ah.PE80焊制管件的承壓性能試驗分析(1)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ah.PE80焊制管件的承壓性能試驗分析(1)ah.PE80焊制管件的承壓性能試驗分析(1) 摘要：根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)外企業(yè)和行業(yè)協(xié)會的相關(guān)資料，對焊制管件的焊制原理進行了介紹；同時對熱熔焊制管件的承壓性能進行了試驗分析和說明。 關(guān)鍵詞：聚乙烯 焊制管件 近年來國家大力推廣化學(xué)建材，聚乙烯作為一種工程樹脂得到了最廣泛的應(yīng)用，特別是聚乙烯壓力管材隨著化學(xué)樹脂合成技術(shù)更深入的研究和提高，日益表現(xiàn)出優(yōu)良的物理力學(xué)性能和巨大的社會經(jīng)濟價值，被廣泛用于市政給排水、燃?xì)夤艿?、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域。熱熔焊制管件作為聚乙烯壓

2、力給水管道一種主要連接形式的管件被大量采用，在應(yīng)用過程中，人們不斷地對其工藝控制和應(yīng)用方法進行探索和研究，積累了大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。在這里我們通過相關(guān)資料和試驗數(shù)據(jù)對焊制管件承壓性能進行某種探討。一、熱熔連接原理聚乙烯是一種具有半結(jié)晶的熱塑性高分子聚合物，具非極性的長鏈分子結(jié)構(gòu)，分子之間相互纏繞和貫穿，具有非常典型的玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)三個物態(tài)區(qū)間。熱熔焊制連接充分運用擴散原理，在晶體的融熔溫度附近，聚乙烯分子吸收足夠的能量，導(dǎo)致其劇烈運動，在外力的作用下，熔融界面的分子相互滲透和纏繞，進行分子鏈的物理重組和再結(jié)晶。因此，對于熱熔焊制連接過程而言，加熱溫度、焊制壓力、冷卻和加熱時間決定了焊縫品

3、質(zhì)的高低。二、試驗?zāi)康恼麄€管道系統(tǒng)中，在工作壓力下，其安全性是由系統(tǒng)內(nèi)壓力等級最低的部件決定的。焊制是PE管件制造的主要方法，PE焊制管件如三通、彎頭等，存在多處的轉(zhuǎn)折處，承受的應(yīng)力較高，可能成為管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，所以必須對焊接管件進行靜液壓強度的對比試驗，以確定在同等壓力等級下，同級別管材和焊制管件能否同時使用，或在使用中考慮是否對管件進行壓力折減。試驗的目的是驗證PE焊制管件的耐壓等級有所下降，通過數(shù)據(jù)說明下降了多少。三、試驗材料試驗材料采用PE80的焊制管件和管材；外徑：110；壓力等級：PN1.0MPa和PN0.8MPa；品種：管材、90°彎頭和等徑三通；數(shù)量：每個品種每個

4、壓力等級各取3個試樣。四、試驗方法嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T61112003流體輸送用熱塑性塑料管材耐內(nèi)壓試驗方法進行靜液壓試驗；根據(jù)PE80的長期靜液壓強度性能曲線，確定1小時的聚乙烯管材專用料的環(huán)向應(yīng)力值取13MP；壓力等級為PN1.0MPa的管材和管件1小時試驗壓力暫定為：2.00MP；壓力等級為PN0.8MPa的管材和管件1小時試驗壓力暫定為：1.60MP；若在試驗過程中發(fā)生破裂滲漏現(xiàn)象，應(yīng)重新取樣；試驗壓力下降一個等級（原值除1.25倍）再次進行靜液壓試驗，以此類推，直到試驗合格通過。五、試驗結(jié)果和試驗樣品圖片注：在試驗時除按照上面的試驗方法進行外，還將壓力等級提高一個級別進行了破壞性

5、試驗。壓力等級SDR17口徑dn110規(guī)格三通試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.6MPa，保壓23分鐘試樣破裂靜液壓強度1.28MPa，保壓22分鐘試樣破裂靜液壓強度1.00MPa，保壓60分鐘試樣無破裂試樣圖片試樣編號45試驗結(jié)果靜液壓強度1.00MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.00MPa，保壓60分鐘試樣無破裂壓力等級SDR17口徑dn110規(guī)格90°彎頭試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂（試樣鼓脹明顯）靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂（試樣鼓脹明顯）靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂（試樣鼓脹明顯）

6、壓力等級SDR17口徑dn110規(guī)格管材試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂注：SDR17三通在2.0MPa的靜液壓強度下加壓過程中破裂；SDR17 90°彎頭管材在2.0MPa的靜液壓下保壓19分鐘破裂；SDR17管材在2.0MPa的靜液壓下保壓45分鐘破裂。壓力等級SDR13.6口徑dn110規(guī)格三通試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分

7、鐘試樣無破裂壓力等級SDR13.6口徑dn110規(guī)格90°彎頭，試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂壓力等級SDR13.6口徑dn110規(guī)格管材試樣編號123試驗結(jié)果靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂靜液壓強度1.60MPa，保壓60分鐘試樣無破裂注：SDR13.6三通在2.0MPa靜液壓強度下保壓22分鐘破裂；SDR13.6 90°彎頭在2.0MPa的靜液壓下無破裂繼續(xù)加壓至2.80

8、MPa破裂；SDR13.6管材在2.54MPa靜液壓強度下保壓52分鐘破裂。六、試驗結(jié)果分析根據(jù)試驗結(jié)果，PE80焊制管件的壓力等級較同級別的管材要低，對于焊制等徑三通而言更是如此。試驗結(jié)果表明，PE80焊制90°彎頭的短期耐壓能力與同級別管材相比并無明顯區(qū)別；而PE80焊制三通較同級別管材相比，其短期耐壓能力則有較大下降。共2頁: 1 論文出處(作者): 上一頁12下一頁 試驗分析：同級別的90°彎頭與管材的短期承壓能力大體上是一致的，從試驗表面現(xiàn)象上看：管材的短期耐壓能力略高于同級別的90°彎頭。從90°彎頭的結(jié)構(gòu)特點上分析彎頭的整體應(yīng)力載荷不是均勻

9、的，這說明對于90°彎頭承壓能力分析應(yīng)從在進行較為全面的受力分析以后才能進行判定。焊制三通的受力情況更復(fù)雜一些。通過觀察發(fā)現(xiàn)破壞處均發(fā)生在焊制接縫處。焊制三通的接縫較多，而且存在兩處焊縫較叉的情況，破壞正是在交叉處發(fā)生的。這說明PE80焊制三通的耐壓能力與焊縫較叉處的焊接品質(zhì)有較大關(guān)系?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，SDR17的焊制三通（dn110）在1小時靜液壓壓力為1.28MPa的情況下，三個試樣中有一個發(fā)生滲漏，兩個沒有被破壞，但是沒有被破壞的管件發(fā)生了較大的變形，其外形嚴(yán)重鼓脹。而試驗結(jié)果表明，SDR17、dn110的管材僅能通過試驗壓力1.60MPa的1小時靜液壓試驗，三通則需要將靜液壓強

10、度降至1.0MPa才通過試驗。焊縫交叉處的工藝過程是熔融結(jié)晶（三次結(jié)晶）的過程，這個過程對焊制管件的品質(zhì)產(chǎn)生多大的影響，長期量化的數(shù)據(jù)還需進一步研究。通過對PE80焊制管件生產(chǎn)過程的工藝分析可以得知，在焊制生產(chǎn)過程中，加熱溫度、加熱時間、熔接壓力、冷卻時間的控制以及操作工人的技術(shù)水平是影響管件質(zhì)量的重要因素，任何一個因素發(fā)生變化都會影響熔接界面的晶區(qū)結(jié)構(gòu)的形成，從而影響焊接接頭的質(zhì)量。另外生產(chǎn)環(huán)境也有一定的影響，如室內(nèi)溫度、是否有風(fēng)等等。以上均說明，PE80焊制管件生產(chǎn)過程控制對產(chǎn)品的品質(zhì)有較大影響。另外我們在做PE80的管材和管件液壓破壞試驗時發(fā)現(xiàn)：一部分破壞點出現(xiàn)在藍(lán)色標(biāo)線處（脆性破壞），

11、另一部分出現(xiàn)在管材的其他位置（韌性破壞），不難看出藍(lán)色標(biāo)線處是管材的耐壓能力相對薄弱處。七、結(jié)論根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹，美國Northern Specialty公司生產(chǎn)的焊制三通和異徑三通的壓力等級降低25%，而45°、60°、67.5°、90°彎頭的使用壓力需下降10%.澳大利亞塑料工業(yè)管道協(xié)會對于PE焊制管件的壓力折減的要求最低達(dá)到40%，即只能按照60%取耐壓等級。1、經(jīng)過對試驗結(jié)果的分析比較，認(rèn)為在實際工程應(yīng)用中90°彎頭的耐壓等級應(yīng)較同級別的管材低一個耐壓等級使用，而等徑三通則應(yīng)降兩個耐壓等級使用。2、應(yīng)對PE焊制管件的生產(chǎn)過程進行嚴(yán)格控制

12、；制定合理的工藝參數(shù)，操作人員需嚴(yán)格進行培訓(xùn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。3、推動焊制管件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，設(shè)定可靠的管件使用安全系數(shù)。4、在具體工程應(yīng)用時，應(yīng)采取有效措施對焊縫處進行包縛增強或澆筑混凝土加強。附錄：聚乙烯熱熔焊制管件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：1、管件產(chǎn)品及品質(zhì)判定標(biāo)準(zhǔn)：ISO/DIS 8085-2.3-2001、PrEN 12201-1998、PrEN 1555-1998.2、關(guān)于聚乙烯管材熱熔連接的密閉性、可熔焊性及焊口拉伸強度測試標(biāo)準(zhǔn)：ISO 3458-1976、ISO 3503-1976、ISO 11414-1996、ISO/TR 11647-1996、ISO 1393-2001.關(guān)于聚乙烯壓力管道系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和配套設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)：ISO/TS 10839-2000、ISO 12176-1-1998.共2頁: 2 論文出處(作者): 上一頁12