նորություններ

Մանրաթելային ճնշման բաքի ներքին շերտը հիմնականում ծածկույթային կառուցվածք է, որի հիմնական գործառույթը կնքող պատնեշի դեր կատարելն է՝ կանխելու ներսում պահվող բարձր ճնշման գազի կամ հեղուկի արտահոսքը, միաժամանակ պաշտպանելով արտաքին մանրաթելային շերտը: Այս շերտը չի քայքայվում ներքին պահվող նյութի կողմից, իսկ արտաքին շերտը խեժով ամրացված մանրաթելային շերտ է, որը հիմնականում օգտագործվում է ճնշման բաքի ներսում ճնշման բեռի մեծ մասը կրելու համար:

Մանրաթելային փաթաթված ճնշման անոթի կառուցվածքը. Կոմպոզիտային նյութից պատրաստված ճնշման անոթները հիմնականում լինում են չորս կառուցվածքային ձևերի՝ գլանաձև, գնդաձև, օղակաձև և ուղղանկյուն: Շրջանաձև անոթը բաղկացած է գլանաձև հատվածից և երկու գլխիկից: Մետաղական ճնշման անոթները արտադրվում են պարզ ձևերով՝ առանցքային ուղղությամբ ավելորդ ամրության պաշարներով: Ներքին ճնշման տակ գնդաձև անոթի երկայնական և լայնական լարումները հավասար են, և դա գլանաձև անոթի շրջագծային լարման կեսն է: Մետաղական նյութերը բոլոր ուղղություններով ունեն հավասար ամրություն. հետևաբար, գնդաձև մետաղական անոթները նախագծված են հավասար ամրության համար և ունեն նվազագույն զանգված տվյալ ծավալի և ճնշման համար: Գնդաձև անոթի լարվածության վիճակը իդեալական է, և անոթի պատը կարող է լինել ամենանուրբը: Այնուամենայնիվ, գնդաձև անոթներ արտադրելու ավելի մեծ դժվարության պատճառով դրանք սովորաբար օգտագործվում են միայն հատուկ կիրառություններում, ինչպիսիք են տիեզերանավերը: Օղակաձև տարաները հազվադեպ են հանդիպում արդյունաբերական արտադրության մեջ, բայց դրանց կառուցվածքը դեռևս անհրաժեշտ է որոշակի հատուկ իրավիճակներում: Օրինակ՝ տիեզերանավերը օգտագործում են այս հատուկ կառուցվածքը՝ սահմանափակ տարածքը լիարժեք օգտագործելու համար: Ուղղանկյուն տարաները հիմնականում օգտագործվում են տարածքի օգտագործումը մեծացնելու համար, երբ տարածքը սահմանափակ է, օրինակ՝ ուղղանկյուն վագոն-ցիստեռններ ավտոմեքենաների և երկաթուղային վագոն-ցիստեռններ: Այս տարաները, որպես կանոն, ցածր ճնշման կամ մթնոլորտային ճնշման անոթներ են, և նախընտրելի է ավելի թեթև քաշը։

Կոմպոզիտային նյութից պատրաստված ճնշման անոթի կառուցվածքի բարդությունը, ծայրային կափարիչների և դրանց հաստության հանկարծակի փոփոխությունները, ինչպես նաև ծայրային կափարիչների հաստության և անկյան փոփոխականությունը բազմաթիվ դժվարություններ են առաջացնում նախագծման, վերլուծության, հաշվարկման և ձուլման գործընթացում: Երբեմն կոմպոզիտային նյութից պատրաստված ճնշման անոթները ոչ միայն պահանջում են ծայրային կափարիչներում տարբեր անկյուններով և արագության հարաբերակցությամբ փաթաթում, այլև պահանջում են տարբեր փաթաթման մեթոդներ՝ կախված կառուցվածքից: Միաժամանակ, պետք է հաշվի առնել գործնական գործոնների, ինչպիսին է շփման գործակիցը, ազդեցությունը: Հետևաբար, միայն ճիշտ և ողջամիտ կառուցվածքային նախագծումը կարող է ճիշտ ուղղորդել փաթաթման արտադրության գործընթացը:կոմպոզիտային նյութճնշման անոթներ, այդպիսով արտադրելով թեթև կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված ճնշման անոթների արտադրանք, որոնք համապատասխանում են նախագծային պահանջներին։

Նյութեր մանրաթելային ճնշման անոթների համար

Մանրաթելային շերտը, որպես հիմնական բեռ կրող բաղադրիչ, պետք է ունենա բարձր ամրություն, բարձր մոդուլ, ցածր խտություն, ջերմային կայունություն, լավ խեժային թրջվելու ունակություն, լավ փաթաթվելու ունակություն և մանրաթելային փաթեթների միատարր ամրություն: Թեթև կոմպոզիտային ճնշման անոթների համար լայնորեն օգտագործվող ամրացնող մանրաթելային նյութերից են ածխածնային մանրաթելը, PBO մանրաթելը, արամիդային մանրաթելը և գերբարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող պոլիէթիլենային մանրաթելը:

Ածխածնային մանրաթելմանրաթելային ածխածնային նյութ է, որի հիմնական բաղադրիչը ածխածինն է: Այն ձևավորվում է օրգանական մանրաթելերի նախորդների բարձր ջերմաստիճաններում ածխացումից և բարձր արդյունավետությամբ մանրաթելային նյութ է՝ 95%-ից ավելի ածխածնի պարունակությամբ: Ածխածնային մանրաթելն ունի գերազանց հատկություններ, և դրա վերաբերյալ հետազոտությունները սկսվել են ավելի քան 100 տարի առաջ: Այն բարձր ամրության, բարձր մոդուլի և ցածր խտության բարձր արդյունավետությամբ փաթաթվող մանրաթելային նյութ է, որը հիմնականում բնութագրվում է հետևյալով.

1. Ցածր խտություն և թեթև քաշ։ Ածխածնային մանրաթելի խտությունը կազմում է 1.7~2 գ/սմ³, որը համարժեք է պողպատի խտության 1/4-ին և ալյումինե համաձուլվածքի խտության 1/2-ին։

2. Բարձր ամրություն և բարձր մոդուլ. Դրա ամրությունը 4-5 անգամ ավելի բարձր է, քան պողպատինը, իսկ առաձգականության մոդուլը՝ 5-6 անգամ ավելի բարձր, քան ալյումինե համաձուլվածքներինը՝ ցուցաբերելով բացարձակ առաձգականության վերականգնում (Չժան Էրյոնգ և Սուն Յան, 2020): Ածխածնային մանրաթելի ձգման ամրությունը և առաձգականության մոդուլը կարող են հասնել համապատասխանաբար 3500-6300 ՄՊա և 230-700 ԳՊա:

3. Ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից. Ածխածնային մանրաթելի ջերմահաղորդականությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, ինչը այն դարձնում է դիմացկուն արագ սառեցման և տաքացման նկատմամբ: Այն չի ճաքի նույնիսկ մի քանի հազար աստիճան Ցելսիուսից մինչև սենյակային ջերմաստիճան սառեցնելուց հետո, և այն չի հալվի կամ փափկի ոչ օքսիդացնող մթնոլորտում 3000℃-ի դեպքում. այն չի դառնա փխրուն հեղուկի ջերմաստիճանում:

4. Լավ կոռոզիոն դիմադրություն. Ածխածնային մանրաթելը իներտ է թթուների նկատմամբ և կարող է դիմակայել ուժեղ թթուներին, ինչպիսիք են խտացված աղաթթուն և ծծմբական թթուն: Ավելին, ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտները նաև ունեն այնպիսի բնութագրեր, ինչպիսիք են ճառագայթային դիմադրությունը, լավ քիմիական կայունությունը, թունավոր գազերը կլանելու ունակությունը և նեյտրոնների չափավորությունը, ինչը դրանք լայնորեն կիրառելի է դարձնում ավիատիեզերական, ռազմական և շատ այլ ոլորտներում:

Արամիդը, որը օրգանական մանրաթել է, որը սինթեզվում է արոմատիկ պոլիֆտալամիդներից, ի հայտ է եկել 1960-ականների վերջին: Դրա խտությունը ցածր է ածխածնային մանրաթելից: Այն ունի բարձր ամրություն, բարձր արտադրողականություն, լավ հարվածային դիմադրություն, լավ քիմիական կայունություն և ջերմակայունություն, և դրա գինը ածխածնային մանրաթելի գնի միայն կեսն է:Արամիդային մանրաթելերհիմնականում ունեն հետևյալ բնութագրերը.

1. Լավ մեխանիկական հատկություններ։ Արամիդային մանրաթելը ճկուն պոլիմեր է, որն ունի ավելի բարձր ձգման ամրություն, քան սովորական պոլիեսթերները, բամբակը և նեյլոնը։ Այն ունի ավելի մեծ երկարացում, փափուկ զգացողություն ձեռքի համար և լավ պտտվողություն, ինչը թույլ է տալիս դրանից ստանալ տարբեր նրբության և երկարության մանրաթելեր։

2. Գերազանց կրակակայունություն և ջերմակայունություն: Արամիդն ունի 28-ից բարձր սահմանային թթվածնի ինդեքս, ուստի այն չի շարունակում այրվել բոցից հանվելուց հետո: Այն ունի լավ ջերմային կայունություն, կարող է անընդհատ օգտագործվել 205℃ ջերմաստիճանում և պահպանում է բարձր ամրություն նույնիսկ 205℃-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Միաժամանակ, արամիդային մանրաթելերն ունեն բարձր քայքայման ջերմաստիճան, պահպանում են բարձր ամրություն նույնիսկ բարձր ջերմաստիճաններում և սկսում են ածխանալ միայն 370℃-ից բարձր ջերմաստիճաններում:

3. Կայուն քիմիական հատկություններ։ Արամիդային մանրաթելերը ցուցաբերում են գերազանց դիմադրողականություն քիմիական նյութերի մեծ մասի նկատմամբ, կարող են դիմակայել անօրգանական թթուների մեծ մասի բարձր կոնցենտրացիաներին և ունեն լավ ալկալային դիմադրողականություն սենյակային ջերմաստիճանում։

4. Գերազանց մեխանիկական հատկություններ։ Այն ունի ակնառու մեխանիկական հատկություններ, ինչպիսիք են գերբարձր ամրությունը, բարձր մոդուլը և թեթև քաշը։ Դրա ամրությունը 5-6 անգամ ավելի է, քան պողպատե մետաղալարը, առաձգականության մոդուլը 2-3 անգամ ավելի է, քան պողպատե մետաղալարը կամ ապակե մանրաթելը, կարծրությունը երկու անգամ ավելի է, քան պողպատե մետաղալարը, իսկ քաշը պողպատե մետաղալարից ընդամենը 1/5-ն է։ Արոմատիկ պոլիամիդային մանրաթելերը վաղուց լայնորեն կիրառվող բարձր արդյունավետությամբ մանրաթելային նյութեր են, որոնք հիմնականում հարմար են աերոտիեզերական և ավիացիոն ճնշման անոթների համար՝ որակի և ձևի խիստ պահանջներով։

PBO մանրաթելը մշակվել է Միացյալ Նահանգներում 1980-ական թվականներին՝ որպես ամրացնող նյութ ավիատիեզերական արդյունաբերության համար մշակվող կոմպոզիտային նյութերի համար: Այն պոլիամիդային ընտանիքի ամենախոստումնալից անդամներից մեկն է, որը պարունակում է հետերոցիկլիկ արոմատիկ միացություններ և հայտնի է որպես 21-րդ դարի սուպերմանրաթել: PBO մանրաթելն ունի գերազանց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ. դրա ամրությունը, առաձգականության մոդուլը և ջերմակայունությունը բոլոր մանրաթելերի լավագույններից են: Ավելին, PBO մանրաթելն ունի գերազանց հարվածային դիմադրություն, քայքայման դիմադրություն և չափային կայունություն, թեթև է և ճկուն, ինչը այն դարձնում է իդեալական տեքստիլ նյութ: PBO մանրաթելն ունի հետևյալ հիմնական բնութագրերը.

1. Գերազանց մեխանիկական հատկություններ: Բարձրակարգ PBO մանրաթելային արտադրանքն ունի 5.8 ԳՊա ամրություն և 180 ԳՊա առաձգականության մոդուլ, որը ամենաբարձրն է առկա քիմիական մանրաթելերի մեջ:

2. Գերազանց ջերմային կայունություն։ Այն կարող է դիմակայել մինչև 600℃ ջերմաստիճանի, 68 սահմանային ինդեքսով։ Այն չի այրվում կամ չի կծկվում կրակի մեջ, և դրա ջերմակայունությունն ու կրակակայունությունը ավելի բարձր են, քան ցանկացած այլ օրգանական մանրաթելի։

Որպես 21-րդ դարի գերբարձր արդյունավետության մանրաթել, PBO մանրաթելն ունի ակնառու ֆիզիկական, մեխանիկական և քիմիական հատկություններ: Դրա ամրությունն ու առաձգականության մոդուլը երկու անգամ գերազանցում են արամիդային մանրաթելին, և այն ունի մետա-արամիդային պոլիամիդի ջերմակայունությունն ու հրակայունությունը: Դրա ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները լիովին գերազանցում են արամիդային մանրաթելին: 1 մմ տրամագծով PBO մանրաթելը կարող է բարձրացնել մինչև 450 կգ քաշ ունեցող առարկա, և դրա ամրությունը պողպատե մանրաթելից ավելի քան 10 անգամ գերազանցում է:

Գերբարձր մոլեկուլային քաշի պոլիէթիլենային մանրաթել, որը հայտնի է նաև որպես բարձր ամրության, բարձր մոդուլային պոլիէթիլենային մանրաթել, աշխարհում ամենաբարձր տեսակարար ամրությամբ և տեսակարար մոդուլային ամրությամբ մանրաթելն է: Այն պոլիէթիլենից մանված մանրաթել է՝ 1 միլիոնից մինչև 5 միլիոն մոլեկուլային քաշով: Գերբարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող պոլիէթիլենային մանրաթելը հիմնականում ունի հետևյալ բնութագրերը.

1. Բարձր տեսակարար ամրություն և բարձր տեսակարար մոդուլ։ Դրա տեսակարար ամրությունը նույն լայնական հատույթի պողպատե մետաղալարի տեսակարար ամրությունից ավելի քան տասն անգամ գերազանցում է, և դրա տեսակարար մոդուլը զիջում է միայն հատուկ ածխածնային մանրաթելին։ Սովորաբար դրա մոլեկուլային քաշը մեծ է 10-ից, ձգման ամրությունը՝ 3.5 ԳՊա, առաձգականության մոդուլը՝ 116 ԳՊա և երկարացումը՝ 3.4%։

2. Ցածր խտություն։ Դրա խտությունը սովորաբար կազմում է 0.97~0.98 գ/սմ³, ինչը թույլ է տալիս այն լողալ ջրի վրա։

3. Ցածր երկարացում կտրման պահին։ Այն ունի էներգիայի կլանման ուժեղ ունակություն, գերազանց դիմադրություն հարվածներին և կտրվածքներին, գերազանց եղանակային դիմադրություն և դիմացկուն է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների, նեյտրոնների և գամմա ճառագայթների նկատմամբ։ Այն նաև ունի բարձր տեսակարար էներգիայի կլանում, ցածր դիէլեկտրիկ հաստատուն, բարձր էլեկտրամագնիսական ալիքների թափանցելիություն և քիմիական կոռոզիայի նկատմամբ դիմադրություն, ինչպես նաև լավ մաշվածության դիմադրություն և երկար ծռման ժամկետ։

Պոլիէթիլենային մանրաթելը ունի բազմաթիվ գերազանց հատկություններ, որոնք ցույց են տալիս զգալի առավելությունբարձր արդյունավետությամբ մանրաթելշուկա։ Ծովափնյա նավթահանքերում խարսխման գծերից մինչև բարձրորակ թեթև կոմպոզիտային նյութեր, այն ցուցաբերում է հսկայական առավելություններ ժամանակակից պատերազմում, ինչպես նաև ավիացիայի, ավիատիեզերական և ծովային ոլորտներում՝ կարևոր դեր խաղալով պաշտպանական սարքավորումների և այլ ոլորտներում։