Ученые ПНИПУ выяснили, как улучшить виброизоляцию трубопроводов
![Трубопровод](/static/files/dd274782e4da.jpg)
Материалы, которые позволят повысить прочность виброизоляционных элементов конструкции трубопроводов в 2–2,5 раза, предложили использовать по результатам проведенного исследования специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 29 января сообщает пресс-служба вуза.
Трубопроводные системы широко применяются для подачи различных жидкостей и газов в водоснабжении, канализации, отоплении, химической и других отраслях промышленности, в том числе при транспортировке нефти и газа. Работа насосов, компрессоров и другого оборудования в таких системах приводит к возникновению вибраций. При этом они могут достигать такой силы, которая может привести к разрушениям конструкций, просадкам грунта и авариям.
Чтобы этого не случилось, в конструкции трубопроводов предусматриваются специальные тонкослойные резино-металлические элементы, обладающие хорошими виброизоляционными свойствами.
Поскольку от использованных материалов и технологии производства этих элементов зависит работа и безопасность всей системы, ученые Пермского Политеха провели анализ различных материалов и технологий с целью установить те из них, которые обеспечивают наибольшую надежность при сильных вибрациях.
Результаты исследования они представили в статье «Конструктивная и технологическая оптимизация тонкослойных подвижных соединений, армированных резиной, в конструкции виброизолирующего компенсатора трубопровода» (Design and technological optimization of rubber-reinforced thin-layer movable joints in the structure of a pipeline vibration-isolating compensator) опубликована в журнале INGENIERIA UC, т. 28, № 3.
Виброизолирующие компенсаторы трубопроводов, которые применяются в авиации, ракетостроении, судостроении и других областях промышленности, такие как гибкие вставки, компенсаторы, прокладки и опоры, изготавливаются из тонких слоев резины и металлических фрагментов.
Сочетание хороших виброизоляционных свойств резины, которая также обеспечивает герметичность соединений, предотвращая утечки, и высокая прочность и жесткость металла придает этим элементам необходимые функциональные качества.
Поэтому надежная работа виброизолирующих компенсаторов зависит от соответствующих характеристик резины, металла и клеевой смеси, которая их соединяет.
При этом практика показывает, что наиболее частой причиной аварий на трубопроводах является потеря герметичности из-за нарушения склеивания и появления отслоений в компенсаторах вибрации. Это заставило ученых ПНИПУ обратить особое внимание на эластичность резин и прочность связей клеев с ними и металлами.
Аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Александр Шайдуров рассказал о проведенном исследовании:
«Мы провели ряд испытаний разных образцов резино-металлических элементов на специальном стенде, который воссоздает вибрации в частоте от 20 до 200 Гц. Эксперименты показали, что лучшими упругими и прочностными свойствами обладает резина из полиизопрена (синтетического и натурального). Помимо высокой прочности, он имеет и лучшие технологические свойства: при обработке деталей сразу образует плотную гладкую заготовку, а также быстро превращается в резину».
Профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, доктор технических наук Галина Шайдурова дополнила:
«Подготовка металлической поверхности — следующий шаг для обеспечения надежной связи резины и металла. Согласно проведенным исследованиям, лучше всего себя показывает пескоструйная обработка — это процесс, когда поток сжатого воздуха под сильным давлением выбрасывает на поверхность металла мелкие твердые частицы песка или стального порошка. Ударяясь о поверхность, они с высокой скоростью воздействуют на металл, придавая поверхности шероховатость, которая влияет на прочность сцепления».
Исследование клеевых систем, которые должны прочно соединять между собой резину и металл, стали финальными этапами экспериментов. Они показали, что оптимальное качество сцепления обеспечивает система клея по схеме «праймер + покровный слой» и поддержание заданной температуры на этапе совулканизации клея и эластомера, что необходимо для сохранения стабильности свойств.
Использование результатов исследования ученых Пермского Политеха позволит повысить прочность адгезионного соединения резины и металла в резино-металлических элементах трубопроводов в 2–2,5 раза, что справедливо и в случае применения других резин на основе этилен-пропиленовых, бутадиен-нитрильных и смешанных каучуков.
Такие выводы были сделаны на основе испытаний, проведенных по ГОСТу. Предложенная исследователями ПНИПУ оптимизация технологии изготовления подвижных соединений трубопроводов позволит значительно снизить передачу вибрации по трубопроводам, что повысит их безотказность при работе в условиях высоких нагрузок.