《PE管材的SCG、RCP性能要求及试验方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PE管材的SCG、RCP性能要求及试验方法（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 PE压力管道的耐SCG、RCP 性能要求及试验 PE压力管道的耐SCG、RCP 性能要求及试验 轻工业塑料加工应用研究所（IPPA) 全国塑料制品标准化技术委员会（SAC/TC48) 塑料管材、管件及阀门分技术委员会（TC48SC3) 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 PE 管道材料性能的发展和要求管道材料性能的发展和要求 PE管道原料不断在进步以适应 生
2、产和应用的发展； 其中，耐SCG性能和耐RCP性 能是其中的重要项目； 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 RCP, 不是不是PE管道特有的现象管道特有的现象 Re: ADVANTICA 钢管的钢管的RCP现象现象PE给水管道的给水管道的RCP现象现象 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 慢速裂纹增长 （慢速裂纹增长 （SCG） 材料耐SCG特性是值得研究的一个非常重要的因素。 SCG可定义为
3、在相当长时间内管壁上裂纹以相对稳定 速度扩展的过程； 裂纹的引发和扩展需要应力集中和驱动力。在管道系 统中，SCG经常由切口开始（由于储存、运输和安装 中刮伤或切口），并受内压、加工后的残余应力、安 装应力、地下和交通负载的综合影响； 国际上的原料的不断进步其中重要的表现之一是耐 SCG性能的进步。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 高聚物的结晶高聚物的结晶 无定形结构无定形结构半结晶结构半结晶结构 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日
4、 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 SCG增长和扩展的过程增长和扩展的过程 应力松弛应力松弛 应力集中应力集中 （如：点载荷）（如：点载荷） 裂纹产生裂纹产生驱动力（如：压力）驱动力（如：压力） RCP现象现象管道破裂管道破裂 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 Re: Arnold LUSTIGER 1 2 1 拉伸引起的破坏拉伸引起的破坏2压力引起的破坏压力引起的破坏 韧性破坏机理韧性破坏机理 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月
5、27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 脆性破坏机理脆性破坏机理 SCG 引起的晶区破坏引起的晶区破坏 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 耐耐SCG相关的测试方法相关的测试方法PENT法法 ISO 16241：2005 切口拉伸试验 （PENT）； 最早由美国开发，ASTM F1473； 对材料进行的测试，也可用于其他； 100 100 要求要求 h 80 80 试验温度试验温度 C 2.8 2.4 公称应力公称应力 MPa PE 100 PE 80 材料 2005年 6月 27
6、日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 耐耐SCG相关的测试方法锥体试验相关的测试方法锥体试验 制成管材根据GB/T19279- 2003 测试； IDT ISO 13480:1997 ； 原理：以缺口管材环在承受恒 定环向应变并浸没在较高温度 表面活性溶液中的裂纹增长速 率来表示； 适用于en5 mm 的管材。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 管材上切取规定长度的管环； 温度为801的规定的表面 活性溶液 ； 规
7、定的时间后，画出裂纹长度 增长（AiA0）/时间变化图； 以直线的斜率确定裂纹增长速 率（Vmm/24h）； 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 至少测得3次连续增长的缺口长度； 如果缺口增长曲线明显偏离轴向，应停止试验，准备 新的试样。 一周后3个试样没有发生裂纹增长，可以停止试验 ， 结果为耐裂纹增长； 建议最大允许的裂纹 增长速率为10 mm/24h 。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启
8、辉 耐耐SCG相关的测试方法切口试验相关的测试方法切口试验 制成管材根据GB/T18476- 2001测试； IDT ISO13479：1997； 原理：将外表面带有四个机 械加工的纵向切口的管材浸 没到80的水箱中进行液压 试验，记录破坏的时间 ； 切口处剩余壁厚：公称壁厚 的0.78-0.82倍； 适用于en5 mm 的管材。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 试验完成后必须重新进行测量试验完成后必须重新进行测量 切口处剩余壁厚： 公称壁厚的 切口处剩余壁厚： 公称壁厚的0.78-0.8
9、2倍倍 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 SCG试验（切口试验）的优点试验（切口试验）的优点 为PE管材材料的耐裂纹慢速增长性能提供了 最终产品检验和验证 ； 比较接近于管道在实际安装、运行时所处的 条件和状况； 还可以通过改变试验温度、切口和试剂来进 一步加速试验 ； 各国普遍接受，对比性强。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 标准中对耐标准中对耐SCG的要求原料的要求原料 GB/T 1
10、3663-2000 ISO 4427:1996 同上同上EN 12201-1:2003给水 管 给水 管 同上同上GB 15558.1-2003 同上同上EN 1555-1:2003 PE80 80，0.8MPa PE80 80，0.8MPa PE100 80， 0.92MPa 165 h（500 h） ISO 4437:1997燃燃 气气 管管 切口管材试验切口管材试验锥体试验锥体试验 耐慢速裂纹增长耐慢速裂纹增长en5mm耐慢速裂纹增长耐慢速裂纹增长en5 mm 要求要求 标 准（原料）标 准（原料） 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 2
11、7日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 标准中对耐标准中对耐SCG的要求管材的要求管材 GB/T 13663-2000 ISO 4427:1996 同上同上EN 12201-1:2003给水 管 给水 管 同上同上GB 15558.1-2003 同上同上EN 1555-1:2003 PE80 80，0.8MPa PE80 80，0.8MPa PE100 80， 0.92MPa 165 h（500 h） v 10 mm/天天 ISO 4437:1997燃燃 气气 管管 切口管材试验切口管材试验锥体试验锥体试验 耐慢速裂纹增长耐慢速裂纹增长en5mm耐慢速裂纹增长耐慢速裂纹增长en5 m
12、m 要求要求 标 准（原料）标 准（原料） 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 快速裂纹扩展快速裂纹扩展(RCP) RCP是一个低韧性（脆性）裂纹以高速（约300m/s） 沿压力管线长距离延伸的现象。 承受有环境温度变化、系统中压力变化等 ； 裂纹发展成裂缝，最后有可能引发RCP现象； 为了避免RCP的危害，燃气输送系统设计时必须考虑管 材的临界压力，在临界压力之下，RCP现象不会出现； PE材料的不断发展，耐RCP性能不断提高。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3
13、赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 RCP, 不是不是PE管道特有的现象管道特有的现象 Re: ADVANTICA 钢管的钢管的RCP现象现象 PE给水管道的给水管道的RCP现象现象 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 塑料管道的耐塑料管道的耐RCP的研究方法的研究方法 耐快速裂纹扩展耐快速裂纹扩展 冲击试验冲击试验 简支梁冲击简支梁冲击 破坏机理、计 算 破坏机理、计 算 裂纹扩展试验裂纹扩展试验 ROBERTSON试验试验 全尺寸试验全尺寸试验小尺寸
14、试验小尺寸试验 相互联系相互联系 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 早期RCP研究110管材RCP后图 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 耐耐RCP试验小尺寸（试验小尺寸（S4）试验）试验 GB/T 192802003 ；IDT ISO 13477：1997 ； 标准规定了一种测定热塑性塑料管材在规定的温度 和内压下裂纹终止或裂纹扩展的小尺寸的试验方法 ； 评价输送气体或液体（液体中可能混
15、有空气）的热 塑性塑料管材的性能 。 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 S4试验过程试验过程 制备管材试样制备管材试样 状态调节状态调节安装、施压、冲击安装、施压、冲击 引发裂纹引发裂纹 临界压力临界压力pc， ，s4 测量测量 重复试验重复试验 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 RCPS4试验试验 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27
16、日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 管材样品管材样品 试验过程试验过程 2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉2005年 6月 27日 IPPA SAC/TC48/SC3 赵启辉 重复试验，找到临界压力；重复试验，找到临界压力； 当裂纹长度当裂纹长度4.7dn时，定义为裂纹终止；当裂纹长 度 时，定义为裂纹终止；当裂纹长 度4.7dn时，定义为裂纹扩展。时，定义为裂纹扩展。 同样，固定压力，找到临界温度。同样，固定压力，找到临界温度。 试验压力或环向应力 cs4 最小计量段长度 临界裂纹长度 最小有效裂纹长度
