曲率对PE管材环向拉伸强度的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.007

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (10): 37-43.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.007

曲率对PE管材环向拉伸强度的影响

彭金刚(), 朱瑞霞, 范英奎, 孙宝正, 程亮

泉恩集团，河北廊坊 065000

收稿日期:2020-04-20 出版日期:2020-10-26 发布日期:2020-10-26

Effect of Curvature on Circumferential Tensile Strength of PE Pipes

PENG Jingang(), ZHU Ruixia, FAN Yingkui, SUN Baozheng, CHENG Liang

Quan’en Group，Langfang 065000，China

Received:2020-04-20 Online:2020-10-26 Published:2020-10-26
Contact: PENG Jingang E-mail:jingangpeng@jmquanen.com

摘要/Abstract

摘要：

选用环向拉伸试验的方法对高密度聚乙烯（PE-HD）管材环向拉伸的强度进行检测，主要研究拉伸试样在试验进行过程之中曲率的改变对环向拉伸强度的影响，整个试验过程采取多个平行试样进行试验，用以取得准确的试验数据来确定试验结果，并就曲率对PE-HD管材环向拉伸强度影响的变化规律进行研究探讨。结果表明，同一外径的PE-HD管材，随着环向拉伸试样在试验中曲率的减小，环向拉伸强度数值减少可达10 %。

关键词: 高密度乙烯, 管材, 壁厚, 环向拉伸强度, 曲率

Abstract:

In this paper， a hoop tensile test method was adopted to detect the hoop tensile strength of high-density polyethyene （PE-HD） pipes， and the effect of the change of curvature caused by the deformation of the sample on the hoop tensile strength was investigated during the test. In the experiment， the optimized parallel tests were carried out to obtain accurate test data. After the collection of the huge amount of test data， the results indicated that for the PE-HD pipes with the same outer diameter， their hoop tensile strength decreased by 10 % with a reduction of the curvature of hoop tensile specimen under the test. Moreover， the effect of the variation law of curvature on the hoop tensile strength of PE-HD pipes was discussed.

Key words: high-density ethylene, pipe, wall thickness, hoop tensile strength, curvature

中图分类号:

TQ 325.1⁺2

彭金刚, 朱瑞霞, 范英奎, 孙宝正, 程亮. 曲率对PE管材环向拉伸强度的影响[J]. 中国塑料, 2020, 34(10): 37-43.

PENG Jingang, ZHU Ruixia, FAN Yingkui, SUN Baozheng, CHENG Liang. Effect of Curvature on Circumferential Tensile Strength of PE Pipes[J]. China Plastics, 2020, 34(10): 37-43.

图/表 16

图1 环向拉伸强度试验样品示意图

Fig.1 Sample for circumferential tensile strength test

图2 环向拉伸试验装置示意图

Fig.2 Device for the hoop tensile test

图3 环向拉伸试样受自身应力发生不同程度的应变

Fig.3 Strain of the circumferential tensile test samples under the internal stress

规格	SDR26	SDR21	SDR17	SDR13.6	SDR11
dn160	111.17	104.84	97.51	88.50	78.15
dn200	139.16	131.16	121.78	110.83	97.88
dn315	213.01	201.06	186.30	169.10	149.57

表1 不同规格及SDR值的曲率半径 (mm)

Tab.1 Curvature radius of different specifications and SDR value

规格	SDR26	SDR21	SDR17	SDR13.6	SDR11
dn160	0.009 00	0.009 54	0.010 26	0.011 30	0.012 80
dn200	0.007 19	0.007 62	0.008 21	0.009 02	0.010 22
dn315	0.004 70	0.004 97	0.005 37	0.005 91	0.006 69

表2 不同规格及SDR值的曲率 (mm-1)

Tab.2 Curvature of different specifications and SDR value mm-1

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn160SDR26	23.34	23.51	23.36	23.42	23.62	23.45	0.12
dn160SDR21	23.66	23.73	23.64	23.80	23.83	23.73	0.08
dn160SDR17	24.20	24.05	23.96	23.91	24.23	24.07	0.14
dn160SDR13.6	25.07	24.98	25.23	25.17	25.16	25.12	0.10
dn160SDR11	26.42	26.10	26.45	26.40	26.48	26.37	0.15

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn160SDR26	23.34	23.51	23.36	23.42	23.62	23.45	0.12
dn160SDR21	23.66	23.73	23.64	23.80	23.83	23.73	0.08
dn160SDR17	24.20	24.05	23.96	23.91	24.23	24.07	0.14
dn160SDR13.6	25.07	24.98	25.23	25.17	25.16	25.12	0.10
dn160SDR11	26.42	26.10	26.45	26.40	26.48	26.37	0.15

表3 dn160管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 3 Circumferential tensile strength of dn160 pipes

表3 dn160管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 3 Circumferential tensile strength of dn160 pipes

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn200SDR26	23.88	24.02	23.79	23.71	24.00	23.88	0.13
dn200SDR21	24.44	24.41	23.98	24.16	24.26	24.25	0.19
dn200SDR17	24.71	24.92	24.84	24.80	24.63	24.78	0.15
dn200SDR13.6	25.37	25.40	25.44	25.63	25.47	25.46	0.09
dn200SDR11	26.73	26.62	26.57	26.64	26.68	26.65	0.06

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn200SDR26	23.88	24.02	23.79	23.71	24.00	23.88	0.13
dn200SDR21	24.44	24.41	23.98	24.16	24.26	24.25	0.19
dn200SDR17	24.71	24.92	24.84	24.80	24.63	24.78	0.15
dn200SDR13.6	25.37	25.40	25.44	25.63	25.47	25.46	0.09
dn200SDR11	26.73	26.62	26.57	26.64	26.68	26.65	0.06

表4 dn200管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 4 Circumferential tensile strength of dn200 pipes

表4 dn200管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 4 Circumferential tensile strength of dn200 pipes

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn315SDR26	24.23	24.19	24.01	24.17	24.20	24.16	0.09
dn315SDR21	24.45	24.53	24.40	24.36	24.39	24.43	0.07
dn315SDR17	24.87	24.95	24.81	24.80	25.36	24.96	0.12
dn315SDR13.6	25.73	25.84	25.65	25.59	25.90	25.74	0.13
dn315SDR11	26.90	26.84	26.77	26.69	27.20	26.88	0.19

规格	$σ$ /MPa
规格	试样1	试样2	试样3	试样4	试样5	$X -$	S
dn315SDR26	24.23	24.19	24.01	24.17	24.20	24.16	0.09
dn315SDR21	24.45	24.53	24.40	24.36	24.39	24.43	0.07
dn315SDR17	24.87	24.95	24.81	24.80	25.36	24.96	0.12
dn315SDR13.6	25.73	25.84	25.65	25.59	25.90	25.74	0.13
dn315SDR11	26.90	26.84	26.77	26.69	27.20	26.88	0.19

表5 dn315管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 5 Circumferential tensile strength of dn315 pipes

表5 dn315管材环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 5 Circumferential tensile strength of dn315 pipes

规格	$σ$ /MPa
规格	SDR26	SDR21	SDR17	SDR13.6	SDR11
dn160	23.45	23.73	24.07	25.12	26.37
dn200	23.88	24.25	24.78	25.46	26.65
dn315	24.16	24.43	24.96	25.74	26.88

规格	$σ$ /MPa
规格	SDR26	SDR21	SDR17	SDR13.6	SDR11
dn160	23.45	23.73	24.07	25.12	26.37
dn200	23.88	24.25	24.78	25.46	26.65
dn315	24.16	24.43	24.96	25.74	26.88

表6 不同规格及SDR环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 6 Circumferential tensile strength of different specifications and SDR

表6 不同规格及SDR环向拉伸强度试样的试验结果

Tab. 6 Circumferential tensile strength of different specifications and SDR

图4 不同规格试样的拉伸强度与曲率的变化趋势

Fig.4 Trend graph of tensile strength and curvature of different specifications

图5 PE生产线系统示意图

Fig.5 Schematic diagram of PE production line

图6 不同混料螺杆的炭黑分散示意图

Fig.6 Dispersion schematic of carbon black with different compounding screw

图7 管材塑化过度产生的焦料示意图

Fig.7 Schematic diagram of the excessive plasticization pipe

图8 管材内壁波纹示意图

Fig.8 Schematic diagram of corrugation of inner wall of the pipe

图9 环向拉伸试样结构发生形变的示意图

Fig. 9 Deformation of structure of circumferential tensile sample

图10 环向拉伸试样D型块位置示意图

Fig. 10 Schematic diagram of the position of the D?shaped block of the circumferential tensile sample

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