李東輝

摘 要：將鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯熱熔膠復(fù)合管作為研究對象，通過室溫力學(xué)性能測試以及耐熱性能測試的方式，確定外界因素對復(fù)合管使用壽命的影響。結(jié)果表明：當(dāng)內(nèi)壓達(dá)到相應(yīng)的負(fù)載量時(shí)，復(fù)合管出現(xiàn)強(qiáng)度失效情況；室溫環(huán)境下復(fù)合管的極限彎矩為950 N·m，失效位移為250.0 mm，環(huán)剛度極值為45.0 kN，當(dāng)超過此數(shù)值時(shí)，實(shí)驗(yàn)樣本失效。安全溫度為80～85 ℃，可承受的外部溫度約為160 ℃。在上述工作條件下，復(fù)合管不會(huì)受到失效威脅。在日后復(fù)合管的應(yīng)用過程中，可將此結(jié)果作為參考依據(jù)，延長復(fù)合管應(yīng)用壽命。

關(guān)鍵詞：鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯熱熔膠復(fù)合管；抗彎剛度；敏感度分析；有限元分析；力學(xué)分析

中圖分類號：TQ325.1+2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）04-0067-04

Study on the service life of steel wire framed polyethylene composited pipe

LI Donghui

（

China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xian 710043，China）

Abstract：The steel wire framed polyethylene composited pipe was used as the research object，and the influence of external factors on the service life of the composited pipe was determined by room temperature mechanical property test and heat resistance test.The results showed that when the internal pressure reached the corresponding load，the strength failure of the composited pipe occured; The ultimate bending moment of the composited pipe at room temperature was 950 nm.The failure displacement was 250.0 mm，and the extreme value of ring stiffness was 45.0 kN.When this value exceeded，the experimental sample failed.The safe temperature was 80～85 ℃，and the tolerable external temperature was about 160 ℃.Under the above working conditions，the pipe would not be threatened by failure.In the application of composited pipes in the future，these results could be used as a reference to extend the service life of composited pipes.

Key words：steel wire framed polyethylene composited pipe;bending rigidity;sensitivity analysis;finite element analysis;Impact action;mechanical analysis

近年來，聚乙烯復(fù)合管的發(fā)展非常迅速，成為復(fù)合管行業(yè)中關(guān)注的重點(diǎn)，其中鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯熱熔膠復(fù)合管因其優(yōu)異的應(yīng)用性能，得到廣泛使用。

復(fù)合管可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的要求，對管材性能進(jìn)行調(diào)整，確保其具有最佳應(yīng)用性能。但復(fù)雜的外部環(huán)境也會(huì)對復(fù)合管的應(yīng)用年限造成影響，縮短復(fù)合管的使用壽命，造成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。對大量的復(fù)合管應(yīng)用案例進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前大部分復(fù)合管應(yīng)用環(huán)境較為惡劣，管道損壞、破裂等問題頻發(fā)［3］。復(fù)合管應(yīng)用壽命影響分析對于我國復(fù)合管研發(fā)領(lǐng)域具有一定的戰(zhàn)略意義，此次研究將對此課題進(jìn)行全面的研究與分析，為日后的復(fù)合管制造與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)品制備

1.1 試驗(yàn)原料及試劑

選用埃克森美孚化工生產(chǎn)的聚乙烯原料，顏色為本色。此原料耐壓等級為PE100級。聚乙烯原料相關(guān)參數(shù)：密度950 kg/m3，屈服應(yīng)力30 MPa，楊氏模量1 000 MPa，泊松比0.4，斷裂伸長率950%。

在復(fù)合管生產(chǎn)的過程中使用原料號為GS3220的熱熔膠實(shí)現(xiàn)復(fù)合管粘合。根據(jù)鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯熱熔膠復(fù)合管的實(shí)際生產(chǎn)要求，選擇鍍銅鋼絲制作為鋼絲網(wǎng)骨架材料，并將其規(guī)格控制在0.5～1.0 mm，此鋼絲生產(chǎn)廠家為安平縣安軒金屬絲網(wǎng)制品有限公司，鋼絲材料為70號鋼。此鋼絲性能測定結(jié)果如表1所示。

整理選定的原料，并根據(jù)當(dāng)前的復(fù)合管制造工藝，將復(fù)合管的涂塑參數(shù)設(shè)定：鋼絲骨架直徑為1.00 mm，涂塑后鋼絲骨架直徑為1.2～1.4 mm，涂塑線速度為100 m/min，料筒溫度為180～200 ℃，機(jī)頭溫度為220～230 ℃，模具溫度為220～240 ℃，預(yù)熱處理電流為600～620 A。

根據(jù)上述工藝參數(shù)，制作測試用管道樣本，測試對象的基本結(jié)構(gòu)設(shè)定如圖1所示。

根據(jù)上述設(shè)定內(nèi)容，完成鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯熱熔膠復(fù)合管的制備過程，并使用此部分樣品完成使用壽命影響分析。