Приложение B (справочное). Стойкость к быстрому распространению трещин

Приложение B
(справочное)

Стойкость к быстрому распространению трещин

B.1 Общие положения

Быстрое распространение трещин (БРТ) - это образование низкопластичной трещины с высокой скоростью (около 300 м/с) вдоль трубопровода, находящегося под давлением. Распространение или остановка трещины зависит от энергии деформации на вершине трещины, на которую влияет внутреннее давление транспортируемой среды, зависящее, в свою очередь, от скорости декомпрессии.

Если трещина возникает в водопроводе, жидкость не подвергается такому же сжатию и высвобождению энергии, как трубопровод, содержащий воздух или газ. Поэтому вероятность распространения быстрорастущей трещины в водопроводной трубе гораздо ниже. Действительно, полномасштабные FS и маломасштабные S ₄ испытания водопроводов на стойкость к БРТ показали, что распространение трещины не происходит, когда труба полностью заполнена водой (см. [6]). Однако испытания труб большого диаметра, содержащих воду и воздух при низкой температуре (< 3 °C), показали, что трещина может распространяться вдоль верхней части трубы в воздушном кармане, но для поддержания этого распространения требуется более высокое давление, чем давление воздуха (см. [6] и [7]). Давление, необходимое для продолжения распространения, возрастает по мере уменьшения объема воздушного включения, т.е. минимизация объема воздушного включения снижает риск.

Таким образом, риск возникновения этого явления в водопроводной трубе предельно низкий и требует определенных условий. Водопроводные трубопроводы большого диаметра обычно проектируют так, чтобы исключить скопления воздуха, иначе неизбежны эксплуатационные трудности.

При разработке европейских стандартов для полиэтиленовых водопроводных труб сделан вывод о том, что стойкость композиции к БРТ необходимо учитывать только для труб с толщиной стенки > 32 мм. Испытания показали, что большинство современных трубных композиций стойки к БРТ и обладают высокой стойкостью к медленному росту трещин, что значительно снижает риск их образования.

B.2 Инициирование трещины

Инициированием БРТ могут стать повреждения при ударе, рост трещины через стенку или трещины, образовавшиеся в результате некачественного сварного шва при сварке в определенных условиях эксплуатации и окружающей среды.

Явление БРТ отмечено в трубопроводах, изготовленных из различных материалов, включая сталь, и в некоторых случаях в системах трубопроводов из пластмасс, состоящих из материалов старшего поколения.

B.3 Параметры, регулирующие распространение/остановку

Параметры, которые определяют БРТ, если трещина инициируется, следующие:

a) внутреннее давление;

b) температура трубопровода;

c) скорость декомпрессии транспортируемой среды (см. B.1);

d) стойкость к растрескиванию материала трубы.

B.4 Методы испытаний

Склонность труб из определенного материала к БРТ возрастает с увеличением диаметра трубы и толщины стенки и оценивается экспериментально с целью проектирования системы таким образом, чтобы исключить риск разрушения трубопровода. Метод испытания труб из ПЭ на стойкость к БРТ установлен в ГОСТ Р 58121.1-2018 (приложение ДВ).

Проведение этих испытаний требует создания особых условий для возникновения быстрого образования трещин, таких как острые надрезы в испытуемой трубе и удар острым лезвием.