HDPE パイプの圧力定格: PN、SDR、DR を購入者向けにチャートで説明

2 つのサプライヤーに同じ DN200 HDPE 給水本管の見積もりを依頼すると、同じパイプのように見えるものの数値が大きく異なる場合があります。テクニカルシートを開くと、その理由は通常 1 つの線にあります。1 つのパイプは SDR 11、もう 1 つは SDR 17 です。200 mm のラインの場合、11.9 mm の壁に対して 18.2 mm の壁があり、1 メートルあたり 50% 以上の余分な樹脂が含まれており、PN10 ではなく PN16 の定格が購入されます。

HDPE パイプの圧力定格は、プラスチックのみの特性ではありません。これは、購入者が制御するか検証する必要がある 3 つの変数の積です。材料グレード (PE80、PE100、PE4710)、直径対壁比 (SDR または DR)、および使用温度です。これは、市場に出ているすべての定格が 20°C の水に基づいているためです。これら 3 つの変数を修正すると、仕様はほぼ自動的に記述されます。それらのいずれかを無視すると、システムが決して使用しない壁の厚さを支払うか、最初の暖かい午後に圧力テストに合格しなかったメインを受け入れることになります。

HDPE パイプの圧力定格が実際に意味するもの

PN は公称圧力を表し、bar 単位で表示されます。PN16 パイプは、20°C で 50 年の設計寿命にわたって連続 16 bar の水を運ぶと評価されています。 50年条項は一見した以上に重要である。評価は長期静水圧強度回帰から導出されるため、ショートバーストテストでは数倍高い数値が返されます。定格は安全係数が組み込まれた実用的な数値であり、決してバースト数値ではありません。

数学的には、定格は壁が耐えることができるフープ応力から次のように計算されます: PN = 2σ / (SDR − 1)。ここで σ は設計フープ応力です。 PE100 の場合、最小必要強度 (MRS) は 10 MPa、水用途の設計係数は 1.25 であるため、σ = 8 MPa となります。したがって、SDR 11 パイプには 2 × 8 / 10 = 1.6 MPa、つまり 16 bar の圧力がかかります。

北米の慣例では、同じ物理学を異なる単位で記述します。そこでの管理値は静水圧設計応力 (PE4710 の場合 73°F で 1,000 psi) であり、定格は 2 × HDS / (DR − 1) であり、DR 11 ラインは 200 psi に適しています。 1 バールは約 14.5 psi であるため、PN16 と 200 psi は双子というよりはいとこです。2 つのシステムは異なる安全係数とテストベースを使用するため、数値が正確に一致することはありません。

標準クラスを並べて表示

市場にあるほとんどの HDPE 圧力パイプは、標準クラスの短いリストに分類されます。引用文がこれらの行以外の内容を提案している場合は、それを受け入れる前に理由を尋ねてください。

メートル法: PN および SDR (ISO 4427 / EN 12201)

SDR は単に外径を壁の厚さで割ったものであるため、同じ PN 値は異なる直径で異なる絶対壁を意味します。 DN200 PN16 ラインと DN90 PN16 ラインはどちらも SDR 11 ですが、壁の寸法は 18.2 mm と 8.2 mm です。

北米: DR および psi (ASTM F714 / AWWA C906)

DR は、異なる一連の優先値に基づいて構築された同じ比率であり、US の表は 20°C ではなく 73°F での比率です。これは選択するには十分近い値ですが、プロジェクトが両方のドキュメント セットにまたがる場合は常に基準温度を確認してください。

材質グレードにより同じ SDR での評価が変化する

MRS はグレードを分ける場所です。PE63 は 6.3 MPa の最小必要強度を保持し、PE80 は 8 MPa を保持し、PE100 は 10 MPa を保持します。 SDR 11 では、外径を変えることなく、定格が PE80 の PN12.5 から PE100 の PN16 まで移動します。米国の装置でも同じことが言えます。設計応力 1,000 psi の PE4710 樹脂により、DR 11 定格が従来の PE3408 の 160 psi から現在 200 psi に変わります。

このため、「SDR 11」と単独で書かれたものは仕様ではありません。グレードは発注書に含まれており、パイプのマーキングに表示する必要があります。認証状況の詳細については、欧州では ISO 4427 および EN 12201、北米では AWWA C906 および ASTM F714 を参照してください。 ポリエチレンパイプ規格ガイド 各文書が製造業者に何を証明する義務があるかを説明します。

温度: 20°C という基準は細かいことではありません

すべての PN または psi の数値は 20°C の水温を想定しています。パイプを温めると定格はほぼ段階的に下がります。100°F では低温定格の約 90%、120°F では約 80%、140°F では約 70% が期待されます。したがって、73°F で定格 200 psi の DR 11 PE4710 ラインは、120°F で約 160 psi に低下し、低グレードの樹脂では同じパイプが 125 ～ 140 psi の範囲に沈む可能性があります。直射日光にさらされる黒いパイプ、夏のポンプ室、または暖かい排出プロセス水はすべて、誰も計画せずにこれらの温度に達する可能性があります。

熱が偶然ではなく設計によって継続的に発生する場合、エンジニアは壁の厚さを追求するのではなく材料を変更します。床暖房回路は 40 ～ 60 °C で数十年間稼働するため、標準的な圧力パイプではなく、持続的な高温のために設計されたポリエチレンである PE-RT が使用されます。

PE-RT 赤色単層輻射式床暖房パイプ PE-RT は、標準的な圧力パイプでは数十年も使用できない床暖房回路の 40 ～ 60°C の持続的な使用に耐えるように設計されています。この単層の赤いパイプは、余分な肉厚ではなく実証済みの放射加熱材料を求める設計者に適しています。 製品を見る→

サージ圧力: 新しい指定子を驚かせる変数

ポンプが始動してバルブがすぐに閉じると、作動圧力を上回る短い圧力スパイクが発生します。 HDPE は延性があり、わずかに変形しやすいため、過渡現象をよく吸収します。PE4710 の現在の PPI ガイダンスでは、DR と管理基準に従って、圧力定格の約 1.5 倍の繰り返しサージ許容値と 2 倍近くの時折サージ許容値が認められています。これらの許容値は、過渡制御をスキップする許可としてではなく、検証するための設計入力として扱ってください。ゆっくりと閉じるバルブとソフトポンプのスタートは、拘束が不十分なエルボでの疲労破壊よりも依然として安価です。

6 つのステップで評価を選択する

1. 真の最大使用圧力、つまり静水頭とポンプの影響を加えた圧力を確立します。換算値を手元に置いておいてください。10 メートルの水柱は約 1 バール、水頭 2.31 フィートは約 1 psi です。
2. 設計日の平均値ではなく、持続的な使用温度を確認し、ディレーティング係数を適用します。
3. サージの特性を評価します。ポンプの始動をカウントし、バルブのタイプを確認し、プロファイルの最高点をマークします。
4. 適切なマージンを持って使用圧力と繰り返しサージ許容値をカバーするディレーティング定格を持つ SDR または DR を選択してください。
5. 大きなサイズでは最薄肉クラスが制限されることが多いため、必要な直径の在庫状況を確認してください。
6. 継手、バルブ、移行ジョイントを同じクラス以上に適合させます。システムの強度は、最も弱いコンポーネントによって決まります。

水力テストで明らかになる 5 つの調達ミス

• 破裂圧力を使用定格として読み取ります。バースト数は通常、定格の倍数であり、50 年間の義務については何も言えません。
• 暖かい状態で動作するインストールでは温度基準を無視します。パイプは、図面が何を想定しているかを気にしません。
• 1 つの圧力ゾーン内で SDR を混合する。平均ではなく、最低評価のセグメントがシステム評価を定義します。
• 継手はパイプのクラスを継承すると仮定します。成形および製造された継手には独自の評価があり、個別に確認する必要があります。
• 直径のみを指定し、グレードと SDR はサプライヤーの裁量に任せます。これが、PN10 パイプが最終的に PN16 図面に取り付けられる方法です。

実際のシステムで格付け決定が現れる場所

埋設された地方自治体の主電源は、サージ マージンを持つほとんどの配電静的ヘッドをカバーするため、デフォルトとして PN16 (DR 11) に落ち着きます。プロファイルが制御された長い送電線は、多くの場合 PN10 まで引き下げられ、大口径で実質コストを節約できますが、圧力下水道送電本管および産業用送電線は PN20 以上まで引き上げられます。建物側のシステムも同じ PN 規則に従います。PPR パイプは業務に応じて PN10 から PN25 まで購入され、温水ライザーには PN20 が通常選択されます。

PPRパイプメーカー 建物側システムは、職務に応じて PN10 から PN25 までの PPR を購入します。給湯ライザーの場合は PN20 が一般的です。輸出志向のメーカーから調達しているため、圧力定格、証明書、1,000 時間の水圧試験の証拠がすぐに入手できます。 製品を見る→

どちらのシステムを購入する場合でも、検証ルーチンは同じです。正確な SDR と直径の圧力定格を書面で要求し、管理規格の証明書と、その定格の裏にある長期静水圧試験の証拠を要求します。80°C での 1,000 時間の試験は、回帰ベースの評価とマーケティング上の主張を区別するものです。プロジェクト入札を行っていた輸出型メーカーは当然のこととしてこれらの書類を提供しているため、躊躇する部分は情報として捉えてください。

圧力定格を 3 つの文節 (グレード、壁比、温度) からなる文章として読むと、HDPE 仕様は検討会議で擁護できる算術になります。 20 以上の輸出市場のバイヤーに PPR、PE、および PE-RT システムを供給しているパイプ メーカーとして、当社は問い合わせのたびにこれら 3 つの変数を尋ねます。見積もりが短縮され、図面が意図したとおりのシステムが現場に到着します。