Ocena wzmocnienia naprawczego rury poliestrowo-szklanej

• Autorzy: Bełzowski A. , Stróżyk P.

Warianty tytułu

EN

Assessment of repair reinforcement of polyester-glass fibre pipe

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyty polimerowe są podatne na degradację, która polega na rozwoju uszkodzeń wpływających na trwałość konstrukcji. Uszkodzenia mogą powstawać również podczas transportu i montażu. W artykule omówiono zagadnienie napraw przemysłowych instalacji kompozytowych wysokiego ryzyka oraz rurociągów komunalnych niskiego ryzyka. Istniejące normy amerykańskie i międzynarodowe opisują naprawy instalacji chemoodpornych wysokiego ryzyka, gdzie kryteria oceny konstrukcji cechuje duża ostrożność. Naprawy rurociągów kompozytowych niskiego ryzyka (wodociągi, kanalizacja) są rzadko oceniane pod względem trwałości. Omówiono przypadek naprawy rur kompozytowych kanalizacji grawitacyjnej o dużej średnicy, w których lokalne uszkodzenia montażowe objęły warstwy strukturalne. W celu odtworzenia nośności i sztywności wykonano wewnątrz rury obwodowy pierścień wzmocniony matą szklaną CSM. Naprawa powinna odtworzyć wspomniane parametry rury w zakładanym okresie trwałości rurociągu. Odcinek rury zawierający wzmocnienie zbliżone do zastosowanego zamodelowano w programie ANSYS z pominięciem efektu brzegowego. Obliczenia przeprowadzone metodą FEM wykazały, że wzmocnienie naprawcze umożliwia odtworzenie sztywności i nośności rury. Największe odkształcenia obwodowe przekraczały wartości przyjmowane w projektowaniu urządzeń chemoodpornych wysokiego ryzyka (0,2%), ale współczynniki bezpieczeństwa wymagane dla podobnych instalacji niskiego ryzyka były spełnione. Przytoczone wyniki obliczeń numerycznych wariantu rekonstrukcji rury za pomocą laminatu wzmocnionego tkaniną szklaną wykazały wzrost sztywności obwodowej, co ukazuje możliwości optymalizacji zastosowanej metody naprawy.

EN

Polymer composites are subject to degradation which consists in progressive damage affecting the durability of the construction. Damage may also occur during transport and assembly. The paper deals with repairs of high-risk composite process piping systems and low-risk drainage/sewerage piping systems. The current American and international standards describe repairs of high-risk chemical resistant piping systems where the criteria for assessing constructions are highly conservative. Whereas repairs of low-risk composite piping systems (for water supply or sewerage) are seldom assessed with regard to durability. A repair of large-diameter pipes in a sewerage piping system without pressure, whose structural layers were locally damaged during assembly is discussed here. In order to restore load-bearing capacity and stiffness, a circumferential ring reinforced with fibreglass chopped strand mat (CSM) was made inside the pipe. The aim of the repair was to restore the pipe parameters for the anticipated piping system lifetime. A pipe segment with a reinforcement similar to the one which was actually used was modelled (without edge effect) in ANSYS. FEM calculations showed that the repair reinforcement restores the stiffness and load-bearing capacity of the pipe. The largest hoop strains exceeded (by 0.2%) the limit design values for high-risk chemical resistant facilities but the safety factors for similar low-risk piping systems were met. The results of numerical computations for a reconstruction of the pipe by means of a laminate reinforced with fibreglass fabric showed an increase in hoop stiffness. This means that the proposed repair method can be optimized.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt polimerowy; naprawa rurociągu kompozytowego; MES (metoda elementów skończonych)

EN

polymer composite; composite repair for pipework; FEM

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 2
• Strony: 179--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Bełzowski A.

autor

Stróżyk P.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• [1] EN 1796 Plastic piping systems for water supply with or without pressure, Glass-reinforced thermosetting plastics (GRP) based on unsaturated polyester resin (UP), CEN, 2006.
• [2] EN 14364 Plastic piping systems for drainage or sewerage with or without pressure, Glass-reinforced thermosetting plastics (GRP) based on unsaturated polyester resin (UP). Specification for pipes, fittings and joints, CEN, 2006.
• [3] Le Courtois T., PWR Composite Material Use: A Particular Case of Safety-Related Service Water Pipes, Proc. of Ener-comp 95, Ed. Technomic Pub., Montreal 1995, 835-843.
• [4] PN-EN ISO 14692 Przemysł naftowy i gazowniczy - Rurociągi plastikowe wzmocnione włóknem szklanym, 2003.
• [5] Kelly P., Epoxy vinyl ester and other resins in chemical process equipment, Reinforced plastics durability, Woodhead Pub. Ltd. 1999, 282-321.
• [6] Tuttle M.T., A framework for long-term durability predictions of polymeric composites, Progress in Durability Analysis of Composite Systems, Balkema, Rotterdam 1996, 169-176.
• [7] Bełzowski A., Rechul Z., Stasieńko J., Ocena jakości chemoodpornych zbiorników kompozytowych, INSTAL 2006, 12, 42-48.
• [8] Bełzowski A., Rechul Z., Bąkowski D., Mierzwiak A., Ocena degradacji laminatów chemoodpornych na podstawie pomiarów twardości, IV Symp. KOMPOZYTY I KONSTRUKCJE WARSTWOWE, PTMTiS, Wrocław-Karpacz 2006, 9-16.
• [9] BS 4994 Specification for design and construction of vessels and tanks in reinforced plastics, 1987.
• [10] NFT 57900, Reservoirs et appareils en plastiques renforcees, 1987.
• [11] ASTMD4097 Specification for Contact-Molded Glass-Fiber-Reinforced Thermoset Resin Corrosion-Resistant Tanks, 1995.
• [12] AD 2000-Merkblatt, Pressure vessels in glass fibre reinforced thermosetting plastics, 2000.
• [13] BS 7159 Code of practice for design and construction of GRP piping systems, 1989.
• [14] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section X, FRP Pressure Vessel, 1992.
• [15] Urząd Dozoru Technicznego. Urządzenia ciśnieniowe. Stałe zbiorniki ciśnieniowe z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym. WUDT-UC-UTS/01, 2003.
• [16] ASMERTP-1 Reinforced thermoset plastic corrosion resistant equipment, 2000.
• [17] EN 13121 GRP tanks and vessels for use above ground, 2001.
• [18] Cheremisinoff N.P., Cheremisinoff P.N., Fiberglass reinforced plastics, Noyes Pub., USA, 1995.
• [19] PCC-2, Repair Standard, Non-metallic composite repair systems for pipelines and pipework: Low risk applications. Projekt normy, 2004.
• [20] Bełzowski A., Metody oceny wytrzymałości długotrwałej kompozytów żywicznych, Gaz Woda Tech. San. 2003, 77, 3,308-313.
• [21] Bełzowski A., Analiza niektórych aspektów rozwoju inżynierii laminatów chemoodpornych, Prace Nauk. Politechniki Warszawskiej, Mechanika 2007, 219, 7-30.
• [22] Design of Composite Repairs for Pipework, AEA Technology, January 2005.
• [23] WUDT-ZB. Zbiorniki bezciśnieniowe i niskociśnieniowe. Wymagania ogólne. Modernizacja. 2004.