含工艺缺陷PE管道热熔焊接接头失效机理分析

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:susame1976
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随着社会和科技的进步,聚乙烯(PE)管道由于其优越的性能,逐步取代了传统金属管道,在给水和燃气输送等领域的应用越来越广,已成为维持城镇居民正常生活必不可少的管道系统。聚乙烯管道的连接方式主要有热熔焊接和电熔焊接,其中热熔焊接的应用最为广泛。在聚乙烯管道热熔焊接过程中,由焊接参数选择不当引起的工艺缺陷极容易被忽视,给聚乙烯管道系统留下了重大隐患。因此,对含工艺缺陷的热熔焊接接头的力学性能进行研究,分析焊接接头的失效机理,可有效的避免聚乙烯管道热熔焊接过程中工艺缺陷的产生,保证管道系统的安全稳定。本文通过对聚乙烯管材力学性能试验方法的总结与对比,并结合本试验目标与条件,决定采用拉伸试验来判定聚乙烯管道热熔焊接接头的性能优劣。在拉伸试验之前,根据标准GB/T8804和GB/T19810,对拉伸试样形式进行改进,获得了制备简便,能直接获得热熔焊焊缝拉伸性能的试样形式,并重新确定了拉伸速率。对热熔焊接接头的拉伸屈服强度进行方差分析,分析得出加热温度和焊接压力两个焊接参数对热熔焊接接头拉伸性能的影响十分显著,而其他三个焊接参数(加热时间、切换时间和压焊冷却时间)相比于加热温度和焊接压力来说,其影响可以说是微乎其微,在加热温度为210℃和焊接压力为0.2MPa时热熔焊接接头的拉伸性能最佳。本文从PE管道热熔焊接接头的焊缝失效断口入手,采用扫描电镜对含工艺缺陷热熔焊接接头的焊缝失效断口进行显微观察,并利用X射线衍射法测量了焊缝的结晶度。对大量的断口形貌进行对比,总结得出失效断口的微观形貌组成,分为银纹区域和黑色片层区域,两区域之间有明显分界,并分析得出了断口形貌的成因。最后结合热熔焊接接头的拉伸屈服强度,分析焊缝失效断口的显微形貌和焊缝的结晶度与拉伸性能的关系,获得了由加热温度和焊接压力引起的工艺缺陷的失效机理,其最主要影响因素就是,受到应力作用时热熔焊接接头处聚乙烯无定形区内系带分子链的数量与取向。
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