分析影响PE管材发生慢速裂纹增长因素及防治对策.docVIP

分析影响PE管材发生慢速裂纹增长因素及防治对策 　　 摘要：阐述了PE管材发生慢速裂纹增长的破坏形式，并对导致PE管材发生慢速裂纹增长的因素分别从内部分子构造即外部使用两方面进行了分析，同时针对性地提出了一些防治对策。 　　关键词：PE管材；慢速裂纹增长；防治对策 　　Abstract: the article discusses the PE pipe happen slowly crack the destroy form of growth, and lead to PE pipe happen slowly crack growth factors respectively from the molecular structure that is external use within two are analyzed, and pointed out some countermeasures to prevent and control. 　　Keywords: PE pipes; Slowly crack growth; Countermeasures to prevent and control 　　 　　 　　中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号 　　PE管材相较金属管，有着明显的优势，它的耐腐蚀性强、有优良的卷曲性和柔性易于安装，而且成本低，在当前低碳经济环境下，更显节能环保的特点，尤其在输送液体比如水管和燃气输送管上，优势显著。目前，国内外大都广发将PE管材逐步取代金属管。因此，针对PE管材发生慢速裂纹增长的现象，有必要为了延长其使用寿命，对其结构进行研究，以便有效提高PE管材的耐慢速裂纹增长性能。 　　一、PE管材发生慢速裂纹的形式 　　1、PE管材的结构 　　PE发生慢速裂纹与其结构有息息相关，因为它是一种半结晶材料，所以，一般情况下，在室温高于PE管玻璃化转变温度(一27℃)时，其无定形状，呈橡胶态。其基本骨架即由不同厚度片晶构成的晶区，以及连接这些片晶的无定形区 的纵横交错的分子组成。所谓的慢速裂纹增长，从其结构上看即在较低应力的条件下发生的分子链滑移，这也是造成PE管发生慢速裂纹的主要原因。 　　2、PE管材的破坏形式 　　PE管慢速裂纹主要以韧性破坏、脆性破坏和氧化破坏3种形式。其中，在实际使用的过程中，以脆性破坏为最主要的表现形式，导致脆性破坏的原因主要是因为PE管在较低应力的条件下，引起了慢速裂纹扩展。是管材在实际使用过程 中发生破坏的主要形式，是由在较低应力条件下引 起的材料慢速裂纹扩展所致。 　　二、影响PE管材发生慢速裂纹增长的因素 　　1、内部因素 　　影响PE管材产生慢速裂纹的主要因素即其分子结构参数，如上文所述，分子链滑移导致了管材内部结构发生了变化，进而导致了PE管产生了裂纹，所以从这个意义上说，分子链解缠是PE管材发生慢速开裂的真正原因。为此，笔者针对PE管分子结构参数分别进行了分析，对分子数量、分子量、分子量分布、支化密度，以及支链分布和片晶厚度、片晶间距等进行了具体分析，经过分析发现系带分子数量、状态和片晶厚度以及其完整性是导致PE管慢速裂纹增长的主要因素，就此进行相应的探讨。 　　（1）系带分子数量的影响 　　系带分子即指贯穿两个以上片晶区域的分子，其数量是影响PE管料发生慢速裂纹增长的主要因素。理论上讲，系带分子越多，对于承受同一应力，平均分担的应力就相对较小，因此从这个角度上说，系带分子越多，对PE管材的耐开裂性越好。这与一根筷子容易折断，十根筷子不易折断是一个道理。 　　因为系带分子的形成与分子量和片晶间距有关，因此要使系带分子数量增大，就应尽可能提高分子量数量，延长分子链的距离，同时缩减片晶间距，这是形成大量系带分子的途径。 　　（2）片晶的影响 　　片晶间距越小则系带分子越多，由于，片晶间距是由支化点间距决定的，因此，支化点越密，片晶间距越小，产生的系带分子也就越多。同时，片晶的厚度也决定了系带分子的抗解缠能力，因此片晶越厚，系带分子对解缠的抵抗能力也就越强。另外，片晶是否完整也对PE管材的耐慢速裂纹增长有重要影响，片晶越完整，其抗耐性越强，因此应尽量保证片晶的完整性。 　　（3）支链的影响 　　支链对PE管的耐慢速裂纹增长体现在三方面：①共聚单体的种类；②支化密度；③支链分布。具体阐述如下： 　　①共聚单体的种类 　　PE管从化学成分上讲是聚乙烯，因此从丙烯到辛烯会随着共聚单体碳链长度的增加，其耐慢速裂纹增长能力也将逐渐提高。但是，所谓过犹不及，共聚单体的碳链长度不应超过8个碳以上，因为若超过这个标准，当系带分子从晶区拔脱时，支链便反转，无法起到阻碍作用了。 　　②支化密度 　　支化密度越大