Skip to main content

现场硬化软管内衬的壁厚问题

经修改的定义以及“复合”术语均依据DIN EN ISO 11296-4 (2018-09)标准

08.12.2021

用于“现场硬化软管内衬”的新版国际产品标准 - ISO 11296-4标准,在2018年引起一系列变化。 在“设计壁厚、复合”等新概念的背后,对行业来说,将会出现超出预期的更大、更必要的调整。 那么,设计师、生产厂家、检测机构以及建筑公司在未来必须考虑什么呢? 下面这篇专业文章,探讨了如何将理论付诸实践,从而确保实现更大的透明度。

导论

 

现场硬化软管内衬”是诸多管道修复技术的一种 也是全世界最常用的修复方法之一。 ISO 11295标准从总体上对这个技术家族

进行了分类和说明。

进行了分类和说明。 ISO 11296-4标准与ISO 11296-1标准共同规定了软管内衬现场硬化的相关要求与测试方法(参见1) 最新版DIN EN ISO 11296-42018-09)中出现了一些修改 - 这些修改内容在下列领域带来了巨大益处:现了全行业机械参数的测量准确性和统一性。 这里需要结合实践,解释壁厚的定义以及“复合”。

Bild
SAERTEX-LINER® MULTI

图片1: 现场硬化软管内衬

规划工作: 设计壁厚

每一次成功的管道修复工程都是从工程师*或具备专业资质的污水处理顾问*进行规划开始的。 其中要完成的基础工作包括:修复计划、库存计划、旧管道的状态评估和评估、成本和收益计算、水文计算等,以及根据现场条件设定载荷(地下水、交通和土壤载荷、内部压力和浮力),还包括材料相关参数的静态计算 - 用于确定设计壁厚。 需要根据相关的DWA规则,对软管内衬的所需壁厚进行理论计算。 其中必须生成并验证至少在静态上有效的壁厚。 设计壁厚根据机械特性确定 - 例如根据弹性模量或强度。 磨损层并不是设计壁厚的组成部分 为此,必须另外设计。

为对此加以说明,我们将在下列范例中假设 SAERTEX-LINER MULTI S + 型产品的设计壁厚为3.8毫米。 这项壁厚值需依据DIBt许可证中规定的特征值确定。 这些数值参照的是复合厚度(见下一项)。

生产: 复合厚度

到目前为止,每个生产厂家都必须遵照DIN EN ISO 11296-4 (2011)标准确定的旧式“复合厚度”,并将根据该数值确定其机械参数。 这种复合厚度通常也称为复合壁厚 - 例如在DIBt颁发的许可证中,该术语描述了实际层压薄板(树脂系统 + 玻璃纤维)在扣除树脂层之后的厚度(参见2) 由于生产和设计的原因,大多数软管内衬生产商的复合厚度之间并不相同。 对于软管内衬的生产商,以十分之一毫米为增量提供所有所需厚度的产品,从经济角度来看根本不可行。 因此,市场上的供应商为自己确定了固定的壁厚增幅,从生产工艺的角度看,这对相应的生产厂家最为有利。 SAERTEX multiCom公司对于露天领域的应用产品 - 无论是何种具体树脂类型,标称的复合厚度一律设置为整数毫米(3.0 / 4.0 / 5.0 15.0)。

在我们的范例中,选定的标称复合厚度为4.0毫米。

Bild
Kompositdicke_CN

图片2: “新复合”与“旧复合”的对比

机械特性: 复合厚度

根据现行标准 DIN EN ISO 11296-4 (2018)标准,软管内衬的机械参数不再依据旧式复合厚度,而是依据新式复合厚度。 通过从该尺寸中扣除热塑性的内膜或外膜厚度,则很容易从总厚度中确定复合厚度。 将来,制造商将在软管内衬的技术数据表中规定出薄膜的厚度。 由此可免去针对树脂层进行的异常复杂又不确定的测量工作。 同时,弹性模量和强度的参数将会更为真实,不会像过去那样由于换算而失真。 新式复合厚度是完整的层压板厚度,与旧式复合厚度不同的是:这种复合厚度不仅包括层芯中的玻璃纤维部分,还包括层芯之间的整个树脂层。 由此导致在三点弯曲试验或者顶点压力试验中确定机械特性时出现重大变化。 将来,软管内衬将具有不同的弹性模量和强度参数。 不过,由于软管内衬的标称厚度出现变化,最终在特定应用领域所需内衬的设计环刚度,需要与根据DIN EN 11296-4标准早期版本的计算结果相同。

新式复合厚度是由包括树脂层的层压板组成的,通常大于旧式复合厚度。 因此,弯曲强度或弹性模量等一系列机械参数在未来可能会更低(参见3R版本中Ricky Selle博士工程师和Nils Füchtjohann)。

定义依据DIN EN ISO 11296-4 (2018-09)

复合 硬化树脂系统(3.1.16)、支撑材料(3.1.2)和/或增强材料(3.1.15)的组合,仅限于内膜或外膜

平均复合壁厚: 至少相当于设计壁厚(再加上任何磨损层的厚度)

最小复合壁厚: 至少相当于设计壁厚的 80%(加上任何磨损层的厚度),或 3毫米 按较大尺寸为准

设计壁厚: 要求的复合壁厚(3.1.6 - 不包括任何通过静态计算确定的磨损层(3.1.1

CIPP-标称壁厚: 根据一系列不同软管内衬的壁厚得出的数值,由处于“M”条件下各层材料的厚度总和得出

总壁厚: 在“I”状态下进行现场硬化的软管内衬厚度 其中包括复合厚度(3.1.6)、所有半永久性薄膜(3.1.17)和永久性薄膜(3.1.13

CIPP 产品 - 现场硬化的软管内衬产品: 特定结构的现场硬化软管内衬 需要由特定材料制成的内衬组成,具有适合各种直径/壁厚型号组合的管壁结构,并浸渍有特殊的树脂系统 (3.1.16),可以在指定的工作流程内安装

磨损层: 具有额定厚度的复合内层,作为 CIPP 产品(3.1.3)在操作过程中可能出现磨损的牺牲层

衬里软管:由支撑材料(3.1.2)、树脂系统(3.1.16)和所有薄膜和/或增强材料(3.1.15)组成的柔性软管,需要在安进待翻新的管道之前制造

 

定义依据DIN EN ISO 11296-1 (2018-09)

"M" 状态: “制造时”(英文:as manufactured)的状态 - 即在使用相应的翻新工艺对现场部件进行修复之前的状态

"I" 状态: “已安装”(英文:as installed)的状态 - 即在现场对部件进行修复之后,借助相应的翻新工艺取得的最终状态

但是,壁厚也会在计算中的比重随之增加,从而完全补偿这种影响。

SAERTEX multiCom公司会在露天管道领域内,将标称厚度 今后将改为复合厚度 修改为下列参数: 3.5 / 4.5 / 5.5 15.5 在我们的范例中,根据与复合厚度相关的参数,设计壁厚确定为4.3毫米。 所需壁厚将由于机械特性值较小而有所增加。 所选的软管内衬标称厚度为4.5毫米。 这表明软管内衬的实际选择没有发生任何变化。

 

机遇与风险 - 结论

一方面,这次修订明显促进了整个行业的机械参数的测量精度和统一性。 在实际力学中,在确定特征值时,树脂层也是层压板的组成部分,由此在确定弹性模量和强度时,不再需要以复杂的方式进行测量,也无需在计算时加以扣除。 另一方面,这也需要所有参与各方重新思考。 生产厂家必须与其客户、检测机构、设计工程师和管网运营商共同探索这条道路。 目的是确保市场的透明度和清晰度。

有一点很明确: 具体参数 例如弹性模量 会随着测试依据的这方面变化而有所降低。 但是,随着壁厚外形尺寸的增加,相关特征值 - 环刚度 仍然保持不变。

这意味着软管内衬的性能和高质量不受影响。 只是对它们的描述方式发生了变化,而实际构造、布局或使用的原材料都没有变化。

SAERTEX® multiCom有限公司作为一家紫外线硬化GFK软管内衬的生产商,致力于遵守相应有效的ISO标准。 通过这种方式,所有相关技术文件将逐步得以调整,任何变更都将提前通知客户。

作者:

Timo Münstermann M.Sc.

产品经理

SAERTEX multiCom有限公司,萨尔贝

克,电话:49 2574 902-0

感谢3R组织提供的文章。