Отзыв ведущей организации (Пластическое разрушение полиэтиленовых труб с различными сроками эксплуатации)

111024, Российская Федерация г. Москва, Перовский проевд, д.35 )!11р Л)пВ1р!ав1.го Теп./факс: (495) 600-07-00, 600-07-67 Е-гпа)): Д!г4фпв1р!ав1.ги 20! г. 201 г. ог на ваш № от «УТВЕРЖДАЮ» ректор В.В. Ашмарин 017 г. Отзыв ведущей организации на диссертационную работу Колбая Вероники Геннадьевны «Пластическое разрушение полиэтиленовых труб с различными сроками эксплуатации», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 — «Технология и переработка полимеров и композитов». Актуальность темы выполненной работы. Повышение сроков эксплуатации труб из полимерных материалов для газопроводов и установление критериев дальнейшей работоспособности относятся к одним из основных проблем применения современных полимерных труб в газораспределительных сетях.

По существующей нормативной документации оценка работоспособности газовых труб начинается после 40 лет эксплуатации при установленном ресурсе работы 50 лет. Проведение диагностики состояния полимерного материала трубы актуально и необходимо для определения возможности дальнейшей эксплуатации газопроводов. Как известно, работоспособность полиэтиленовых труб определяют по характеру разрушения, по переходу от пластического разрушения к хрупкому. Изучение условий и механизма проявления пластического или хрупкого разрушения является актуальным в области физико-химии полимеров и при прогнозировании работоспособности полимеров. В работе определены критерии (параметры ) состояния полимерного материала труб до и после эксплуатации сроком от 4 до 47 лет.

Представляют практический интерес разработанные методы оценки параметров зоны пластического разрушения, образующейся при гидравлических испытаниях полиэтиленовых труб. Для характеристики пластического разрушения предложен параметр естественной кратности вытяжки (ЕКВ), рассчитанный при испытаниях полиэтиленовых труб в режимах одноосного и двуосного нагружения.

Поэтому представленная работа посвящена, несомненно, актуальным вопросам эксплуатации, исследования работоспособности и характера разрушения полиэтиленовых труб. Целью работы являлось исследование характера пластического разрушения в полиэтиленовых трубах с различным сроком эксплуатации и установление о сиовньгх параметров, характеризующих процесс пластического разрушения, а также разработка методов и проведение измерений параметров, необходимых для комплексной диагностики полиэтиленовых труб для газопроводов, в том числе с использованием образцов малых размеров.

В результате исследований В.Г. Колбая были решены задачи по определению и измерению параметров, характеризующих пластическое разрушение полиэтиленовых труб, рассчитаны значения параметра ЕКВ в случае образования зоны пластического разрушения в полиэтиленах различных марок. Исследован комплекс механических свойств полиэтиленовых труб с различным сроком эксплуатации для установления ресурса реальной работоспособности и сравнения полученных данных с результатами оценки работоспособности по физико-химическим параметрам. Кроме того в работе разработаны методы оценки свойств полимерного материала в среднем, внутреннем, и наружном слоях стенки трубы.

Научная новизна исследования и полученных результатов. В работе впервые предложено и обосновано использование показателя естественной кратности вытяжки (ЕКВ) для характеристики пластического разрушения полиэтиленовых труб. В процессе исследования установлено, что зона пластического разрушения при гидравлических испытаниях труб образуется с сохранением значений ЕКВ, характерных для одноосного растяжения, и при переходе материала в зону естественной кратности вытяжки формируется скачок деформации.

В работе предложено использовать значение ЕКВ и значение скачка деформации для определения продления срока службы материала в трубах. Для характеристики пластического разрушения В.Г.Колбая предложен показатель изменения отношения поверхности к объему. Показана возможность использования отношения «поверхность к объему», нормированного по минимальному отношению поверхности к объему для шара на примере широкого круга трубных полиэтиленов. Практическое значение. На основании результатов работы была разработана методика определения параметров, характеризующих зону пластического разрушения, которая изложена в стандарте организации СТО 73011750-012-2014 «Пластмассы. Метод определения параметров зоны пластического разрушения полимерных труб». Подана заявка на патент РФ №2017118240 от 25.05.2017 «Способ оценки состояния полимерной трубы».

Результаты работы представлялись на Международной научнотехнической конференции «Полимерные композиты и трибология» в 2015 г. и в 2017 г. (Поликомтриб-2015, Поликамтриб-2017). По теме диссертации опубликовано 9 статей в том числе 6 из них в журналах рекомендованных ВАК, одна статья в зарубежном журнале. Содержание диссертации.

Диссертация построена по традиционной схеме, изложена на 121 странице и состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка литературы из 125 наименований, приложения. В работе полученные результаты исследований и основные зависимости представлены в 14 таблицах и на 86 рисунках. Во введении сформулирована цель работы, обоснованы ее новизна и практическая значимость, определена актуальность исследований, поставлены основные задачи. Первая глава посвящена обзору литературы по изучению процесса разрушения и деформирования полимерных материалов. Рассмотрены особенности проявления трех типов разрушения полимеров в области стеклообразного состояния: пластического, квазихрупкого, хрупкого.

Наиболее полно проанализирован процесс образования и развития шейки, проанализирована связь шейкообразования с увеличением поверхности, с изменением соотношения поверхности к объему. Отмечено, что при распространении шейки пластическое деформирование локализуется в переходной зоне между шейкой и неориентированной частью образца, причем переходная зона может состоять из двух частей. Подробно рассмотрен процесс образования переходной зоны при деформировании волокон, возникновения естественной кратности вытяжки (ЕКВ), стабильности ее величины в широком диапазоне температур и условий растяжения. Во второй главе описаны объекты и методы исследования.

Дана характеристика исходных образцов труб из полиэтилена разных марок и образцов труб с различными сроками эксплуатации. Представлены разработанные методы исследования образцов полиэтиленовых труб и стандартные методы. Разработаны следующие методы: - анализ сопротивления раздиру в трех слоях стенки трубы; - гидравлическое испытание до разрушения; определение естественной кратности вытяжки при одноосном растяжении; определение естественной кратности вытяжки при двуосном растяжении; - определение нормированного отношения поверхности к объему. В третьей главе приведены результаты исследований зоны пластического разрушения исходных образцов полиэтиленовых труб.

Рассчитаны параметры зоны пластического разрушения — естественной кратности вытяжки при гидравлическом испытании в условиях двуосного нагружения и при растяжении в условиях одноосного нагружения. Показано, что формирование зоны пластического разрушения происходит по механизму шейкообразования при растяжении. Изучено изменение отношения поверхности к объему, нормированного по минимальному значению для шара, от кратности вытяжки, что позволило установить автору существенные отличия разных марок полиэтилена при переходе к пластическому разрушению. В четвертой главе проведен анализ зон пластического разрушения образцов полиэтиленовых труб после разных сроков эксплуатации. Определены показатели физико-механических свойств, такие как степень кристалличности, предел текучести при растяжении, остаточная деформация периметра трубы.

Представлены результаты анализа зоны пластического разрушения — значения максимальной ширины зоны пластического разрушения. В пятой главе представлены результаты исследования сопротивления раздиру образцов полиэтиленовых труб после разных сроков эксплуатации. Показано, что сопротивление раздиру внутреннего слоя трубы резко уменьшается после 46 лет эксплуатации. Свойства материалов в различных слоях стенки трубы меняются незначительно в процессе эксплуатации до 30 лет.

Таким образом, при анализе работоспособности трубы с сроком эксплуатации до 30 лет, можно провести испытания одного слоя. Кроме этого проведена оценка свариваемости изучаемых образцов полимерных труб. Шестая глава посвящена детальному анализу зон пластического разрушения труб из сшитого полиэтилена, в результате которого было установлено, что пластическое разрушение труб из сшитого полиэтилена характеризуется минимальным значением естественной кратности вытяжки. Показано, что процесс пластического разрушения труб из сшитого полиэтилена имеет многостадийный характер. В заключении отмечено, что для комплексной накопительной диагностики полиэтиленовых труб необходимо использовать физико- химические параметры, параметры свариваемости полимерных труб и результаты физико-механических испытаний. Установлено, что различные полиэтилены трубных марок отличаются по показателю ЕКВ. Замечания по диссертационной работе: 1.