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HDPE管材成型工藝條件對其應(yīng)力開裂的影響
????????HDPE管材有許多優(yōu)良的性能，如質(zhì)輕、抗腐、內(nèi)壁光滑、使用壽命長等，又以其較高的強(qiáng)度應(yīng)用在承壓輸送各種介質(zhì)的管道上，但其環(huán)境應(yīng)力開裂性能較差，一些HDPE管道在長期負(fù)荷作用下和一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力破損現(xiàn)象。
??????????1.1 冷卻速度的影響
????????溫度是HDPE結(jié)晶過程中最敏感的因素，不同的結(jié)晶程度對管材的力學(xué)性能有較大的影響。某廠HDPE管在水冷真空定徑箱中成型，管壁斷面有不同的熱歷史，不同的熱歷史對HDPE有不同的結(jié)晶行為閱，形成了不同結(jié)晶度的聚集結(jié)構(gòu)。管材外表層受水急驟冷卻能夠很快的越過最佳的結(jié)晶溫度，形成一層結(jié)晶度較低的聚集結(jié)構(gòu)區(qū)。外表層和中間層有一個(gè)能夠獲得晶核數(shù)量及生長速率最有利的結(jié)晶層，這個(gè)區(qū)域晶體生長好，聚集結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如果這時(shí)控制好一定的水溫和相應(yīng)的牽引速度，就可增加該層的厚度。因HDPE熱傳導(dǎo)慢，最佳結(jié)晶溫度在中間層和內(nèi)層停留的時(shí)間較長，結(jié)晶能夠在充分的條件下進(jìn)行，所得到的是數(shù)量較少、顆粒較大的聚集結(jié)構(gòu)區(qū)域。這種內(nèi)外結(jié)構(gòu)的不均勻性對管材的力學(xué)性能影響較大，低結(jié)晶區(qū)使管材具有韌性，高結(jié)晶區(qū)具有剛性，隨著結(jié)晶度的增加，脆性增大。當(dāng)壓扁到2/3時(shí)內(nèi)表面出現(xiàn)裂紋;繼續(xù)壓扁，裂紋向外表面擴(kuò)展。我們認(rèn)為使用密度高的均聚物擠出成型管材更應(yīng)該注意成型工藝。
??????????1.2 熔融溫度的影響
????????成型中熔融溫度與在該溫度下停留的時(shí)間會(huì)影響殘存晶核的數(shù)量，晶核的存在與否及晶核的大小，對成型時(shí)的結(jié)晶速度有很大的影響.如果熔融溫度低，熔融時(shí)間短，殘核沒有受到破壞，成型時(shí)晶核結(jié)晶速度快，晶體的尺寸大小均勻，能形成較穩(wěn)定的聚集結(jié)構(gòu);如果熔融溫度高，熔融時(shí)間長，原有結(jié)構(gòu)破壞得就越多，殘余的晶核就越少，成核的時(shí)間就長，結(jié)晶速度就慢，結(jié)晶尺寸也大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而影響了管材的強(qiáng)度。熔體溫度都較高，應(yīng)力開裂時(shí)間都很短。我們曾用預(yù)熱時(shí)間長、預(yù)熱溫度較高的機(jī)頭內(nèi)熔體成型管材做短期靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其時(shí)間只有4.3h。熔融溫度對HDPE成型時(shí)的熔體破裂也有較大影響。成型時(shí)熔體受到剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到或超過某一臨界值時(shí)，熔體就會(huì)出現(xiàn)破裂。熔體溫度不同，對應(yīng)的剪切速率也大不相同。為保證管材的力學(xué)性能，成型時(shí)要控制好成型溫度，盡量避免熔體破裂。
??????????1.3 牽引速度的影響
????????在管材成型過程中，熔體擠出口模的速度應(yīng)與牽引管材的速度相協(xié)調(diào)。如果牽引速度大于擠出速度，部分大分子順著牽引方向取向，在牽引力的作用下，彈性還沒有回復(fù)就被冷卻定型，特別是在口模已定的情況下，靠調(diào)整牽引速度來加工薄壁管，這樣的管材更易在軸線方向上產(chǎn)生裂紋。
