Quali sono le prestazioni a lungo termine del tubo PPR in condizioni di alta temperatura e alta pressione?

Grazie alle sue eccellenti prestazioni, i tubi PPR sono stati ampiamente utilizzati nell'approvvigionamento idrico e nel drenaggio edilizio, nel trasporto di acqua calda e nella trasmissione di fluidi industriali. Tuttavia, per valutare le prestazioni a lungo termine in condizioni di alta temperatura e alta pressione, è necessaria un'analisi completa che prenda in considerazione le proprietà del materiale, i parametri di progettazione e l'ambiente di applicazione effettivo.

1.Resistenza alla temperatura dei tubi PPR

La resistenza alla temperatura dei tubi PPR è uno dei suoi vantaggi fondamentali, ma le sue prestazioni sono influenzate sia dalla temperatura che dalla pressione. Ecco i punti chiave:

Intervallo di resistenza alla temperatura:

I tubi PPR di solito possono funzionare normalmente nell'intervallo di temperatura da 0°C a 95°C.

Al di sotto di 70°C, i tubi PPR possono operare stabilmente per lungo tempo, e la durata di servizio può raggiungere i 50 anni (secondo il calcolo dello standard ISO 9080).

Quando la temperatura dell'acqua si avvicina a 95°C, la durata di servizio dei tubi PPR si riduce significativamente, potendo essere limitata a 10-20 anni.

Temperatura di deformazione termica:

La temperatura di deformazione termica dei tubi PPR è generalmente intorno ai 130°C-140°C, ma questa è una tolleranza a breve termine e deve essere evitata nell'uso a lungo termine.

Coefficiente di espansione termica:

Il coefficiente lineare di espansione termica del tubo PPR è circa 0,15 mm/m·°C, molto più alto di quello dei tubi metallici. Pertanto, in ambiente ad alta temperatura, è necessario considerare l'influenza dell'espansione e contrazione termiche sul sistema di tubazioni; lo stress può essere alleviato installando giunti di espansione o progettando un layout appropriato.

2.Resistenza alla pressione del tubo PPR

La resistenza alla pressione del tubo PPR è strettamente correlata allo spessore della parete, alla temperatura e alla durata di servizio. Ecco i fattori chiave:

Classificazione del grado di pressione:

I tubi PPR sono generalmente divisi nelle seguenti categorie in base al grado di pressione:

PN10: applicabile al sistema di acqua fredda, con una pressione di lavoro massima di 1,0 MPa.

PN16: applicabile ai sistemi di acqua fredda e acqua calda a bassa temperatura, con una pressione di lavoro massima di 1,6 MPa.

PN20: applicabile ai sistemi di acqua calda a media temperatura, con una pressione di lavoro massima di 2,0 MPa.

PN25: applicabile ai sistemi di acqua calda ad alta temperatura, con una pressione di lavoro massima di 2,5 MPa.

Relazione tra temperatura e pressione:

Con l'aumento della temperatura, la capacità di sopportare la pressione del tubo PPR diminuisce. Ad esempio:

A 20°C, la pressione di lavoro massima del tubo PN20 è 2,0 MPa.

A 70°C, la pressione di lavoro massima del tubo PN20 scende a circa 1,0 MPa.

A 95°C, la pressione di lavoro massima del tubo PN20 è solo circa 0,6 MPa.

Resistenza idrostatica a lungo termine (LTHS):

Secondo lo standard ISO 9080, la resistenza idrostatica a lungo termine (LTHS) del tubo PPR viene testata e calcolata per garantire una lunga durata di servizio in diverse condizioni di temperatura e pressione. Ad esempio:

A 20°C e 2,0 MPa, la vita di progettazione del tubo PPR è 50 anni.

A 70°C e 1,0 MPa, la vita di progettazione del tubo PPR può ancora raggiungere i 50 anni.

3.Problemi potenziali in condizioni di alta temperatura e alta pressione

Sebbene i tubi PPR abbiano buone prestazioni in condizioni di alta temperatura e alta pressione, in ambienti estremi possono verificarsi alcuni problemi:

Fenomeno di creep (deformazione viscosa):

La PPR è un materiale termoplastico che, sotto l'effetto a lungo termine di alta temperatura e alta pressione, subisce creep, causando una deformazione graduale del tubo e anche la sua rottura in caso estremo. Pertanto, nel progetto è necessario lasciare un margine di sicurezza sufficiente.

Invecchiamento per ossidazione:

In ambiente ad alta temperatura, se l'acqua contiene una quantità elevata di ossigeno, il tubo PPR può subire invecchiamento per ossidazione, con conseguente diminuzione delle sue proprietà meccaniche e della sua durata di servizio. Per questo motivo, si consiglia di utilizzare tubi PPR con strato barriera all'ossigeno (come lo strato EVOH) nei sistemi di acqua calda.

Affidabilità dei giunti:

I tubi PPR vengono collegati mediante fusione a caldo, formando una struttura integrale, ma in condizioni di alta temperatura e alta pressione i giunti possono diventare i punti deboli del sistema. La qualità della saldatura influisce direttamente sulla stabilità a lungo termine del sistema, quindi è necessario operare rigorosamente in conformità con le specifiche.

4.Come migliorare le prestazioni dei tubi PPR in condizioni di alta temperatura e alta pressione

Per garantire il funzionamento affidabile a lungo termine dei tubi PPR in condizioni di alta temperatura e alta pressione, è possibile adottare le seguenti misure:

Scegliere un grado di pressione adatto:

Selezionare un grado PN appropriato in base alle condizioni di lavoro effettive, lasciando un determinato margine di sicurezza. Ad esempio, nei sistemi di acqua calda ad alta temperatura, si preferiscono i tubi PN20 o PN25.

Ottimizzare la progettazione delle tubazioni:

Disporre razionalmente la direzione delle tubazioni per evitare la concentrazione di stress causata da espansione e contrazione termiche.

Installare giunti di espansione o staffe fisse per ridurre l'impatto dell'espansione termica sul sistema di tubazioni.

Utilizzare tubi barriera all'ossigeno:

Nei sistemi di acqua calda, utilizzare tubi PPR con strato barriera all'ossigeno per impedire la penetrazione dell'ossigeno, che potrebbe causare la corrosione della parete interna delle tubazioni o la crescita microbica.

Manutenzione regolare:

Eseguire ispezioni regolari del sistema di tubazioni, in particolare dei giunti, per rilevare e riparare tempestivamente i potenziali rischi.

Le prestazioni a lungo termine dei tubi PPR in condizioni di alta temperatura e alta pressione sono generalmente affidabili, ma le loro prestazioni diminuiscono con l'aumento della temperatura e della pressione. Per garantire la stabilità e la sicurezza del sistema, è necessario selezionare il grado di pressione adatto in base alle condizioni di lavoro effettive e adottare misure di progettazione e costruzione scientifiche. Inoltre, nell'applicazione dei tubi PPR nei sistemi di acqua calda, è necessario prestare particolare attenzione ai problemi di ossidazione e invecchiamento; si consiglia di utilizzare tubi barriera all'ossigeno per prolungare la durata di servizio.