含工藝缺陷聚乙烯管道熱熔焊接接頭力學性能試驗研究.pdf

1、目前，我國正大力推進城鎮(zhèn)化進程，燃氣作為城鎮(zhèn)居民的主要消費能源之一，其需求量逐年上升。聚乙烯管道具有良好的耐腐蝕性能、優(yōu)越的機械力學性能、優(yōu)良的焊接性能和較長的使用壽命，在城鎮(zhèn)燃氣輸送領域得到廣泛應用。熱熔焊接是聚乙烯管道的主要連接方式之一，熱熔焊接接頭力學性能的優(yōu)劣直接關系到整個燃氣管道系統(tǒng)的安危。然而未采用標準焊接參數(shù)產(chǎn)生的含工藝缺陷熱熔焊接接頭在工程應用中十分常見，成為聚乙烯燃氣管道系統(tǒng)最大的安全隱患之一。系統(tǒng)地開展含工藝缺陷聚乙

2、烯管道熱熔接頭力學性能試驗研究，對熱熔焊接接頭失效模式和損傷機理的研究具有重要指導意義，可為焊接工藝優(yōu)化和含工藝缺陷接頭的安全評定提供數(shù)據(jù)支持。
　　 本文以國家科技支撐計劃“生命線工程安全保障關鍵技術研究及工程示范”(2006BAK02801)和國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)重點項目課題(2009AA044801)為依托，在實現(xiàn)工藝缺陷分類與表征的基礎上，對含工藝缺陷熱熔焊接接頭力學性能進行了系統(tǒng)研究，揭示了工藝缺陷對熱

3、熔焊接接頭拉伸屈服強度、伸長率、拉伸失效模式以及熔合區(qū)硬度的影響規(guī)律，主要研究成果如下：
　　 (1)提出熱熔焊接接頭缺陷分類與表征方法。根據(jù)缺陷的形態(tài)特征，將熱熔焊接接頭缺陷分為裂紋、孔洞、熔合面夾雜、工藝缺陷四類，并實現(xiàn)了對各種缺陷的表征。
　　 (2)對現(xiàn)用GB/T19810熱熔焊接接頭拉伸試驗方法進行改進，試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定性得到顯著提高。將試樣寬度由60mm減小到20mm，并將試樣上的4個圓孔簡化為2個半圓弧，從而可

4、實現(xiàn)試樣的一次壓切成型，簡化了制樣操作；將試樣溫度調(diào)節(jié)的控溫精度由23±2℃提高到23±0.5℃，溫度變化引起拉伸屈服強度誤差由6.4％降低到1.6％。
　　 (3)在常見工藝缺陷的焊接參數(shù)范圍內(nèi)，即加熱板溫度150℃-270℃、焊接壓力0.1MPa-0.5MPa內(nèi)，對熱熔焊接接頭不同試樣拉伸歷程曲線、拉伸強度、伸長率、斷口情況在x軸(加熱板溫度)與y軸(焊接壓力)組成平面內(nèi)的分布情況進行了分析，得到熱熔焊接接頭拉伸失效形式與焊