Metody badań materiałów do produkcji uszczelek rur wodociągowych

W laboratorium zazwyczaj nie prowadzi się badań fizykochemicznych na gotowych wyrobach, lecz na specjalnie przygotowanych próbkach materiałów przeznaczonych do ich wytworzenia. Do badań dostarcza się wulkanizaty w postaci płytek, z których wycina się następnie wiosełka do badań wytrzymałościowych (bądź pobiera się z nich mniejsze, prostokątne wycinki zgodnie z procedurami opisanymi we wspomnianych normach) za pomocą specjalnych wykrojników oraz koreczków o określonych wymiarach. Każda próbka powinna być trwale oznaczona, w sposób umożliwiający jej identyfikację od momentu dostarczenia do laboratorium poprzez etapy przechowywania, przygotowania, kondycjonowania i pomiarów, aż do czasu wyrzucenia.

Próbki oczekujące na przygotowanie wycinków do badań i same wycinki należy przechowywać w warunkach, które minimalizują możliwość degradacji materiału pod wpływem warunków otoczenia, takich jak ciepło lub światło; zazwyczaj w temperaturze 23°C ± 2°C. We wszystkich badaniach minimalny czas między przygotowaniem próbek a przeprowadzeniem testów powinien wynosić 16 godzin (o ile w stosownej normie nie zapisano inaczej).

Jedną z najczęściej badanych własności fizycznych gumy, także w przypadku uszczelnień, jest jej twardość. Twardość definiowana jest zazwyczaj jako opór, który stawia materiał podczas wgniatania weń innego, twardszego materiału. Zazwyczaj mierzy się opór przy wciskaniu w gumę kulki lub stożka o określonym kształcie ze znaną siłą za pomocą przyrządów zwanych twardościomierzami. Najczęściej stykamy się z tzw. twardością Shore’a (ISO 48-4:2018), która polega na odczytaniu (po upływie określonego czasu) wielkości zagłębienia wciskanej w gumę iglicy.

W normie dotyczącej uszczelnień elastomerowych znajduje się odniesienie do metody oznaczania twardości gumy według skali międzynarodowej IRH (ang. International Rubber Hardness). W metodzie tej skala twardości budowana jest na podstawie teoretycznej zależności pomiędzy modułem Younga materiału idealnie sprężystego, a wielkością zagłębienia sferycznego indentora. Oznaczanie twardości metodą IRH polega na pomiarze różnicy między wgłębieniem kulki w gumę pod obciążeniem wstępnym (0,3 N), a wgłębieniem pod obciążeniem pomiarowym (5,7 N). Wartość różnicy wgłębień odczytywana jest w stopniach międzynarodowej skali twardości IRH.

Twardość uszczelnień elastomerowych powinna być dostosowana do materiału i konstrukcji złączy, do których są przeznaczone. Dlatego ten parametr należy ustalić w porozumieniu z producentem rur i kształtek. W przypadku uszczelnień wykonanych z mieszanek kauczuku chloroprenowego bądź naturalnego (o wyraźnej tendencji do krystalizacji w niższych temperaturach) określono test oparty na pomiarach twardości w celu zdeterminowania postępującego usztywniania gumy w czasie. Ogranicza się on do materiałów o początkowej twardości w temperaturze badania od 10 IRHD do 85 IRHD. Mierzy się zmiany twardości w czasie próbki kondycjonowanej w temperaturze -10°C (chloropren) lub -25°C (kauczuk naturalny).

Po starzeniu zgodnie z ISO 188 przez 168 godzin w temperaturze 70°C (uszczelnienia do kontaktu z wodą o temperaturze do 50°C – klasa I) lub 125°C (uszczelnienia do gorącej wody pitnej i wody nieprzeznaczonej do picia o temperaturze do 110°C – klasa II, oraz do systemów cyrkulacji ciepłej wody – klasa III), twardość nie może zmienić się o więcej niż +8/-5 IRHD. Jeśli badane materiały służące do wyrobu uszczelnień z klasy III pęcznieją w warunkach eksploatacji, to czas starzenia wydłuża się do 504 godzin w temperaturze 125°C (ze względu na oczekiwany okres eksploatacji systemu rurociągów wynoszący co najmniej 50 lat badanie musi być bardziej rygorystyczne). Po tym czasie ponownie zmierzona twardość nie może różnić się od początkowej o -5/+10 IRHD.

Szereg własności fizycznych gumy możemy zbadać podczas rozciągania próbek na maszynie wytrzymałościowej, zwanej potocznie zrywarką. Urządzenie składa się z dwóch niezależnych układów – odkształcającego badaną próbkę oraz rejestrującego powstające naprężenia. Za pomocą maszyny do próbek zamontowanych w specjalnych szczękach przykładana jest siła zrywająca. Urządzenie rozciąga próbkę ze stałą, ściśle określoną prędkością posuwu, aż do pęknięcia badanego elementu.



Czytaj więcej:
Badania 212
Prawo 429
Rury 108

Reportaże

Forum