ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ ТРУБА

Область техники
Заявленная полезная модель относится к многослойным трубам, которые могут быть использованы в системах горячего водоснабжения и теплоснабжения.
Предшествующий уровень техники
Известна теплоизолированная труба, содержащая внутреннюю пластиковую трубу и нанесенный на ее внешнюю поверхность теплоизоляционный слой, поверх которого установлена пластиковая гофрированная труба (публикация ЕР 0897788А1, кл. МПК B29C 44/30, опубл. 24.02.1999 г.)
Внутренняя пластиковая труба обладает низкой массой, хорошей гибкостью и отличается долговечностью, срок ее эксплуатации составляет не менее 50 лет. Однако при эксплуатации известной трубы не допускается пропускать через нее жидкость, температура которой превышает 70°C, кроме того, также не допускается пропускать через указанную трубу жидкость, давление которой превышает 0,6 МПа.
Недостатком данной трубы является то, что данная труба может использоваться при ограниченной температуре и внутреннем давлении.
Также известна многослойная труба, содержащая внутреннюю металлическую трубу, с полимерным покрытием ее внутренней и наружной поверхностей, и нанесенный на ее внешнюю поверхность теплоизоляционный слой, выполненный из полиолефина, поверх которого установлена рукав из полиэтилена толщиной 0,02-0,05 мм (публикация RU 2204757C2, кл. МПК F16L 9/12, опубл. 20.05.2003 г.)
Полимерное покрытие внутренней поверхности металлической трубы в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, а также эксплуатации при высоких температурах (свыше 80°C) и давлениях (свыше 1,5 МПа) подвержено растрескиванию и/или отслоению от внутренней поверхности металлической трубы.
Кроме того, известна, выбранная в качестве ближайшего аналога, труба с теплозащитным покрытием, содержащая внешнюю гофрированную трубу, установленную в нее внутреннюю стальную гофрированную трубу и расположенный между ними теплоизоляционный слой, пространство между указанными трубами заполнено теплоизоляционным материалом (публикация RU 2293247 С2, кл. МПК F16L 59/00, опубл. 10.02.2007 г.)
В данной трубе частично решена проблема защиты от воздействия изгибающих и ударных нагрузок за счет выполнения внутренней и внешней труб гофрированными, однако слой теплозащитного покрытия не всегда способен защитить внутреннюю трубу от деформаций, вызывающих остаточные напряжения и приводящих к коррозионному растрескиванию (стресс-коррозии).
Таким образом, недостатком известной трубы является невысокая коррозионная устойчивость, особенно к стресс-коррозии.
Раскрытие полезной модели
Стресс-коррозия - один из наиболее опасных видов коррозии, т.к. имеет остро локализованный характер и распространяется мгновенно. Стресс-коррозия возникает при одновременном воздействии различных напряжений или пластической деформации, вызывающих остаточные напряжения в металле и агрессивной среды. Иными словами основными причинами стресс-коррозии являются остаточные напряжения и воздействие агрессивной среды.
Техническим результатом, на решение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение устойчивости внутренней трубы к стресс-коррозии при сохранении возможности отклонения оси от прямолинейного положения при монтаже и хранении на угол не менее 45°.
Технический результат достигается за счет того, что в теплоизолированной трубе, содержащей внешнюю гофрированную трубу, установленную в нее внутреннюю стальную гофрированную трубу и расположенный между ними теплоизоляционный слой, толщина стенки внутренней трубы относится к толщине теплоизоляционного слоя как 1 к 20-60, при этом на внешней поверхности теплоизоляционного слоя выполнено множество углублений, а внутренняя труба способна выдерживать испытание на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgC12 при рН6 и температуре кипения в течении, по меньшей мере, 4 часов до начала образования коррозионных трещин.
Теплоизоляционный слой может быть выполнен из пенополиуретана или из пенополиизоцианурата.
Возможно выполнение внешней трубы из полиэтилена.
Толщина стенки внешней трубы относится к толщине теплоизоляционного слоя как 1 к 6-12.
Возможно выполнение гофр внутренней и внешней трубы винтовыми.
Описание чертежей
Заявленная полезная модель поясняется при помощи чертежей представленных на фиг.1-3.
На фиг.1 показана теплоизолированная труба в разрезе.
На фиг.2 показан вид на торец теплоизолированной трубы.
На фиг.3 показана теплоизолированная труба, у которой ось отклонена от прямолинейного положения на угол 45°.
Осуществление полезной модели
Заявленная теплоизолированная труба содержит внутреннюю гофрированную стальную трубу 1 установленную во внешнюю гофрированную трубу 2, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом, образующим теплоизоляционный слой 3.
2
Для достижения заявленного технического результата выбирались стали, предпочтительно легированные или высоколегированные. Изготовленные из этих сталей внутренние гофрированные трубы 1 способны выдерживать испытание на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgCl при рН6 и температуре кипения не менее 4 часов до начала образования коррозионных трещин. Эти условия соответствуют условиям испытаний сталей по ГОСТ 23284-84, Приложение 1.
Использование в теплоизолированных трубах, содержащих внутренние трубы 1, способные выдерживать указанные испытания, обеспечивает оптимальное соотношение трудозатрат на их изготовление и срока их службы.
Выполнение внутренней трубы 1 и внешней трубы 2 гофрированными позволяет указанным трубам переносить изгибающие нагрузки, воспринимать усилия сжатия и растяжения.
Теплоизоляционный слой 3 предпочтительно выполнен из пенополиуретана или из пенополиизоцианурата. Указанные материалы являются хорошими теплоизоляторами, кроме того, они хорошо упруго деформируются и поэтому теплоизоляционный слой 3 выполняет функцию амортизатора при воздействии на трубу внешних нагрузок.
На внешней поверхности теплоизоляционного слоя 3 выполнено множество углублений 4. Указанные углубления 4 могут иметь произвольную форму и глубину, при этом более предпочтительна форма конуса, однако указанная форма сложновыполнима. Указанные углубления 4 могут быть выполнены механическим путем. Выполнение на внешней поверхности теплоизоляционного слоя 3 множества углублений 4 создает перфорацию внешнего поверхностного слоя теплоизоляционного слоя 3, который наиболее подвержен деформациям при изгибе трубы и целостность которого может быть нарушена в результате указанного изгиба. Выполнение множества углублений 4 на внешней поверхности теплоизоляционного слоя 3 приводит к тому, что при сгибании трубы указанный внешний поверхностный слой хорошо растягивается и сжимается (упруго деформируется) без образования разрывов указанного слоя теплоизоляционного слоя 3, которые могут приводить к снижению теплозащитных свойств теплозащитного слоя и амортизирующей способности. Кроме того, выполнение множества углублений 4 на внешней поверхности теплоизоляционного слоя 3 позволяет выполнять изгиб на угол больший, чем угол изгиба теплоизолированной трубы, у которой на внешней поверхности теплоизоляционного слоя отсутствует множество углублений 4.
Для повышения устойчивости теплоизолированной трубы против воздействий внешней среды (например, против действия органических и неорганических кислот, щелочей и т.д.) внешняя труба 2 выполнена из полиэтилена.
Для надежной защиты теплоизоляционного слоя 3 от внешних ударных нагрузок, порезов выкрашиваний и т.п., толщина стенки внешней трубы 2 относится к толщине теплоизоляционного слоя как 1 к 6-12.
Для надежной защиты внутренней трубы 1 от возникновения в ней остаточных напряжений от воздействия ударных, изгибающих и иных механических нагрузок толщина стенки внутренней трубы 1 относится к толщине теплоизоляционного слоя 3 как 1 к 20-60.
Выполнение гофр внутренней трубы 1 и внешней трубы 2 винтовыми, упрощает изготовление теплоизолированной трубы.
2
При этом опытным путем было определено, что если толщина стенки внутренней трубы 1 относится к толщине теплоизоляционного слоя 3 как 1 к меньше чем 20, то после воздействия на теплоизолированную трубу внешних ударных нагрузок, во внутренней трубе 1 возникают остаточные напряжения, в отдельных случаях на поверхности внутренней трубы 1 наблюдались следы от воздействия указанных нагрузок в виде вмятин. После воздействия нагрузок внутренняя труба 1 подвергалась испытанию на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgCl при рН6 и температуре кипения. До начала образования коррозионных трещин проходило менее 3 часов.
2
Если толщина стенки внутренней трубы 1 относится к толщине теплоизоляционного слоя 3 как 1 к 20-60, то после воздействия на теплоизолированную трубу внешних ударных нагрузок и изгибающих нагрузок с отклонением оси теплоизолированной трубы от прямолинейного положения на угол 45°, как показано на фиг.3, во внутренней трубе 1 остаточных напряжений не выявлено. При этом теплоизолированная труба была удобна для монтажа и хранения, ее можно было неоднократно сгибать таким образом, что ее ось отклонялась от прямолинейного положения на угол 67°. После воздействия указанных ударных и изгибающих нагрузок внутренняя труба 1 подвергалась испытанию на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgCl при рН6 и температуре кипения. После 4 часов указанных испытаний образования коррозионных трещин в во внутренней трубе 1 не наблюдалось.
2
Если толщина стенки внутренней трубы 1 относится к толщине теплоизоляционного слоя 3 как 1 к более чем 60, то после воздействия на теплоизолированную трубу внешних ударных нагрузок, во внутренней трубе 1 остаточных напряжений во внутренней трубе 1 не выявлено, не наблюдались следы от воздействия нагрузок. После воздействия нагрузок внутренняя труба 1 подвергалась испытанию на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgCl при рН6 и температуре кипения. После 4 часов указанного испытания, образования коррозионных трещин в во внутренней трубе 1 не наблюдалось. Однако данная труба стала неудобна для монтажа и хранения, ее можно было сгибать таким образом, что ее ось отклонялась от прямолинейного положения на угол не превышающий 10°.
Заявленная теплоизолированная труба реализуется следующим образом.
Заявленная теплоизолированная труба предназначена для подземной бесканальной прокладки высокотемпературных систем отопления, которая является наиболее экономичным способом сооружения теплосетей, обеспечивающая меньшие объемы земляных и строительно-монтажных работ, экономию сборного железобетона, снижение трудоемкости строительства и повышение производительноститруда.
Теплоизолированную трубу укладывают в траншею на глубину от 0,5 м до 1,5 м и засыпают грунтом. Рельеф местности, на которой выполняют прокладку высокотемпературных систем отопления, как правило, имеет неровности в виде бугров, холмов, оврагов, лощин и т.п. В связи с этим теплоизолированная труба укладывается в траншею с изгибами. Практика прокладки высокотемпературных систем отопления показала, что для укладки теплоизолированной трубы в траншею на глубину от 0,5 м до 1,5 м, достаточно укладывать указанную трубу с отклонением ее оси от прямолинейного положенияна угол, не превышающий 45°. Выполнение нескольких указанных отклонений оси трубы позволяет укладывать теплоизолированную трубу в траншею на глубину от 0,5 м до 1,5 м, даже на высоких крутых холмах и в глубоких узких оврагах.
2
Таким образом, за счет того, что толщина стенки внутренней трубы относится к толщине теплоизоляционного слоя как 1 к 20-60,при этом на внешней поверхности теплоизоляционного слоя выполнено множество углублений, а внутренняя труба выполнена из стали и способна выдерживать испытание на коррозионную устойчивость в 42% растворе MgCl при рН6 и температуре кипения в течении, по меньшей мере, 4 часов до начала образования коррозионных трещин, повышается устойчивость внутренней трубы к стресс-коррозии при сохранении возможности отклонения оси теплоизолированной трубы от прямолинейного положения при монтаже и хранении на угол не менее 45°.