Диссертация (1090913), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Нагрузка,необходимая для раздира, прикладывалась при помощи разрывной машины, припостоянной скорости движения траверсы 1мм/мин.Таблица 5.1. Сопротивление раздиру для труб со сроком эксплуатации от 4до 47 лет.Параметр оценкиSDRСопротивление раздиру(отношеотношенСрокниенаружно средне внутреннегиеэксплуатац Диамет диаметрго слоя го слояо слоянаружноии труб,р, мм а трубытрубы, трубы,трубы,го клеткН/ммН/ммН/ммсреднемтолщинеустенки)СТО 73011750-009-2012 [103]до эксплуатацииотношениевнутреннего ксреднему8700016011063111121416017,613151801109111620110160911242511011011112728160160111146461101101717Прииспытаниина62,166,375,179,576,881,90-5 лет53,866,711-15 лет77,684,970,573,216-20 лет75,174,861,466,821-25 лет75,872,873,975,826-30 лет68,470,780,769,046-50 лет78,177,674,068,7раздирармирующим61,177,975,90,91,30,90,9,01,20,964,70,81,082,171,00,91,01,01,069,768,41,00,90,91,073,473,21,01,01,01,068,566,21,01,21,01,01,01,10,70,956,763,0элементомформируетсяшероховатая поверхность, внешний вид которой представлен на рисунке 5.1.Рисунок 5.1.
Внешний вид поверхности образца после раздира. Направлениераздира указано стрелкой.88Сопротивление раздиру оценивали во внутреннем, среднем и внешнем слоях.На Рисунке 5.2 представлен типовой график раздира по слоям [103, 116].Рисунок 5.2. Типовой график раздира по слоям.Как видно из представленных данных, сопротивление раздиру всех трёхслоёв отличается незначительно, не более 5 - 7% при экспозициях до 30 лет. Послеэкспозиции 46 лет проявляются существенные изменения сопротивлению раздирувнутреннего слоя, которые резко понижаются.
Приведённые данные показывают,что свойства материалов в процессе эксплуатации в различных слоях стенки трубыменяются незначительно, и поэтому при анализе работоспособности трубыдостаточно оценить данные одного из слоёв.5.2. Оценка свариваемости89При оценке потери механических свойств трубы представляет интереспараллельно оценить потерю ремонтопригодности, которая прежде всегооценивается по свариваемости материала.Сварку образцов производили встык нагретым инструментом. Послеостывания сварных швов проводили оценку качества [112] по визуальноизмерительному контролю (ВИК) [111] основного материала и сварныхсоединений.После чего вырубали лопатки и оценивали пластичность стыков по ГОСТ Р50838-2009, результаты представлены в Таблице 5.2.Таблица 5.2.
Оценка параметров свариваемости.Срокэксплуатации, лет42517171625252524242424303030302928ТипСрокТипЗаключенразрушения Заключенэксплуатац разрушенияие посварногоие по ВИКии, летсварного стыкаВИКстыка0-5 летпластическоегоден11-15 летпластическоегоден13пластическоегоден16-20 летпластическоегоден20пластическоегоденпластическоегоден20пластическоегоденпластическоегоден21-25 летпластическоегоден21пластическоегоденпластическоегоден24пластическоегоденпластическоегоден24пластическоегоденпластическоегоден24пластическоегоденпластическоегоден24пластическоегоденпластическоегоден23пластическоегоденпластическоегоден26-30 летхрупкоене годен28пластическоегоденпластическоегоден28пластическоегоденпластическое не годен28пластическоегоденпластическоегоден28хрупкоене годенхрупкоене годен28пластическоегоденпластическоегоден27пластическоегоден9017-пластическое-35пластическое21пластическое474646пластическоепластическоепластическоегоден31-35 летгоден36-40 летгоден46-50 летгоденгоденгоден2726пластическоепластическоегоденгоден32пластическоегоден---4646-пластическоепластическое-годенгоден-Испытания на свариваемость обнаружили противоречие между оценками порезультатам ВИК и результатом механических испытаний сваренных образцов.Так, после 10 лет эксплуатации по результатам ВИК было забраковано околополовины всех образцов, а по результатам механических испытаний - менее 2 %.Из этого следует, что изменения, происходящие во внешних слоях сварного шва, иявляющиеся поводом для отбраковки сваренных образцов по ВИК, доопределенного времени не приводят к снижению основных механических свойств.91ГЛАВА 6.
Анализ зоны пластического разрушения труб из сшитогополиэтиленаОбычно сшитые полимеры, в первую очередь резины при деформировании[117-120] не образуют локального сужения шейки, а деформируются однородно[121, 122]. Однако, при анализе зон пластического разрушения сшитогополиэтилена, замечено, что для сшитых полиэтиленов характерно формированиесразу нескольких зон пластического деформирования. При этом, можно выделитьосновную зону пластического деформирования, которая сформировалась первой, ивторичную, которая сформировалась поверх основной зоны, Рисунок 6.1 а) – г)Вторичная зона пластического деформирования может располагаться какпоперёк основной зоне деформирования, Рисунок 6.1 а), б), г), так и вдоль неё,Рисунок 6.1 в).
В случае образца, представленного на Рисунке 6.1 д), вторичнаязона не успела развиться.Схематично типы формирования зон пластического разрушения можнопредставить так, как показано на Рисунке 6.2.Рисунок 6.1 а) - г). Примеры разрушения образцов из перекисносшитогополимера.92Рисунок 6.2.
Схемы формирования зон пластического разрушения ирасположение переходных зон и зон естественной кратности вытяжки: а)основная зона пластического разрушения, б) однонаправленные основнаяи вторичная зоны пластического разрушения, в) взаимноперпендикулярные основная и вторичная зоны пластическогоразрушения.Пластическое разрушение для несшитых полиэтиленов представлено наРисунке 6.3, для сшитых полиэтиленов - на рисунке 6.1 а) – д).Рисунок 6.3 а) – в). Примеры разрушения образцов из несшитых полимеров.Слева на право: ПЭ 80, ПЭ100, двухслойная труба ПЭ100-RC/ПЭ 100-RC.93Расположение трещины по отношению к зоне пластического разрушениясхематически представлено на Рисунке 6.4, примеры разрушений трубпредставлены на Рисунке 6.5.Рисунок 6.4. Схемы разрушения образцов труб: а) – вертикальное расположениетрещины в основной зоне пластического деформирования, б) – горизонтальноерасположение трещины в основной зоне пластического деформирования, в) –расположение трещины одновременно в основной и во вторичной зонахпластического деформирования при их перпендикулярном расположении поотношении друг к другу, г) – горизонтальное расположение трещиныодновременно в основной и во вторичной зонах пластического деформированияпри их соосном расположении по отношении друг к другу.Как правило, для несшитых полиэтиленов характерно расположениетрещины по типу а) и б), для сшитых – по типу в) и г).Особенный интерес представляют случаи в) и г), когда основная зонапластическогоразрушенияперпендикулярнавторичнойзоне.Приэтомнеобходимо отметить, что разрыв происходит сначала во вторичной зоне, затемраспространяется на первичную зону.94Рисунок 6.5.
Схемы разрушения образцов труб: а) – вертикальное расположениетрещины в основной зоне пластического разрушения, б) – горизонтальноерасположение трещины в основной зоне пластического разрушения, в) –расположение трещины одновременно в основной и во вторичной зонахпластического разрушения при их перпендикулярном расположении поотношении друг к другу, г) – горизонтальное расположение трещиныодновременно в основной и во вторичной зонах пластического разрушения при ихсоосном расположении по отношении друг к другу.В соответствии с принятой методикой [12] определили параметры зоныпластического разрушения и естественную кратность вытяжки. Естественнаякратность вытяжки определяли в первичной и вторичной зонах, где происходитмаксимальная вытяжка толщины стенки.Примеры распределения толщин стенок в соответствии со схемамиразрушения образцов Рисунка 6.6 а) – г) представлены для образцов из сшитогоматериала на Рисунке 6.6 а) – г).95Рисунок 6.6 а).
Распределение толщин стенок в основной зоне пластическогоразрушения при вертикальном её расположении без явного образованиявторичной зоны. Вторичная зона пластического разрушения вырождена в тяжи.96Рисунок 6.6 б). Распределение толщин стенок в основной зоне пластическогоразрушения при горизонтальном разрушении без явного образования вторичнойзоны. Вторичная зона пластического разрушения вырождена в тяжи.Рисунок 6.6 в). Распределение толщин стенок в основной и вторичной зонахпластического разрушения.
Расположение трещин одновременно в основной и вовторичной зонах при их перпендикулярном расположении по отношении друг кдругу.97Рисунок 6.6 г). Распределение толщин стенок в основной и вторичной зонахпластического разрушения при горизонтальном расположении трещины.Таблица 6.1. Результаты оценки зоны пластического разрушения в образцахтруб из сшитого полиэтилена диаметром 90, 40, 32, 25мм.№образца№точкизамерамм722935621218Распределение толщины по длине зоны №5 пластического разрушения1234501,821,901,321,682,031,732,031,942,07101,651,781,301,401,791,671,781,841,00201,681,791,231,321,781,901,801,640,72301,641,770,321,381,672,011,681,530,52401,581,800,291,301,631,861,711,460,446750601,54 1,921,60 1,700,32 0,281,40 1,321,66 1,671,66 1,871,65 1,691,47 1,700,33 0,42среднее891011701,481,960,311,271,810,671,721,580,31801,541,970,311,371,870,991,751,660,31901,522,000,341,471,811,841,771,790,271001,571,781,301,581,841,991,721,930,361213110 1201,69 1,821,831,511,791,960,86 1,52ЕКВ22,42,52,22,42,62,72,32,31,82,398Исследование параметров зоны пластического разрушения труб из сшитогополиэтилена выявил ряд специфических особенностей [121, 122]:1.
Пластическое разрушение труб из сшитого полиэтилена характеризуетсяминимальным значением естественной кратности вытяжки, равной 2,3 при 80ºС.2. Пластическое разрушение труб из сшитого полиэтилена имеетмногостадийный характер. При этом зоны вторичного пластического разрушениямогут располагаться как вдоль, так и поперёк оси пластического разрушения.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
