聚乙烯管材应变硬化模量与裂纹扩展速率相关性研究

采用应变硬化试验和锥体试验分别得到不同聚乙烯100（PE100）管材试样的应变硬化模量和裂纹扩展速率,并对它们之间的相关性进行研究,以期验证应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性。结果表明,锥体试验中PE管材试样的裂纹扩展程度随着试验时间的增加而增大;应变硬化试验和锥体试验对不同PE管材试样的耐慢速裂纹扩展性能评价结果完全相同,应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性得到验证;应变硬化试验不仅误差较小,而且可以区分不同牌号PE100管材耐慢速裂纹扩展性能的细微差异,评价结果相对于锥体试验要更加可靠。     

聚乙烯材料耐慢速裂纹扩展性能与微观结构相关性研究进展

从微观层面讨论了系带分子链的数量、相对分子质量及其分布、短支链含量及其分布和片晶厚度等单个与多个微观结构参数与聚乙烯（PE）材料耐慢速裂纹扩展（SCG）的相关性。结果表明,对单个微观结构参数来说,相对分子质量及其分布、短支链含量及分布与PE管材的耐SCG性能之间有更加明显的相关性;对多个微观结构参数组成的结构参数,能够很好地测量PE的耐SCG性能。     

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。     

聚烯烃管材耐慢速裂纹增长性能的快速评价方法研究进展

比较了几种用来快速评价聚乙烯管材耐慢速裂纹增长(SCGR)性能的关联参数,如应力强度因子、裂纹增长初始时间、裂纹加速段初始速率、自然拉伸率、应变硬化模量、单层片晶表面积、系带分子主要结构参数(PSP2)、缠结相对分子质量等,并剖析了这些参数与聚烯烃管材SCGR性能的相关程度。其中,应变硬化模量,PSP2与聚乙烯管材的SCGR性能关联性较好,这些可以为新型管材专用树脂的研发和性能评价提供参考。     

基于应变硬化模量的PE材料耐SCG性能加速评价方法

慢速裂纹扩展(SCG)作为影响聚乙烯(PE)管用材料设计使用寿命最重要的脆性失效模式,一直以来都是作为评价PE材料耐失效性能重要的指标之一。详细介绍了基于应变硬化模量的PE材料耐SCG性能加速评价方法,通过分析不同牌号、不同专用树脂的PE材料应变硬化模量,实现PE材料耐SCG性能的加速评价;并与传统管材切口试验进行比较,结果显示该方法的评价周期能从原来的几千小时缩短至几小时,并且可以区分不同牌号PE材料的耐SCG性能的细微差别,评价结果相对于传统管材切口试验更加准确。     

基于应变硬化模量方法评价聚乙烯管材耐慢速裂纹增长性能研究进展

概述了聚乙烯（PE）管材3种典型失效破坏模式（韧性破坏、脆性破坏、热氧老化破坏）,简述了慢速裂纹增长的分子机理和断裂力学机理,详细介绍了应变硬化模量（SH）方法的测试原理和试验过程,介绍了目前SH法测试与材料微观结构相关性的研究进展,综述了国内外关于SH法评价管材耐慢速裂纹增长性能的可靠性研究以及应用SH法评价材料耐环境应力开裂性能的研究进展,并对应用SH法在控制产品质量方面提出展望。     

PE100级管材专用树脂的结构和性能

对两种采用不同工艺生产的PE100级管材专用树脂(分别记作树脂A和树脂B)进行了结构剖析和管材加工性能评价。结果表明:与树脂A相比,树脂B的共聚单体含量少,重均分子量大,相对分子质量分布略窄,结晶度高,零剪切黏度高,熔体强度大;相同加工温度条件下,树脂A的加工流动性好,树脂B的抗熔垂性好;两种树脂所制管材的静液压强度、耐慢速裂纹增长性能与耐快速裂纹扩展性能均满足国家标准要求。     

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。     

聚乙烯管材耐SCG性能评价方法研究进展

从微观和宏观层面分析了影响聚乙烯(PE)管材慢速裂纹扩展的失效机理,详细介绍了基于断裂力学及分析力学的评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能方法,并对比了不同评价方法的优缺点,为PE管材料的耐环境应力开裂试验评价手段的选择提供参考。     

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。     

应变硬化模量评价聚乙烯管材专用料SCG性能方法研究

通过研究不同等级聚乙烯管材专用料在不同测试温度下的应力-应变行为,建立了以应变硬化模量评价聚乙烯管材专用料耐慢速裂纹增长(SCG)性能的快速评价方法。结果表明,80℃时样品的应变硬化模量测试值可以有效评价样品SCG性能。通过分析动态力学性能研究了该方法原理,当测试温度高于样品α松弛峰温时,晶区分子链在应力作用下解缠结、取向,与慢速裂纹增长过程中的分子链运动相似,因此可以用来表征慢速裂纹增长性能。     

PE管材发生慢速裂纹扩展的影响因素

从分子结构的角度讨论了聚乙烯管材发生慢速裂纹扩展的影响因素,并指出了主要的影响因素为系带分子数量、分子量及分子量分布、支化密度、支链分布、片晶厚度和片晶之间的距离。     

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。     

旋转挤出聚乙烯管的耐慢速裂纹增长性能研究

利用旋转挤出加工制备了聚乙烯(PE100)管,采用扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)研究了芯轴旋转速度(MRS)、测试时间、结晶结构及微观形态对PE100管耐慢速裂纹增长(SCG)性能的影响.结果表明,芯轴旋转可降低管材中PE的晶片厚度和晶粒尺寸,增加晶片间的tie分子链密度,提高结晶度,改善PE100管的耐慢速裂纹增长性能.当芯轴旋转速度为7.5 r/min时,PE管的耐SCG性能最佳,在测试时间(312 h)内,缺口裂纹无明显增长.     

橙色燃气管专用HDPE的性能

研究了橙色燃气管专用高密度聚乙烯7600MO的基础性能,并与同类进口产品(记作GW)进行了对比,分析了其结构与性能。结果表明:7600MO的拉伸屈服应力、弯曲模量以及拉伸断裂应力均与GW相当;用7600MO挤制的管材通过了长期静液压实验,说明7600MO满足PE100级管材的分级要求;用7600MO挤制的管材通过耐快速裂纹扩展、耐慢速裂纹增长、耐气体组分以及耐候性能测试,符合GB 15558.1—2003和ISO 4437:2007要求。     

聚乙烯管材热熔对接接头抵抗慢速裂纹扩展性能评价

采用应变硬化试验(SH)对不同焊接工艺下的聚乙烯管材热熔对接接头抵抗慢速裂纹扩展（SCG）性能进行评价。通过建立焊接温度梯度（190~250 ℃）、焊接压力梯度（0.6~1.4 MPa）和吸热时间梯度（40~140 s）试验,分析在不同焊接工艺参数条件下,不同聚乙烯管材热熔对接接头耐SCG性能的变化规律,探索冷焊及过焊2种典型缺陷对管材接头耐SCG性能的影响。结果表明,焊接温度、焊接压力和吸热时间都是影响管材热熔对接接头耐SCG性能的重要工艺参数,试验测得PE100, d_n110, SDR11型管材的最佳焊接参数为焊接温度230 ℃,焊接压力1 MPa及吸热时间100 s,当焊接参数选取过高或过低时,会造成管材接头出现过焊或冷焊缺陷,降低管材接头的耐SCG性能。     

聚乙烯管材发生慢速裂纹增长的影响因素及对策

耐慢速裂纹增长性能是提高聚乙烯（PE）管材耐用性的关键因素。文章综述了PE管材发生慢速裂纹增长的机理和影墒因素,最后给出了提高PE管材耐慢速裂纹增长性能的改进措施。     

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。     

管材专用PE100-RC的结构与性能

研究了国内外3种管材专用耐开裂PE100级聚乙烯(PE100-RC)的结构与性能,从而找出其性能上的差异。结果表明:进口PE100-RC1相对分子质量分布更宽,兼顾加工性能和力学性能;进口PE100-RC2刚性偏低,抗氧化性能优;优化工艺后的国产PN049-030-122RC刚韧平衡性能好,多分散指数提高,改善了管材的加工性能。PN049-030-122RC通过了8 760 h的耐慢速裂纹增长测试,成为国内首家应用于非开挖管道施工的原料;同时通过GB/T 17219—1998的检测,满足生活饮用水管的要求。