Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của kích thước khuyết tật đối với sự cố của ống MDPE hàn nối ống dưới căng
Tóm tắt
Với việc ống polyethylene mật độ trung bình (MDPE) ngày càng được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp khí đốt, các khuyết tật hàn đang trở thành mối quan ngại an toàn. Trong nghiên cứu này, các mối hàn ống MDPE bằng phương pháp hàn chùm với các khuyết tật hình cầu và phẳng có kích thước khác nhau đã được khảo sát thông qua các thử nghiệm kéo thực nghiệm và phân tích phần tử hữu hạn. Các khuyết tật này được xem xét để mô phỏng tình trạng thiếu liên kết trong quá trình hàn. Kết quả thử nghiệm kéo cho thấy sức mạnh của ống không bị giảm bởi các khuyết tật có kích thước lên tới 15% độ dày của ống. Ngược lại, khi kích thước của khuyết tật tăng lên 30% và 45% độ dày, độ biến dạng của sự cố đã giảm đáng kể. Phân tích phần tử hữu hạn xác nhận rằng các ảnh hưởng của các khuyết tật thép được đưa vào một cách cố ý trước khi hàn tương đương với các khuyết tật do không khí, điều này gần giống với các điều kiện khuyết tật hàn thật. Do đó, các kết quả thực nghiệm thu được trong nghiên cứu này có thể đại diện cho tình trạng thực tế. Nghiên cứu chỉ ra rằng một khuyết tật hàn đơn lẻ với kích thước tối đa nhỏ hơn 15% độ dày của ống có thể được chấp nhận mà không làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của ống trong thời gian ngắn sử dụng mà không xem xét đến biến dạng dài hạn hoặc sự phát triển vết nứt chậm.
Từ khóa
#ống polyethylene mật độ trung bình #khuyết tật hàn #thử nghiệm kéo #phân tích phần tử hữu hạn #tính toàn vẹn cấu trúcTài liệu tham khảo
K. Leskovics, M. Kollár and P. Bárczy, A study of structure and mechanical properties of welded joints in polyethylene pipes, Mater. Sci. Eng. A, 419 (2006) 138–143.
S. H. Kil, Y. D. Jo and K. B. Yoon, The case study of phase array ultrasonic for polyethylene pipeline in the electrofusion joints, The 12 th International Conference Pressure Vessel Technology, Jeju, Korea (2009).
B. Y. Lee et al., Butt-welding technology for double walled polyethylene pipe, Mater. Des., 35 (2012) 626–632.
N. Mendes et al., Effect of friction stir welding parameters on morphology and strength of acrylonitrile butadiene styrene plate welds, Mater. Des., 58 (2014) 457–464.
F. Simões and D. M. Rodrigues, Material flow and thermomechanical conditions during friction stir welding of polymers: Literature review, experimental results and empirical analysis, Mater. Des., 59 (2014) 344–351.
Y. Bozkurt, The optimization of frication stir welding process parameters to achieve maximum tensile strength in polyethylene sheets, Mater. Des., 35 (2012) 440–445.
J. H. Qiu et al., Study on the novel ultrasonic weld properties of heterogeneous polymers between PC and PMMA, Int. J. Adhes. Adhes., 30 (2010) 729–734.
G. H. Zhang et al., Ultrasonic weld properties of heterogeneous polymers: Polylactide and poly (Methyl methacrylate), J. Mater. Process. Technol., 211 (2011) 1358–1363.
T. B. Juhl et al., Predicting the laser weldability of dissimilar polymers, Polymer, 54 (2013) 3891–3897.
C. Bierögel et al., Materials parameters for the evaluation of PA welds using laser extensometry, Polym. Test., 25 (2006) 1024–1037.
I. Mingareev et al., Welding of polymers using a 2 um thulium fiber laser, Opt. Laser Technol., 44 (2012) 2095- 2099.
G. Grewell and A. Benatar, Welding of plastics: Fundamentals and new developments, Int. Polym. Process., 22 (1) (2007) 43–60.
T. J. Ahmed et al., Induction welding of thermoplastic composites–an overview, Comp. Part A: Appl. Sci. Manufact., 37 (10) (2006) 1638–1651.
C. C. Xu, T. Siegmund and K. Ramani, Rate-dependent crack growth in adhesives II. Experiments and analysis, Int. J. Adhes. Adhes., 23 (2003) 15–22.
Z. Z. Gao and Z. F. Yue, Fatigue failure of polyethylene methacrylate in adhesive assembly under unsymmetrical bending, Theor. Appl. Fract. Mech., 48 (2007) 89–96.
V. K. Stokes, Experiments on the hot-tool welding of three dissimilar thermoplastics, Polymer, 39 (12) (1998) 2469–2477.
V. K. Stokes, The vibration and hot-tool welding of polyamides, Polym. Eng. Sci., 41 (8) (2001) 1427–1439.
S. H. Kil and K. B. Yoon, Inspection results of damaged polyethylene electrofusion joints using ultrasonic imaging method, Plastic Pipes XVI Conference, Horgen, Switerland (2012).
DVS 2202-1, Imperfections in thermoplastic welded joints–Features, description, evaluation (2008).
M. Ezrin, Plastic failure guide-cause and prevention, Munich, Hanser (1996).
S. H. Kil, Y. D. Jo and K. B. Yoon, Field inspection of phase array ultrasonic for polyethylene electrofusion joints, Plastic Pipes XV Conference, Vancouver, Canada (2010).
O. Balkan, H. Demirer and H. Yildirim, Morphological and mechanical properties of hot gas welded PE, PP and PVC sheets, J. Achiev. Mater. Manuf. Eng., 31 (1) (2008) 60–70.
J. F. Shi et al., Defects classification and failure modes of electrofusion joint for connecting polyethylene pipes, J. Appl. Polym. Sci., 124 (2011) 4070–4080.
S. H. Kil et al., Nondestructive testing of damaged thermoplastic pipes electrofusion joints using phased array ultrasonic, J. Korean Inst. Gas (2013) 64–68.
S. H. Kil, Effect of defects in butt fusion welding on integrity of polyethylene gas pipe, Ph.D. Thesis, Chung-Ang Univ., Seoul, Korea (2014).
ISO 21307, Plastics pipes and fittings — Butt fusion jointing procedures for polyethylene (PE) pipes and fittings used in the construction of gas and water distribution systems (2011).
DVS 2203-2, Testing of welded joints between panels and pipes made of thermoplastics — Tensile test (2010).
Determination of tolerable size defect for butt-fusion welding in polyethylene gas pipes, KGS (Korea Gas Safety Co.) Internal Report (2008).
ISO 527-1, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles (2012).