описывает поведение ПКМ только в линейной области.

Податливость исследуемого слоистого ПКМ описывается выражением:

, , , .

Совмещая экспериментальные кривые с теоретическими, получим значения механических характеристик ПКМ: Е = 2,21 х104 МПа, = 0,025, = 4,75 х 10-5, А = 0,071 х102. Используя экспериментальные данные по характеристикам слоистого ПКМ, рассчитали коэффициент его монолитности М (табл.5).

В реальных условиях эксплуатации композитных материалов в трубопроводах значение действующих напряжений не превышает 0,5 МПа, что существенно меньше значений , приведенных в табл.5, что гарантирует длительную эксплуатацию изделий из ПКМ слоистой структуры.

Таблица 5

Значения вязкоупругих параметров и длительной прочности слоистого ПКМ на основе смолы ПН-1

Среда Е104, мпа , МПа
А 2,21 0,5 20
б 2,11 0,35 16
в 2,06 0,31 13
с 2,01 0,26 10

А – нормальные условия эксплуатации; Б – вода; В – 10% Н2SО4; С – 10% NаОН

В реальных условиях эксплуатации композитных материалов в трубопроводах значение действующих напряжений не превышает 0,5 МПа, что существенно меньше значений , приведенных в табл.5, что гарантирует длительную эксплуатацию изделий из ПКМ слоистой структуры.

В работе впервые показано изменение коэффициента монолитности ПКМ при их эксплуатации в различных агрессивных средах и установлена связь М с длительной прочностью композиционного материала слоистой структуры.

Таким образом, как показывают эксперименты, созданные полимерные композиционные материалы слоистой структуры для ремонта трубопроводов обеспечивают им прочность, химическую стойкость, герметичность и длительную эксплуатацию в сложных условиях воздействия агрессивных сред.

Глава 4. Технология бестраншейного ремонта подземных трубопроводов и коммуникаций с помощью рукавных ПКМ слоистой структуры.

Бестраншейная технология ремонта подземных трубопроводов включает следующие основные этапы: изготовление заготовки слоистого гибридного рукавного наполнителя заданного типо - размера; рукава, пропитанного полимерным связующим (препрега); доставку рукава на ремонтируемую трассу; подготовку поверхности ремонтируемой трубы, транспортирование рукава через колодцы во внутрь ремонтируемого трубопровода; раздув рукава под давлением с прижимом его к стенкам трубопровода; отверждение ПКМ слоистой структуры внутри трубопровода и создание герметичной конструкции «труба в трубе»; удаление оснастки и пуск в эксплуатацию отремонтированного трубопровода.

Все этапы разработки бестраншейной технологии потребовали решения ряда специфических технических задач и оптимизации параметров процесса получения конструкции «труба в трубе» из разработанного гибридного ПКМ слоистой конструкции в натурных условиях.

Разработанный ПКМ слоистой структуры имеет следующий состав (об. %): стеклоткань марки ТР-07 – 30-32, ПЭТФ – войлок - 20-21, полимерное связующее на основе полиэфирной смолы ПН-1 - 49-50. Ниже приведены значения некоторых характеристик полученного ПКМ: плотность - 1620 кг/м 3, пористость - не более 4 %, разрушающее напряжение (МПа) при растяжении – 240 и при изгибе – 300, ударная вязкость - не менее 5,2 кДж/м2

Производительность одной ремонтной бригады из 4-х чел. составляет 100м трубопровода за 8 часов работы независимо от глубины залегания трубопровода.

В результате проведения комплекса работ впервые в России разработан и широко внедрен метод бестраншейного ремонта трубопроводов с использованием предварительно пропитанного рукава из полимерного композиционного материала слоистой структуры, отверждаемого непосредственно под землей в ремонтируемом трубопроводе.

Основные преимущества бестраншейных технологий ремонта трубопроводов с использованием ПКМ материалов слоистой конструкции:

- не роют траншеи, не ломают дорожные покрытия, не нарушают внешнего вида города и окружающего ландшафта, не останавливают движения транспорта и не перекрывают транспортные потоки;

- обеспечивают экологическую чистоту, сохраняют окружающую природу и осуществляют ремонт трубопроводов по схеме «от колодца к колодцу»;

- ремонтируют и восстанавливают практически полностью изношенные трубопроводы диаметром до 600мм и длиной до 100м;

- сокращают сроки проведения и трудозатраты на ремонтные работы в 10 раз;

- снижается стоимость ремонта одного погонного метра трубопровода в 2-7 раз.

В таблице 6 в качестве примера приведены данные об экономической эффективности применения новых технологий только на стадии ремонта.

Таблица 6

Данные об эффективности ремонтных работ канализационных трубопроводов по бестраншейной технологии

п/п Наименование позиции Традиционные технологии ремонта Бестраншейная технология ремонта Экономия
в руб. в %
1 Стоимость 1п.
м. ремонта трубопровода Д = 450мм (руб.) при глубине залегания:
2 метра 12633 7185 5448 76
4-5 метров 21000 7185 13815 192
9 метров 49712 7185 42527 700
2 Стоимость 1км. ремонта трубопровода Д = 450мм (руб.) при глубине залегания:
2 метра 12.633.000 7.185.000 5,5 млн 175
4-5 метров 21.000.000 7.185.000 13,8млн 292
9 метров 49.712.000 7.185.000 42 млн. 692

В течение 5-и последних лет успешно ведется ремонт канализационных сетей и водостоков в г. Москве, Нижнем Новгороде, Твери и в Подмосковных городах – Красногорске, Люберцах, Зеленограде и др. В общей сложности отремонтировано более 50км трубопроводов.

5. ВЫВОДЫ

1. Проведены комплексные исследования, которые позволили научно обосновать выбор исходных компонентов, структуру, конструкцию и оптимизировать технологию получения ПКМ слоистой структуры, а также разработать и внедрить высокоэкономичный бестраншейный метод ремонта трубопроводов и канализационных сетей с помощью разработанных ПКМ.

2. По критериям физико-механической совместимости определены значения вкладов упруго-прочностных характеристик исходных компонентов в свойства ПКМ, рассчитаны значения коэффициента монолитности для ПКМ слоистой структуры на основе полиэфирного и эпоксидного связующего. Впервые установлена количественная связь коэффициента монолитности с коэффициентами интенсивности вязкого разрушения, трещиностойкостью, прочностью и долговечностью ПКМ.

3. С позиций физико-механической совместимости компонентов обосновано создание ПКМ слоистой структуры с высокими значениями вязкости разрушения, прочности, трещиностойкости и долговечности. Показано, что наилучшим сочетанием технологических и эксплуатационных характеристик обладают гибридные ПКМ слоистой структуры, включающие слои из стеклоткани и полимерного ПЭТФ – войлока, при этом трещиностойкость возрастает в 2 раза.

4. Изучены и установлены основные закономерности уплотнения под давлением и структурообразования дисперсных и волокнистых стеклянных наполнителей разной структуры, а также нетканных материалов из стеклянного и ПЭТФ - волокна.

5. Предложена модель для описания процесса пропитки волокнистых материалов полимерными связующими с разными скоростями. Определены основные характеристики полимерного связующего, углы статического и динамического смачивания, установлены оптимальные технологические параметры пропитки и предложена номограмма получения рукавных гибридных ПКМ на основе полиэфирной смолы ПН-1 с пористостью не более 4%.

6. Разработана современная методика испытаний и аппаратура для изучения прорастания трещин в ПКМ с использованием регистрации акустических сигналов, что позволило получить надежные данные о коэффициентах вязкого разрушения и определить трещиностойкость исследованных ПКМ.

7. Исследовано влияние воздействия агрессивных сред (H2О, H2SО4 и NaOН) при разных температурах на вязкоупругие свойства, вязкость и кинетику разрушения; трещиностойкость, прочность, длительную прочность и монолитность гибридного ПКМ слоистой структуры. Показано, что чем больше коэффициент монолитности ПКМ, тем выше уровень его характеристик.

8. Определены значения безопасного и критического напряжений, а также длительной прочности гибридного ПКМ слоистой структуры в условиях воздействия агрессивных сред, что позволило оценить время их эксплуатации.

9. Разработана высокоэкономичная бестраншейная технология ремонта трубопроводов, создана и оптимизирована технология получения рукавных гибридных ПКМ слоистой структуры и организовано их промышленное производство на фирме «Комстек» и НПО «Стеклопластик», создан комплект специального оборудования, техническая документация и успешно проведены ремонтные работы по восстановлению 50км трубопроводов в гг.Москве, Нижнем Новгороде, Твери и городах Московской области.

10. Экономическая эффективность от применения новых гибридных ПКМ слоистой конструкции и бестраншейной технологии ремонта трубопроводов различного назначения, типоразмера и глубины залегания взамен традиционной технологии составляет от 76 до 700%, что делает технологию высокоэффективной и перспективной для широкого внедрения в разных регионах страны.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

  1. Соколов С. В., Симонов-Емельянов И. Д., Шалгунов С. И. и др. Уплотнение дисперсных, волокнистых и слоистых наполнителей под давлением и формирование структуры ПКМ., Пласт. массы 2007, №3, С. 10-13
  2. Храменков С. В., Дрейцер В. И., Соколов С. В. И др. Бестраншейные мотоды рнмонта локальных повреждений трубопроводов/Водоснабжение и санитарная техника, 2000, №6. – С. 14-17
  3. Храменков С. В., Дрейцер В. И., Соколов С. В. И др. Метод ремонта локальных повреждений трубопроводов с использованием эластичной рукавной заготовки/ Ж. Российского общества бестраншейных технологий, 2000-, №7.- С. 11-13
  4. Трофимов А. Н., Косолапов А. Ф., Соколов С. В, Канович М. З., Симонов-Емельянов И. Д., Карташов Э. М. и др. Исследование трещиностойкости композиционных материалов// в Сб. Международная конференция «Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей, Уфа, 2004, с.412
  5. Трофимов А. Н., Косолапов А. Ф., Соколов С. В, Канович М. З., Симонов-Емельянов И. Д., Карташов Э. М. и др. Прогнозирование длительной прочности композитов// в Сб. Международной конференции «Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей, Уфа, 2004, с.412
  6. Патент № 2289750 «Способ ремонта трубопровода» Беляев А. Д., Полинский М. И., Соколов С. В. Приоритет изобретения 26 сентября 2005г., Зарегистрирован 20 декабря 2006г.


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.