Форум трубопроводной арматуры
https://armtorg.ru/forum/

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры
https://armtorg.ru/forum/viewtopic.php?f=39&t=8934
Страница 1 из 1

Автор:  mg.armtorg [ 13 май 2019, 10:19 ]
Заголовок сообщения:  НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры

Автор: Минчук Сергей Викторович
Соавторы: Галигузов Андрей Анатольевич, младший научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова, Малахо Артем Петрович, ведущий научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова, Фатеев Алексей Николаевич, руководитель проекта «Композит» АО «НПО «СПЛАВ»


НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры - Изображение

В современной промышленности все более актуальным становится применение технологических трубопроводов и арматуры, изготовленных из различных полимеров, металлических труб, футерованных пластмассами, и труб из полимерных композиционных материалов (далее ПКМ), что обусловлено тем, что пластики по отношению к традиционно используемым материалам имеют ряд преимуществ, таких как:

• высокая устойчивость в химически агрессивных средах;
• отсутствие коррозии и отложений на стенках, влияющих на чистоту транспортируемых жидкостей;
• длительный срок службы;
• малый вес и простота монтажа;
• отсутствие затрат на обслуживание;
• сравнительно низкая стоимость.


При проектировании запорной арматуры из реактопластов и термопластов необходимо комплексно учитывать технологические ограничения, требования к конструкции, эксплуатационным свойствам, экономическим показателям.

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры - Изображение

Представленные на рынке неметаллические элементы трубопроводов и арматуры по применяемым материалам можно разделить на изготовленные из:

• композиционных материалов на основе термореактивных связующих (винилэфирных, фенолформальдегидных смол), армированных углеродным и стеклянным волокном;
• композиционных материалов на основе термопластичных связующих, армированных углеродным и стеклянным волокном;
• термопластов, среди которых: ПП, ПВДФ, ПВХ, ПЭ, АБС, ПФСУ.


Как следствие, при проектировании неметаллической запорной арматуры невозможно ориентироваться на решения, применяемые в металлической арматуре. Так, усадка деталей из термопластов приводит к необходимости механической доработки рабочих поверхностей запорных элементов, фланцев, посадочных мест для обеспечения требуемых допусков и посадок.

Для обеспечения заданной химической стойкости неметаллической арматуры необходимо применение соответствующих решений в части конструкции и материалов уплотнений.

Предельные значения температуры и давления эксплуатации данной арматуры зависят от материала исполнения и, как правило, находятся в пределах от –50 °C до +150 °C и до 25 кгс/см2 соответственно. Кроме того, при выборе пластиковой и композиционной арматуры следует учитывать преимущества и недостатки типа полимерного материала (табл. 1).

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры - Изображение

Таким образом, для большинства термопластов характерна более высокая производительность и более интенсивные методы переработки; возможно формование крупных деталей сложной конфигурации, высокая химическая стойкость большинства полимеров, сочетание высокой прочности и теплостойкости (полиэфирсульфон (ПЭС/PES), полиэфиримид (PEI/ПЕИ), полифениленсульфид (PPS/ПФС)) с высокой ударной прочностью и трещиностойкостью. Что касается термореактивных матриц для трубопроводной арматуры, то они обладают хорошими технологическими свойствами (низкой вязкостью и температурой отверждения); хорошо смачивают и пропитывают армирующий материал; имеют хорошую адгезию к большинству волокон, повышенную теплостойкость, стойкость в различных средах.

Целью в рамках создания высокотемпературной и химически стойкой запорной арматуры было достижение температуры длительной эксплуатации до 150 °C для изделий из реактопластов и 180 °C для изделий из термопластов. В целом, в рамках работ решались следующие основные задачи:

1) создание материала, удовлетворяющего критериям химической и термической стойкости;
2) создание технологии переработки разработанных литьевого и пресс-материалов;
3) разработка конструкции запорной арматуры.



Для создания опытных образцов изделий (шаровой кран, дисковый затвор) была использована технология литья под давлением и прямого горячего прессования, соответственно скорректированная для конкретного литьевого и пресс-материала. Были применены вновь разработанные материалы: литьевой ПКМ – КПМИ (ТУ 2253-002-00044977-2014), термореактивный ПКМ – КПМП (ТУ 2253-189-07506004-2014).

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры - Изображение

При получении деталей методом литья под давлением необходимо учитывать значение усадки полимерного материала, которое необходимо принимать во внимание как для определения конструкции деталей, так и при проектировании оснастки.

Как видно из таблицы 2, введение наполнителей в термопласты уменьшает усадку изделий при литье под давлением. Высокая дисперсность наполнителя, равномерность его распределения по объему изделия способствуют повышению размерной точности и уменьшению колебания усадки [3].

Для оптимизации процесса литья под давлением реального изделия было проведено моделирование литья с помощью программного пакета Moldex3D для целевых пластмасс (рис. 1). Было обнаружено, что основной параметр, влияющий на усадку и коробление, – это температурное поле в массе изделия в момент размыкания оснастки. Условия моделирования были воспроизведены в реальных условиях литья, результаты показали хорошую сходимость параметров (около 90 %).

НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры - Изображение

Из приведенных в таблице 3 данных видно, материал КПМП превосходит известный материал на основе винилэфирной смолы по физико-механическим показателям (за исключением прочности и модуля при сжатии). Тепло- и химическая стойкость материала КПМП сопоставима с показателями известного химически стойкого зарубежного материала ПФСУ/PPSU. Литьевой материал марки КПМИ также показал превосходные свойства относительно ПФСУ/PPSU.

В рамках экспериментальных и опытных работ спроектированы (рис. 2, 3) и изготовлены образцы запорной арматуры с температурой длительной эксплуатации до 150 °C из термореактивных ПКМ и 180 °C из литьевых ПКМ.

На основе указанных материалов разработаны конструкции запорной арматуры типа «кран шаровой» с номинальным диаметром DN 15-50 и номинальным давлением PN 25 и «затвор дисковый» – DN 50-200, PN 16. Химическая стойкость по ГОСТ 12020-72 в отношении большинства кислот, щелочей и окислителей – хорошая.

    Литература

1. Алентьев, А.Ю. Связующие для полимерных композиционных материалов: учеб. пособие для студентов по специальности «Композиционные наноматериалы» / А.Ю. Алентьев, Ю.М. Яблокова. – М. : МГУ, 2010. – 69 с.
2. Справочник по композиционным материалам : в 2 т. Под редакцией Дж. Любина. Пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта. Под ред. Б. Э. Геллера. – М. : Машиностроение, 1988. – 448 с. : ил.
3. Басов, Н.И. Контроль качества полимерных материалов / Н.И. Басов, В.А. Любартович, С.А. Любартович. – 2-е изд., перераб. – Л. : Химия, 1990. – 112 с.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (51) 2019

Вложения:
НПО СПЛАВ, АО. Минчук С.В. Создание отечественного производства химически стойкой неметаллической трубопроводной арматуры / 1557209877779.jpg
299.52 КБ, Просмотров: 642

Страница 1 из 1 Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
https://www.phpbb.com/