ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Испытания при постоянной нагрузке из "Статическая усталость полиэтилена" Существующие методы контроля качества полиэтилена можно классифицировать по ряду показателей. Основным из них является схема нагружения образца, в зависимости от которой различают испытания при постоянной нагрузке, релаксационные испытания при постоянной деформации и испытания при других режимах нагружения. [c.168] Следует отличать также технологические (качественные) пробы от испытаний с количественной и качественной характеристиками. [c.168] Важным показателем при испытаниях является вид напряженного состояния растяжение, сжатие, кручение, изгиб и т. д. Чаще всего испытания проводят при растяжении или изгибе. [c.168] Как правило, существующие методы предполагают применение моделирующих факторов, ускоряющих процесс разрушения. Для этого испытания проводят при повышенных температурах (экспоненциальное снижение долговечности), в поверхностноактивных средах (моющие составы ОП-7, ОП-10, игепал и др.). В последнем случае долговечность снижается не более чем в 10 раз. [c.168] Основное требование к методам контроля качества — простота и хорошая воспроизводимость. [c.168] В аппаратурном оформлении наиболее просты релаксационные методы. Однако по воспроизводимости результатов они уступают испытаниям при постоянной нагрузке, достоинством которых является возможность автоматической фиксации момента разрушения и долговечности образца. В релаксационных испытаниях далеко не всегда можно это осуществить. [c.168] Стойкость полиэтилена и других пластмасс к растрескиванию — важный показатель их качества. К сожалению, имеющиеся сведения по данному вопросу разрознены [52, 57]. Накоплено много новых интересных материалов, особенно по приборному оформлению испытаний. Учитывая большое прикладное значение этой проблемы, авторы сочли целесообразным привести по возможности полный анализ методов испытаний полиэтилена на растрескивание. [c.168] Критическое кратковременное напряжение определяют в растворе поверхностно-активного вещества при температуре 50 °С. Как уже отмечалось, в данном случае применяют 5%-ный раствор неканила в дистиллированной воде. Раствор имеет слабую щелочную реакцию и при указанной концентрации достаточно прозрачен для визуального контроля поверхности образца. [c.169] Образец с зажимами помещают в стеклянный стакан с раствором неканила, нагретым до 50 °С. Стакан переносят в термостат с той же температурой, после чего на тарелку нижнего зажима устанавливают испытательный груз. Предварительные и контрольные испытания проводят на десяти образцах. В процессе предварительных испытаний ериентировочно определяют критическое кратковременное напряжение для выбранных материала и среды. С этой целью десять образцов нагру.жают равномерно увеличивающимися напряжениями. Определив ориентировочно критическое напряжение, производят контрольные испытания (табл. 19). За критическое кратковременное напряжение принимают начальное напряжение, вызывающее в течение суток разрушение не менее 50% образцов. Появление трещин также квалифицируется как разрушение. [c.169] Другой метод испытаний предложил Ландер (56). Он применил образец специфической формы. Минимальная ширина рабочей части образца составляет 3 мм. Постоянная растягивающая нагрузка вызывает в образце неоднородное напряженное состояние. Опасным оказывается срединное сечение, совпадающее чаще всего с плоскостью разрушения. Подобный образец применяют при ударном растяжении. Он не имеет концентраторов, но вероятная зона разрушения у него достаточно строго определена. [c.170] Испытания образцов проводят при 60 °С в игепале. В зависимости от типа материала Ландер рекомендует пять режимов нагружения. При температуре 60 и начальных напряжениях, кратно увеличивающихся от 14,4 до 72,0, максимальная долго-аечность не превышает 500 ч. [c.170] Несущие конструкции из полиэтилена в основном испытывают при постоянной нагрузке. Например, качество напорных полиэтиленовых труб контролируют при постоянном внутреннем давлении, что соответствует условиям их эксплуатации. Таким способом оценивали прочность кабельных оболочек. Однако в дальнейшем для кабельных покрытий были разработаны специальные методы испытаний. Вид испытания должен в известной степени учитывать условия эксплуатации и назначение изделий. [c.170] Наиболее четко метод контроля качества напорных полиэтиленовых труб описан Нюманом и Уммингером [63], которые исследовали пластмассовые трубы на длительную прочность в условиях ползучести. [c.171] По современным представлениям контроль продукции следует рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, он должен гарантировать работоспособность труб при постоянном внутреннем давлении и температуре 20 °С в течение 50 лет. Этому требованию соответствует большинство национальных стандартов, в том числе регламенты, разрабатываемые в ИСО. Исключение составляют американский и английский стандарты, по которым срок службы трубопроводов составляет соответственно 11,5 и 20 лет. Во-вторых, необходим производственный контроль для проверки воспроизводимости технологического процесса. [c.171] Первый вид испытаний, называемый контролем качества, проводят с использованием повышенных температур длительность этих испытаний относительно велика. Второй вид испытаний— производственный контроль — проводится при 20 °С и не требует длительного нагружения образцов его следует повторять чаще. Начальное напряжение в стенке трубного образца вычисляют по формуле Надаи, в которой фигурируют средний наружный диаметр и минимальная толщина стенки. [c.171] Анализируя данные табл. 20, нетрудно заметить, что нормативы, используемые для контроля качества полиэтиленовых труб, соответствуют координатам точки хрупкости при температуре 80 °С . [c.172] Таким способом удается в известной степени проверить положение крутопадающего участка кривой долговечности, определяющего длительную прочность полиэтилена. Более точные данные можно получить, взяв для контроля минимум две точки. Это позволяет выявить весь участок графика, линейного в логарифмических координатах. Однако на практике проверяют только одну точку, полагая, что наклон графика не меняется. И это логично, ибо наклон кривых долговечности определяет материальная константа, слабо зависящая от ряда факторов. На рис. 72 пунктиром показана кривая долговечности для трубы из полиэтилена с индексом расплава 3,9 Г/Ю мин. Кривая располагается под эталонной, поэтому труба была забракована. Тем не менее, подобие графиков в пологой и крутопадающей областях сохраняется. Не меняется и наклон линии хрупкости , проходящей через точку контроля качества. [c.172] Таким образом, контроль качества полиэтиленовых труб базируется на методе температурного моделирования времени. [c.172] Проверка точки хрупкости для 80 °С позволяет далее провести линию хрупкости . Предполагают, что в логарифмических координатах ее угловой коэффициент известен. Поэтому задачу решают весьма просто из уравнения пучка прямых выбирают прямую с известным наклоном и проводят ее в область более низких температур. Точка хрупкости лежит на пересечении этой прямой с пологой ветвью кривой долговечности, например для 20 °С. Для труб хорошего качества долговечность, соответствующая этой точке, составляет не менее 8—10 лет. Только при этом условии последующая экстраполяция хрупкой ветви кривой долговечности приводит к известным величинам длительной прочности. В противном случае получают низкие значения прочности, что равносильно плохому качеству продукции. [c.173] Описанная схема контроля отличается известной стройностью, но она обусловливает вероятное изменение структуры материала под влиянием повышенной температуры. Нарушение структуры исключает возможность моделирования в таком сравнительно простом виде. Тем не менее, экспериментальная проверка показала достаточную надежность описанного метода. Погрешности для принятых температурных пределов в целом невелики. [c.173] Вернуться к основной статье