Моделирование прочностных характеристик внутренних защитных покрытий труб

Аннотация

В последние годы для восстановления ветхих трубопроводов систем водоснабжения широко применяются полимерные набрызговые защитные покрытия. Проведены исследования физико-механических характеристик полимерного покрытия Scotchkote™ 169HB, напыляемого на внутреннюю поверхность ветхих водопроводных труб. При проведении экспериментальных исследований использовались универсальная электромеханическая разрывная машина Instron 3345 и компьютерный комплекс конечно-элементного анализа «Ansys». В ходе экспериментов для прочностной модели двухслойной трубной конструкции на основе стального трубопровода и полимерного покрытия получены следующие данные: максимальная разрывная прочность покрытия 14,93 МПа; предел текучести 13,92 МПа; максимальное удлинение при разрыве 25,57 мм (~ 13%). Исследованы прочностные характеристики стального трубопровода со сквозным дефектом при его бестраншейном восстановлении с помощью внутреннего покрытия Scotchkote™ 169HB в диапазоне эксплуатации от 0 до 50 лет при температуре 20 °С. При увеличении диаметра свища со временем до 20 мм критерий прочности системы имеет значения более 1, при этом двухслойная конструкция будет стабильной, обеспечивая требуемые прочностные характеристики для эксплуатации до 50 лет. При диаметре свища более 20 мм будут наблюдаться значения критерия прочности менее 1, что не гарантирует обеспечения требуемых прочностных характеристик двухслойной трубной конструкции. Предложены зависимости для расчета прочности трубопроводов после использования покрытия, а также сама модель, построенная в системе конечно-элементного анализа «Ansys». Это позволяет прогнозировать поведение двухслойной конструкции «труба + защитное покрытие Scotchkote™ 169HB» при различных условиях эксплуатации трубопровода.

Ключевые слова

трубопровод , бестраншейная реновация , полимерное покрытие , физико-механическая характеристика , компьютерное моделирование