Влияние воды на прочность полиамидной веревки (тип РА6)

10 Дек, 2016

Изучение влияния воды (в жидком и замороженном состоянии) на прочность завязаной на «восьмерку» (узел — прим. автора) полиамидной статической веревки (типа РА6).

Содержание:
— Предисловие
— Статическая веревка: характеристики и использование
— Типы статических веревок и маркировка
— Описание теста
— Результаты и комментарии
— Выводы в целом

Предисловие

Статические веревки (согласно стандарту EN-1891, Тип A или Тип B, а также UIAA 107) используются для позиционирования рабочего в промышленном альпинизме и спелеологии, а также для некоторых задач в альпинизме. Динамические веревки, с точки зрения текстильной промышленности, имеют высокую степень активной безопасности. Зачастую эти веревки в страховочных системах используются только на случай, если что-то произойдет. Например, случайное, контролируемое или неожиданное падение. В таких ситуациях динамические веревки спасают жизни. С другой стороны, статические веревки в системах безопасности очень часто используют в качестве основного средства, для перемещения вниз и снова вверх. Если эти веревки рвутся, тогда спелеолог, например, не имеет другого выхода, кроме как проведение спасательной операции. В случае критической и стрессовой ситуации, или при выполнении спасательной операции глубоко под землей, спелеолог должен быть способен уверенно вслепую развязать узел или выполнить другие задачи, в которых качество используемой веревки может сыграть важную роль в успехе или провале всей операции. Учитывая вышеупомянутые факты, приходится признать, что статические веревки также уязвимы, как и динамические. Именно поэтому мы должны быть внимательны при выборе веревки, а также при ее использовании.

Статические веревки, по своей конструкции, выполняют меньше самостоятельной работы. Они не слишком эластичны, чтобы поглощать энергию, по причине того, что если бы они были упругими, ипользовавшего их будет болтать вверх и вниз во время подъема на веревке, как йо-йо. Это было бы  неприятно, а также не очень хорошо для точек крепления. По этим причинам мы решили изучить поведение статической веревки. Первые исследования (представленные здесь) раскрывают воздействием воды (жидкой и замороженной) на эксплуатационные свойства завязаной на «восьмерку» статической веревки из полиамида (класс ПА6). Мы ориентировались на узлы, так как они являются самым слабым звеном веревки. Есть многочисленные исследования на эту тему. Наша задача была проверить достоверность этих результатов, зная, что качество веревки сильно изменилось. Нашей основной задачей было повторение всех тестов, таким образом минимизируя влияние способов испытания на результаты.

Статическая веревка: характеристики и использование

Как было сказано выше, статические веревки предназначены для удержания человека на высоте и непригодны для остановки падения. Поэтому они не подходят для альпинизма, за исключением использования для протяжки и фиксации. Но даже при использовании простых техник (веревочный доступ, позиционирование) могут быть некоторые ошибки. Не должно быть никакой слабины между точкой крепления и использующим веревку. Почему? Тогда будет минимальное воздействие на точку крепления в случае падения. Имея слабину в веревке, вся страховочная цепь подвергается воздействию энергии, вырабатываемой падающим человеком, что недопустимо при использовании простых техник. Статическая веревка не предназначена для поглощения энергии падения. Да, проверено, что статические веревоки при динамическом падении выдерживают под 6 кН. Но в этом тесте падающая масса прикреплена к образцу веревки длиной 2 м и высота падения составляет всего 0,6 м. Коэффициент падения (0,3) при статическом испытании низок, в сравнении с коэффициентом 1,75 в тестах с динамическими веревками. Статическое поведение статических веревок требует больше внимания во время использования. Важно спускаться плавными движениями, мягко останавливаться, чтобы не передавать излишнюю нагрузку на точки крепления.

Типы статических веревок и маркировки

Прежде чем мы перейдем к описанию и результатам тестов, мы рассмотрим маркировки статической веревки производителями. Для получения наиболее точной информации мы (статья написана Radec Faborsky для компании Singing Rock — прим. автора) консультировались с мюнхенским институтом TUV, который проводит сертификации СИЗ (средств индивидуальной защиты). Ниже я использую термин: статические веревки. По строгому определению они должны быть названы веревками малого сопротивления.

Один единственный стандарт для статических веревкок в Европе — EN 1891. Этим стандартом допускается использование статической веревки минимальным диаметром 8,5 мм и максимальным диаметром 16,0 мм, классифицируемые как тип А или Тип Б. Эти веревки подходят для удержания человека на высоте (не защищают от падения!!!). Веревки типа А являются основной веревкой в системе, а  типа B — дополнительной, поэтому  требуют большего внимания (т. е. веревки типа B меньшего диаметра,  держат меньшую нагрузку, могут использоваться в комбинации из двух). Веревки, которые не соответствуют всем требованиям EN 1891, не могут быть проданы как веревки СИЗ.

Один из способов продажи веревки не соответствующей стандарту EN-1891, это сертифицировать его под каким-то другим стандартом, например EN 564 (вспомогательный шнур). Если производитель делает так, то проданный продукт является не веревкой СИЗ, а вспомогательным шнуром, который не подходит для обеспечения безопасности людей в свободном пространстве. В случае несчастного случая вся ответственность переходит на производителя, ибо он дал рекомендацию  использовать вспомогательный шнур как веревку СИЗ. Все зависит от взаимного доверия потребителя к производителю. Доверие основано на том, что пользователь должен принять рекомендации производителя относительно приемлемости использования не соответствующей стандарту EN-1891 веревки для работы, где требуется веревка соответствующая этому стандарту.

Еще один способ продажи не соответствующей стандарту EN-1891 веревки — запросить у сертифицируемого института провести тесты на соответствие стандарту EN 1891 Тип A или Б. Результаты испытаний будут размещены на этикетке веревки. Например, на этикетке все значения будут соответствовать EN 1891, за исключением количества падений. Также здесь указывается: в случае несчастного случая вся ответственность переходит на производителя, так как он дал рекомендации использовать обычный текстильный шнур как веревку СИЗ. Все зависит от взаимного доверия потребителя к производителю.

Практический пример: оба вышеописанных варианта можно встретить в случае с веревками для спелеологии, где требуется предельно низкий вес и диаметр от 8,0 мм до 8,5 мм. Есть спрос на эти веревки; производитель пытается удовлетворить потребность. Очень часто не соответствует только один параметр EN-1891 Тип B — это количество падений. Ни один производитель до сих пор не способен производить веревку диаметром 8 мм, которая выдержит минимум 5 падений с 80 кг. Пользователь может сделать две вещи:

а) купить диаметр 9,0 мм EN-1891 Тип В и пойти на компромисс относительно большего веса:
б) купить веревку диаметром 8,0 мм и диаметром 8,5 мм, не соответствующую стандарту EN-1891 Тип B, доверяя рекомендации производителя, что эта веревка подходит для  СИЗ.

Это не простая ситуация. Определенный вид деятельности, например, спелеологические экспедиции, требуют ультра легких статических веревок. Но сегодня невозможно сделать их в соответствии со стандартом EN 1891 (чтобы соответствовали количеству падений). Существует два решения для производителя:
а) создать веревку диаметром 8,5 мм, которая выдержит 5 падает и все остальные требования, предъявляемые  EN-1891 Тип В:
б) предложить внести изменения в EN-1891 и добавить новый тип веревки (скажем S = спелео), для которых будет требоваться минимум 2 падения. Но так как сейчас это невозможно,  то вариант а является единственно возиожным сейчас.

Я надеюсь, что вышеизложенное поможет вам понять больше о веревках.

Описание теста

При изучении описанных ниже параметров мы использовали следующее оборудование, типовые методы подготовки.

  • Используемое оборудование для испытаний
    Машина для измерения силы в Singing Rock лаборатории. Точность значений [кН]: +/- 0,5%. Постоянная скорость зажима: 2,5 мм/сек.
  • Условия в лаборатории:
    Т (температура) = 20 +/- 3_C
    rH (относительная влажность) = 55 +/-5%
  • Температура воды для смачивания веревки: 10 +/-3 C.
  • Задержка начала теста после взятия образца из предписанных условий: Макс. 2 минут.
  • Продолжительность одного испытания: Макс. 4 минуты.
  • Замороженные образцы были полностью покрыты льдом, даже после тестов.
  • Время выдержки, время замораживания, температура воздуха, время высыхания: все указано в таблицах
  • Петли восми узлов были натянуты стержнем диаметром 10мм.
  • Размеры образцов и узлов:
    внутренняя длина петли О1 = 80 +/-10мм
    длина тела узла U1 = 75 +/-5мм
    свободная длина LV = 350 +/-30мм.
  • При тестировании одного типа веревки, использовалась одна партия.
  • Контрольным образцом в каждом испытании была сухая веревка (сухая означает без воды, а не «сухая» тефлоновая обработка).

Результаты и комментарии
Результаты показаны в следующих таблицах. Значение в кН — это всегда среднее значение из трех результатов (они также показаны для ясности).

ТЕСТ А

ТЕСТ А_1

ТЕСТ А_2

Комментарии к тестам А:

Округляя цифры, можно сказать, что мокрая веревка снижает свою прочность на 10% и, в отличие от этого, с замороженной веревкой мы наблюдаем 10% — ное увеличение статической прочности. Снижение обусловлено взаимодействием жидкой воды и молекулы полиамида, где жидкая вода действует как пластификатор. Это повышает пластичность молекулы полиамида и приводит к потери прочности веревки. Вода в твердом, т. е. в замороженном состоянии, кажется, не имеет такого влияния, напротив, приводит к укреплению структуры веревки. По этой причине мы наблюдаем увеличение прочности с твердой замороженной веревкой.

Замороженные образцы также предполагают следующее. Перед замораживанием образцы были погружены в воду на указанный период времени. Можно предположить, что в это время была потеря прочности на 10%. В следствии изменения состояния воды, она кажется, перестает выступать в качестве пластификатора. После того, как веревка намокнет, потеря физических свойств, кажется, только временная, то есть процесс является обратимым. Время в воде и заморозки не одинаковы для всех образцов, так что это может повлиять на результаты, но незначительно. На мой взгляд не имеет большого значения, был образец погружен в воду на 12 или 80 часов. Но я не могу сказать это с уверенностью. Целью этих тестов является наблюдение общего поведения веревки, а не сравнение конкретных цифр.

ТЕСТ Б

ТЕСТ Б_1

ТЕСТ Б_3

Комментарии к тестам Б:

Тест Б похож на тест А,  но переменные немного различаются. Снова мы можем наблюдать около 10% повышения и уменьшения прочности.

ТЕСТ В

ТЕСТ В_3

Комментарии к тестам В:

В этих тестах главной задачей было выяснить, является ли потеря прочности веревки при намокании обратимым процессом, то есть находится ли пользователь в постоянной опасности. При проведении предыдущих испытаний, веревки, когда становились мокрыми, временно понижали свои физические свойства, но при высыхании значения возвращались обратно. При тесте веревки 1 (тест В) это предположение было правильным. С образцом веревки 1, свойства возвращаются к своему первоначальному значению. С другой стороны, с образцом веревки 3 (тест В) воздействие воды с последующим высыханием имело «положительное» влияние на прочность веревки. Я напомню вам, что эта веревка при испытании во влажном состоянии потеряла почти 10% своей прочности. Но с веревкой 3 (испытание В), я полагаю, что усадка после высыхания устранила различия между натяжением нитей в веревке, вызывая более высокую прочность после высыхания. Заметим, что эта веревка стала гораздо жестче после высыхания. Но что является наиболее важным для пользователя:  ущерб от воды был постоянным.

 

Выводы в целом:

Будьте осторожны при использовании влажных полиамидных веревок, так как они имеют пониженную прочность. После того, как они полностью высохнут первоначальные свойства возвращаются.

 

Автор статьи: Radec Faborsky
Источник: singingrock.com/influence-of-water

 

Добавить комментарий

X
- Enter Your Location -
- or -
Free WordPress Themes