鋼絲纏繞增強塑料復合管阻水性能研究.pdf

1、鋼絲纏繞增強塑料復合管(以下簡稱PSP)是一種綜合性能優(yōu)良的新型鋼塑復合管，應用前景廣闊。它以高強度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強體，以高密度聚乙烯(HDPE)為基體，并通過高性能的熱熔膠實現(xiàn)了鋼絲網(wǎng)骨架與內(nèi)、外層HDPE之間的連接，在結構上渾然一體。
　　 研究表明：PSP主要通過增強鋼絲網(wǎng)承載，基體層除了承擔部分載荷外，主要起密封、防腐作用；而載荷是通過熱熔膠與鋼絲間的剪切力從HDPE傳遞給鋼絲的。如果水滲透PSP的基

2、體層，就可能改變熱熔膠的性能，甚至腐蝕鋼絲。因此，基體層的阻水性能和鋼塑界面的粘結性能直接關系到PSP的整體承載能力，對PSP的強度和壽命均有重要影響。為了保證PSP長期安全可靠地運行，在國家863重點項目課題“極端條件下重大承壓設備風險評估與壽命預測關鍵技術研究”(2009AA044801)的支持下，本文主要完成以下工作：
　　 (1)基于菲克定律，推導出“無限大”平薄板中水的擴散模型，并通過吸水-解吸試驗完成了HDPE中水的

3、擴散系數(shù)和溶解度的測定，研究了溫度對擴散系數(shù)和溶解度的影響?；跀U散模型，通過Matlab計算的方法分析了水在HDPE中擴散的過程，為后續(xù)章節(jié)預測PSP基體層的滲水時間奠定基礎。
　　 (2)采用吸水-解吸試驗、拉伸試驗和剝離試驗相結合的方法研究了水對熱熔膠性能的影響。通過對吸水后的HDPE和熱熔膠進行拉伸試驗發(fā)現(xiàn)，HDPE的屈服應力下降了1.1％，而熱熔膠的屈服應力下降了10%，熱熔膠的力學性能下降較為明顯；對吸水后的剝離試樣

4、進行剝離破壞試驗發(fā)現(xiàn)，熱熔膠-鋼絲粘結體系的破壞以熱熔膠內(nèi)聚破壞為主，試樣剝離后大部分鋼絲表面仍殘存一層薄薄的熱熔膠，證明熱熔膠-鋼絲粘結體系具有很高的粘結強度。
　　 (3)基于前面的試驗研究，完成了PSP基體層的滲水時間預測和熱熔膠過塑鋼絲耐水性能試驗。研究發(fā)現(xiàn)：相對于PSP的服役時間，環(huán)境中的水會在“較短時間”內(nèi)滲透通過基體層；而基于滲水預測時間進行的過塑鋼絲耐水性能試驗中：25℃、35℃、45℃時鋼絲幾乎未被腐蝕，60℃