聚乙烯管道热熔接头可靠性评价方法研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.022

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (1): 148-159.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.022

聚乙烯管道热熔接头可靠性评价方法研究

王振超¹^,², 张莹³, 彭伊娟¹, 余溪³, 张秋菊¹()

^1.江南大学机械工程学院，江苏无锡 214122
^2.罗森博格（无锡）管道技术有限公司，江苏无锡 214161
^3.北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2021-11-17 出版日期:2022-01-26 发布日期:2022-01-21

Research progress on reliability assessment methods of polyethylene pipes fusion joint

WANG Zhenchao¹^,², ZHANG Ying³, PENG Yijuan¹, YU Xi³, ZHANG Qiuju¹()

^1.School of Mechanical Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China
^2.Rothenberger （Wuxi） Pipe Technologies Co，Ltd，Wuxi 214161，China
^3.College of Chemistry & Material Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2021-11-17 Online:2022-01-26 Published:2022-01-21
Contact: ZHANG Qiuju E-mail:qjzhang@jiangnan.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

介绍了目前国内外聚乙烯管道熔接接头可靠性评价的短期力学性能和长期耐慢速裂纹拓展的主要检测方法及其适用性研究。近年来，超声波相控阵被广泛应用于熔接接头可靠性无损检测，其自动化检测和结果智能化判定是一个重要的研究方向。目前我国标准中对熔接接头可靠性检测的项目较少，为使聚乙烯承压管道向厚壁、大口径、高耐压、耐高温、长寿命和更安全的方向发展，需要建立完整、适用的熔接接头可靠性表征和测试方法，建立加速试验和采用较小试样替代完整管材试样的方法。最后，展望了利用现代科技手段和装备实现原材料的性能受控地传递到熔接接头上，促进聚乙烯管道的应用技术随着材料的创新而不断发展。

关键词: 聚乙烯, 管道, 熔接接头, 可靠性评价, 加速试验, 无损检测, 性能传递

Abstract:

This manuscript first introduces the main methods for reliability evaluation of polyethylene pipe butt?fused joints in terms of short?term mechanical performance and long?term slow crack growth resistance capability. In recent years， phased?array ultrasonic have been widely used in non?destructive testing of the reliability of welded joints. Its testing automation and intelligent qualification technologies have become a mainstream research direction. At present， there are few tests on the reliability of welded joints in Chinese standards. In order to make polyethylene pressure?bearing pipelines developed in the direction of thick?walled， large?diameter， high?pressure resistance， extreme temperature application， long service life， and more safe， the reliability assessment of welded joints is required. The complete testing methods and package including accelerated testing， use of smaller samples instead of pipeline samples are hoped to be established. Finally， expect to see the new technologies used to transfer the characters of material to fused joints to facilitate the development of pipes application together with materials innovation.

Key words: polyethylene, pipe, fusion joint, reliability assessment method, accelerated testing, non?destructive inspection, characters transferring

中图分类号:

TQ325.1⁺2

王振超, 张莹, 彭伊娟, 余溪, 张秋菊. 聚乙烯管道热熔接头可靠性评价方法研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 148-159.

WANG Zhenchao, ZHANG Ying, PENG Yijuan, YU Xi, ZHANG Qiuju. Research progress on reliability assessment methods of polyethylene pipes fusion joint[J]. China Plastics, 2022, 36(1): 148-159.

图/表 16

图1 熔接过程和熔接工艺

Fig.1 Hot plate fusion joint process

图2 不同熔接作用力产生的接头区域X形状和大小

Fig.2 X size created by different fusion force

图3 熔接接头分子链形态示意图

Fig.3 Molecular chain at fusion joint point

图4 熔接接头剖面图和显微图

Fig.4 Fusion joint photo and its SEM picture

图5 拉伸测试应力?应变曲线

Fig.5 Stress?strain chart of tensile test

图6 试样拉伸断裂形式和断面图

Fig.6 Fracture types and photos

图7 高速拉伸冲击测试曲线和断裂形式

Fig.7 Impact test chart and fracture types

图8 弯曲测试取样和载荷示意

Fig.8 Bend test sampling and loading

图9 拉伸测试试样形状示意图

Fig.9 Sample shape of tensile tests

图10 管壁内应力模型

Fig.10 Stress model inside pipe wall

图11 CRB 试样形状

Fig.11 CRB sample shape

图12 CRB 试样韧性和脆性断裂形态

Fig.12 CRB ductile and brittle fracture photos

图13 CRB 测试结果应力?循环次数双对数曲线

Fig.13 CRB testing data double logarithmic diagram of ?σ versus Nf

图14 超声相控阵改变声束角度

Fig.14 Phased ultrasonic changed angle

图15 超声波相控阵改变焦距

Fig.15 Phased ultrasonic changed focal point

图16 超声波相控阵检测缺陷的不同扫描图

Fig.16 Different scan picture from testing

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聚乙烯管道热熔接头可靠性评价方法研究

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