疲劳试验评价缺陷对PE管热熔焊接接头长期性能的影响

高密度聚乙烯（HDPE）管广泛用于运输油气等,然而HDPE管在焊接过程中可能产生焊接缺陷,影响焊接接头的长期性能,目前主要通过静液压试验研究焊接缺陷对HDPE管长期性能的影响,但该方法所需时间较长。通过人工引入焊接缺陷,采用疲劳试验研究缺陷对HDPE管热熔焊接接头长期性能的影响。结果表明：在较低应力作用下,缺陷越大疲劳寿命越短,在较高应力作用下,缺陷对疲劳寿命的影响较小。疲劳裂纹扩展试验可用于快速评价PE管长期性能中的耐慢速裂纹扩展性能和影响,因此推断出疲劳试验方法可用于评价缺陷对HDPE管焊接接头长期性能中静液压强度的影响。     

基于应变硬化与微观结构相关性的PE管材耐慢速裂纹扩展性能研究

对于应用于燃气和给水行业的聚乙烯(PE)管材,耐慢速裂纹扩展(SCG)性能是评价其是否能够长期服役的重要指标。采用应变硬化试验法得到PE100RC和PE100管材试样的应变硬化模量,并对其与重均分子量、分子量分布、共聚单体含量及类型、片晶厚度等微观结构参数之间的相关性进行研究,以期更为准确地理解和评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能。结果表明,相对于其他微观结构参数,共聚单体类型和片晶厚度与PE管材的耐慢速裂纹扩展性能之间有更加明显的相关性;结合应变硬化模量与微观结构参数对PE管材慢速裂纹扩展性能进行评价可以提高其结果的准确性;PE100RC在应变硬化与微观结构参数表征上都比PE100表现得更优异,PE100RC具有更加优良的耐慢速裂纹扩展性能。     

聚乙烯管材慢速裂纹增长性能及其评价方法

简要概述了聚乙烯(PE)管材的慢速裂纹增长性能,全面介绍了评价慢速裂纹增长性能的各种试验方法。详细分析了聚乙烯给水管和燃气管的国家标准与国际标准对慢速裂纹增长性能的要求及其差异;同时还分析了PE100+协会、国内G5+质量控制小组以及最新的PAS 1075标准对聚乙烯管道产品的慢速裂纹增长性能要求的区别。最后就聚乙烯慢速裂纹增长性能评价方法的发展方向及其应用进行了分析与展望。     

SCG及含内部轴向半椭圆裂纹PE管的寿命

PE管材以其良好的力学性能在工业生产中得到了广泛应用。PE管道的设计寿命一般为50年,在服役过程中,PE管材可能会发生破裂及失效,慢速裂纹增长(SCG)是造成PE管材失效、影响管道服役寿命的重要因素之一。因此,研究PE管材的裂纹扩展行为对保证PE管材的安全使用,保障工业生产的安全稳定运行至关重要。从PE100管材中制取环切圆棒试件(Cracked Round Bar,CRB),根据ISO 18489—2015在不同应力比(R=0.1、0.2、0.3)下进行疲劳实验并得到裂纹扩展规律。采用外推法将实验结果外推得到静载条件下的裂纹扩展规律。对含有内部轴向半椭圆裂纹缺陷的PE管材进行寿命计算,得到了其在50年服役寿命下的最大允许裂纹尺寸和相应的应力强度因子值。     

聚乙烯管材专用料TUB121RCB的工业开发

介绍了独山子石化分公司300 kt/a高密度聚乙烯装置耐开裂聚乙烯(PE100-RC)管材专用料TUB121RCB的生产开发情况。通过连续自成核退火(SSA)测试确定了PE100-RC产品结构特点。评价了TUB121RCB的基础物性、力学性能、静液压性能、耐快速裂纹扩展性能和耐慢速裂纹增长性能。结果表明：TUB121RCB力学性能与参比树脂相当,加工性能较好;产品的静液压试验、耐慢速裂纹增长试验和耐快速裂纹扩展试验全部通过测试,满足了PE100-RC的性能要求。     

拉压循环荷载作用下预裂纹混凝土疲劳性能研究

利用电液伺服材料试验机,对带有预裂纹的粗骨料混凝土进行疲劳试验,分析混凝土在拉压循环试验荷载作用下的疲劳寿命、疲劳强度以及预裂纹对混凝土拉压疲劳性能的影响。根据试验数据,进行回归处理,得出混凝土的疲劳寿命S-N曲线以及S-lgN曲线,并利用有限元仿真技术,对混凝土在疲劳荷载作用下的疲劳寿命的结果做详细的研究。结果表明,带预裂纹的混凝土疲劳极限值远低于无损伤的混凝土的疲劳极限值,预裂纹使混凝土的疲劳寿命大大地降低,使其疲劳寿命缩短了75%~80%左右。     

基于应变硬化模量的PE管材耐SCG试验方法评述

聚乙烯(PE)管道因具有耐腐蚀、易维护等优点,广泛应用于给水、供燃气和油气输送工程等,国家重要的生命线工程中。慢速裂纹扩展(SCG)是造成PE管道失效,影响PE管道服役寿命最重要的因素之一,对PE管材耐SCG性能的正确评价具有重要的理论价值与现实意义。介绍了一种基于应变硬化模量的PE管材耐SCG性能加速试验的新方法——应变硬化试验法(SH法),阐述了SH法的基本原理和试验流程,综述了SH法的国内外研究进展,通过与其它耐SCG性能试验方法比较分析,阐明了应变硬化模量与SCG性能的相关性,及SH法在耐SCG性能评估的合理性和重要应用价值。最后,对SH法的应用与发展进行了总结与展望。     

聚乙烯管材SCG性能评价及寿命预测论述

管材的慢速裂纹萌生和扩展至管材破坏的时间是评价管材使用性能的一项重要指标。随着原材料性能的提高,聚乙烯(PE)管材抗裂纹萌生和耐慢速裂纹扩展的能力大幅提高。优异的PE100 RC管材在FNCT、PENT等实验评价方法下,测评时间均超过15000 h。PE管慢速裂纹评价方法普遍存在实验条件复杂、重复性差等问题,严重制约了PE管材的开发进程。对此,国外学者提出了更简洁快速的评价方法——循环载荷缺口圆棒(CRB)法。文章着重论述了,循环载荷CRB法对管材SCG性能及管材寿命预测的评价,同时,论述了几种管材性能评价方法的相关性。最后,指出了循环载荷CRB方法后续用作其他塑料管评价的研究方向。     

聚乙烯承压管道及原料耐慢速裂纹增长测试标准及实验要求

聚乙烯(PE)管材在施工和使用过程中会产生裂纹并缓慢扩展,评价耐慢速裂纹增长性能包括原料测试和管材测试两部分。介绍了国际标准和国家标准中关于耐慢速裂纹增大试验的要求、原理和应用,并列举了通过切口试验加速老化评价和预测 PE 原料长期性能和使用寿命的几种方法。     

基于循环载荷法评价聚乙烯管材性能的可靠性研究

为研究循环载荷法对加速表征聚乙烯（PE）管材耐慢速裂纹扩展（SCG）性能的可靠性,对5种不同等级的PE管材采用循环载荷缺口圆棒（CRB）试验和全切口拉伸蠕变（FNCT）试验的方法对其耐慢速裂纹扩展性能进行评估,同时对其试验结果进行相关性分析。此外,通过测量PE管材的分子量及其分布、结晶度和片晶厚度等高分子材料参数进一步佐证所选PE管材耐慢速裂纹扩展性能的优劣,进而验证CRB试验方法的可靠性。结果表明,循环载荷CRB试验方法不仅能可靠有效评估PE管材的耐SCG性能,且相比FNCT试验方法,其试验所需时长更短及试验条件要更贴近实际使用工况。     

疲劳对HK——40炉管蠕变裂纹扩展的影响

本文采用C形试样进行蠕变疲劳裂纹扩展试验,探讨开停车对炉管的影响.试验表明:在蠕变疲劳交互作用下与纯蠕变相比,其断裂时间明显降低,裂纹扩展速率增加. 通过三个力学参数(K_I,σ_(ref)、C~*)分别与裂纹纹扩展速率(da/dt)在广泛范围内的关联,发现用参数C~*描述蠕变疲劳裂纹扩展的规律最适合.由此提出了一种以参数C~*控制的寿命外推方法. 另外,作者设计了一台适合于RD_2——3型试验机的蠕变-疲劳控制装置;并讨论了C形试样极限载荷P_L的计算公式.     

硅橡胶复合材料的多轴疲劳寿命计算及优化设计

基于裂纹扩展理论,采用Python语言开发了橡胶的多轴疲劳寿命算法并进行了试验验证,并计算了硅橡胶哑铃形单轴拉伸试样、平面拉伸试样及十字形等双轴拉伸试样的疲劳寿命;为兼顾硅橡胶复合材料的发电性能和疲劳寿命,采用总能量密度(PI)来评估复合材料的综合性能.结果表明,通过PI评估发现,等双轴拉伸下应变能密度(W)最大,开裂...     

PE100管及其热熔接头的蠕变裂纹扩展行为

聚乙烯(PE)管性能优异,广泛应用于城市水及燃气供应系统。PE管的主要破坏形式是长期静压载荷下的慢速裂纹扩展失效。在蠕变条件下,采用光滑试样和裂纹圆棒试样对PE100管及其热熔接头进行了测试,得到了基于蠕变断裂参数C*的蠕变裂纹扩展动力学关系式。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了裂纹圆棒试样的断面形貌,对比分析结果发现,蠕变裂纹扩展失效模式对应的最大应力为15.05 MPa,热熔接头熔合面分布有约11个/mm^2、直径范围为1~5μm的微气孔,热熔接头断裂微纤平均长度比母材约小20%~45%。当热熔对接时,熔合面存在的微气孔以及系带分子的浅渗透是导致PE100热熔接头蠕变裂纹扩展抗力降低的主要原因。     

裂纹深度比对聚乙烯管力学性能影响的研究及损伤模

以高密度聚乙烯(HDPE)管材为研究对象,提出了两种改进的静态损伤模型;通过对不同寿命分数(裂纹深度比)的试样进行单轴拉伸试验,并将得到的屈服应力作为损伤模型中的剩余屈服应力,获得了聚乙烯(PE)管的损伤曲线。通过损伤曲线,确定了HDPE管道在工程实际使用过程中的三个阶段,以及临界寿命分数约为40.2%。结果表明,第二阶段应是维护人员从事维护的主要阶段,以保证HDPE管道的安全运行。     

O形密封圈在振动工况下的失效分析

针对车辆发动机冷却系统用橡胶密封圈失效问题进行了研究；通过单轴拉伸、拉伸疲劳试验等试验方法获得疲劳寿命试验数据，拟合了疲劳裂纹扩展(FCG)模型的参数；并采用fe-safe的Endurica模块预测了密封圈的破坏位置和疲劳寿命。结果表明，预测的破坏位置与失效件一致，从而验证了这种参数获取方法的准确性。     

循环载荷作用下聚乙烯管材老化性能及寿命预测

运行过程中的循环载荷作用会对聚乙烯管材的使用寿命产生影响。为探究聚乙烯(PE)管材在循环载荷影响下的预期寿命,搭建PE管材热氧老化实验平台,对试验PE管施加循环内压载荷,并进行不同老化条件下的加速老化试验。测试老化PE管材的断裂伸长率及氧化诱导期,再分别基于PE管材断裂伸长率及抗氧剂消耗对循环载荷作用下的PE管材使用寿命进行预测。结果表明,在循环载荷作用下,以PE管材断裂伸长率及氧化诱导期为考察指标的预期使用寿命分别为90.04 a和118.51 a,相比基于抗氧剂损耗的寿命预测,基于力学性能的寿命预测结果更偏保守。     

橡胶疲劳寿命研究概况

橡胶制品通常是在周期性应力状态下使用的 ,硫化胶的疲劳寿命往往决定橡胶制品的使用寿命。1 .影响橡胶疲劳寿命的因素弹性体性质。影响疲劳寿命最重要的因素是弹性体性质 :在低应变疲劳条件下 ,橡胶的玻璃化转变温度愈高 ,耐疲劳破坏性能就愈好 ;在高应变疲劳条件下 ,具有拉伸结晶性的橡胶 ,耐疲劳破坏性能较好。疲劳裂纹增长也与橡胶种类有关。应变周期。对天然橡胶硫化胶 ,当最小应变增加时 (尽管能量输入降低 ) ,其疲劳寿命却增加了 ,这表明应变周期在很大程度上影响橡胶制品的性能。操作温度。操作温度对橡胶疲劳寿命的影响相当复杂 ,…     

国家标准《燃气用埋地聚乙烯管材》2003版之分析

通过分析2003版与1995版国家标准《燃气用埋地聚乙烯管材》,介绍了2003版标准中新增的耐快速裂纹扩展和耐慢速裂纹增长两项重要性能。建议聚乙烯(PE)管材原料生产厂按照新标准的要求生产、评价燃气用埋地PE管材原料．以期提高我国PE管材开发和应用水平。     

2015版国家标准《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》分析

综述了GB 15558.1《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第一部分:管材》在材料形式、混配料指标、管材指标、新增制品类型方面的主要变化,并分析了发生变化的原因。修订后的标准,原料及管材颜色更明确,氧化诱导时间、熔体质量流动速率、炭黑分散检测方法更加合理,更符合PE管道韧性增加发展趋势,对80℃长期静液压强度(LTHS)试验和耐快速裂纹扩展试验(RCP)要求更高。管材加工企业应严公差生产,保证管材的抗裂纹延展性能符合要求。建议原料生产商加强跟踪材料的RCP性能,加快高耐慢速裂纹增长性能PE100混配料的研发。     

管道用PE100级树脂的性能分析及发展趋势

简要概述了聚乙烯(PE)管道发展历程。介绍了管道用聚乙烯的国内外标准要求;针对目前市场上存在的5种不同等级PE100树脂(包括低熔垂PE100、高抗应力开裂PE100、耐高温PE100、耐消毒剂PE100和PE112),从耐温性、抗坍落度、耐氯消毒性、最小要求强度、耐慢速裂纹增长和抗快速裂纹扩展等6个维度分析比较了它们的性能特点。提出了下一代PE管材树脂发展建议。