Спосіб прискорення випробувань пластмасових труб на стійкість до постійного внутрішнього тиску

Спосіб прискорення випробувань пластмасових труб на стійкість до постійного внутрішнього тиску, який полягає у випробуванні матеріалу труб на розтяг при дії заданих напружень та температури протягом певного відрізку часу, який відрізняється тим, що випробовуються на розтяг зразки-лопатки, вирізані зі стінок труб, при початкових напруженнях у зразках, більших від наведених у стандартах. (19) (21) u200808804 (22) 04.07.2008 (24) 10.12.2008 (46) 10.12.2008, Бюл.№ 23, 2008 р. (72) ПАШИНСЬКИЙ ВІКТОР АНТОНОВИЧ, U A, ШУЛЬГІН ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА, U A 3 37827 користання каліброваних вантажів. Значення контрольних напружень встановлюються за кривими довготривалої міцності вищими від визначених стандартами для даного типу пластмаси [2, 3], що забезпечує прискорене у 5-20 разів руйнування пластмаси. Таким чином, збільшення контрольних напружень забезпечує прискорення випробувань, а використання зразків-лопаток, навантажених каліброваними вантажами, дає змогу стабілізувати рівень напружень протягом усього часу випробувань без використання складного обладнання та без істотних витрат праці на постійний контроль параметрів випробувань. Крива довготривалої міцності поліетилену (залежність часу випробувань до руйнування від рівня контрольних напружень) отримана за результатами випробувань зразків-лопаток типу 1 за ДСТУ Б В.2.7-73 [3], зображених на Фіг.1. Розміри лопатки: l1 - загальна довжина, 115мм; l2 - відстань між мітками, що визначають положення крайок затискачів на зразку,80мм; l3 - довжина робочої частини, 33мм; l0 - розрахункова довжина, 25мм; b1 - ширина головки, 25мм; b2 - ширина робочої частини, 6мм. Зразки вирізалися зі стінок газопровідних тр уб діаметром 32мм і товщиною стінки 3,0мм паралельно осі труби і ретельно контролювалися на відсутність локальних механічних пошкоджень, які могли б стати концентраторами напружень. На кожен зразок відповідно до Фіг.1 наносилися кольорові мітки меж робочої зони на відстані l0=50мм. Робоча площа поперечного перерізу визначалася як мінімальне значення за результатами вимірювань розмірів поперечного перерізу по краях і посередині робочої зони зразка з точністю 0,1мм. 4 Незмінні в часі зусилля розтягу створювалися шляхом безпосереднього підвішування вантажів, маса яких (16-22кг) визначена з урахуванням робочої площі поперечного перерізу кожного зразка і необхідного значення початкових напружень у межах від 8 до 12МПа. У процесі випробувань за допомогою масштабної лінійки з ціною поділки 1мм періодично вимірювалися відстані між нанесеними мітками, що дозволило визначати величини видовження зразків з точністю до 0,5мм, або 1%. Відповідно до виявленого характеру наростання деформацій, вимірювання робочої довжини проводилися спочатку через кілька хвилин, пізніше щогодини і щодоби. Періодичність вимірювань відображена на Фіг.2. Випробування припинялися у випадку різкого зростання деформацій зразків або після 100 годин роботи під навантаженням. Усього випробувано 15 зразків (по три зразкиблизнюки при напруженнях 8, 9, 10, 11 і 12МПа). Характерні приклади деформування чотирьох випробуваних зразків зображені на Фіг.2. Зразки з початковими напруженнями 12МПа, що наближається до межі плинності поліетилену марки ПЕ 100, зруйнувалися протягом 1-2 годин. У результаті проведених випробувань отримані залежності відносного видовження зразків (у відсотках) від величини та тривалості дії напружень. Близькість деформацій зразків-близнюків свідчить про достовірність отриманих результатів. З Фіг.2 видно, що деформації зразків загалом зростають у часі за законом, близьким до логарифмічного. Залежність деформацій зразків від рівня початкових напружень має експоненціальний характер, зображений на Фіг.3. Отримані дані та зображений на Фіг.2, 3 характер залежності відносної деформації є від величини початкових напружень а та тривалості випробувань Т дозволяє апроксимувати її аналітичною функцією виду e = (A + B ´ lg T ) ´ eCs = 0,06 + 0,05 lg T ) ´ e0,47s , (1) де s - початкові напруження розтягу в мегапаскалях; lgT - десятковий логарифм тривалості випробувань у годинах; А, В, С - параметри, визначені методом найменших квадратів. Встановивши гранично допустиме значення деформації є, залежність (1) можна розглядати як рівняння, яке можна розв'язати відносно о чи Т. Розв'язок відносно тривалості випробувань Т має вигляд æ e -C s A ö ç e - ÷ Bø èв T = 10 = 10[340 exp( -0,47 s) -1, 2]. (2) Друга формула (2) отримана з урахуванням гранично допустимого значення відносної деформації e =17%, величина якого дорівнює середній відносній деформації зразків, підданих стандартним випробуванням згідно з [5] (100 годин при початкових напруженнях 10МПа). Результати обчислень за формулою (2) наведені на Фіг.4, де вздовж осі абсцис відкладені значення початкових напружень в мегапаскалях, а вздовж осі ординат (у логарифмічному масштабі) необхідна тривалість випробувань у годинах. Формула (2) й Фіг.4 розв'язують поставлену задачу, оскільки вони дозволяють планувати прискорені випробування стійкості поліетиленових труб за рахунок збільшення початкових напружень у зразку. З Фіг.2 видно, що для прискорення випробувань у 10 разів достатньо збільшити початкові напруження на 6-8%, а прискорення у 5 разів забезпечується збільшенням початкових напружень на 5-6%. Разом з тим, виявлений характер залежності ставить високі вимоги до точності контролю початкових напружень, незначні похибки яких можуть істотно вплинути на результати випробувань. Джерела інформації, на які є посилання в описі: 1. М.И. Гориловский, И.В. Гвоздев. Трубы из ПЭ-80 и ПЭ-100. Новый взгляд на теорию и практику применения // Полимерные трубы - 2004. №4 (октябрь). - С.22-24. 5 37827 2. ДСТУ Б В.2.5-17-2001 Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі і споруди. Труби зі структурованого поліетилену для мереж холодного, гарячого водопостачання та опалення. Технічні умови. 3. ДСТУ Б В.2.7-73-98 Будівельні матеріали. Труби поліетиленові для подачі горючих газів. Технічні умови. Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 6 4. ГОСТ 24157-80 Трубы из пластмасс. Метод определения стойкости при постоянном внутреннем давлении. 5. ГОСТ 26277-84* Пластмассы. Общие требования к изготовлению образцов способом механической обработки. 6. ГОСТ 11262-80*(СТ СЭB 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601