聚乙烯管材的损坏机理是什么?如何避免?

当管材的强度、韧性或耐化学性能力超出负荷时,任何管道系统都可能出现故障。聚乙烯的整体性能可与其它管材材料的性能相媲美,而且往往更胜一筹。聚乙烯管材的设计程序可使设计者和详细规格制定者规避损坏机理,并确保安全系数达标以便避免发生损坏。

强度;强度指管材可承受变形的能力。管内液体压力、地面荷载、管外的地下水位等均可导致管材变形。然而,对于埋地的聚乙烯管材来说,最初受到的应力会不断释放。通常情况下,聚乙烯管材系统可承受地层运动和下陷,而不发生损坏。日本神户发生的地震就是这方面的一个极端的例子。地震后,供气和给水用的聚乙烯管材系统均得以保存下来并且完好无损,而其它材料制成的管道则出现了各种损坏。当由于(例如)超负荷或极端温度而超出管材的设计参数时,管材便会发生损坏。

韧性;韧性指管材承受破裂的能力。破裂可分为‘慢速裂纹增长'(SCG)和‘快速裂纹扩展'(RCP)。如果管材由于(例如)地层运动不断受到弯曲力的作用,则会发生慢速裂纹增长。理论上,快速裂纹扩展是由于压力过大和(例如)第三者冲击损伤的综合作用所致。国家和国际标准均包括若干测试,用以确定管材对这两种破裂机理的抗耐性。因此,须遵从设计程序,以确保管材在正常工作条件下不会发生破裂。聚乙烯管材系统的追踪记录显示其故障发生率非常低,这着重表明了这种材料的耐用性和韧性,并说明所采用的设计程序是正确的。

耐化学性;耐化学性指管材在不减弱其性能特性的情况下,承受管内外化学物质作用的能力。聚乙烯对大多数化学物质的耐抗性极佳。然而,某些化学物质(尤其是有机溶剂和油类物质)可能会通过管壁渗入,降低管材强度,进而改变管材特性。但是,如果这些有机溶剂或油类物质可挥发,这些变动通常是可逆的。如有任何疑问,或要确保不会发生类似损坏,应进行化学分析,并向管材制造商咨询。随后也可对设计进行修改,以便将化学作用可能产生的影响考虑在内。

ISO技术报告10358收纳了一份权威性表格,该表格指出了聚乙烯和其它塑料材料对各种化学物质的耐抗性。

参考资料

ISO 13477:2008输送流体用热塑性管材-耐快速裂纹扩展(RCP)的测定-小尺寸的静态稳定试验(S4 试验)
ISO 13478:2007输送流体用热塑性管材-耐快速裂纹扩展(RCP)的测定-全尺寸试验(FST)
ISO 13479,:2009输送流体用聚烯烃管材-耐裂纹扩展的测定-有凹口的管材上裂纹缓慢增长的试验方法(切口试验)
ISO 13480:2007聚乙烯管材-耐慢速裂纹增长-锥形试验方法
O'Rourke, T (1996) Lessons learned for Lifetime Engineering from Major Urban Earthquakes. Proc. 11th World Conference on Earthquake Engineering. Pergamon. Elsevier Ltd. Oxford, England. Paper no. 2172
ISO/TR10358:1993塑料管材和管件-综合耐化学性能分类表
ISO 4433:1997热塑性管材-耐液体化学药品的性能-分类:第1部分:浸入试验;第2部分:聚烯烃管

Created Sunday 08 February 2009


TOP