Savitljive gumene cevi i cevovodi

Njihova funkcija u sastavu određenog kola instalacija je važna, jer otkaz ili nepravilan rad cevi mogu da dovedu do poremećaja ili potpunog otkaza instalacije, odnosno poremećaja ili otkazivanja napajanja gorivom, podmazivanja, upravljanja, kočenja itd. Bilo koji od navedenih otkaza može imati katastrofalne posledice.

Pošto u eksploataciji dolazi do raznih otkaza, čiji uzroci ne leže uvek u samoj eksploataciji, vršena su dugogodišnja ispitivanja i statističko praćenje otkaza, kako bi se upoznali svi elementi koji imaju uticaj na pravilan i siguran rad cevi u eksploataciji. Rezultati tog rada su veoma interesantni i omogućuju bolje upoznavanje savitljivih gumenih cevi i cevovoda, odnosno mogu u velikoj meri da doprinesu da ti elementi ne budu više uzrok otkaza ili čak katastrofa.

Gumene cevi i cevovodi su, za razliku od metalnih delova, specifičan proizvod na čiju pravilnu funkcionalnost utiče niz faktora, kao:

• izbor cevi u odnosu na uslove rada,

• tehnologija izrade cevi,

• geometrija i dimenzije priključka,

• montaža priključka,

• montaža u eksploataciji,

• označavanje i skladištenje,

• dužina rada u eksploataciji.

Izbor savitljive cevi

Bitni elementi za pravilan izbor gumene savitljive cevi su:

• radni pritisak u instalaciji (statički - primarno dinamički - ukoliko je poznat),

• vrsta fluida koji treba da protiče kroz cev,

• temperaturni režim rada, posebno za ekstremne slučajeve,

• prečnik cevi,

• vrsta i dimenzije priključka,

• dužina cevovoda.

Svi ovi elementi, sem dužine cevovoda, dati su u određenim standardima ili katalozima proizvođača cevi, odnosno fabrike koja ugrađuje priključke. Otkazi koji su vezani za pravilan izbor cevi dosta su retki. Uzroci tih otkaza prvenstveno leže u nedovoljnoj kontroli od strane kupca, odnosno korisnika, a ređe u nepravilnom izboru.

Gumene savitljive cevi proizvode se u određenim klasama radnih pritisaka, što ujedno uslovljava i njihovu konstruktivnu izvedbu. Korisnik je dužan da se svojim zahtevom uklopi u postojeći standard, odnosno klasu pritiska. Ukoliko radni pritisak u instalaciji pada između dve klase nominalnih pritisaka cevi, bolje je izabrati cev iz više klase. Ako je radni pritisak viši od nazivnog pritiska, kod većih odstupanja dolazi do naglog prskanja cevi, a kod manjih odstupanja do ubrzanog zamora, tj. do skraćenja radnog veka cevi i otkaza vezanih za nedovoljan kapacitet protoka.

Naime, svaka cev stavljena pod radni pritisak menja svoju dužinu i zapreminu (do 10%). Ako je cev stavljena pod veći pritisak nego što je to propisano, dolazi do većih promena zapremine cevi od dozvoljenih, što izaziva poremećaj u instalaciji koja je bazirana na kapacitetu.

Primer: kod kočnica klip ima svoj određeni hod, koji daje određen kapacitet fluida i izaziva odgovarajući pritisak. Ukoliko se u instalaciji, usled prevelikog širenja cevi, izgubi deo radnog kapaciteta, radni pritisak će biti manji od propisanog, što može smanjiti efikasnost kočenja.

Stalno povećano »disanje« cevi (širenje i skupljanje usled dejstva radnog pritiska) ubrzava zamor cevi i skraćuje njen radni vek.

Nepravilan izbor kvaliteta unutarnje gume cevi u odnosu na vrstu fluida i radnu temperaturu uzrok je ubrzanog starenja, smanjenja kapaciteta protoka (usled prevelikog bubrenja gumene mase), ili pak uzrok pucanja kod savijanja na sniženim temperaturama itd. Sve te neispravnosti mogu se uočiti kod homologacije.

Nepodesan izbor spoljne obloge može biti uzrok preranog mehaničkog oštećenja, prevelikog rastvaranja pod dejstvom prelivnog fluida, ubrzanog starenja i opadanja mehaničkih osobina usled delovanja povišenih temperatura ili pak pucanja kod savijanja na sniženim temperaturama. Sve te greške imaju sekundaran karakter, jer ne dovode odmah do prskanja cevi a i lako se mogu uočiti i blagovremeno osujetiti zamenom ili izradom zaštite.

Tehnologija izrade cevi

Nepodesna tehnologija izrade cevi je, takođe, uzrok otkaza cevi za koji je kriv isključivo proizvođač. Izvesni propusti u tehnologiji izrade ne mogu se utvrditi odmah kod ispitivanja, već se pojave tek u eksploataciji.

Slika 1.- Moguća konstruktivna rešenja cevi

Proizvođač je dužan da za izradu cevi upotrebi tačno propisan materijal određenih mehaničko-tehnoloških osobina. Loše izabran materijal ima direktan uticaj na kvalitet cevi. Kod poznatih svetskih proizvođača cevi, retka je pojava primene lošeg materijala za izradu cevi (guma, čelična žica, tekstil). Međutim, kvalitetan materijal, upotrebljen za izradu cevi, nije potpuna garancija za dobar kvalitet cevi, jer tehnologija izrade cevi (konfekcija) može biti, takođe, uzrok da cev ne zadovolji sve postavljene zahteve.

Na slici 1 prikazan je čitav niz konstruktivnih izvedbi gumenih cevi. Za bilo koju od prikazanih cevi važno je:

• da unutarnja bešavna gumena cev bude izrađena od gume određenog kvaliteta propisane tvrdoće, da je pravilno izrađena i da je bez neravnina i oštećenja,

• da čelični armirani oplet (košuljica) bude izrađen od odgovarajuće žice i tako konstruisan, da cev izdržava propisani pritisak uz minimalno širenje, a da ne izgubi savitljivost,

• da tekstilni oplet bude od kvalitetnog materijala, a određene relativne vlažnosti,

• da spoljni sloj bude otporan na mehanička oštećenja i da ispunjava ostale zahteve eksploatacije,

Pri izradi cevi važno je da svi slojevi cevi budu međusobno pravilno spojeni. Najbolje je da se međusobno spajaju vulkanizacijom.

Takođe je veoma važno da cevi na koje se montiraju metalni priključci budu rađene sa što manjim tolerancijama i da je zid cevi konstruktivno podešen za pritezanje u priključku, tj. da guma ima potrebnu tvrdoću, ali i potrebnu elastičnost i dobro postavljenu armaturu. Naime, odnos slojeva mora da omogući dovoljnu stišljivost cevi u priključku, a da to ne ide na štetu mehaničke čvrstoće spoja.

Do sada je uočeno niz neispravnosti u tehnologiji izrade cevi, kao:

Pri nepravilnom povezivanju slojeva cevi karakterističan je slučaj kod cevi za visoki pritisak, gde je tekstilna pletenica bila stavljena na čeličnu pletenicu bez gumenog međusloja. Kako je tekstil imao prevelik sadržaj vlage, a nije bio izoliran od čelične žice, izazvao je koroziju čelične pletenice. Posledica toga bila je da cev nije mogla da izdrži propisan ispitni pritisak. Težina ovog propusta je u tome što se ta greška nije mogla zapaziti kod prijemne kontrole koja je vršena odmah posle isporuke, dok su se oštećenja usled dejstva korozije pojavila kasnije, tj. vremenom, i to u eksploataciji.

Naime, vremenom, tj. što je cev starija, dolazi do sve većeg korodiranja čelične pletenice, bez obzira na uslove skladištenja ili uslove rada u eksploataciji. Posledice su prilično neugodne, jer dovode do masovnog prskanja cevi u eksploataciji

Geometrija i dimenzije priključaka

Metalni priključak je veoma važan elemenat za vezu gumene cevi sa određenim agregatom, zbog specifičnosti u načinu montaže na cev, gde treba postići potpuno zaptivanje i potrebnu mehaničku čvrstoću veze. Od presudnog značaja je dimenzionalni oblik priključka u odnosu na vrstu i dimenzije gumene cevi. Ta međusobna zavisnost je značajnija što je cev manjeg prečnika, a radni pritisci viši. Loš izbor dimenzija i oblika priključka može i najkvalitetniju gumenu cev učiniti lošom, pa čak neupotrebljivom.

Slika 2. - Šematski prikaz metalnog priključka

Nepodesna izrada priključka je drugi po redu uzrok otkaza cevovoda. Kako se može videti na slici 3, najvažniji elementi metalnog priključka su čaura i uvlaka, tj. njihov oblik i međusobni dimenzionalni odnos po prečniku i dužini.

Slika 3. - Elementi metalnog priključka

Svi delovi priključka mogu biti proizvedeni od lake legure ili čelika (zavisno od veličine radnog pritiska).

Princip vezivanja priključka na gumenu cev zasniva se na postizanju dovoljnog trenja između čaure i uvlake na račun stišljivosti zidova gumene cevi. Prema tome, rastojanje između uvlake i čaure je najvažniji uslov za dobro vezivanje priključka za gumenu cev, odnosno uslov za mehaničku otpornost cevovoda. Ukoliko je to rastojanje preveliko, cev se, pod dejstvom pritiska, izvlači iz priključka (primeti se odmah kod stavljanja pod pritisak). Ukoliko je to rastojanje premalo, uvlaka može svojim navojem da potpuno iseče unutarnju gumenu cev, pa čak i da je torziono smakne. Na 
slici 4 prikazan je nepravilan spoj.

Slika 4

Ta greška se pri jakim oštećenjima unutarnje cevi primećuje odmah, postupnim opadanjem statičkog pritiska i vlaženjem spoljne obloge u predelu priključka. Međutim, pri manjem oštećenju posledice se primećuju tek kasnije, tj. u eksploataciji, u vidu opadanja pritiska i vlaženja spoljne obloge cevi u predelu priključka, a ponekad i izvan. Kada će se pojaviti ti znaci, zavisi od karaktera i vrste oštećenja, vrste fluida i uslova rada. Pri laboratorijskom ispitivanju, ta greška se može zapaziti obično posle starenja na povišenim temperaturama.

Radi stvaranja veće površine trenja i pojačavanja mehaničke otpornosti veze, čaura i uvlaka imaju navoj. Oblik navoja, korak, zakošenje i njihov međusobni položaj imaju, takođe, znatan uticaj na kvalitet veze.

Na čauru se urezuje oblik navoj većeg koraka. Visina navoja mora se postupno smanjivati prema kraju čaure. Navoj na uvlaci ne sme biti previše oštar, da ne bi zasecao unutarnju gumenu cev. Nepravilan raspored navoja uvlake, u odnosu na navoj čaure, takođe negativno utiče na kvalitet spoja.

Slika 5

Dužina uvlake i njen odnos prema konfiguraciji čaure i kvalitet, tj. oblik kraja uvlake takođe su važni za ostvarenje dobre veze. Na slici 5 prikazan je slučaj kratke uvlake koja je oštetila unutarnju cev. Posledice su iste kao kad je rastojanje između čaure i obloge premaleno.

Na slici 6 prikazane su posledice oštećenja u toku rada u eksploataciji, zato što je kraj uvlake bio oštar i oštetio unutarnju cev koja se tokom rada, pod dejstvom fluida i temperature, rascvetala i zatvorila radni presek.

Slika 6

Iz nekoliko iznetih primera može se videti od kolike je važnosti pravilno dimenzionisanje i, uopšte, sama izrada priključka za pravilan rad cevovoda. Međutim, ukoliko dimenzije gumene cevi, tvrdoća gume ili konstruktivna izvedba cevi odstupaju od propisa, veza se remeti. A to znači da se priključak mora podesiti prema tim promenama. To neminovno dovodi do zaključka da se metalni delovi priključka ne mogu praviti u velikim serijama ako nije obezbeđena nabavka ili proizvodnja gumenih cevi vazduhoplovnog kvaliteta, ustaljenih dimenzija i konstantnog kvaliteta.

Montaža priključka

Nepravilna montaža priključka na gumenu cev je najčešći uzrok otkaza. Postupak i redosled montiranja priključka tačno su propisani i toga se treba dosledno pridržavati. Naime, nepravilna montaža ispravnog priključka na ispravnu gumenu cev dovodi do oštećenja gumene cevi. Radi toga je za pravilnu montažu predviđen odgovarajući alat, zaseban za svaku dimenziju cevi. Montaža priključka na gumenu cev bez odgovarajućeg alata zabranjena je. Alat za montažu priključka sastoji se načelno od stege za čauru i alata za uvrtanje uvlake.

Redosled montaže:

• gumena cev se skrati na određenu dužinu, 

• ako je potrebno, obradi se spoljna površina, 

• na cev se uvrne čaura,

• zatim se pomoću alata uvrne uvlaka.

Greške u montaži i posledice: 

• Nepravilno sečenje cevi i loša obrada krajeva:
  - cev ne leži dobro u priključku i može doći do krivljenja unutarnjeg zida.

• Nedovoljno navrtanje čaure na cev:
  - nepravilno naleganje, smanjeno trenje i mogućnost izletanja cevi iz priključka.

• Predugo navrtanje čaure:
  - hod navoja u mestu poremeti ležišta navoja na cevi - mogućnost izletanja cevi.

• Suvo montiranje uvlake:
  - usled velikog trenja oštećenje unutarnje bešavne cevi - propuštanje fluida.

• Nepažljivo ubacivanje umetka:
  - oštećenje i zasecanje unutarnje cevi - propuštanje fluida.

• Nedovoljno uvrtanje umetka:
  - slabo naleganje, nedovoljno trenje - izletanje cevi iz priključka.

• Predugo uvrtanje umetka:
  - uvrtanje cele cevi ili oštećenje unutarnje cevi - propuštanje fluida.

Nezgoda je u tome što se većina grešaka ne može primetiti pri prijemnom ispitivanju, već se posledice pojave tek u eksploataciji. Jedino starenja na povišenim temperaturama i ispitivanje na zamor mogu ukazati na te greške već u laboratoriji.

Ugradnja u eksploataciji

Kako je već ranije rečeno, kad se gumena savitljiva cev stavi pod pritisak, ona »radi«, tj. njen prečnik se povećava, što uslovljava i promenu dužine. Takođe, postoji tendencija da se cev pod pritiskom ispravi. Zbog toga, postoje propisi kako se cev mora ugraditi da ne bi došlo do oštećenja.

Na slici 7 prikazan je izvestan broj karakterističnih slučajeva ugradnje.

Slika 7. Šematski prikaz pravilne i nepravilne ugradnje savitljivih cevi

Broj otkaza usled loše ugradnje zastupljen je malim postotkom u ukupnom broju otkaza, no to ne znači da je to stvarna situacija, jer ne postoje sređeni podaci o tim otkazima. Otkazi usled pogrešne ugradnje su izvlačenje cevi iz priključka, pucanje cevi na kritičnim krivinama i otkazi vezani za ubrzano zamaranje.

Označavanje i skladištenje

Svaka cev i cevovod moraju obavezno da budu pravilno označeni (slika 8), i to prvenstveno:

• vrsta i dimenzija cevi, 

• datum proizvodnje cevi, 

• vrsta i dimenzija cevovoda,

• datum montaže priključka.

Ovo je neophodno kako ne bi došlo do zamene cevi pri upotrebi, što može da ima iste štetne posledice kao pri pogrešnom izboru cevi.

Datum proizvodnje je, takođe, veoma važan, jer gumena cev stari, i to u fazi skladištenja, a pogotovo u eksploataciji. Potrebno je pridržavanje propisanih termina i tretmana.

Slika 8. Način označavanja cevi i cevovoda

Skladištenje je, takođe, jedan od faktora koji utiču na ispravnost cevi i cevovoda. Nepravilno skladištenje može biti uzrok:

• ubrzanog starenja gumene mase (usled dejstva sunčeve svetlosti i nečistoće),

• oštećenja (usled delovanja raznih hemikalija, rastvarača i slično), 

• korozije metalnih delova,

• raznih mehaničkih oštećenja.

Broj otkaza vezanih za označavanje i skladištenje nije evidentiran. Međutim, utvrđene su pojave nepridržavanja datih propisa u tom pogledu, što može imati štetne posledice.

Dužina rada u eksploataciji

Dužina rada cevi u eksploataciji je takođe važan faktor koji utiče na bezbednost. Naime, elemenat koji je podložan promenama usled starenja vremenom gubi svoje fizikalne osobine, te ga treba blagovremeno zameniti, ako se želi izbeći otkaz za vreme rada. Kod gumenih cevi niz faktora utiče na njihov vek rada, kao:

• opšta starost gumene cevi,

• vrsta gumene smeše,

• vrsta fluida koji protiče kroz cev,

• uslovi pod kojima cev radi u eksploataciji (režim rada, radna temperatura, položaj na objektu itd.).

Od svih navedenih faktora jedino je regulisana »opšta starost gumene cevi«, koja iznosi 4 godine, s tim da postoji posebni tretman kontrole pre ugradnje na avion za cevi koje su stajale u skladištu preko 9 meseci. Međutim, ostali faktori do danas nisu dovoljno razrađeni. Postoje podaci za 200 sati efektivnog rada cevi na avionu. No, ako imamo u vidu da postoje cevi koje su stare i preko 10 godina i da se nalaze u eksploataciji preko 6 godina a da nije došlo do otkaza u radu, i da, takođe, postoje cevi koje su otkazale već posle 20 sati rada, onda se postavlja pitanje realnosti navedenog veka rada.

Na tom, veoma važnom polju do sada nije dovoljno rađeno, tako da postoje slučajevi otkaza cevi zbog starosti, kao i slučajevi skidanja, eventualno, još dobrih cevi. Logično je da pitanju veka rada gumenih cevi treba u buduće posvetiti više pažnje, odnosno pristupiti potrebnim ispitivanjima.

Zaključak

Na osnovu iznetih zapažanja, može se zaključiti da su gumene savitljive cevi i cevovodi elementi na čiji rad utiče niz faktora. Takođe je neosporno da otkaz tih elemenata može da ima katastrofalne posledice. Pošto je broj otkaza gumenih cevi (iz bilo kog razloga) dosta veliki i pošto je to materijal u fazi osvajanja u domaćoj industriji, trebalo bi:

• pri izboru cevi konsultovati stručnjake;

• obezbediti striktnu primenu svih propisa, uslova i standarda;

• uspostaviti tesnu saradnju sa domaćom industrijom u vezi sa pitanjem usvajanja vrste cevi i tehnologije, ispitivanja i homologacije, pružanja stručne pomoći itd.

• pojačati kontrolu pri prijemu;

• regulisati asortimane, specifikacije za nabavku i kontingente zanavljanja;

• regulisati sistem praćenja i kontrole u eksploataciji;

• sistematski pristupiti ispitivanjima za utvrđivanje što realnijeg veka upotrebe gumenih cevi u eksploataciji po vrstama primene i doneti konkretne podatke, čime bi se izbegli otkazi usled starosti, povećala eko nomičnost i pojednostavilo zanavljanje.