一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法，該方法包括以下步驟：（1）在塑料管材的外壁上形成缺口，所述缺口的深度小于所述塑料管材的壁厚；（2）在形成有缺口的塑料管材內(nèi)充滿第一液體，并將塑料管材的兩端封閉，得到待檢測的塑料管材樣品；（3）將所述待檢測的塑料管材樣品放置在可封閉的容器中，并向所述可封閉的容器內(nèi)充滿第二液體，然后將所述可封閉的容器封閉，并進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。根據(jù)本發(fā)明的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法顯著縮短了評(píng)價(jià)時(shí)間，而且評(píng)價(jià)結(jié)果分散性較小。
【專利說明】一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高效、低成本、環(huán)境友好的非開挖等非傳統(tǒng)安裝技術(shù)(如爆管法、犁入法、定向鉆法、無砂填埋等)的應(yīng)用和發(fā)展，對(duì)塑料管材的耐點(diǎn)載荷性能的要求越來越高。采用非開挖等非傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)塑料管材進(jìn)行安裝時(shí)，塑料管材外表面易于受到巖石的刮擦，導(dǎo)致劃傷形成微裂紋；甚至石頭的棱角壓入管材外壁一定的深度。以上安裝現(xiàn)實(shí)情況致使塑料管材在承壓運(yùn)行時(shí)承受額外的局部點(diǎn)載荷，此類點(diǎn)載荷對(duì)塑料管材的使用壽命具有重要影響。因此，對(duì)塑料管材專用料進(jìn)行耐點(diǎn)載荷性能評(píng)價(jià)，選擇合適的材料以滿足用于非開挖等非傳統(tǒng)安裝技術(shù)的塑料管材的使用壽命極為重要。
[0003]目前，已針對(duì)非開挖等非傳統(tǒng)安裝【技術(shù)領(lǐng)域】開發(fā)出具有優(yōu)異的耐慢速裂紋增長性能的聚乙烯管材專用料。比如，市場中可見道達(dá)爾公司開發(fā)的XSC 50 Orange,XRC 20B、XSC50Blue等牌號(hào)的聚乙烯樹脂；北歐化工公司開發(fā)的HE3490LS-H、HE3492LS-H等牌號(hào)的聚乙烯樹脂；Ineos公司開發(fā)的TUB121N6000聚乙烯樹脂；LyondellBasell公司開發(fā)的CRP 100Resist聚乙烯樹脂。這些聚乙烯樹脂具有優(yōu)異的耐慢速裂紋增長性能，通過全缺口蠕變破壞試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)表征:在80°C、2重量％的Arkopal NlOO表面活性劑溶液的環(huán)境中、4MPa拉伸應(yīng)力的條件下，這些聚乙烯樹脂能夠保持超過8760小時(shí)不被破壞。
[0004]目前，國際上沒有標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方法對(duì)上述聚乙烯樹脂的耐點(diǎn)載荷性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)〈〈Minimum service-life of buried polyethylene pipes without sand-embedding))(Hessel, 3R international, 2001,40,第 178-184 頁和第 360-366 頁)報(bào)道了一種評(píng)價(jià)聚乙烯樹脂的耐點(diǎn)載荷性能的方法，該方法通過將一個(gè)直徑為10_的鋼球壓入塑料管材外壁一定深度，在80°C、2重量9^^Arkopal N 100表面活性劑溶液的環(huán)境中、4MPa環(huán)應(yīng)力的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，以管材破壞的時(shí)間長短來評(píng)價(jià)管材的耐點(diǎn)載荷性能的優(yōu)劣。上述聚乙烯樹脂采用以上Hessel試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，破壞時(shí)間高達(dá)8760小時(shí)以上。對(duì)于Hessel的試驗(yàn)方法，一方面時(shí)間很長，超長的評(píng)價(jià)時(shí)間很難為聚乙烯樹脂原料開發(fā)提供指導(dǎo)，也難以為管材生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量控制；另一方面，Hessel的試驗(yàn)方法中不同的鋼球加載方式，可能會(huì)對(duì)塑料管材產(chǎn)生一定的影響，加載過程中具有很大的人為因素，不同試樣以及實(shí)驗(yàn)室之間得到的試驗(yàn)結(jié)果具有較大的分散性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的評(píng)價(jià)聚乙烯樹脂的點(diǎn)載荷性能的方法存在時(shí)間長，而且難以模擬實(shí)際埋地管材承受點(diǎn)載荷的真實(shí)情況的缺陷，提供一種新的評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法，該方法包括:(1)在塑料管材的外壁上形成缺口，所述缺口的深度小于所述塑料管材的壁厚；(2)在形成有缺口的塑料管材內(nèi)充滿第一液體，并將塑料管材的兩端封閉，得到待檢測的塑料管材樣品；(3 )將所述待檢測的塑料管材樣品放置在可封閉的容器中，并向所述可封閉的容器內(nèi)充滿第二液體，然后將所述可封閉的容器封閉，并進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。
[0007]在本發(fā)明的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法中，首先在塑料管材的外壁引入一定形狀的缺口，再在塑料管材內(nèi)外施加不同的靜液壓，在內(nèi)外靜液壓的作用下，能夠直觀模擬埋地管材的受力基本情況，同時(shí)在管材外壁的缺口處，由于局部幾何缺陷的引入，獲得局部應(yīng)力集中，從而能夠模擬真實(shí)情況中的點(diǎn)載荷作用。因此，采用本發(fā)明的所述方法評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能是可行的。
[0008]而且，本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法可以顯著縮短評(píng)價(jià)時(shí)間；而且，所述方法中各個(gè)環(huán)節(jié)以及操作參數(shù)都可以準(zhǔn)確控制，人為影響因素較小，使得最終的試驗(yàn)結(jié)果可靠且分散性較小。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明的所述方法對(duì)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的評(píng)價(jià)結(jié)果可用于評(píng)價(jià)制備該塑料管材的樹脂原料的質(zhì)量的優(yōu)劣。
[0010]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0012]圖1是形成有缺口的塑料管材的示意圖；
[0013]圖2是塑料管材上的缺口的局部示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法包括以下步驟:
[0017](I)在塑料管材的外壁上形成缺口，所述缺口的深度小于所述塑料管材的壁厚；
[0018](2)在形成有缺口的塑料管材內(nèi)充滿第一液體，并將塑料管材的兩端封閉，得到待檢測的塑料管材樣品；
[0019](3)將所述待檢測的塑料管材樣品放置在可封閉的容器中，并向所述可封閉的容器內(nèi)充滿第二液體，然后將所述可封閉的容器封閉，并進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。
[0020]在步驟(I)中，在塑料管材的外壁上形成缺口的方法可以按照常規(guī)的方法實(shí)施，例如，可以采用鉆頭進(jìn)行打孔，也可以采用銑刀進(jìn)行機(jī)加工。
[0021]在步驟(I)中，所述塑料管材的尺寸沒有特別的限定。然而，為了減小評(píng)價(jià)誤差并保證本發(fā)明的所述方法便于實(shí)施，優(yōu)選地，所述塑料管材的外徑與壁厚之比(SDR)為4-40:1，更優(yōu)選為5-20:1。所述塑料管材的長徑比(即長度與外直徑之比)可以為3-20:1，優(yōu)選為 5-10:lo
[0022]在本發(fā)明中，所述塑料管材的材質(zhì)沒有特別的限定，可以為市場上常見的用于燃?xì)?、給水等領(lǐng)域的管材或管道。所述塑料管材的材質(zhì)例如可以為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯。
[0023]在步驟(I)中，在所述塑料管材的外壁上形成缺口的目的是為了獲得局部應(yīng)力集中，從而達(dá)到模擬點(diǎn)載荷作用的效果，因此，本發(fā)明的所述方法中只要保證所述缺口的深度小于所述塑料管材的壁厚即可達(dá)到該目的了。然而，為了減小評(píng)價(jià)誤差，如圖1和2所示，在形成有缺口的塑料管材中，所述缺口的深度(SI)與所述塑料管材的壁厚(S2)之比優(yōu)選設(shè)置為1:1.1-5，更優(yōu)選為1:1.25-3。
[0024]在本發(fā)明中，形成于所述塑料管材的外壁上的缺口的形狀沒有特別的限定，例如，可以為三棱錐、四棱錐、圓柱形、球冠形或圓錐形。然而，考慮到形成所述缺口的難易程度以及所述缺口對(duì)于模擬真實(shí)情況中的點(diǎn)載荷作用的可行性，所述缺口的形狀最優(yōu)選為圓錐形。當(dāng)所述缺口為三棱錐、四棱錐或圓錐形時(shí)，所述三棱錐、四棱錐和圓錐形的錐尖指向所述塑料管材的內(nèi)部。當(dāng)所述缺口為圓錐形時(shí)，錐角可以為30-150°，優(yōu)選為60-120°。
[0025]在本發(fā)明中，形成于所述塑料管材的外壁上的缺口可以為一個(gè)或者多個(gè)。當(dāng)所述缺口為多個(gè)時(shí)，所述缺口的個(gè)數(shù)可以為2-10個(gè)，優(yōu)選為2-5個(gè)。而且，當(dāng)所述缺口為多個(gè)(例如3或4個(gè))時(shí)，優(yōu)選這些缺口均勻分布在同一圓周上。
[0026]在本發(fā)明中，所述缺口在所述塑料管材的外壁上的形成位置沒有特別的限定，優(yōu)選情況下，所述缺口形成于所述塑料管材的軸向的中間部分或者中間部分附近。而且，通常塑料管材的壁厚不是均勻的，在這種情況下，所述缺口優(yōu)選形成于最小壁厚處。當(dāng)所述塑料管材壁厚不均勻時(shí)，塑料管材試樣的選取方法優(yōu)選包括:在塑料管材上找到最小壁厚區(qū)域，接著以該最小壁厚區(qū)域?yàn)楣芏屋S向的中心位置，截取所需長度的塑料管材，使得最小壁厚處形成的缺口在軸向上位于管段的中間部分或者中間部分附近。當(dāng)所述塑料管材壁厚不均勻時(shí)，上述缺口的深度與塑料管材的壁厚之比是指缺口的深度與所述塑料管材的最小壁厚之比。
[0027]在本發(fā)明中，步驟(2)的目的是為了將塑料管材內(nèi)充滿所述第一液體，并且制備待檢測的塑料管材樣品。在一種實(shí)施方式中，步驟(2)的具體過程可以包括:首先將塑料管材的一端裝上封頭，接著向塑料管材內(nèi)注入所述第一液體，當(dāng)所述塑料管材內(nèi)無法繼續(xù)盛裝液體時(shí)，將塑料管材的另一端裝上封頭，然后通過封頭上的液壓接口向所述塑料管材內(nèi)繼續(xù)注入所述第一液體，直至塑料管材完全充滿。在另一種實(shí)施方式中，步驟(2)的具體過程可以包括:首先將塑料管材的兩端分別裝上封頭，接著通過封頭上的液壓接口向所述塑料管材內(nèi)注入所述第一液體，直至塑料管材完全充滿。在上述兩種實(shí)施方式中，裝在塑料管材兩端的兩個(gè)封頭可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的封頭，優(yōu)選情況下，所述兩個(gè)封頭中的一個(gè)設(shè)置有液壓接口和排氣孔。在靜液壓試驗(yàn)過程中，所述排氣孔用于從排出塑料管材內(nèi)的氣體，所述液壓接口用于對(duì)塑料管材內(nèi)的所述第一液體施加靜液壓。
[0028]在本發(fā)明中，步驟(2)中的第一液體和步驟(3)中的第二液體主要是為了便于實(shí)施靜液壓試驗(yàn)，因此，所述第一液體和所述第二液體的具體選擇沒有特別的限定，所述第一液體和所述第二液體各自可以為水或表面活性劑溶液。在優(yōu)選情況下，所述第一液體和所述第二液體中的至少一個(gè)為表面活性劑溶液。當(dāng)所述第一液體和所述第二液體中的至少一個(gè)為這樣的表面活性劑溶液時(shí)，靜液壓試驗(yàn)的過程可以大幅加速，從而能夠進(jìn)一步縮短評(píng)價(jià)時(shí)間。更優(yōu)選地，所述第一液體為表面活性劑溶液，所述第二液體為水。
[0029]所述表面活性劑溶液中的表面活性劑可以為各種常規(guī)的能夠浸潤塑料管材的表面活性劑。所述表面活性劑的具體選擇可以取決于待評(píng)價(jià)的塑料管材的材質(zhì)。對(duì)于各種常規(guī)的塑料管材，所述表面活性劑例如可以為壬基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨和硬脂酸鈉中的至少一種。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述塑料管材的材質(zhì)為聚乙烯，所述表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚。所述壬基酚聚氧乙烯醚可以為市售的產(chǎn)品，對(duì)應(yīng)的商品牌號(hào)例如可以為Arkopal N100。
[0030]對(duì)于所述表面活性劑溶液的濃度，本發(fā)明中沒有特別的限定。由于當(dāng)表面活性劑的濃度過低時(shí)，表面活性劑溶液對(duì)于加速靜液壓試驗(yàn)過程的效果不明顯，而當(dāng)表面活性劑的濃度達(dá)到一定濃度之后，繼續(xù)提高濃度并不會(huì)對(duì)加速靜液壓試驗(yàn)過程起進(jìn)一步改善作用，因此，所述表面活性劑溶液的濃度優(yōu)選為0.5-10重量％，更優(yōu)選為1-3重量％。
[0031]在步驟(3)中，所述靜液壓試驗(yàn)的具體的實(shí)施過程可以包括:對(duì)所述可封閉的容器(內(nèi)部容納有所述待檢測的塑料管材樣品以及第二液體)進(jìn)行升溫，待所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)外溫度達(dá)到預(yù)定溫度且穩(wěn)定之后，分別對(duì)所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)部(即第一液體所在的空間)和外部(即第二液體所在的空間)分別施加靜液壓并排氣，在所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)壓和外壓均達(dá)到預(yù)定壓力之后，開始計(jì)時(shí)，直至塑料管材破壞，記錄破壞時(shí)間。在本發(fā)明中，所述靜液壓試驗(yàn)的實(shí)施條件可以包括:溫度為20-100°C，所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)壓(也即第一液體的壓力)為8-100bar，所述待檢測的塑料管材樣品的外壓(也即第二液體的壓力)為O-1Obar。在優(yōu)選情況下，當(dāng)所述塑料管材的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯時(shí)，靜液壓的實(shí)施溫度優(yōu)選為80-95°C ;當(dāng)所述塑料管材的材質(zhì)為聚氯乙烯時(shí)，靜液壓的實(shí)施溫度優(yōu)選為40-60°C。在本發(fā)明中，所述靜液壓的實(shí)施溫度是指所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)部溫度和外部溫度。在具體的靜液壓試驗(yàn)過程中，所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)部溫度和外部溫度相同。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，如圖3所示，所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法的具體實(shí)施過程可以包括:選取塑料管材，對(duì)該塑料管材的壁厚進(jìn)行測量，找出最小壁厚區(qū)域，并以該最小壁厚區(qū)域?yàn)橹行奈恢茫厝∷栝L度的塑料管材；接著，在該最小壁厚區(qū)域形成缺口 3 ;之后，將形成有缺口 3的塑料管材的一端裝上封頭，接著向塑料管材內(nèi)注入所述第一液體，當(dāng)所述塑料管材內(nèi)無法繼續(xù)盛裝液體時(shí)，將塑料管材的另一端裝上封頭，然后通過封頭上的液壓接口向所述塑料管材內(nèi)繼續(xù)注入所述第一液體，直至塑料管材完全充滿，得到待檢測的塑料管材樣品I ;之后，將所述待檢測的塑料管材樣品I放置在容器2中，并向容器2內(nèi)充滿所述第二液體，待容器2充滿所述第二液體之后，將容器2封閉；然后，對(duì)容器2的內(nèi)部進(jìn)行升溫，待所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)外溫度達(dá)到預(yù)定溫度且穩(wěn)定之后，分別對(duì)所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)部(即第一液體所在的空間)施加內(nèi)壓IP并進(jìn)行排氣，對(duì)所述待檢測的塑料管材樣品的外部(即第二液體所在的空間)施加外壓OP并進(jìn)行排氣，當(dāng)所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)壓IP和外壓OP均達(dá)到預(yù)定壓力之后，開始計(jì)時(shí)，直至塑料管材破壞，記錄破壞時(shí)間。
[0033]根據(jù)本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同的塑料管材的點(diǎn)載荷性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。具體的評(píng)價(jià)方法例如可以包括:選用相同規(guī)格的不同塑料管材；在各種塑料管材上分別形成相同的缺口，也即缺口的形狀以及缺口深度與壁厚之比一致；接著在各種塑料管材中分別注入相同的液體(例如，都注入表面活性劑溶液)，并將塑料管材兩端封閉，得到評(píng)價(jià)樣品；然后，將各個(gè)檢測樣品分別放置在可封閉的容器中，向各個(gè)容器中分別填充相同的液體(例如，都填充水)，并將容器封閉，然后將各個(gè)容器調(diào)節(jié)至相同的溫度，并對(duì)各個(gè)容器中的評(píng)價(jià)樣品內(nèi)外施加相同的靜液壓，進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)；最后，記錄各個(gè)塑料管材的破壞時(shí)間。破壞時(shí)間越長，則表明相應(yīng)的塑料管材的點(diǎn)載荷性能越好；反之，破壞時(shí)間越短，則表明相應(yīng)的塑料管材的點(diǎn)載荷性能越差。
[0034]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]在以下實(shí)施例中，PE80管材購自山東勝邦塑膠有限公司；PE100管材購自滄州明珠塑料股份有限公司；PE100RC管材購自深圳亞大塑料制品有限公司；PVC-M管材購自河北聯(lián)塑管業(yè)有限公司。
[0036]實(shí)施例1
[0037]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0038]試樣:PE100管材，外徑為110臟，最小壁厚為10.48mm, SDR為11，長度為700mm ；
[0039]試劑:2重量％的Arkopal NlOO表面活性劑溶液，購自Sigma-Aldrich公司。
[0040]評(píng)價(jià)過程:
[0041](I)將PE100管材在環(huán)境溫度下放置24小時(shí)，接著用90°錐角、外徑為12mm的麻花鉆頭在最小壁厚處打孔，形成深度為5.24mm、錐角為90°的圓錐形缺口，然后放置24小時(shí)。
[0042](2)將形成有缺口的管材的一端裝上封頭，注入2重量％的Arkopal N 100表面活性劑溶液，然后在該管材的另一端裝上封頭(該封頭上具有一個(gè)液壓接口和一個(gè)排氣口)。接著通過排氣孔繼續(xù)加入所述表面活性劑溶液，直至填滿整個(gè)管材。
[0043]( 3 )將裝好封頭的管材試樣放入容器中，并向容器內(nèi)充滿去離子水，然后將容器封閉。接著，啟動(dòng)加熱裝置，將容器內(nèi)的溫度升高至80°C，待管材試樣內(nèi)的溫度以及去離子水的溫度均達(dá)到80°C時(shí)，在該溫度下放置3小時(shí)。
[0044](4)然后，分別向容器中的管材試樣內(nèi)和容器中的去離子水部分(也即管材試樣夕卜)啟動(dòng)液壓進(jìn)行加壓，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至15.2bar，將管材試樣外的壓力調(diào)節(jié)至4.0bar。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí),開始計(jì)時(shí)。
[0045]結(jié)果，管材試樣在278小時(shí)之后破壞。通過觀察可以看出，在管材試樣的錐形缺口處存在裂紋，管材試樣發(fā)生脆性破壞。
[0046]實(shí)施例2
[0047]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0048]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PE100管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(3)步中，向容器內(nèi)也充滿2重量％的Arkopal NlOO表面活性劑溶液。
[0049]結(jié)果，管材試樣在206小時(shí)之后破壞。
[0050]實(shí)施例3
[0051]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0052]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PE100管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(4)步中，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至17.8bar，將管材試樣外的壓力調(diào)節(jié)至6.0bar。
[0053]結(jié)果，管材試樣在217小時(shí)之后破壞。
[0054]實(shí)施例4[0055]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0056]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PE100管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(2)步中，向管材內(nèi)注入去離子水。
[0057]結(jié)果,管材試樣在950小時(shí)之后破壞。
[0058]實(shí)施例5
[0059]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0060]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在步驟(I)中，選用的塑料管材為PE80管材(管材規(guī)格與實(shí)施例1中的PE100管材相同)；在第(4)步中，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至13.9bar，將管材試樣外的壓力調(diào)節(jié)至4.0bar。
[0061]結(jié)果,管材試樣在67小時(shí)之后破壞。
[0062]實(shí)施例6
[0063]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0064]根據(jù)實(shí)施例5的方法評(píng)價(jià)PE80管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(3)步中，將容器內(nèi)的溫度升高至95°C ;在第(4)步中，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至11.6bar。
[0065]結(jié)果，管材試樣在281小時(shí)之后破壞。
[0066]實(shí)施例7
[0067]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0068]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PElOO管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(3)步中，將容器內(nèi)的溫度升高至95°C。
[0069]結(jié)果，管材試樣在18小時(shí)之后破壞。
[0070]實(shí)施例8
[0071]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0072]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PElOO管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(3)步中，將容器內(nèi)的溫度升高至95°C ;在第(4)步中，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至12.7bar。
[0073]結(jié)果，管材試樣在110小時(shí)之后破壞。
[0074]實(shí)施例9
[0075]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0076]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PElOO管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(I)步中，在管材試樣上形成的缺口深度為8.38mm。
[0077]結(jié)果，管材試樣在46小時(shí)之后破壞。
[0078]實(shí)施例10
[0079]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0080]根據(jù)實(shí)施例1的方法評(píng)價(jià)PElOO管材的點(diǎn)載荷性能，所不同的是，在第(I)步中，在管材試樣上形成的缺口深度為3.49mm。
[0081]結(jié)果，管材試樣在683小時(shí)之后破壞。
[0082]實(shí)施例11
[0083]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0084]試樣:PVC-M管材，外徑為110mm，最小壁厚為5.36mm, SDR為21，長度為700mm。
[0085]評(píng)價(jià)過程:[0086](I)將PVC-M管材在環(huán)境溫度下放置24小時(shí)，接著用90°錐角、外徑為12mm的麻花鉆頭在最小壁厚處打孔，形成深度為2.68mm、錐角為90°的圓錐形缺口，然后進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)24小時(shí)。
[0087](2)將形成有缺口的管材的一端裝上封頭，注入去離子水，然后在該管材的另一端裝上封頭(該封頭上具有一個(gè)液壓接口和一個(gè)排氣口)。接著通過排氣孔繼續(xù)加入去離子水，直至填滿整個(gè)管材。
[0088]( 3 )將裝好封頭的管材試樣放入容器中，并向容器內(nèi)充滿去離子水，然后將容器封閉。接著，啟動(dòng)加熱裝置，將容器內(nèi)的溫度升高至60°C，待管材試樣內(nèi)的溫度以及去離子水的溫度均達(dá)到60°C時(shí)，在該溫度下進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)3小時(shí)。
[0089](4)分別向容器中的管材試樣內(nèi)和容器中的去離子水部分(也即管材試樣外)引入靜液壓線，并啟動(dòng)液壓進(jìn)行加壓，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至33.3bar，將管材試樣外的壓力調(diào)節(jié)至4.0bar。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí),開始計(jì)時(shí)。
[0090]結(jié)果，管材試樣在372小時(shí)之后被破壞。
[0091]實(shí)施例12
[0092]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0093]管材試樣1:PE80管材，外徑為110mm，最小壁厚為10.36mm, SDR為11，長度為700mm ；
[0094]管材試樣2:PE100管材，外徑為110mm，最小壁厚為10.48mm，SDR為11，長度為700mm ；
[0095]管材試樣3:PE100 RC管材，外徑為110mm，最小壁厚為10.42mm，SDR為11，長度為700mmo
[0096]按照實(shí)施例1的方法分別對(duì)管材試樣1、管材試樣2和管材試樣3進(jìn)行試驗(yàn)，其中，制取圓錐形缺口深度與最小壁厚之比為1:2。
[0097]結(jié)果,管材試樣I在67小時(shí)之后破壞；管材試樣2在285小時(shí)之后破壞；管材試樣3在697小時(shí)之后破壞。由該檢測結(jié)果可以說明，管材試樣I (A)、管材試樣2 (B)、管材試樣3 (C)的點(diǎn)載荷性能由好到差的順序是:C>B>A。
[0098]實(shí)際上，PE80管材為單峰分布聚乙烯管材，PE100管材是在PE80管材的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的雙峰分布聚乙烯管材，PE100RC管材是最新一代的雙峰分布聚乙烯管材，因此，PE100RC管材、PE100管材和PE80管材三者之間的耐慢速裂紋增長性能的關(guān)系是PE100RC管材最優(yōu)，PE80管材最差，而且，塑料管材的點(diǎn)載荷性能與耐慢速裂紋增長性能呈正相關(guān)關(guān)系，因此，PE100RC管材、PE100管材和PE80管材三者之間的點(diǎn)載荷性能的關(guān)系也應(yīng)當(dāng)是PE100RC管材最優(yōu)，PE80管材最差。這與按照本發(fā)明的所述方法評(píng)價(jià)的結(jié)果是一致的?？梢?，根據(jù)本發(fā)明的所述方法對(duì)塑料管材評(píng)價(jià)的點(diǎn)載荷性能的結(jié)果是正確的、可靠的。
[0099]實(shí)施例13
[0100]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法。
[0101]根據(jù)實(shí)施例1的方法對(duì)PE100管材再重復(fù)進(jìn)行5次點(diǎn)載荷性能評(píng)估，所不同的是，在第(I)步中，所制取的圓錐形缺口的錐角為120°，在第(4)步中，將管材試樣內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至 13.9bar。
[0102]分別記錄PE100管材的破壞時(shí)間，結(jié)果如下表I所示。[0103]對(duì)比例I
[0104]試樣:PElOO管材，外徑為110mm，最小壁厚為10.48mm，SDR為11，長度為700mm;
[0105]試劑'2重量％的Arkopal NlOO表面活性劑溶液,購自Sigma-Aldrich公司。
[0106]按照Hessel的點(diǎn)載荷試驗(yàn)方法，將直徑為IOmm的鋼球壓入PE100管材的外壁，壓入深度為5mm，然后在80°C、濃度為2重量％的Arkopal NlOO表面活性劑溶液的環(huán)境中、4MPa環(huán)應(yīng)力的條件下對(duì)該P(yáng)E100管材進(jìn)行試驗(yàn)。記錄管材試樣破壞的時(shí)間。并將該評(píng)價(jià)過程重復(fù)進(jìn)行5次，記錄每次結(jié)果，如下表1所示。
[0107]表1
[0108]
【權(quán)利要求】
1.一種評(píng)價(jià)塑料管材的點(diǎn)載荷性能的方法，該方法包括以下步驟: (1)在塑料管材的外壁上形成缺口，所述缺口的深度小于所述塑料管材的壁厚； (2)在形成有缺口的塑料管材內(nèi)充滿第一液體，并將塑料管材的兩端封閉，得到待檢測的塑料管材樣品； (3)將所述待檢測的塑料管材樣品放置在可封閉的容器中，并向所述可封閉的容器內(nèi)充滿第二液體，然后將所述可封閉的容器封閉，并進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述塑料管材的外徑與壁厚之比為 4-40:1，優(yōu)選為 5-20:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述塑料管材的長徑比為3-20:1，優(yōu)選為5-10:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述塑料管材的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚氯乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述缺口的深度與所述塑料管材的壁厚之比為1:1.1-5，優(yōu)選為1:1.25-3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述缺口的形狀為三棱錐、四棱錐、圓柱形、球冠形或圓錐形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一液體和所述第二液體中的至少一個(gè)為表面活性劑溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一液體為表面活性劑溶液，所述第二液體為水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述表面活性劑溶液的濃度為0.5-10重量％，優(yōu)選為1-3重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述表面活性劑溶液中的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨和硬脂酸鈉中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(3)中，所述靜液壓試驗(yàn)的條件包括:溫度為20-100°C，所述待檢測的塑料管材樣品的內(nèi)壓為8-100bar，所述待檢測的塑料管材樣品的外壓為O-1Obar。
【文檔編號(hào)】G01N3/10GK103575595SQ201210262860
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】熊志敏, 華曄, 魏若奇, 者東梅, 孫佳文, 李玉娥, 張偉 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院