1. Mga katangian ng materyal at tibay
Ang bentahe ng molekular na istraktura ng PE pipe ay ang pangunahing garantiya ng tibay nito. Ang high-density polyethylene (HDPE) na materyal ay polymerized mula sa ethylene monomer. Ang linear molecular chain structure nito ay regular at ang crystallinity nito ay maaaring umabot sa 60%-80%. Ang istrukturang ito ay nagbibigay ng PE pipe ng mahusay na intrinsic na katatagan. Kung ikukumpara sa mga metal pipe, ang PE pipe ay hindi sasailalim sa electrochemical corrosion, at ang mga kemikal sa lupa ay mahirap sirain ang molecular structure nito, na siyang batayan para sa pangmatagalang pagganap nito. Ipinakikita ng data ng eksperimento na ang teoretikal na buhay ng mga tubo na ginawa mula sa mataas na kalidad na hilaw na materyales ng PE ay maaaring umabot ng higit sa 50 taon sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng paggamit, na higit na lampas sa 20-30 taong buhay ng serbisyo ng tradisyonal na mga tubo ng metal.
Ang paglaban sa kaagnasan ay ang pangunahing bentahe ng mga pipe ng PE na nakikilala ito sa mga metal na tubo. Bilang isang non-polar na materyal, ang polyethylene ay nagpapakita ng mahusay na pagtutol sa karamihan ng kemikal na media tulad ng mga acid, alkalis, at mga asing-gamot, at partikular na angkop para sa paghahatid ng mga corrosive na likido tulad ng dumi sa alkantarilya at pang-industriya na wastewater. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga pipe ng PE ay halos hindi naaapektuhan sa isang malawak na hanay ng mga halaga ng pH mula 2 hanggang 12, at ang kanilang resistensya sa kaagnasan ay higit sa 5 beses kaysa sa mga bakal na tubo. Ang mga ito ay mahusay na gumaganap sa transportasyon ng corrosive media sa mga industriya tulad ng kemikal at petrolyo. Ang katangiang ito ay nagbibigay-daan sa mga pipe ng PE na maiwasan ang mga karaniwang problema sa pitting at crevice corrosion ng mga metal pipe sa mga nakabaon na application, na lubos na nagpapahaba sa ikot ng system na walang maintenance. Ang wear resistance ay nagpapahintulot sa PE pipe na mapanatili ang mahabang buhay ng serbisyo sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon sa pagtatrabaho. Ang mga pagsusuri sa transportasyon ng putik ay nagpapakita na ang wear resistance ng mga PE pipe ay 4 na beses kaysa sa steel pipe, at mahusay ang pagganap ng mga ito sa transportasyon ng mga likido na naglalaman ng mga solidong particle. Ang katangiang ito ay nagmumula sa sliding friction mechanism ng polyethylene molecular chain - kapag ang mga particle ay nadikit sa pipe wall, ang PE molecular chain ay sasailalim sa bahagyang displacement sa halip na masira, na bubuo ng "self-lubricating" effect. Ang aktwal na mga kaso ng engineering ay nagpapakita na sa mga sistema ng transportasyon ng slurry, ang buhay ng serbisyo ng mga pipe ng PE ay maaaring umabot ng 3-5 beses kaysa sa mga tubo ng cast iron, na lubhang nakakabawas sa dalas ng pagpapalit at mga gastos sa pagpapanatili.
Ang flexibility at impact resistance ay istrukturang ginagarantiyahan ang pangmatagalang integridad ng mga pipe ng PE. Ang pagpahaba sa break ng PE pipe ay karaniwang mas malaki kaysa sa 500%, at ang bending radius ay maaaring kasing liit ng 20-25 beses sa diameter ng pipe. Ang tampok na ito ay nagbibigay-daan upang umangkop sa pagpapapangit ng pundasyon nang hindi nasira. Kasabay nito, ang mababang temperatura ng malutong na temperatura ng PE pipe ay kasing baba ng -60 ℃, at ito ay nagpapanatili pa rin ng magandang epekto sa taglamig sa mga malalamig na lugar, na iniiwasan ang mababang temperatura na malutong na problema sa pag-crack ng tradisyonal na mga tubo.
2. Mga pangunahing salik na nakakaapekto sa tibay
Ang kalidad ng mga hilaw na materyales ay ang pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa tibay ng mga pipe ng PE. Ang mga pagkakaiba sa pagganap ng mga pipe ng PE sa merkado ay higit sa lahat ay dahil sa kadalisayan ng mga hilaw na materyales-ang anti-aging na pagganap ng mga tubo na ginawa mula sa mga bagong materyales ay makabuluhang mas mahusay kaysa sa mga produkto na may mga recycled na materyales. Napag-alaman ng propesyonal na pagsubok na ang oras ng oxidation induction ng mataas na kalidad na PE raw na materyales (isang pangunahing tagapagpahiwatig para sa pagsusuri ng thermal oxidation resistance ng mga materyales) ay maaaring umabot ng higit sa 30 minuto, habang ang mga tubo na hinaluan ng mga recycled na materyales ay kadalasang mas mababa sa 15 minuto, na direktang makakaapekto sa anti-aging kakayahan sa pangmatagalang paggamit. Bilang karagdagan, ang pagganap ng iba't ibang mga modelo ng PE resin ay nag-iiba din. Ang PE100 grade raw na materyales ay may 20-30% na pagpapabuti sa PE80 sa mga tuntunin ng pangmatagalang lakas ng hydrostatic at paglaban sa mabagal na paglaki ng crack.
Ang ultraviolet radiation ay ang pangunahing sanhi ng pagtanda ng mga pipe ng PE sa mga nakalantad na kapaligiran. Ang UV component sa sikat ng araw ay maaaring maging sanhi ng pagkasira ng polyethylene molecular chain, na nagreresulta sa mga bitak at brittleness sa ibabaw ng pipe, at ang mga mekanikal na katangian ay unti-unting mawawala. Ipinapakita ng mga pagsusuri na ang hindi protektadong mga pipe ng PE na direktang nakalantad sa sikat ng araw ay magpapakita ng halatang pagkasira sa loob ng 2-3 taon, habang ang mga katulad na tubo na nakabaon o may kulay ay maaaring mapanatili ang matatag na pagganap sa loob ng mga dekada. Tinutukoy ng katangiang ito na ang mga pipe ng PE ay dapat idagdag na may mga ultraviolet stabilizer tulad ng carbon black (karaniwan ay nangangailangan ng carbon black content ≥ 2%) sa mga open-mount na application, o gumawa ng mga panlabas na hakbang sa proteksyon ng coating.
Ang mga pagbabago sa temperatura ay may pinagsama-samang epekto sa buhay ng mga pipe ng PE. Bagama't ang mga pipe ng PE ay maaaring mapanatili ang matatag na pagganap sa hanay ng -60 ℃ hanggang 60 ℃, ang paulit-ulit na thermal expansion at contraction ay magdudulot ng pagkapagod sa materyal. Kapag ang operating temperature ay lumampas sa 40 ℃, ang buhay ng serbisyo ng mga pipe ng PE ay paiikliin ng humigit-kumulang 15-20% para sa bawat pagtaas ng 10 ℃. Sa matinding mga kaso, ang mataas na temperatura (>70 ℃) ay magiging sanhi ng paglambot at pagka-deform ng mga pipe ng PE, na tuluyang mawawala ang kanilang kapasidad sa pagdadala ng presyon. Samakatuwid, sa mga lugar na may malaking pagkakaiba sa temperatura o kung saan ang temperatura ng conveying medium ay nagbabago, ang espesyal na pagsasaalang-alang ay dapat ibigay sa mga katangian ng thermal fatigue ng mga pipe ng PE, at kung kinakailangan, dapat piliin ang mga nabagong varieties na lumalaban sa temperatura o dapat mabawasan ang presyon ng disenyo.
Maaaring limitahan ng pagguho ng kemikal na media ang buhay ng mga pipe ng PE sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon sa pagtatrabaho. Bagama't ang PE ay may mahusay na panlaban sa karamihan ng mga kemikal, ang ilang mga organikong solvent (tulad ng aromatic halogenated hydrocarbons) at malalakas na oxidant (tulad ng concentrated nitric acid at hydrogen peroxide) ay maaaring magdulot ng pamamaga o pagkasira ng molecular chain. Ipinapakita ng praktikal na karanasan na sa industriya ng chlor-alkali, ang mga pipe ng PE ay may mahusay na tolerance sa pagtunaw ng mga solusyon sa alkali, ngunit dapat itong gamitin nang may pag-iingat sa mga kapaligiran na humidified ng chlorine.
Ang pangmatagalang mekanikal na stress ay maaaring maging sanhi ng pagkabigo ng PE pipe. Bagama't ang mga pipe ng PE ay may mahusay na panandaliang impact resistance, ang tuluy-tuloy na panlabas na pressure o tensile stress ay maaaring magdulot ng mabagal na paglaki ng crack (SCG).
3. Pagsusuri ng tibay at mga pamamaraan ng pagsubok
Ang mga pinabilis na pagsusuri sa pagtanda ay isang mahalagang paraan upang mahulaan ang pangmatagalang pagganap ng mga pipe ng PE. Karaniwang gumagamit ang mga laboratoryo ng ultraviolet aging chambers (gaya ng QUV) o xenon lamp aging chambers para gayahin ang mga panlabas na kapaligiran. Sa pamamagitan ng pagpapalakas ng mga kondisyon gaya ng liwanag, temperatura, at halumigmig, ang data ng pagtanda na katumbas ng natural na pagkakalantad sa loob ng ilang taon ay maaaring makuha sa daan-daang oras. Ang karaniwang paraan ng pagsubok ay nangangailangan na ang irradiation intensity ay kontrolado sa 0.77W/m² (sa 340nm), ang itim na standard na temperatura ay 65 ℃, at ang spray cycle ay i-spray sa loob ng 18 minuto bawat 102 minuto. Sa pamamagitan ng paghahambing ng mga mekanikal na katangian ng mga sample bago at pagkatapos ng pagtanda, ang takbo ng mga pagbabago sa paglaban ng panahon ng mga pipe ng PE ay maaaring tumpak na masuri.
Ang pangmatagalang hydrostatic test ay ang pangunahing pamamaraan para sa pagsusuri sa buhay ng mga pipe ng PE. Ang patuloy na panloob na presyon ay inilalapat sa mga pipe ng PE sa iba't ibang mga temperatura, at ang oras hanggang sa maitatala ang pagkabigo, at pagkatapos ay ang pangmatagalang lakas ng hydrostatic (LTHS) pagkatapos ng 50 taon ay i-extrapolated ng prinsipyo ng superposisyon ng temperatura ng oras. Ipinapakita ng data ng pagsubok na ang tagal ng pagkabigo ng mataas na kalidad na mga pipe ng PE sa ilalim ng 20 ℃ 9.0MPa stress ay lumampas sa 10,000 oras, at ang hinulaang 50-taong posibilidad na mabuhay ay >97%. Ang pamamaraang ito ay ang batayan para sa pag-uuri ng pipe ng PE (tulad ng PE80PE100) at ito rin ang batayan para sa pinahihintulutang halaga ng stress sa disenyo ng engineering.
Ang serye ng pagsubok sa pisikal na ari-arian ay maaaring komprehensibong suriin ang katayuan ng mga pipe ng PE. Kasama sa mga tradisyonal na pagsubok ang:
Pagsubok sa tensile performance: pagsukat ng pagpahaba sa break (karaniwang kinakailangan ≥350%)
Pagsubok sa paglaban sa epekto: sinusuri ang kakayahang labanan ang agarang epekto
Flexural modulus test: sumasalamin sa pagbabago sa higpit ng tubo
Hardness test: pagsubaybay sa antas ng pagtanda ng ibabaw ng materyal
