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。

管材树脂耐慢速裂纹增长性能快速评价方法

介绍了评价管材料耐慢速裂纹增长性能的3种实验方法:管材切口实验、全切口蠕变实验和宾夕法尼亚州切口实验的研究进展情况,并对3种方法进行深入分析和对比,可为管材料的研究和性能评价提供参考。

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。

含缺陷聚乙烯管材蠕变损伤行为及使用寿命预测方法研究

通过建立全切口蠕变试验(FNCT)研究聚乙烯管材的蠕变损伤行为,结合高聚物材料线弹性断裂力学的Paris幂律积分模型,实现在管内压作用下,含椭球形初始裂纹缺陷的聚乙烯管材的使用寿命预测。为了减少试验温度T对评价结果的影响,通过建立温度-破坏时间等效FNCT试验,得到在同一载荷F(8 MPa)、不同温度T(60~80℃)条件下,环形缺口试样慢速裂纹增长过程中的裂纹张口位移速率(dCOD/dt)与应力强度因子(KI)的对应关系,最终外推得到含缺陷聚乙烯管材实际运行环境下的使用寿命(tlife)与管内压(σhoop)的关系曲线,该曲线与传统SEM方法得到的管材长期静液压曲线相近,试验结果证实了该方法的有效性。

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。

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。

基于温度、应力梯度的全切口蠕变试验优化分析

全切口蠕变试验(FNCT)是通过改变温度、应力等方式,来评价聚乙烯材料耐慢速裂纹扩展(SCG)性能的重要方法。通过建立时间-温度梯度、时间-应力梯度及SEM断面分析等方式,在不同应力梯度(7.5~11.5 MPa)和不同温度梯度(40~70℃)条件下,对4种不同牌号的PE材料进行FNCT试验,研究应力、温度与试样断裂时间、裂纹张口位移量和切口断面韧带区面积之间的对应关系。试验发现,随着温度和应力载荷的增加,试样断裂时间逐渐缩短,裂纹张口位移量逐渐增加,切口断面韧带区面积逐渐减少,试样的失效形式由脆性失效逐渐转变为韧性失效。通过曲线拟合,得到了PE3材料的最佳试验应力,为8.67 MPa,最佳试验温度为50~60℃。

·供热热源·

介绍聚乙烯管道材料的发展过程，阐述了耐开裂聚乙烯（PE100-RC）管道材料的研发、关键技术要求以及在非传统管道安装中的应用。探讨了PE100-RC管道材料用于非传统管道安装的经济性以及PE100-RC管道系统的安全性。