Предизолированная труба: Предизолированная труба

 Рынок предварительно изолированных труб к 2024 году составит 10,2 млрд долларов 
 ЧИКАГО, 9 мая 2019 г. / PRNewswire / — Согласно новому отчету об исследовании рынка  «  Рынок предизолированных труб   при установке (под землей и над землей), в отрасли конечного использования (централизованное отопление и охлаждение, Нефть и газ, инфраструктура и коммунальные услуги) и регион (Европа, Северная Америка, APAC, MEA, Южная Америка) — Глобальный прогноз до 2024 года «, опубликованный MarketsandMarkets ™, рынок предварительно изолированных труб, по прогнозам, вырастет с 6 долларов США. .4 миллиарда в 2019 году до 10,2 миллиарда долларов к 2024 году при совокупном годовом темпе роста (CAGR) в 9,8% в течение прогнозируемого периода. Растущие рынки централизованного теплоснабжения и охлаждения, инфраструктуры и коммунальных услуг являются ключевыми факторами, влияющими на рост рынка предизолированных труб во всем мире. В сегменте конечного использования систем централизованного теплоснабжения и охлаждения существует высокий спрос на предварительно изолированные трубы. Предварительно изолированные трубы являются важнейшим элементом систем централизованного теплоснабжения и охлаждения. Они обеспечивают изоляцию трубы со средой и поддерживают температурное равновесие внутри трубы.Некоторые из ключевых преимуществ, предлагаемых предварительно изолированными трубами, — это превосходный термический КПД, низкие затраты на техническое обслуживание, сокращение трудозатрат на месте, повышенная безопасность и превосходное качество.
 
  Загрузить PDF: 
 https://www.marketsandmarkets.com/pdfdownloadNew.asp?id=
10
  Ознакомьтесь с подробным ТОС   «Рынок предварительно изолированных труб» 
 83 — Таблицы 
 44 — Рисунки 
 166 — Страницы 
  Подробное оглавление можно посмотреть здесь: 
 https: // www.marketandmarkets.com/Market-Reports/pre-insulated-pipe-market-
10.html
  Подземный сегмент рынка предизолированных труб, согласно прогнозам, будет расти с более высокими среднегодовыми темпами роста в течение прогнозного периода 
  
 На основе данных Согласно прогнозам, в период с 2019 по 2024 год подземный сегмент будет расти с более высоким среднегодовым темпом роста. Подземные системы также известны как заглубленные / подземные сооружения, которые наиболее широко используются во всем мире. Предпочтительны длинные прямые подземные установки, поскольку они снижают потребность в фитингах, соединениях и сварке.Однако подземные системы требуют больших затрат на рабочую силу и установку, поскольку они требуют рытья грунта как во время установки, так и во время технического обслуживания.
  Сегмент централизованного теплоснабжения и охлаждения, по прогнозам, будет расти с самым высоким среднегодовым темпом роста на мировом рынке предизолированных труб 
  
 С учетом отрасли конечного использования, сегмент централизованного теплоснабжения и охлаждения будет расти с максимальным среднегодовым темпом роста в период с 2019 г. и 2024 год. Потребность в энергоэффективной и экологически чистой инфраструктуре стимулирует спрос на предварительно изолированные трубы.Такие факторы, как нормативные акты, повышение осведомленности об окружающей среде, долгосрочные преимущества предизолированных труб, растущая инфраструктура в Азиатско-Тихоокеанском регионе и правительственные инициативы, такие как умные города, являются одними из основных факторов, движущих рынком.
  Запросить образцы страниц: 
 https://www.marketsandmarkets.com/requestsampleNew.asp?id=
10
  Согласно прогнозам, европейский рынок будет лидировать на мировом рынке предизолированных труб в течение прогнозного периода 
  
 Рынок предварительно изолированных труб в прогнозируется, что европейский регион будет расти с максимальным среднегодовым темпом роста в течение прогнозируемого периода.Ожидается, что спрос на жилье в Германии будет расти из-за увеличения притока иммигрантов с Ближнего Востока. Это привело к активизации строительной деятельности, особенно строительства жилья и коммерческих объектов, что создало возможности для роста рынка предизолированных труб в сегменте инфраструктуры и коммунальных услуг. В связи с введением в действие новых правил, таких как NZEB для новых зданий и поправок к Закону об энергосбережении, все большее распространение получают предварительно изолированные трубы, что является движущей силой рынка.
 Некоторые из ведущих игроков на мировом рынке предизолированных труб   включают Georg Fischer AG (Швейцария), Logstor (Дания), Uponor (Финляндия), Watts Water Technologies (США), Perma-Pipe International Holdings (США) , Kabelwerke Brugg (Швейцария), Polypipe Group PLC (Великобритания), Isoplus Fernwaermetechnik GmbH (Германия) и другие.
  Получите 10% бесплатную настройку этого отчета: 
 https://www.marketsandmarkets.com/requestCustomizationNew.asp? id = 
10
  Обзор соседних рынков:   Оборудование, станки и инструменты Исследование рынка   Отчеты и консультации 
  Связанные отчеты: 
  Рынок гибкой изоляции  по материалам (стекловолокно, эластомер, аэрогель, сшитый полиэтилен) и типу изоляции (термическая, акустическая, электрическая) — глобальный прогноз до 2021 года
  Рынок изоляционных материалов для труб  по типу материала (минеральная вата, стекловолокно, пенополиуритан и полиизоцианурат, эластомерная пена), применению (нефть, промышленность, районные энергетические системы, строительство) и региональному глобальному прогнозу до 2023 года
  Рынок централизованного охлаждения  по технологиям производства (естественное охлаждение, абсорбционное охлаждение, электрические чиллеры), применению (коммерческое, жилое и институциональное), регион — Глобальный прогноз до 2021 года
  О MarketsandMarkets ™ 
 MarketsandMarkets ™ предоставляет количественные исследования B2B по 30 000 быстрорастущих нишевых возможностей / угроз, которые повлияют на от 70% до 80% доходов мировых компаний.В настоящее время обслуживает 7500 клиентов по всему миру, включая 80% компаний из списка Fortune 1000 в качестве клиентов. Почти 75 000 руководителей высшего звена в восьми отраслях по всему миру обращаются к MarketsandMarkets ™, чтобы решить проблемы, связанные с решениями о доходах.
 Наши 850 штатных аналитиков и представители малого и среднего бизнеса в MarketsandMarkets ™ отслеживают глобальные быстрорастущие рынки в соответствии с «моделью участия в росте — GEM». GEM направлен на проактивное сотрудничество с клиентами для выявления новых возможностей, выявления наиболее важных клиентов, написания стратегий «Атакуй, избегай и защищайся», определения источников дополнительных доходов как для компании, так и для ее конкурентов.В настоящее время MarketsandMarkets ™ ежегодно предлагает 1500 MicroQuadrant (позиционирование ведущих игроков среди лидеров, развивающихся компаний, новаторов, стратегических игроков) в быстрорастущих развивающихся сегментах. MarketsandMarkets ™ намерен в этом году принести пользу более чем 10 000 компаний для планирования их доходов и помочь им вывести на рынок свои инновации / прорывы на раннем этапе, предоставив им опережающие исследования.
 MarketsandMarkets — это флагманская платформа конкурентной аналитики и маркетинговых исследований, «Магазин знаний», который объединяет более 200 000 рынков и целые цепочки создания стоимости для более глубокого понимания неудовлетворенных идей, а также определения размеров рынка и прогнозов нишевых рынков.
  Контактное лицо: 
 Г-н Шелли Сингх 
  MarketsandMarkets ™ INC. 
 630 Dundee Road 
 Suite 430 
 Northbrook, IL 60062 
 США: + 1-888-600-6441
 Электронная почта: [адрес электронной почты защищен] 
 Research Insight: https://www.marketsandmarkets.com/ResearchInsight/pre-insulated-pipe-market.asp 
 Посетите наш веб-сайт: https://www.marketsandmarkets.com
 ИСТОЧНИКИ MarketsandMarkets
 Архивы предварительно изолированных трубных опор — Dannenbaum LLC 
 Криогенные опоры 
 Dannenbaum LLC является поставщиком криогенных опор для труб трех основных категорий:
 1) Полиуретановая пена высокой плотности (HD PUF)
 2) Полиэстер, армированный стеклом Композитный
 3) Твердая древесина.Уплотненные деревянные блоки
 Выбор одной из вышеперечисленных форм опоры для труб зависит от многих факторов: грузоподъемности, простоты установки, требований подрядчика по трубопроводам и т. Д.
 Таким образом, этот раздел включает конкретные детали всех трех типов труб. Криогенная поддержка.
 Однако, в связи с многочисленными индивидуальными требованиями на рынке, мы приветствуем все запросы в связи с поддержкой криогенных трубопроводов, и наши опытные инженеры могут предложить рекомендации относительно преимуществ всех трех систем.
 Опоры для труб с криогенной изоляцией 
 Dannenbaum LLC является поставщиком опор для труб с холодной изоляцией, состоящей из стальной опоры, содержащей вставки из пенополиуретана высокой плотности.
 «Thermafoam» специально разработан и отформован в виде однослойных или многослойных 180 ° сегментов с оболочкой высокой плотности. Конструктивное исполнение опоры изолированной трубы можно разделить на следующие категории: —
 i) «HD PUF, монолитно отформованный или вырезанный из пучка, сегменты либо однослойные, либо многослойные.
 ii) Пароизоляция из алюминиевой фольги для предотвращения проникновения влаги.
 iii) Тонкая защитная оболочка из алюминированного металла для предотвращения повреждения пароизоляции.
 iv) Механически прочная опорная опора из углеродистой стали, которая содержит изолирующий элемент и позволяет безопасно переносить нагрузку трубы на опорные конструкции.
 Двумя важными конструктивными параметрами криогенных трубных опор являются прочность на сжатие и теплопроводность.
 Пенополиуретан обладает превосходными изоляционными свойствами, предотвращающими потерю тепла и поддерживающими холодные технологические трубопроводы во избежание замерзания.
 Пенополиуретан может быть эффективным в широком диапазоне температур, обычно от -196ºC до + 120ºC.
 Плотность пены, определяющая прочность на сжатие, обычно составляет от 160 кг / м3 до 320 кг / м3.
 С такими несущими свойствами становится очевидным, почему ППУ является таким подходящим изоляционным материалом для криогенных опорных конструкций.
 Пенополиуретан получают путем смешивания двух жидкостей и вспенивателя.
 Мы используем новейшие технологии формовочных машин для использования вспенивающих добавок без CFC для производства монолитных формованных компонентов с низким изоцианатным индексом.
 Наконец, обрабатываются ступеньки для обеспечения совмещения с основной системой изоляции трубы.
 Наряду с производством металлоконструкций и изоляцией из ППУ на наших предприятиях мы обеспечиваем полный контроль над производственным процессом.
 Опоры для труб с криогенной изоляцией 
 В нашем инженерном отделе работают опытные конструкторы, которые могут дать практические советы и помочь в проектировании опор для криогенных труб.
 После получения всей необходимой информации наши инженеры могут рассчитать и спроектировать криогенные опоры, необходимые для каждого проекта, от простых башмаков до сложных анкеров.
 Детальные чертежи с указанием размеров для каждой опоры производятся для утверждения заказчиком до начала производства.
 Формовочные инструменты изготавливаются под конкретные проекты.
 Также они могут изготавливаться для труб размером до 900NB с толщиной изоляции до 250 мм.
 Независимые испытания проводятся для определения теплопроводности, плотности и прочности на сжатие материалов HD PUF. Все наши критерии испытаний, расчетов и проектирования основаны на:
 i) Shell DEP № 30.46.00.31 — Общий документ
 ii) ASTM D-1621: Прочность на сжатие HD PUF
 iii) ASTM C-177: Испытания на теплопроводность Наши системы качества регулярно проверяются третьими сторонами и были полностью одобрены после получения сертификации BS EN ISO 9001.
 Изоляционные блоки со связующим из смолы 
 Мы можем предложить криогенные опоры, изготовленные из компаунда на основе смолы, способного выдерживать большие нагрузки, чем пенополиуретан 
.
 Этот материал зарекомендовал себя в нефтяной, газовой и обрабатывающей промышленности и предлагает отличное сочетание механических, термических и огнестойких свойств.
 Прочность на сжатие 140 миль в час является типичной для этих опор вместе со стандартным диапазоном рабочих температур от -190 ° C до + 160 ° C.
 Поскольку этот материал подходит для вставок, отдельные блоки можно обрабатывать, просверливать или нарезать резьбой, и он особенно подходит для использования в опорах, которые включают стальные секции.
 Блоки из твердой древесины / плотная древесина 
 Мелкозернистая древесина твердых пород, например дуб, ироко или обече, может использоваться в качестве несущего изолятора в низкотемпературных условиях.
 Древесина сушится в печи для обеспечения приемлемого содержания влаги, а затем обрабатывается сегментами в соответствии с диаметром трубы.
 Альтернативой блокам из твердой древесины является уникальный материал, изготовленный из отборного шпона бука, пропитанный под вакуумом термореактивной синтетической смолой, а затем уплотненный под действием тепла и давления.
 Основным преимуществом обоих вышеуказанных продуктов является их высокая прочность на сжатие в сочетании с очевидной универсальностью обработки.
 Существует множество применений как для деревянных панелей, так и для запросов.
 Анизотропия в предварительно изолированных трубах из полиуретана 
 Abstract 
 Пенополиуретан в предварительно изолированных трубах централизованного теплоснабжения играет решающую роль как в качестве теплоизоляции, так и в качестве несущего элемента, поскольку он служит связующим звеном между средней трубой и кожух. Следовательно, знание того, как пена ведет себя при многоосных напряжениях, имеет большое значение для проектирования, а также для прогнозирования старения сети. Известно, что анизотропия формы ячеек в полимерных пенах приводит к анизотропии их механических свойств.В этом исследовании мы оцениваем и количественно определяем анизотропию микроструктуры пенополиуретана из предварительно изолированных труб, а также его механическое поведение при сжатии в трех ортогональных направлениях. Мы покрываем жесткий и гибкий пенополиуретан, серийное и непрерывное производство, а также трубы различного диаметра. Результаты сравнивались с результатами, предсказанными имеющимися моделями прямоугольной формы и формы ячейки Кельвина. Мы обнаружили, что полиуретан из предварительно изолированных труб ортотропен и обладает более сильной анизотропией, чем та, которая обычно наблюдается в плитах из полиуретана.Рассматриваемые традиционные клееные трубы вели себя аналогичным образом. Однако при сравнении двух гибких труб в этом исследовании, несмотря на то, что не было обнаружено значительных различий в анизотропии формы ячеек, наблюдалось значительно различное поведение для отношения модулей упругости. Это показывает, что, хотя производственный процесс оказывает основное влияние на анизотропию формы ячеек, для объяснения различий в жесткости необходимо принимать во внимание другие факторы, такие как размер ячеек и их изменчивость.
  Ключевые слова: анизотропия ячеек , пенополиуретан, многослойная структура, централизованное теплоснабжение, многоосная нагрузка
 1. Введение 
 Предварительно изолированные трубы центрального отопления (ЦТ) состоят из внутренней средней трубы, изоляционной пены полиуретана (ПУ) , и полиэтиленовый (PE) кожух. Пенополиуретан соединяет среднюю трубу и кожух. Средняя труба может быть стальной или пластиковой (например, PEX) в зависимости от рабочей температуры сети. Доступные предварительно изолированные трубы из полиуретана со связкой могут изготавливаться с использованием различных процессов и различных составов полиуретана.Наиболее широко используются трубы из стали с жесткой связкой. Они производятся партиями, где ПУ закачивается между подающей трубой и обсадной колонной. Подводящая труба и кожух производятся в отдельном процессе. Гибкие трубы, появившиеся на рынке совсем недавно, производятся в непрерывном процессе, при котором полиуретан заливается в движущуюся литейную форму, а полиуретановый материал обтекает движущуюся трубу. Затем внешняя оболочка из полиэтилена выдавливается на место [1]. Доступны предварительно изолированные гибкие трубы с различной степенью гибкости, достигаемой за счет различных составов пенополиуретана и с гофрированной и гладкой оболочкой.представлен поперечный разрез предизолированной трубы.
 Поперечное сечение предварительно изолированной трубы из ПУ.
 Трубопроводные сети ЦТ обычно прокладываются под землей. Они подвергаются многоосной нагрузке, так как рабочая температура вызывает расширение трубы, которое частично сдерживается окружающей почвой. Это расширение приводит к осевому сдвиговому напряжению в пене, так как осевое расширение частично уравновешивается трением о грунт и сжатием пены в радиальном направлении из-за давления грунта.Следовательно, пенополиуретан в этом случае играет важную роль как теплоизоляция, так и как несущий элемент, сводя к минимуму тепловые потери в сети, критически важные для устойчивости всей системы централизованного теплоснабжения, одновременно служа связующим звеном между средой. труба и кожух. Следовательно, знание того, как пена ведет себя при многоосных напряжениях, имеет большое значение как для проектирования, так и для прогнозирования старения сети, что является ключевым моментом, поскольку ожидается, что жизненный цикл этой инфраструктуры продлится более 30 лет.Однако детали микроструктуры и поведения пенополиуретана в предварительно изолированных трубах ЦТ недостаточно хорошо известны, и поэтому стандарты проектирования и методы расчета, используемые в этом секторе, относятся в основном к стальным средним трубам [2,3]. В то время как старение пенополиуретана в трубах централизованного теплоснабжения было предметом исследований в последние годы, основное внимание уделялось окислению и термической деградации [4,5,6], но деталям микроструктуры и ее связи с соединенными трубами. механическое поведение остается в основном неизученным.Для оптимизации конструкции конструкции требуется детальное понимание механического поведения элементарных материалов. Существует потребность в улучшении характеристик пенополиуретана, используемого в трубах ЦО, что позволило бы разработать модели материалов и численное моделирование, которое могло бы поддержать процесс проектирования.
 На механические свойства ячеистых твердых тел в значительной степени влияет микроструктура пены, а также свойства твердого материала, из которого она состоит.Ключевые структурные особенности: [7]:
 Это отмеченное явление, что ячейки полимерных пен имеют тенденцию к удлинению в направлении подъема пены формы из-за действующих сил вязкости во время процесса вспенивания и, следовательно, являются анизотропными. Это явление и его влияние на свойства материала подробно описано в [7].
 Пенополиуретан, используемый для изоляции труб ЦТ, имеет закрытые ячейки. Первая модель, связывающая анизотропию формы с механическими свойствами ячеистых пен, предложена Хубером и Гибсоном [8] как расширение модели, предложенной Гибсоном и Эшби [9].Эта модель основана на простой геометрии кубической ячейки. Соотношение сторон ячеек  R  могло бы влиять на модуль упругости ячеистой пены в соответствии с:
 где  E   3  — модуль упругости в направлении подъема,  E   1  и  E   2  в перпендикулярном направлении подъема пены, а  R  — коэффициент анизотропии, определяемый как отношение наибольшего размера ячейки к наименьшему.
 Это выражение предполагает осесимметричные клетки.В случае ортотропных ячеек, где все три измерения ячейки различаются, необходимы разные значения  R  для ее характеристики:
 E1E2 = (R12) 2 [1+ (R32) 31+ (R31) 3],
 (2)
 E2E3 = (R23) 2 [1+ (R13) 31+ (R12) 3],
 (3)
 E3E1 = (R31) 2 [1+ (R21) 31+ (R23) 3]
 (4)
 Для пен с закрытыми порами следует учитывать дополнительный член [7]:
 где Φ — доля твердого материала, находящегося в стойках ячейки, которая для пенопластов с открытыми ячейками составляет φ = 1.Однако пена с закрытыми ячейками имеет тенденцию к механическому поведению, аналогичному пены с открытыми ячейками, когда мембраны поперек граней ячеек тонкие по сравнению с краями ячеек [8]. Поскольку измерение толщины стенок ячеек затруднено [10], мы будем предполагать, что исследуемый ПУ ведет себя механически, например пену с открытыми ячейками.
 Более поздние модели, связывающие механические свойства с анизотропией ячеек, были разработаны для пен с открытыми ячейками с использованием вытянутой тетракаидекаэдрической модели Кельвина [11] в качестве повторяющейся элементарной ячейки, например, от Gong et.al. [12], Ridha et. al. [13] и Sullivan et al. [14]. Эта геометрия более точно отражает ячеистую структуру, наблюдаемую в пенополимерах, чем прямоугольная ячейка. Принципиальное отличие модели Кельвина, разработанной Салливаном и др. от предыдущих авторов заключается в том, что геометрия и размер повторяющейся элементарной ячейки определяются тремя независимыми измерениями, что позволяет учесть дополнительные вариации в форме элементарной ячейки. Эквивалентное выражение для уравнения (1) с этой моделью будет:
 E3E1 = E3E2 = R4 [(2Q˜R2 + 64Q316 + Q˜2R2) C1 + 8RQ˜3C2 (32 + 4Q16 + Q˜2R2) (4Q + 216 + Q˜2R2) (16 + Q˜2R2) ( ρfρs) 1+ (3 − π / 2) + 8R3Q˜5 (203−11π23 − π) (4Q + 216 + Q˜2R2) (16 + Q˜2R2) (ρfρs)]
 (6)
 куда
 для гипоциклоиды:
 где  b ,  L  и  θ  — размеры, описывающие форму ячейки.Более подробные сведения о геометрическом описании элементарной ячейки вытянутого тетракаидекаэдра можно найти в [14]. Следует отметить, что эта элементарная ячейка осесимметрична.
 Анизотропия пенополиуретана и ее влияние на их механические свойства были тщательно изучены [8,15,16,17,18,19,20]. Однако между этими исследованиями и предизолированными трубами из полиуретана ожидаются существенные различия и вариативность пены и полученных результатов из-за:
 (a)
 Процесс производства пенопласта может иметь большое влияние на получаемую микроструктуру пенопласта [21].Все предыдущие исследования проводились с плитами из полиуретана, вспененными в прямоугольных формах, где расстояние между стенками формы значительно больше, чем в предварительно изолированных трубах. Поскольку анизотропия ячеек в пеноматериалах вызвана действующими вязкими силами между жидкостью и стенками формы во время процесса вспенивания [7], ожидается, что более узкое расстояние между стенками формы в случае предварительно изолированных труб будет иметь большее значение. влияние на анизотропию ячеек. Кроме того, геометрия формы, кольцевая в случае труб, может влиять на микроструктуру ячейки.Кроме того, еще предстоит изучить влияние непрерывного производственного процесса.
 (b)
 Пенополиуретаны могут быть адаптированы путем изменения химического состава [22,23,24]. Однако детали химического состава полиуретана редко документируются в исследованиях, содержащихся в литературе, и они могут совпадать, а могут и не совпадать с таковыми для труб с полиуретановой изоляцией.
 (c)
 Не все исследования охватывают три ортогональных направления.
 В этой статье предпринимаются попытки решить некоторые проблемы, с которыми сталкиваются при проектировании сети, моделировании накопления повреждений и старения трубопроводных систем централизованного теплоснабжения, путем устранения пробелов в знаниях о микроструктуре и механическом анизотропном поведении изоляционной пены из полиуретана, производимой серийно. клееные трубы и гибкие трубы непрерывного производства.
 2. Материалы и методы 
 В данном исследовании исследуются три различных типа труб: традиционные соединенные трубы со стальной средней трубой, жесткий пенополиуретан и гладкий полиэтиленовый кожух, гибкие соединенные трубы со средней трубой PEX, гибкий пенополиуретан и полиэтилен. гофрированный кожух (обозначенный в данном исследовании FC-DN40) и гибкая связанная труба со средней трубой PEX, гибкий кожух из полиуретана и гладкий полиэтиленовый кожух (обозначенный FS-DN40). Для традиционной соединенной трубы были оценены три номинальных диаметра: DN20 (обозначается B-DN20), DN40 (B-DN40) и DN100 (B-DN100).Номинальный диаметр гибких труб — DN40. Все трубы были изоляцией серии 1 (толщина изоляции 28,5 мм) производства Logstor.
 Традиционные клееные трубы, использованные в этом исследовании, были произведены в периодическом процессе путем впрыскивания полиуретановой изоляционной пены между рабочей трубой и внешним кожухом. Кожух изготавливается в предыдущем процессе, и за один раз изготавливается одна труба [25]. Пенополиуретан продувается циклопентаном со свойствами, соответствующими требованиям стандарта EN 253 [26]. Дополнительная информация о составе ПУ производителем не предоставляется.
 Гибкие трубы производятся в непрерывном процессе, при котором полиуретан заливается в движущуюся литейную форму, следовательно, полиуретановый материал обтекает движущуюся трубу. Затем внешняя оболочка из полиэтилена плавится на месте на станции экструдера [1], изготовленной в соответствии с EN 15632-1 [27] и EN 15632-2 [28]. Состав полиуретана для двух типов гибких труб, включенных в это исследование, заметно отличается, однако дополнительная информация о химическом составе не предоставляется, поскольку это собственные данные производителя.Гибкие трубы поставляются в бухтах длиной до 200 м, что делает укладку труб быстрее и экономичнее. Для ответвлений обычно используются гибкие трубы с гладкой оболочкой. Гибкие трубы с гофрированным кожухом имеют небольшой радиус изгиба, что позволяет прокладывать трубу на сложных участках и вокруг препятствий. Эта дополнительная гибкость достигается за счет геометрической конструкции гофрированного корпуса и химического состава полиуретана [25].
 2.1. Подготовка образца 
 Образцы были вырезаны из труб, насколько это было возможно, в соответствии с [26].Перед снятием обсадной трубы трубы хранили при 23 ° C не менее 72 часов. После удаления 500 мм концов трубы из изоляции трубы были вырезаны кубы в разных направлениях, чтобы механически испытать пену в трех ортогональных направлениях X  1  (красный), X  2  (синий) и X  3  (зеленый). Размер образца составлял 30 × 30 × 20 мм для B-DN100 и прибл. 25 × 25 × 20 мм для остальных труб, так как меньший диаметр препятствовал извлечению более крупных образцов.Однако успешные испытания образцов такого размера при одноосном сжатии можно найти в исследованиях в литературе [19,29], и, учитывая разницу между полученным размером ячейки в 1000 раз и разницей в размере образца, можно предположить, что используемый размер образца не будет иметь влияние на результаты [30]. Хотя при планировании экспериментов предусматривалось извлечение трех образцов из каждого корпуса, равномерно распределенных по окружности, это было невозможно, поскольку допуски на размеры труб в процессе производства делали трубы слегка овальными, что не позволяло извлекать образцы одинакового размера. со всех отрезков окружности.
 Процедура отбора пробы.
 2.2. Микроструктурная характеристика 
 Поперечные сечения всех пяти пенопластов исследовали в оптическом микроскопе (Leica DMLP, Wetzlar, Германия). Ломтики пенополиуретана разрезаются резаком по трем исследуемым ортогональным направлениям для каждой трубы (плоскости 1-2, зеленый; 1-3, синий и 2-3, красный, см.). Чтобы облегчить просмотр клеток под микроскопом, были выполнены две процедуры подготовки образцов, которые сравнили: первая заключалась в пропитке образцов эпоксидной смолой синего цвета под вакуумом.После отверждения смолы образцы полировали до достижения стенок ячеек. Вторая процедура заключалась в растушевке поверхности поролона черным фломастером. Хотя обе процедуры оказались верными, простота второй способствовала этому методу.
 Затем по полученным микрофотографиям были измерены размер и форма ячеек путем приведения ячеек к эллипсу с использованием Фиджи [31]. Затем можно рассчитать анизотропию формы  R  как отношение наибольшего размера к наименьшему.Угол поворота эллипса измеряли, чтобы подтвердить предпочтительное направление удлинения ячейки. Было измерено около 100 ячеек на поперечное сечение и трубу.
 2.3. Механические характеристики 
 Стандарт [32] соблюдался, насколько это было возможно. Основное отклонение заключается в использовании меньшего размера выборки, как описано и обосновано в разделе 2.1. Пять образцов трубы каждого типа и ориентации были испытаны на сжатие с использованием универсальной испытательной машины при контролируемой скорости перемещения 2 мм / с.Сила измерялась тензодатчиком 20 кН, класс точности 0,5 (HBM, Дармштадт, Германия). Деформацию измеряли с помощью трехмерной корреляции цифровых изображений (DIC) [29,33] с использованием регулируемой стереосистемы ARAMIS 5M (GOM mbh, Брауншвейг, Германия) с разрешением 2448 × 2051 пикселей. Изображения получали с частотой 1 Гц. Деформация, измеренная программным обеспечением оптической системы ARAMIS, основана на анализе стохастического распознавания образов. Поэтому с одной стороны нарисован стохастический узор.
 Образцы, подвергнутые индивидуальному точному измерению с помощью штангенциркуля и взвешенному перед тестированием.
 Инженерные кривые напряжение-деформация построены на основе полученных данных. Модуль E получается для каждого случая из наклона начального линейного участка кривых. Учитывая, что модуль упругости E является свойством, наиболее чувствительным к форме ячейки [7], отношения  E   3 / E   1  и  E   3 / E   2  связаны с коэффициент анизотропии формы  R  для каждого типа трубы и сравнение с доступными моделями.Для полноты исследования было получено напряжение сжатия при деформации 10% (σ  10 ), поскольку его значение является требованием, включенным в EN 253 [26].
 4. Обсуждение 
 4.1. Микроструктура пенополиуретана 
 Удлинение ячеек в направлении подъема легко наблюдать по и. Для плоскости 1-2, несмотря на отклонение от округлости (что соответствовало бы соотношению сторон 1), процент ячеек, вытянутых в одном направлении, находится в диапазоне от 56% до 74%, в то время как в диапазоне 2-3 и 1 -3 плоскости они находятся в диапазоне от 97% до 100% в случае склеенных труб.Таким образом, очевидно, что аспектное отношение плоскости 1-2 показывает неравномерность формы ячеек, в то время как в плоскостях 2-3 и 1-2 проявляется сильная анизотропия в направлении подъема пены, которое является осевым по отношению к длине трубы ( Х  3 ). Что касается гибких труб, в которых из-за непрерывного производственного процесса пена расширяется как вокруг диаметра трубы, так и в осевом направлении по отношению к длине трубы, когда труба протягивается через экструдер, мы обнаруживаем анизотропию ячеек в осевом направлении ( X  3 ), показывая, что это преобладающее направление расширения.Однако статистическая оценка геометрии ячеек показывает, что степень анизотропии для обеих гибких труб ниже, чем для традиционных склеенных труб. Учитывая, что обе гибкие трубы имеют разные составы полиуретана, плотности и геометрию обсадных труб, но не имеют существенной разницы в R, мы можем сделать вывод, что производственный процесс оказывает основное влияние на наблюдаемый коэффициент анизотропии формы.
 В литературе сообщается о типичном  R  для полимерных пен с концентрацией около 1.3 [7]. Исследование PU, проведенное [8], дало  R  между 1,2 и 1,6, а [20] — от 1,34 до 1,72. В нашем исследовании мы получили  R  от 1,31 для случая FS-DN40 до 2,58 для соединенной трубы B-DN100. Это показывает, что полиуретановая пена в предварительно изолированных трубах имеет гораздо более сильную анизотропию, чем полиуретановые плиты. Это можно объяснить геометрией формы, в данном случае кольцевого участка трубы. При вспенивании из жидкости в пресс-форме между стенками пресс-формы и вспенивающимся расплавом действуют силы вязкости, поскольку объемное расширение заставляет его подниматься в одном направлении, вызывая удлинение ячеек [7].Расстояние между стенками в склеенной трубе составляет примерно 28 мм, при этом пена расширяется по длине трубы 6 м. Следовательно, действующие вязкие силы выше, чем в прямоугольной форме, где расстояние между стенками больше по отношению к направлению подъема. Это показывает важность оценки пен, произведенных в репрезентативных условиях, и того, как сэндвич-материалы могут иметь свойства и поведение, отличные от их отдельных составляющих.
 Чтобы определить, обладают ли пены осесимметричным или ортотропным поведением, серия  t  -тестов с 0.05 был проведен сравнительный анализ  R  в плоскостях 1-3 и 2-3 для каждого типа труб. Результаты показаны в. Было обнаружено, что за исключением B-DN40, все трубы имеют ортотропную анизотропию формы в микроструктуре. Коэффициент анизотропии формы был выше в плоскости 1-3, соответствующей направлению X  2 . В этом направлении расстояние между стенками пресс-формы, которое было бы внешним диаметром средней трубы и внутренним диаметром полиэтиленовой оболочки, меньше, чем в направлении X  1 , которое будет между обсадной колонной и обсадной колонной.
 4.1.1. Влияние диаметра трубы 
 Влияние увеличения диаметра трубы на микроструктурную анизотропию ячеек было оценено между тремя рассматриваемыми трубами с традиционным соединением. Гипотеза заключалась в том, что анизотропия будет увеличиваться с увеличением диаметра трубы при той же толщине изоляции, поскольку поверхность труб увеличивается с диаметром, а вместе с ней и силы трения между жидкостью и формой во время процесса вспенивания, что способствует формированию формы. анизотропия.Три диаметра трубы сравнивались один с одним в плоскостях 1-3 и 2-3 с использованием теста  t  с уровнем значимости 0,05.  R  оказался значительно выше в B-DN100 по сравнению с B-DN40 и B-DN20 в обоих направлениях, в то время как B-DN40 был выше, чем B-DN20 в направлении 2-3, но не в направлении 1-3. Одно из возможных объяснений заключается в том, что разница в поверхности трубы между трубами DN20 и DN40 не будет достаточно значительной, чтобы вызвать увеличение  R . Однако нельзя сделать вывод об очевидной корреляции между диаметром трубы и анизотропией формы ячейки для исследуемого диапазона диаметров.
 4.1.2. Сравнение гладких и гофрированных гибких труб 
 После проведения теста  t  не было обнаружено значительных различий между трубами FSDN40 и FCDN40 в любом из трех ортогональных направлений. Таким образом, мы можем сделать вывод, что производственный процесс оказывает большее влияние на анизотропию формы ячеек, чем рецептура пены.
 4.2. Механическое поведение пенополиуретана и связь с анизотропией формы ячеек 
 Пенополиуретан пяти исследуемых типов труб имеет механическую анизотропию модуля упругости и σ  10  при сжатии.Три исследуемых традиционных склеенных трубы имеют аналогичные значения модуля упругости Е и модуля упругости Е. Три традиционных склеенных трубы и гибкая труба FS-DN40 представляют аналогичные E для направлений X  1  и X  2 , то есть X  3, , которое изменяется и увеличивается с анизотропией формы.
 Интересно сравнить две гибкие трубы. Хотя они не представляют существенной разницы в анизотропии формы ячеек, их механическое поведение при сжатии сильно отличается.Коэффициент упругости для FC-DN40 примерно на 50% ниже, чем для FS-DN40. Хотя различие в модуле упругости E для одних и тех же направлений может быть объяснено различным химическим составом, разница в соотношении не относится к коэффициенту анизотропии формы так же, как другие исследуемые пенополиуретаны, показывая, что в игру вступают другие эффекты. . Одно из возможных объяснений — влияние размера клеток и их изменчивости. Было отмечено, что модуль Юнга уменьшается с увеличением изменения размера ячейки [10].Из b и видно, что вариабельность размера ячеек для FC-DN40 на ~ 35% ниже, чем у FS-DN40 в плоскостях 1-2 и 2-3, что может объяснить более низкий модуль упругости для FS-DN40. Однако можно утверждать, что, поскольку размеры ячеек были определены из двумерных микрофотографий, а ячейки имеют разные размеры на разных высотах, измеренные размеры могут отличаться от реальных значений. Однако этот эффект будет одинаково проявляться во всех измеряемых плоскостях. В то время как наиболее строгим показателем размера ячейки является ее объем, как применяется в [34], его измерение подразумевает трехмерную реконструкцию и сложную обработку изображений для получения многогранного профиля каждой ячейки [10].Двумерные микрофотографии обычно используются для определения размера клеток [8,10,19,20], и сообщается, что полученный размер клетки близок к тому, который был измерен с помощью трехмерной реконструкции [35]. Другой переменной, которая может влиять на модуль упругости E, является изменчивость толщины клеточной стенки [10,36], которая выходит за рамки нашего исследования.
 В зависимости отношения модулей упругости от анизотропии формы  R  нанесен на график для пяти исследуемых типов труб, а также значения из литературы. Модель прямоугольной ячейки [1] как для открытой, так и для закрытой ячейки (при условии, что Φ = 0.8), а также модель ячейки Кельвина [2] при сценариях Q = 2, Q = 2 и Q = 1 и ρ  f  / ρ  s  = 0,056 и ρ  f  / ρ  s  = 0,082 (что соответствует плотности пены 67,9 кг / м  3  и 99,2 кг / м  3 , см, и ρ  с  = 1200 кг / м  3  [3]). Поскольку литературные данные соответствуют осесимметричным пенам, а модель ячейки Кельвина предполагает осесимметричность, для облегчения сравнения нанесены только отношения между X  3  / X  1 .Из этого графика мы можем, во-первых, заметить, что анизотропия формы и анизотропия модуля, присутствующие в традиционных клееных трубах, значительно выше, чем случаи, ранее описанные в литературе. Это показывает, как пены в многослойных структурах имеют морфологию и поведение, отличные от отдельных пен, и необходимость характеризовать их индивидуально, полученные в реальных производственных условиях. Что касается связи между коэффициентом упругости и  R , полученные результаты могут быть наилучшим образом подогнаны к модели ячейки Кельвина с использованием различных значений Q.Ячейки из пенопласта с аналогичной анизотропией формы, но различным соотношением модулей можно объяснить различиями в форме ячеек. Тем не менее, катион необходимо принимать, учитывая экспериментальную изменчивость  R  и отношения модулей. Необходимо подчеркнуть тот факт, что ячейки в полиуретане из труб ЦТ являются ортотропными и что это связано с отклонением от идеализированной ячейки Кельвина. Хотя модели на основе элементарных ячеек могут дать важные результаты, реальные пены обычно неоднородны, демонстрируя вариации по размеру и форме в стойках и ячейках, что ограничивает их точность.
 Зависимость отношения модулей упругости от анизотропии формы.
 5. Выводы 
 Пенополиуретан в предварительно изолированных соединенных трубах для систем централизованного теплоснабжения демонстрирует сильную форму ячеек, модуль упругости и анизотропию прочности на сжатие, которые выше, чем у плит из пенополиуретана, особенно для традиционных соединенных труб. Это связано с геометрией формы, кольцевого участка между средней трубой и кожухом трубы, где расстояние между стенками намного меньше, чем у прямоугольных форм для производства плит.Это подчеркивает важность производства пенопласта для получения микроструктуры ячеек и того, как пеноматериалы в многослойных структурах обладают другими свойствами и поведением, чем плиты пенопласта. Было обнаружено, что клетки в основном ортотропны с разными размерами в трех ортогональных направлениях.
 Три рассматриваемых традиционных склеенных трубы вели себя аналогичным образом. Однако при сравнении двух рассматриваемых гибких труб не было обнаружено существенной разницы в анизотропии формы ячеек, но было обнаружено значительно различное поведение в отношении отношения модулей упругости.
No related posts.