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PE管材专用料的分级
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2011-12-29 阅读:7089次 【字体:

PE管材专用料的分级

 塑料管材50年的使用寿命是通过长期静液压强度的试验预测得来的。

长期静液压强度通过外推得来(GB/T18252-2000)

外推过程是通过标准规定的各种温度和压力条件进行液压试验,然后将各数据点进行多元线性回归,建立试验温度T、管材破坏时间t和管内静液压应力σ三者之间的关系。

σLPL=σ(Tt97.5%

依据数学模型可以在时间—应力的双对数坐标上描绘出一族曲线,曲线直观地给出了管材在各种温度、各种应力下的静液压强度。该强度是管材设计和应用的基础。

管材的长期静液压强度是管材制品的许用应力、压力等级和管材壁厚等重要参数的计算依据。

T=20℃、t=50年,利用上式得到长期静液压强度为σLPL,经过适当的圆整后就得到管材所最小要求强度MRS

 

  MRS的使用:

利用得到的MRS值,可以对管材专用料进行分级。(对非承压管不要求采用分级方法)。 若设定某种材料的安全系数为C,则可以由公式: σs=MRS/C                 

得到管材的设计应力——规定条件下(温度、设定安全系数、使用寿命等的许用应力)。 最大工作压力-允许连续使用流体的最大压力(仍强调规定条件下,将环应力换算成压力)MOP=2×MRS/C ×(SDR-1)

例如:C=2,MRS=10,SDR=11则:MOP=1MPa

 

4、管材料检验的主要指标
   
给水用管材专用料(GB/T13663)

使用根据材料类型分级的管材专用料(PE63PE80PE100);

颜色一般为黑色和蓝色;

PE80以上材料一般应使用混配料;

PE63以下国标规定可以使用色母;

ISO标准中还规定了PE32PE40等级

材料基本性能:

 

  燃气管材专用料

 使用根据材料类型分级的管材专用料(PE80PE100);

 必须使用混配料,不能使用色母;

 颜色一般为黑色和黄色;

 色条性能应与管材性能一致;

 材料基本性能见下表:

 

5、承压管专用料的几个指标介绍

 材料的分级

 碳黑含量和颜料分散性

 氧化诱导期

 挥发分含量

 水含量

 抗快速裂纹扩展(RCP)

 抗慢速裂纹扩展

6、碳黑含量和灰分的测试
材料主要成分:高分子聚合物、矿物质、碳黑;

 实验分两个过程:样品的热解过程和煅烧过程;

 注意:

 热解前管式炉氧气的排除;

 高分子材料在热解过程(550600C0)中氮气的纯度要求(99.99%)

 热解后氮气保护;

 热解完成后只剩下碳黑和矿物质

 

碳黑含量和灰分的测试

材料热解完成后再经900C0煅烧致使碳黑全部消失,可测得碳黑含量;

矿物质所占样品质量的百分比即是灰分

 

7、碳黑(或颜色)分散性测定

 测量样品按尺寸分类的粒子和粒团数目;

 注意最大粒子的尺寸;

 5um150um共分为15个尺寸等级;

 根据相应对照表确定样品的等级(纵坐标07级,横坐标按照各粒子尺寸范围分为15个等级,方格为允许的粒子个数);

 PE管材要求小于等于3级。等级越高,分散性越差;

 

样品的均匀性对结果影响很大;

小于5um的粒子可以忽略不计;

表观等级根据对照表也可以获得。

 

碳黑含量和染料分散性的意义

老化性能方面:

给水管和燃气管都要求管材具有一定的耐侯性。在累计接受3.5GJ/m2老化能量后进行液压、断裂伸长率和氧化诱导时间的测试;

材料均匀性评价;

色母(Color Master Batch的影响;

对长期寿命的影响;

国内情况。

 

8、氧化诱导期的测定

 

(1) 仪器:

美国PE公司Pyris 1 DSC,功率补偿型差式扫描量热仪。

DSC(差式扫描量热仪)测定高分子材料氧化诱导期(OIT)的方法是评价高分子材料热氧化稳定性的加速试验方法。

(2) 测试原理:

高分子材料中加入稳定剂,如抗氧剂防止氧化反应的蔓延

但在高温氧气环境下抗氧剂会被消耗,当完全消耗时氧化反应迅速,大量放热,DSC对这种热量变化非常敏感;

DSC测定试样发生氧化降解所需的时间,称为氧化诱导期OIT(氧化诱导时间)用以评价试样的热氧稳定性

(3) 氧化诱导期定义:

氧化诱导期也称氧化诱导时间;

定义为用热分析法测定材料在高温氧气条件下,出现氧化放热起始时间间隔。

(4) 方法:

试样在惰性气体(如氮气)气氛下,加热到设定温度,恒定5分钟后切换成氧气,测定试样的发生降解所需要的时间。

 

若干说明:

高密度聚乙烯在200℃下氧化诱导期测定曲线。

在氮气气氛下(50mL/min),以20/min的速率从50℃升至200℃,恒定5分钟,切换成相同流量的氧气,点(A)作为时间的起始点(Time Zero)。

试样发生氧化降解时曲线上出现一个放热峰,放热峰最大斜率的切线与基线延长线的交点作为终点(B),AB之间的时间为氧化诱导期(氧化诱导时间)。

 

9、氧化诱导期的测定
铜杯和和铝杯:
电线和电缆一般用铜杯,因为与铜接触多;PE管材料等一般用铝杯;
参比样品问题:
质量和形状相同,有样品的具有放热过程;
试验过程中注意的问题:氮气保护;
实验的意义如:热熔焊接的热历史。

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