采用裂纹圆棒（CRB）试验法对PE100管材热熔对接接头进行了不同载荷比的疲劳裂纹扩展（FCG）试验，研究了此对接接头的疲劳裂纹扩展机制，并通过外推法得到静载荷下的抗慢速裂纹扩展（SCG）性能。结果表明：当载荷比R相同时，随着最大初始应力强度因子K_max的增大，PE100管材热熔对接接头的疲劳裂纹扩展速率增大，疲劳寿命缩短；当K_max相同时，随着R的增大，疲劳裂纹扩展速率减小，疲劳寿命增大；裂纹逐步扩展区银纹纤维拉伸长度的减小与裂纹稳定扩展区次生裂纹与主裂纹叠加均加快了热熔接头的裂纹扩展速率；利用外推法得到静载下使用寿命为50 a时所允许的最大初始应力强度因子为0.555 MPa·m^1/2。

所属栏目

试验研究国家质检总局科技计划基金资助项目（2013QK267）

收稿日期

2017/1/142017/7/21

作者单位

张建国:河北工业大学化工学院, 天津 300130
董俊华:河北工业大学化工学院, 天津 300130
高炳军:河北工业大学化工学院, 天津 300130
富阳:广东省特种设备检验研究院中山检测院, 中山 528400

备注

张建国(1990-),男,河北万全人,硕士研究生

引用该论文:

ZHANG Jianguo,DONG Junhua,GAO Bingjun,FU Yang.SCG Resistance of Butt-Fusion Joint of PE100 Pipe Tested by Cracked Round Bar Method[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(9):36～41
张建国,董俊华,高炳军,富阳.裂纹圆棒法测PE100管材热熔对接接头的抗慢速裂纹扩展性能[J].机械工程材料,2017,41(9):36～41

参考文献

【1】

梁前明.PE管材的新发展及其工程应用前景[J].国外建材科技,2003,24(5):14-15.

【2】

曹胜先.国内外聚乙烯管材专用料的开发及应用[J].当代石油石化,2002,10(5):38-42.

【3】

FRANK A, PINTER G, LANG R W. Prediction of the remaining lifetime of polyethylene pipes after up to 30 years in use[J]. Polymer Testing, 2009, 28(7):737-745.

【4】

FRANK A, PINTER G. Evaluation of the applicability of the cracked round bar test as standardized PE-pipe ranking tool[J]. Polymer Testing, 2014, 33(2):161-171.

【5】

FRANK A, FREIMANN W, PINTER G, et al. A fracture mechanics concept for the accelerated characterization of creep crack growth in PE-HD pipe grades[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2009, 76:2780-2787.

【6】

PINTER G, HAAGER M, BALIKA W, et al. Cyclic crack growth tests with CRB specimens for the evaluation of the long-term performance of PE pipe grades[J].Polymer Testing, 2007,26(2):180-188.

【7】

REDHEAD A, FRANK A, PINTER G. Investigation of slow crack growth initiation in polyethylene pipe grades with accelerated cyclic tests[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2013, 101:2-9.

【8】

李海静,高炳军,富阳,等. PE材料裂纹扩展行为分析及蠕变寿命预测[J].塑料,2017,46(1):125-128.

【9】

PARSONS M, STEPANOV E V, HILTNER A, et al. Correlation of stepwise fatigue and creep slow crack growth in high density polyethylene[J]. Journal of Materials Science, 1999, 34:3315-3326.