管材性能
塑料壓力管道的三個(gè)最重要的性能包括：
•以最小要求強(qiáng)度( MRS)表示的耐靜液壓性能；
•耐慢速裂紋增長性能(SCG)；
•耐快速裂紋擴(kuò)展性能( RCP)。
當(dāng)設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)，壽命預(yù)測是成本計(jì)算的關(guān)鍵因素。對(duì)于PE-HD 管道來說，通常要求使用50年。然而，根據(jù)40年的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)、原料性能的改進(jìn)以及目前的檢驗(yàn)方法推斷，其使用壽命可以達(dá)到100年（見2.1.1）。
2.1耐靜液壓性能
塑料壓力管道最重要的性能是耐靜液壓性能。該性能決定了管道在承受內(nèi)壓時(shí)的預(yù)期壽命。內(nèi)壓會(huì)引起管壁的三維應(yīng)力狀態(tài)，而應(yīng)力導(dǎo)
致的破壞取決于試驗(yàn)的時(shí)間和溫度。自1956年以來，人們就一直采用長
期試驗(yàn)來研究這一性能（見圖2.1）。將管材注滿水，放置于溫度可控的水浴中并對(duì)管材施加內(nèi)壓。將試驗(yàn)應(yīng)力對(duì)破壞時(shí)間進(jìn)行雙對(duì)數(shù)做圖。
在與短期破壞時(shí)間相對(duì)應(yīng)的平緩區(qū)域之后是與長期試驗(yàn)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的陡降區(qū)域（見圖2.2左側(cè)）。在更長的試驗(yàn)時(shí)間，能觀察到一組與應(yīng)力無關(guān)的垂直曲線。曲線上的三個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)著不同的破壞機(jī)理。在第一個(gè)平緩曲線階段只能觀察到韌性破壞，該曲線部分體現(xiàn)了韌性強(qiáng)度，主要決定于材料的密度。短期拉伸性能的測量也體現(xiàn)同樣的性能。過渡到第二階段，陡降的曲線部分對(duì)管材料的長期性能來說是重要的。該曲線部分體現(xiàn)了耐開裂能力，也就是材料所具有的耐慢速裂紋增長性能。新型PE100原料即使在長時(shí)間、高溫試驗(yàn)條件下（80℃時(shí)，測試時(shí)間超過10000h）也不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)。
在曲線的第三階段，只能觀察到由于聚乙烯熱氧分解而造成的脆性
破壞，換句話說，是由于材料的老化造成了脆性破壞。DrN 8075給出了不同溫度（40℃、60℃和80℃）第二階段曲線終點(diǎn)（整條曲線的第二拐點(diǎn)）的極限值。由于該熱老化實(shí)際上與應(yīng)力無關(guān)，因此在耐靜液壓圖中，該極限可以作圖成垂直直線。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上，應(yīng)力和破壞時(shí)間之間的本質(zhì)關(guān)系通過全部三個(gè)階段的直線體現(xiàn)出來（見圖2.2，左圖）。破壞時(shí)間與溫度之間也存在本質(zhì)關(guān)系：在一定環(huán)應(yīng)力條件下，用試驗(yàn)溫度（單位：K）的倒數(shù)對(duì)時(shí)間的對(duì)數(shù)作圖，得到所謂的阿倫尼烏斯圖（見圖2.2，右圖）。在該曲線圖中，也能觀察到直線，因此在
考慮到不同管材原料的靜液壓性能不同，IS0 12162創(chuàng)建了材料分級(jí)系統(tǒng)。分級(jí)的基礎(chǔ)是根據(jù)IS0 9080標(biāo)準(zhǔn)外推法所獲得的靜液壓強(qiáng)度曲
線（破壞曲線）和評(píng)價(jià)結(jié)果。可獲得的20。C、50年與使用應(yīng)力相關(guān)的數(shù)據(jù)如下：
•長期靜液壓強(qiáng)度( LTHS)
•長期靜液壓強(qiáng)度的置信下限( LPL)
•最小要求強(qiáng)度(MRS)
通過IS0 9080的統(tǒng)計(jì)方法所獲得的數(shù)據(jù)可用于設(shè)計(jì)計(jì)算，但設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)不是通過“破壞曲線”預(yù)測的20℃、50年的平均強(qiáng)度( LTHS)，而是20℃、50年強(qiáng)度的置信下限(LPL)，即考慮了97.5% 置信下限的預(yù)測強(qiáng)度。對(duì)于PE100材料來說，在20℃下50年的置信下限值必須大于最小要求強(qiáng)度lOMPa。管材在熱氧條件下的行為也可以用靜液壓試驗(yàn)來證實(shí)，有時(shí)候在靜液壓強(qiáng)度圖中被描述為第三階段的垂直曲
線。這些研究通常是在高溫（常規(guī)最高溫度為80℃）條件下完成的。可
以使用阿倫尼烏斯方程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)以預(yù)測低溫下的壽命。由于
在試驗(yàn)溫度200℃時(shí)的反應(yīng)機(jī)理與低于120℃時(shí)的機(jī)理不同，因此氧化誘
導(dǎo)時(shí)間( OIT)的測定不足以用來評(píng)價(jià)熱氧長期性能。
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