基于微观结构相关性的聚乙烯全缺口蠕变试验

在50℃、9 MPa静载荷条件下,采用质量分数为2%的Igepal CO-630溶液,对4种不同牌号的PE100材料进行了全缺口蠕变试验(FNCT),记录了缺口试样的失效时间t_(f)与伸长量COD,测量了4种PE材料的结晶度、重均分子量、共聚单体类型及含量等微观结构参数和材料应变硬化模量。最后,将材料微观结构参数、应变硬化模量与全缺口蠕变试验结果进行相关性分析。实验结果表明,当PE材料的共聚单体从2.5减少到1.2、重均分子量从521.146 kg/mol减少到429.305 kg/mol、结晶度从56.4%增加到60.1%时,FNCT破坏时间越短。因此,当PE材料的共聚单体含量越高、重均分子量越大和结晶度越低时,聚乙烯耐慢速裂纹扩展性能越好,并且,全缺口蠕变试验与应变硬化试验呈正相关性。

聚乙烯材料的全缺口蠕变试验研究进展

介绍了国外学者针对聚乙烯(PE)管材耐慢速裂纹增长试验时间过长问题提出的快速评价方法—全缺口蠕变试验(FNCT)的研究原理和标准;详细综述了在不同的试样缺口几何形状、表面活性剂、拉伸应力及温度条件下FNCT的试验结果;并对PE燃气管道FNCT技术的未来发展方向提出了展望。

带V型缺口圆棒试样三轴应力状态下的蠕变性能

研究了750℃、应力水平为200、240 MPa条件下带V型缺口和光滑表面的GH3536圆棒试件的蠕变性能。通过扫描显微镜从微观角度分析了缺口对蠕变断裂的影响机理。采用修改的K-R模型,研究了缺口应力和损害蠕变时间的变化。结果表明：V型缺口提高了蠕变实验的强度,随着应力的增加,其强化效应增强。V型缺口圆棒试样的蠕变损伤和局部失效全都出现在缺口根部相对较浅的位置。

加速试验研究HDPE管材耐慢速裂纹增长性能

研究了不同浓度的壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂溶液对高密度聚乙烯(HDPE)管材锥体试验的影响;同时开发了一种复合表面活性剂溶液,并研究其在锥体试验和HDPE全缺口拉伸蠕变试验中的加速效果。结果表明:一般的表面活性剂溶液对HDPE管材慢速裂纹增长性能影响不大,而新开发的表面活性剂溶液相对于壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂溶液具有至少1倍的加速效果,极大地加速了HDPE管材的耐慢速裂纹增长性能评价试验,加快了HDPE管材专用树脂的开发工作。

基于循环载荷试验的聚乙烯管材寿命预测研究

采用循环载荷裂纹圆棒(CRB)试验,测试了A~C 3种聚乙烯(PE)材料在载荷比(R)分别为0.1、0.3和0.5时,缺口圆柱棒试样的裂纹扩展速率(da/dt)与应强度因子(KI)的对应关系。通过结合聚合物材料线弹性断裂力学理论,外推至R=1(静载)条件,得到含缺陷PE管材的使用寿命(tf),并与全缺口蠕变试验(FNCT)评价结果进行了对比分析。结果表明,当A~C 3种PE管材内壁存在a_(ini)=0.4 mm的初始裂纹缺陷时,CRB试验外推得的管材的tf分别为44、53和65年;FNCT外推结果分别为53、59和79年;CRB和FNCT的寿命预测结果具有较好的正相关性,寿命预测结果偏差较小,试验结果证实了该方法的有效性。