Informazioni sulle prove
La prova trazione tubi pe è la prova meccanica fondamentale per la caratterizzazione dei tubi in polietilene (PE63, PE80, PE100, PE100-RC e gradi RC ad alta resistenza alla propagazione lenta della crepa) e viene eseguita presso il nostro laboratorio per determinare il comportamento del materiale sotto carico assiale fino a rottura. I tubi in polietilene sono impiegati nelle reti idriche potabili, negli acquedotti interrati, nelle reti di distribuzione gas, nei sistemi di fognatura e drenaggio, nelle condotte industriali, nelle applicazioni minerarie e nelle reti geotermiche e di telecomunicazioni con guaine in PE. La prova di trazione fornisce i dati quantitativi che descrivono la capacità strutturale del tubo e la qualità estrusiva del compound.
Lo scopo della prova è la determinazione del limite di snervamento, della resistenza a trazione, dell'allungamento a rottura e del modulo elastico del materiale costituente il tubo, parametri che consentono di verificare la conformità del compound, la correttezza del processo di estrusione e l'assenza di degradazione termica o ossidativa del polimero. Le tecniche coinvolte comprendono la preparazione di provini ricavati dal corpo del tubo mediante fresatura o punzonatura, il condizionamento termico a temperatura standardizzata, l'applicazione di una velocità di trazione controllata su macchina universale con cella di carico tarata, l'acquisizione continua della curva sforzo-deformazione tramite estensimetri o video-extensometri e l'analisi dei dati secondo i criteri di snervamento e rottura previsti dalle norme di riferimento per materiali termoplastici.
Il processo tipico di prova prevede: prelievo di un campione dal tubo, appiattimento o taglio di segmenti longitudinali, fresatura di provini a ossa di cane (tipo 1B o tipo 2 secondo le norme per provini di materiali plastici), marcatura della lunghezza utile, misura dello spessore e della larghezza del provino in più punti, montaggio delle morse con pressione di serraggio controllata, imposizione della velocità di separazione delle morse (tipicamente 25-50 mm/min a seconda del tipo di provino e del grado di PE), registrazione del carico e della deformazione e determinazione dello sforzo di snervamento, della resistenza a trazione e dell'allungamento percentuale. Per i tubi di piccolo diametro è inoltre possibile eseguire la prova su segmenti interi di tubo con dispositivi di trazione ad imbuto, applicando una velocità costante e misurando il carico massimo e la deformazione fino a rottura.
I parametri chiave valutati comprendono lo sforzo di snervamento, che per un PE100 deve risultare non inferiore a 25 MPa secondo i requisiti tipici del materiale, l'allungamento a rottura, generalmente richiesto al 350% per dimostrare la duttilità del materiale e l'assenza di fragilità indotta da degradazione, e la coerenza dei valori tra provini diversi, indice di omogeneità estrusiva. La prova viene condotta in ambiente condizionato a 23 ± 2 °C e 50 ± 10% di umidità relativa, dopo condizionamento dei provini per almeno 40 ore in condizioni standard.
La prova trazione tubi pe si applica sia ai tubi nuovi in fase di qualifica del lotto di produzione, sia ai tubi prelevati da cantiere o da reti in esercizio per valutare l'invecchiamento, i danni da foto-ossidazione, la contaminazione da materiale rigenerato non conforme e gli effetti di difetti estrusivi come porosità o gel inclusi nella parete.
Ambito di prova
- Tubi in polietilene PE63 per reti idriche a bassa pressione e applicazioni agricole di irrigazione.
- Tubi in polietilene PE80 per reti di distribuzione idrica potabile e usi industriali a media pressione.
- Tubi in polietilene PE100 per acquedotti interrati, trasporto acqua a media e alta pressione.
- Tubi in polietilene PE100-RC (resistenti alla crescita lenta della crepa) per posa senza letto di sabbia e trenchless.
- Tubi in PE100 con strato interno bianco per reti idriche potabili e riduzione della crescita biologica.
- Tubi in polietilene per reti gas PE80 e PE100 con classificazione MRS 8,0 e 10,0 MPa.
- Tubi in PE sbiancato con livellatore di carbonio per protezione dai raggi UV in installazioni esposte.
- Tubi in polietilete alta densità (HDPE/PEAD) per condotte industriali e scarichi chimici.
- Tubi in polietilene media densità (MDPE) per distribuzione gas in zone sismiche e terreni difficili.
- Tubi corrugati a doppia parete in PE per fognature e drenaggi con prove di trazione sui collegamenti.
- Tubi in PE ad alta modularità (PE100-RC con beta-nucleazione) per applicazioni con ridotta SDR.
- Tubi spirali avvolti in PE per collettazioni di grande diametro e ricostituzione di condotte.
- Tubi in polietilene reticolato (PE-Xa, PE-Xb, PE-Xc) per impianti di riscaldamento e acqua calda sanitaria.
- Tubi in PE-RT tipo I e tipo II per pavimenti radianti e circuiti di riscaldamento a media temperatura.
- Tubi in PE con barriera EVOH (multistrato PE-X/EVOH e PE-RT/EVOH) per impianti a pavimento.
- Tubi in polietilene per guaine e protezione cavi elettrici, ottici e per reti FTTH.
- Tubi in polietilene rivestiti di acciaio (jacketing in HDPE) per condotte steel pipe in rete gas e petrolio.
- Tubi in PE per applicazioni geotermiche e sonde verticali con valutazione della tenuta dei giunti termofusi.
- Tubi in polietilene per uso minerario e trasporto di sospensioni abrasive con verifica della resistenza a trazione della parete.
- Tubi in PE di piccolo diametro (16-63 mm) per reti di distribuzione a service line con prove su segmento intero.
- Tubi in PE di grande diametro (fino a 2000 mm e oltre) con prelievo di provini fresati su più generatrici.
- Tubi in PE rigenerato o con percentuale di materiale riciclato per valutazione della degradazione meccanica del compound.
- Tubi in PE sottoposti a invecchiamento accelerato o prelevati da reti in esercizio per diagnostica sullo stato del materiale.
- Provette e piastre estruse da compound di PE per qualifica del materiale prima della produzione di tubo.
- Giunti e saldature a testa termofusa e elettrosaldate su tubi in PE con prove di trazione sui raccordi.
Domande frequenti
Quanto tempo richiede la prova trazione tubi pe e la consegna del referto?
Il tempo di esecuzione standard è compreso tra 7 e 15 giorni lavorativi dal ricevimento del campione. Il termine effettivo dipende dal numero di provini richiesto dalla norma applicabile, dal diametro del tubo che condiziona la fase di fresatura, dalla necessità di condizionamento preliminare a 23 °C per almeno 40 ore e dall'eventuale esecuzione di prove complementari quali trazione dopo invecchiamento o prove a temperatura controllata, che comportano cicli aggiuntivi in cella climatica o termostatica.
Quanto costa la prova di trazione su tubi in polietilene?
Il costo è determinato dal numero di prove richieste: singola determinazione di snervamento, resistenza e allungamento su provino fresato, prova su segmento intero di tubo, prova a temperatura diversa da ambiente, prova su giunto saldato o elettrosaldato, eventuale invecchiamento preliminare. Il preventivo dettagliato viene formulato dai tecnici del laboratorio dopo l'indicazione del diametro, dello spessore, del grado di PE e degli elementi di prova da includere nel programma.
Quanto campione occorre preparare per la prova di trazione su tubi in PE?
Per i tubi di diametro fino a 63 mm è sufficiente un segmento di tubo lungo 500-600 mm, che consente sia la prova su segmento intero sia il taglio di provini longitudinali. Per diametri superiori occorre un tratto di tubo di 300-400 mm, oppure una porzione di parete con corda sufficiente alla fresatura di almeno 5 provini a ossa di cane lunghi circa 150 mm ciascuno. In alternativa al tubo è accettata una quantità di compound non inferiore a 300-500 g per la pressatura di piastre da cui ricavare i provini.
Quali valori di snervamento e allungamento ci si aspetta per un tubo in PE100 conforme?
Per un compound PE100 il valore minimo di snervamento atteso è di 25 MPa a 23 °C, con tolleranza di misura dipendente dalla classe del provino; per un PE80 il minimo atteso è di 20 MPa. L'allungamento a rottura deve mantenersi sopra il 350% per confermare la duttilità del materiale. Valori di allungamento compresi tra il e il 300%, associati a superficie di rottura piatta e fragile, indicano in genere degradazione ossidativa, eccesso di materiale rigenerato o difetto estrusivo e comportano approfondimento diagnostico sul compound.
Scenari di applicazione
Nel settore acquedottistico la prova di trazione su tubi in PE viene utilizzata per il controllo di accettazione dei lotti di tubo PE80 e PE100 destinati alle reti di distribuzione idrica. I gestori richiedono la verifica dello snervamento e dell'allungamento su provini prelevati da più generatrici del tubo per confermare l'omogeneità della parete estrusa e l'assenza di zone sovraesposte al calore durante l'estrusione. La prova assume particolare rilevanza sui tubi PE100-RC destinati alla posa diretta senza letto di sabbia e alle tecniche trenchless, dove la resistenza meccanica della parete contribuisce alla resistenza all'incisione e alla propagazione della crepa.
Nelle reti di distribuzione gas la prova di trazione si estende ai giunti saldati: la prova di trazione su giunto a testa termofusa e su giunto elettrosaldato verifica che la zona fusa raggiunga una resistenza confrontabile con il materiale base e che la frattura si verifichi in modo duttile fuori dalla linea di fusione. Le utility e le imprese installatrici utilizzano questi dati per la qualifica delle procedure di saldatura prima delle campagne di posa, in abbinamento alle prove di piegatura e di pressione sui tratti di prova.
Negli impianti di riscaldamento e idrosanitario la prova di trazione si applica ai tubi PE-Xa, PE-Xb, PE-Xc e PE-RT tipo II, dove la determinazione del modulo elastico e dell'allungamento a temperature elevate consente di valutare il comportamento del tubo nel circuito a pavimento e nelle colonne montanti, incluse le verifiche dopo cicli termici ripetuti che simulano decenni di esercizio con acqua a 60-70 °C.
Nella diagnostica di reti in esercizio, i comuni e i gestori industriali commissionano la prova di trazione su campioni prelevati da tubazioni dismesse o danneggiate per quantificare l'invecchiamento: il confronto tra lo snervamento attuale del materiale e il valore di riferimento del compound consente di distinguere la degradazione foto-ossidativa da una parete esposta, la contaminazione con rigenerato non conforme e i difetti estrusivi localizzati, fornendo la base tecnica per le decisioni di sostituzione o riqualificazione del tratto di rete.
Strumenti di prova
- Macchina universale di prova materiale con cella di carico da 10 kN per provini standard di PE a ossa di cane.
- Macchina universale ad alta capacità con cella di carico da 100 kN e 250 kN per giunti saldati e segmenti di tubo di grande diametro.
- Video-extensimetro non a contatto per la misura dell'allungamento senza influenza della strisciatura del provino in PE.
- Estensimetro a clip con base di misura 50 mm per il modulo elastico a piccole deformazioni.
- Morse idrauliche e pneumatiche autostringenti con superficie dentata per prevenire lo scivolamento del provino di polietilene.
- Dispositivi di trazione a cono (mandrini conici) per la prova su segmenti interi di tubo di piccolo diametro.
- Fresatrice per provini con maschere di taglio per la realizzazione di provini tipo 1A, 1B e 2 da parete di tubo.
- Punzonatrice a comando idraulico con matrici normalizzate per il taglio di provini da piastre e pareti sottili.
- Camera climatica per condizionamento a 23 °C e 50% UR con registrazione continua dei parametri ambientali.
- Cella termostatica con circolazione di glicole per prove di trazione a temperature comprese tra -40 °C e 95 °C.
- Micrometro e spessimetro digitale a punta sferica per la misura dello spessore del provino in più sezioni.
- Proiettore di profilo e microscopio di misura per la verifica dimensionale dei provini fresati e della larghezza della sezione utile.
- Bilancia analitica con risoluzione 0,1 mg per la determinazione della densità del materiale del provino.
- Muffa a compressionee pressa per piastre da compound di PE destinate alla preparazione dei provini di riferimento.
- Sistema di acquisizione dati integrato con celle di carico tarate tramite pesi campione di classe 1.
- Software di analisi della curva sforzo-deformazione con identificazione automatica di snervamento, picco e rottura.
- Camera di invecchiamento con lampade a xenon e UV per il condizionamento dei provini prima della prova di trazione.
Riepilogo
La prova trazione tubi pe comprende la determinazione dello stress di snervamento, della resistenza a trazione, dell'allungamento a rottura, del modulo elastico e delle prove correlate su giunti saldati, su segmenti interi di tubo e su provini condizionati a temperature diverse o dopo invecchiamento. Il servizio copre tutti i gradi di polietilene da PE63 a PE100-RC, i tubi PE-X e PE-RT per impianti termici, le guaine per cavi e i tubi corrugati per fognatura, con tempistiche di esecuzione standard comprese tra 7 e 15 giorni lavorativi dal ricevimento del campione.