Технология изготовления труб из ПВХ в ирригационных системах

1. Основные преимущества и экологичность труб из ПВХ в системах орошения

(I) Устойчивость к старению и долговечность при подземной прокладке

Трубы из ПВХ изготавливаются на основе поливинилхлоридной смолы. Добавление кальций-цинкового композитного термостабилизатора формирует стабильную молекулярную структуру, что принципиально устраняет проблему электрохимической коррозии металлических труб, склонных к ржавчине. При закапывании в почву почвенная среда эффективно изолирует ультрафиолетовые лучи и кислород, замедляя старение материала. Трубы выдерживают низкие температуры до -15 °C и сохраняют определенную гибкость в условиях мерзлого грунта зимой, в то время как их высокая термостойкость ограничена температурой ниже 60 °C. Длительное нахождение на открытом воздухе подвержено разрушению молекулярных цепей под воздействием ультрафиолетового излучения, поэтому их использование в незащищенных условиях строго запрещено для обеспечения проектного срока службы более 50 лет. (II) Технические характеристики, физические свойства и устойчивость к воздействию окружающей среды

После испытаний коэффициент линейного расширения трубы из ПВХ, проложенной под землей, составил 6×10⁻⁵/℃, что составляет всего 1/3 от коэффициента линейного расширения трубы из ПНД, температура тепловой деформации (по Вика) – ≥90℃, а кольцевая жесткость – ≥10 кПа, что соответствует требованиям к нагрузке на грунт при глубине прокладки 1,5 м. Коэффициент шероховатости внутренней стенки трубы составляет всего 0,009, что снижает сопротивление потоку воды на 30% по сравнению с чугунными трубами. Труба не образует накипи. Долгосрочная водопропускная способность остается стабильной, что решает проблему снижения эффективности подачи воды, вызванного ржавчиной и образованием накипи на внутренней стенке металлических труб, в частности, из-за особенностей материала.

2. Система технологии соединения трубопроводов, адаптированная к различным условиям эксплуатации

(I) Процесс соединения труб большого диаметра с помощью резинового кольца в раструб

Для труб диаметром более DN110 используется раструбное резиновое кольцо, эластичность которого в сочетании с геометрическим соответствием раструба обеспечивает герметичность соединения, что обеспечивает осевое сопротивление выдергиванию ≥15 кН/м. Во время строительства необходимо строго контролировать фаску раструба (15° ± 5°), а в канавку раструба необходимо наносить смазку на основе жирных кислот V-типа для обеспечения соответствия глубины установки проектной отметке (погрешность ≤ ± 2 мм). Данный метод соединения обеспечивает хорошую устойчивость к неравномерной осадке фундамента, допуская осевое смещение ± 5 мм и угловое отклонение ≤ 3°, и подходит для участков с неровным рельефом или оснований на слабых грунтах в ирригационных системах.

(II) Технические характеристики клеевого соединения труб малого диаметра

Трубы диаметром менее DN110 соединяются клеями на основе растворителей. Распространенные марки включают IPS 711, Huaya 770g и т.д. Соответствующий класс вязкости (2000–3000 сП) следует выбирать в зависимости от толщины стенки трубы (≥2,8 мм). Процесс изготовления включает в себя: фрезерование трещин (отклонение от вертикали ≤0,5%), придание шероховатости поверхности (шероховатость Ra≥12,5 мкм), двухстороннее нанесение клея (толщина клеевого слоя 0,3–0,5 мм), быстрое соединение (поворот на 15° для обеспечения равномерного клеевого слоя) и отверждение (выдержка в течение 24 часов при температуре 23°C ± 2°C). Обратите особое внимание на необходимость предварительного нагрева трубы до температуры выше 15°C в условиях низких температур (<5°C), чтобы избежать резкого повышения вязкости клея и нарушения склеивания.

3. Логика выбора и инженерное применение методов соединения труб

(I) Динамическая компенсация характеристик гибкого соединения

Гибкое соединение (гибкое соединение) состоит из резинового уплотнительного кольца и металлического фланца, что позволяет трубопроводу расширяться и сужаться в осевом направлении на ±10 мм и отклоняться в радиальном направлении на ±8°, эффективно поглощая тепловые напряжения расширения и сжатия, вызванные изменениями температуры воды (ΔT≤30℃), и предотвращая образование трещин, вызванное концентрацией напряжений в жестких соединениях. Оно подходит для пересечений дорог, фундаментов зданий и других объектов, где возможны незначительные смещения. При монтаже необходимо оставлять зазоры для компенсации расширения, а болты фланцев следует затягивать симметрично (момент затяжки 8–10 Н·м) для обеспечения динамической герметизации.

(II) Ключевые особенности технологии жесткого крепления для раструбного соединения

Раструбные фитинги (такие как отводы и тройники) используют литьевую конструкцию, аналогичную трубе. При соединении необходимо отметить глубину вставки на торце раструба (обычно 3/4 глубины раструба), а для обеспечения герметичности соединения необходимо использовать механический домкрат. Прочность на разрыв при таком соединении составляет ≥12 МПа, а испытательное давление на герметичность может достигать 1,5 рабочего давления (стандартное значение 0,8 МПа). Этот метод подходит для прямых участков трубопровода со стабильным давлением и без риска смещения. Ключевым фактором при изготовлении является соответствие допусков фитингов и труб (зазор между внутренним диаметром раструба и наружным диаметром трубы должен составлять ≤0,3 мм), чтобы избежать протечек через соединение, вызванных отклонением размеров.

4. Ключевые моменты контроля качества строительства, предотвращения и управления рисками

(I) Технические стандарты рытья и засыпки траншей

Ширина траншеи определяется наружным диаметром трубы + 0,5 м, а на дно траншеи укладывается слой песчаной подушки толщиной 100 мм из средне-крупнозернистого песка (степень уплотнения ≥90%). Прямой контакт с острыми камнями строго запрещен. Обратная засыпка выполняется в два этапа: первый этап – на 0,3 м выше верха трубы с послойным уплотнением песком и грунтом (толщина каждого слоя ≤0,2 м, степень уплотнения ≥95%); второй этап – до проектной отметки, при этом во время засыпки исходного грунта удаляются камни размером более 50 мм во избежание механических повреждений трубопровода. Особое внимание следует уделить устройству дренажных канав во время строительства в сезон дождей, чтобы предотвратить скопление воды в канавах и затопление труб. (II) Метод испытания под давлением и обнаружения утечек

После установки трубопровода проводится гидравлическое испытание. Испытательное давление составляет 1,5 рабочего (и ≥0,8 МПа). Падение давления в течение 30 минут при постоянном давлении должно быть ≤0,05 МПа, что является условием прохождения испытания. Используйте электронный течеискатель для сканирования интерфейса, обращая особое внимание на равномерность сжатия резинового кольца муфты и целостность клеевого слоя. При обнаружении утечки необходимо немедленно разобрать и устранить её, чтобы исключить подтекание воды при работе системы орошения и повысить эффективность использования водных ресурсов.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какова максимальная рабочая температура для труб из ПВХ в системах орошения?

О: Трубы из ПВХ подходят для температур до 60°C. Длительное воздействие более высоких температур может привести к разрушению материала.

В2: Можно ли использовать трубы из ПВХ в холодных регионах?

О: Да, трубы из ПВХ выдерживают температуру до -15°C при подземной прокладке, но при монтаже в условиях сильного холода может потребоваться предварительный подогрев.

В3: Какой рекомендуемый способ соединения труб из ПВХ большого диаметра?

О: Для труб диаметром более DN110 используется раструбное соединение с резиновым кольцом, обеспечивающее хорошую гибкость и герметичность на неровных поверхностях.

В4: Сколько времени должно затвердевать клеевое соединение из ПВХ перед использованием?

О: После нанесения клея соединения следует оставить в покое не менее чем на 24 часа при комнатной температуре (~23°C) для обеспечения полного склеивания.

В5: Как проводится проверка на герметичность после монтажа труб из ПВХ? 

A: Испытание давлением воды проводится под давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее. Падение давления не должно превышать 0,05 МПа в течение 30 минут.