压扁阻断下聚乙烯管道力学响应的实验研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.015

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (11): 97-103.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.015

压扁阻断下聚乙烯管道力学响应的实验研究

张毅¹(), 乔亮²^,³, 范峻铭²^,³, 闻炯明⁴, 孙磊⁴, 曹宇光¹, 吕世伟¹

^1.中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛 266580
^2.深圳市燃气集团股份有限公司，广东深圳 518000
^3.深圳市燃气输配及高效利用工程技术研究中心，广东深圳 518000
^4.江苏省特种设备安全监督检验研究院（常熟分院），江苏常熟 215500

收稿日期:2021-04-29 出版日期:2021-11-26 发布日期:2021-11-23
作者简介:张毅（1988-），副教授，博士，2017年毕业于加拿大阿尔伯塔大学机械工程学院，主要从事聚乙烯燃气管道损伤失效分析、寿命预测及高分子聚合物损伤失效机理与表征研究，zhangyi@upc.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目“基于“虚构无损伤”有效应力测量的半结晶聚合物损伤表征与机理研究”(11802343);江苏省特种设备安全监督检测研究院项目“压扁阻断引起的 PE 燃气管道损伤机理与寿命预测研究”［KJ（Y）2020011］

Experimental Study on Mechanical Response of Polyethylene Pipe Subjected to Squeeze⁃off

ZHANG Yi¹(), QIAO Liang²^,³, FAN Junming²^,³, WEN Jiongming⁴, SUN Lei⁴, CAO Yuguang¹, LYU Shiwei¹

^1.College of Pipeline and Civil Engineering，China University of Petroleum （East China），Qingdao 266580，China
^2.Shenzhen Gas Corporation Ltd，Shenzhen 518000，China
^3.Shenzhen Engineering Research Center for Gas Distribution and Efficient Utilization，Shenzhen 518000，China
^4.Changshu Branch，Jiangsu Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute，Changshu 215500，China

Received:2021-04-29 Online:2021-11-26 Published:2021-11-23

摘要/Abstract

摘要：

采用实验方法系统研究了压扁阻断工艺参数，包括压管速度、松管速度、压缩率、环境温度和管径对聚乙烯（PE）管道力学响应的影响。结果表明，压管过程中PE管道载荷随着压管速度的增大、压缩率的增大、环境温度的降低或管径的增大而增大；卸载过程中PE管道的残余变形随松管速度的增大而增大；维持阶段PE管道的载荷衰减随着压管速度的增大、压缩率的降低、管径的减小或环境温度的降低而增大。

关键词: 聚乙烯, 燃气管道, 压扁阻断, 力学响应

Abstract:

A systematic experimental study was conducted to investigate the effects of squeeze?off parameters， including squeezing speed， release speed， squeezing ratio， environment temperature， and pipe diameter on the mechanical response of PE pipes. The results indicated that the load in PE pipes increased with an increase in squeezing speed， squee?zing ratio， pipe diameter but a decrease in environment temperature. In addition， the residual deformation of PE pipes increased with an increase in unloading speed. Furthermore， the load decay during the stress relation stage increased with an increase in squeezing speed but a decrease in squeezing ratio， pipe diameter， and environmental temperature.

Key words: polyethylene, gas pipe, squeeze-off, mechanical response

中图分类号:

TQ 325.1⁺2

张毅, 乔亮, 范峻铭, 闻炯明, 孙磊, 曹宇光, 吕世伟. 压扁阻断下聚乙烯管道力学响应的实验研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(11): 97-103.

ZHANG Yi, QIAO Liang, FAN Junming, WEN Jiongming, SUN Lei, CAO Yuguang, LYU Shiwei. Experimental Study on Mechanical Response of Polyethylene Pipe Subjected to Squeeze⁃off[J]. China Plastics, 2021, 35(11): 97-103.

图/表 16

图1 压扁阻断实验装置图及管道变形示意图

Fig.1 Squeeze?off test setup and schematic description of the squeezed pipe

图2 压扁阻断实验流程图

Fig.2 Test procedure used in the squeeze?off tests

图3 不同压管速度下的PE管道压扁阻断全过程载荷—位移曲线

Fig.3 Load?displacement curves for PE pipe squeezed at various squeezing speeds

压管速度/mm?min^-1	0.01	0.1	1	10	100
载荷最大值/kN	21.06	24.19	26.69	27.85	32.51

表1 不同压管速度下压扁载荷最大值

Tab. 1 Maximum forces in PE pipe under various squeezing speed

图4 压管速度对PE管道维持阶段应力松弛行为的影响

Fig.4 Influence of squeezing speed on the stress relaxation behavior of PE pipe

图5 不同压缩率下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.5 Load?displacement curves for PE pipe squeezed to various squeezing ratios

压缩率/%	10	20	30
载荷最大值/kN	9.56	19.74	27.85

表2 不同压缩率下压扁载荷最大值

Tab.2 Maximum forces in PE pipe under various squeezing ratio

图6 不同压缩率下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.6 Load?displacement curves for PE pipe squeezed to various squeezing ratios

图7 不同松管速度下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.7 Load?displacement curves for PE pipe unloaded at various speeds

图8 不同管径的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.8 Load?displacement curves from PE pipe with different diameters

管径/mm	50	110	160	200
载荷最大值/kN	27.82	50.81	63.06	94.55

表3 不同管径的PE管压扁载荷最大值

Tab. 3 Maximum forces in PE pipe with various diameters

图9 不同压缩率下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.9 Load?displacement curves for PE pipe squeezed to various squeezing ratios

图10 不同温度下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.10 Load?displacement curves for PE pipe squeezed at various environment temperatures

环境温度/°C	20	40	60	80
载荷最大值/kN	20.32	14.28	9.67	7.22

表4 不同环境温度下的压扁载荷最大值

Tab. 4 Maximum forces in PE pipe under various loading temperatures

图11 不同压缩率下的PE管道压扁阻断载荷?位移曲线

Fig.11 Load?displacement curves for PE pipe squeezed to various squeezing ratios

图12 SEM拍摄位置及压扁阻断后PE管道微观结构图

Fig.12 SEM location and the microstructures of PE pipe subjected to squeeze?off

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Experimental Study on Mechanical Response of Polyethylene Pipe Subjected to Squeeze⁃off

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