Metallipolymeeriputket ovat komposiittiputkia , jotka koostuvat kahdesta tai useammasta komponentista: polymeeriputkesta , joka on vahvistettu hitsatulla verkkometallirungolla tai esimerkiksi alumiinifoliolla [1] [ fine link ] . Metallipolymeeriputkia on useita erilaisia, jotka eroavat materiaaleista, tuotantotekniikasta, tarkoituksesta ja muista parametreista.
Putken polymeerirunko on valmistettu pääasiassa kestomuovista. Runko koostuu pitkittäis- ja poikittaiselementeistä: pitkittäiset sijaitsevat samankeskisesti putken keskipisteen suhteen, poikittaissuuntaiset kiertyvät pitkittäisten päälle tietyllä askeleella ja muodostavat spiraaleja.
Metallipolymeeriputkien valikoima on erittäin laaja. Halkaisijaltaan pieniä (16-40 mm) metallipolymeeriputkia, jotka on vahvistettu alumiinifoliolla , käytetään menestyksekkäästi asunto- ja kunnallisissa palveluissa (vesihuolto, lämmitys, viemäri). Halkaisijaltaan suurempia metallipolymeeriputkia käytetään öljyputkien, kaasuputkien, teknisten putkien asennuksessa aggressiivisten väliaineiden ( hapot , emäkset ja korkea suolapitoiset tuotteet ) kuljetukseen [2] . Metallipolymeeriputkia käytetään ei-rautametallien ja harvinaisten maametallien maanalaisessa ja kasauutossa ; Niitä voidaan käyttää myös vesikuljetukseen ja pneumaattiseen kuljetukseen . Merenkulun infrastruktuurissa niitä käytetään erilaisten rakenteiden tukina.
Putken materiaali on yleensä polyeteeniä (PERT, PEX [3] ja muita), joka on prosessoitu ekstruusiolla . Alumiinifoliolevyt (paksuus millimetrin kymmenesosista) hitsataan yhteen ultraäänihitsauksella . Liimaa käytetään muodostamaan vahva sidos polymeerin ja metallin välille .
Alumiinifoliolla vahvistettujen metallipolymeeriputkien laadulliset indikaattorit ovat:
Tämäntyyppisten putkien valmistustekniikka voi vaihdella; yleistä on yksittäisistä elementeistä (langoista, nauhoista) tehdyn jäykän vahvistuskehyksen läsnäolo. Tuotantolinja voi koostua esimerkiksi seuraavista komponenteista :
Jatkuvasti liikkuessa (vetolaitteen avulla) tuotantolinjaa pitkin raudoituksen pituussuuntaiset elementit kelataan tietyllä poikittaisraudoituksen taajuudella. Poikittais- (rengas-) ja pitkittäisraudoituksen leikkauskohdassa hitsaus suoritetaan kosketusmenetelmällä sylinterimäisen rullaelektrodin avulla, joka pyörii ympyrässä putken ympärillä.
Hitsattu kehys menee ekstruusioonteloon, joka sitten täytetään polymeerisulalla. Erittäin korkean pinnanlaadun (alhainen karheus ) putken sisähalkaisija muodostuu kiillotetusta karasta, jossa on itsenäinen jäähdytys. Ulkopinnan jäähdytys suoritetaan sen jälkeen, kun putki on ohittanut muodostusholkin .
Polymeerin ja metallin välisen adheesion puute (liimaa ei käytetä) jäykän rungon tapauksessa myötävaikuttaa siihen, että kun putkeen kohdistetaan taivutusjännityksiä, runko, joka havaitsee itseensä kohdistuvan kuormituksen, muuttuu elastisesti muodoltaan , kun taas polymeerirunko säilyttää eheytensä ja halkeilunkestävyytensä [4] . Tämä jäykällä verkkokehyksellä vahvistettujen metallipolymeeriputkien ominaisuus määrää näiden putkien lujuuden ja samanaikaisen joustavuuden.
Jäykällä verkkokehyksellä vahvistettujen metallipolymeeriputkien laadulliset indikaattorit ovat:
Kiireellinen tarve hallita harvinaisten maametallien uuttaminen in situ -liuotuksella on johtanut siihen, että on kysyntää kotelomateriaalille, joka kestää maankuoren paineen (kiven paineen) jopa 700 metrin syvyydessä ja varmistaa ongelmia. -vapaa käyttö (ilman korjauksia ja uusien kaivojen rakentamista epäonnistuneiden tilalle) teknologisen kaivon koko käyttöiän ajan . Neuvostoliiton keskikokoisen koneenrakennuksen ministeriön tilaama insinööriryhmä suunnitteli ja testasi ensimmäiset metallipolymeeriputken näytteet. Vuodesta 1977 lähtien MPT:tä on käytetty putkilinjojen rakentamiseen, vaippajonoihin, harvinaisten maametallien liuottamiseen, asunto- ja kunnallissektorilla sekä muilla kansantalouden aloilla. Tällä hetkellä MPT:n tuotannon perustekniikka on pysynyt ennallaan. Materiaalitekniikan kehityksen ansiosta putken rungossa on mahdollista käyttää korkealaatuisia polymeerejä, joilla on lisääntynyt kestävyys ulkoisille olosuhteille ( lämpötila , mekaaninen tuhoutuminen , kemiallinen hyökkäys) [5] .
Metallipolymeeriputkissa yhdistyvät metalliputkien korkea lujuus ja polymeeriputkien (polyeteeni, muovi) kemiallinen kestävyys ja kestävyys.
Metallipolymeeriputkista valmistettuja putkia voidaan käyttää ilman korjausta useita vuosikymmeniä, toisin kuin korroosiolle alttiita metalliputkia . Kemiallisen ja korroosionkestävyyden lisäämiseksi metalliputket on tällaisissa tapauksissa päällystetty galvaanisilla liuoksilla tai valmistettu erityisistä seoksista ; tässä tapauksessa putken lineaarimetrin hinta ja putken laskemisen kustannukset kasvavat moninkertaisesti.
Metallipolymeeriputkien lujuus on suurempi kuin tavanomaisten polymeeriputkien lujuus vahvistetun metallirungon ansiosta [5] . Joissakin metallipolymeeriputkissa tämä runko suorittaa muita toimintoja sen lisäksi, että se vaimentaa suoraan kuormaa. Esimerkiksi polyeteenistä valmistetussa viisikerroksisessa metallipolymeeriputkessa alumiinifolio sen lisäksi, että se antaa putkelle tietyn muodon taivuttamalla, on myös este, joka rajoittaa hapen liikkumista sisäisen polymeerikerroksen välillä. ja ulompi.
Metallipolymeeriputkien valmistustekniikan parantaminen, erityisesti uudentyyppisten metallirunkojen kehittäminen, kestävämpiä ja tehokkaampia, mahdollistaa polymeerin osuuden pienentämisen putken massassa, mikä puolestaan tekee on mahdollista valmistaa kalliisiin korkealaatuisiin polymeereihin perustuvia putkia.
Korkealaatuisten, kemiallista iskua kestävämpien ja nykyistä vahvempien polymeerien käyttö [6] polyeteenin , polypropeenin , polyvinyylikloridin ja muiden raaka-aineina metallipolymeeriputkien valmistuksessa laajentaa merkittävästi metallipolymeerien valikoimaa. putket.