Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân Tích Nguyên Nhân Thất Bại Của Ống Nhựa Gia Cường Sợi Thủy Tinh Sản Xuất Bằng Kỹ Thuật Quấn Sợi
Springer Science and Business Media LLC - Trang 1-9 - 2023
Tóm tắt
Kỹ thuật quấn sợi là quy trình sản xuất composite phổ biến thứ hai trong các quy trình sản xuất cơ bản, cung cấp một kỹ thuật tự động hóa so với quy trình lắp ráp thủ công truyền thống. Quy trình quấn sợi liên tục là quy trình sản xuất ống polymer gia cường bằng sợi thủy tinh (GRP) từ sợi thủy tinh chảy liên tục được quấn trên một máy tự động. Đây là công nghệ nhanh chóng và đáng tin cậy để sản xuất các bộ phận hiệu suất cao. Một lợi thế lớn của kỹ thuật quấn sợi là sử dụng sợi liên tục, dẫn đến các đặc tính vật liệu rất tốt về cả độ bền và độ cứng. Tuy nhiên, nếu có bất kỳ bất thường nào trong quá trình sản xuất, nó có thể gây ra các khuyết tật như lỗ khí, tách lớp, nếp nhăn, v.v., dẫn đến tổn thất sản xuất hoặc thiệt hại cho khách hàng, vốn gây ra tổn thất tài chính và uy tín. Đã có sự thất bại sớm của các ống composite GFRP trong quá trình thử nghiệm thủy tĩnh (hydro) trong khi được bố trí tại hiện trường. Hai mẫu ống, một mẫu được gọi là ống mới hoặc tốt và một mẫu được gọi là ống bị rò rỉ trong quá trình thử nghiệm, đã được điều tra để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của sự thất bại. Cuộc điều tra bao gồm các chuyến thăm hiện trường, nghiên cứu quy trình bố trí, quan sát bằng mắt, phân tích vi cấu trúc, phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), phổ hảo quang Fourier (FTIR) và phân tích Raman. Quan sát bằng mắt của mẫu ống thất bại trong thử nghiệm thủy tĩnh cho thấy một số đặc điểm bất thường như tách lớp các lớp, các vết nứt theo chu vi và các đốm trắng, trong khi ống bị rò rỉ hoặc đã sử dụng cho thấy các đặc điểm như túi khí, vật liệu lạ/ đất bám dính, sợi thấy rõ và tính không đồng nhất về màu sắc. Sự bám dính của vật liệu đất trên bề mặt ống cho thấy rằng có sự không hoàn thiện trong việc đóng rắn polymer. Phân tích vi cấu trúc cho thấy tỷ lệ phần trăm thể tích của sợi rất ít (đặc biệt trong ống đã sử dụng) trong ma trận nhựa và sự phân bố của chúng cũng không đồng đều. Phân tích Raman, FTIR và TGA cho thấy rằng chất liệu nhựa không tinh khiết hoặc bị pha trộn đã được sử dụng để sản xuất ống mà thất bại trong thử nghiệm thủy tĩnh. Phân tích toàn bộ cho thấy quy trình sản xuất lỗi và việc sử dụng polymer hết hạn cùng với tỷ lệ sợi không được quy định có thể đã khởi đầu cho sự thất bại của các ống trong quá trình thử nghiệm thủy tĩnh.
Từ khóa
#quấn sợi #ống composite #polymer gia cường bằng sợi thủy tinh #phân tích thất bại #kiểm tra thủy tĩnhTài liệu tham khảo
M. Quanjin, R. Rejab, N.M., Kumar, Wireless technology applied in 3-axis filament winding machine control system using MIT app inventor, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, (Vol. 469, p. 012030). IOP Publishing. (2019)
J.D. Diniz Melo, F. Levy Neto, G. de Araujo Barros, F.N. de Almeida Mesquita, Mechanical behavior of GRP pressure pipes with addition of quartz sand filler. J. Compos. Mater. 45(6), 717–726 (2011)
J.D.D. Melo, G.A. Barros, Effect of quartz sand filler on mechanical properties of GRP pressure pipes. J. Adv. Mater. 41(4), 28–39 (2009)
ASTM D 3517-96. Standard Specification for “GRP” (Glass-Fibre-Reinforced Thermosetting-Resin) Pressure Pipe. American Society for Testing and Materials.
ASTM D 3754-96. Standard Specification for “GRP” (Glass-Fibre-Reinforced Thermosetting-Resin) Sewer and Industrial Pressure Pipe. American Society for Testing and Materials.
ASTM D 3262-96. Standard Specification for “GRP” (Glass-Fibre-Reinforced Thermosetting-Resin) Sewer Pipe. American Society for Testing and Materials.
F. Adar, 2D COS of temperature-dependent Raman spectra of amorphous, non-oriented polyethylene terephthalate to separate molecular conformational changes from true crystallization. Spectroscopy. 33, 12–20 (2018)
K. Krishnan, R.S. Krishnan, Raman and infrared spectra of ethylene glycol. Proc. Ind. Acad. Sci. A. 64, 8 (1966)
ASME B31 Pressure Piping - Overview
ASTM D2412-21, Standard Test Method for Determination of External Loading Characteristics of Plastic Pipe by Parallel-Plate Loading
S. Dasa, G. Kumara, R. Chattia, S. Moniaa, S. Deya, A. Kumara, G. Mukhopadhyaya, Material Characterization of Buried GFRP Pipeline Failed during Hydrostatic Testing, Int. Res. J. Eng. Technol. 10(9)
K. Osterrothova, J. Jehlicka, Raman spectroscopic identification of phthalic and mellitic acids in mineral matrices. Spectrochimica Acta Part A. 77, 1092–1098 (2010)
F. Bardak, C. Karaca, S. Bilgili, A. Atac, T. Mavis, A.M. Asiri, M. Karabacak, E. Kose, Conformational, electronic, and spectroscopic characterization of isophthalic acid (monomer and dimer structures) experimentally and by DFT. Spectrochimica Acta Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 165, 33–46 (2016)
R. Paseiro-Cerrato, S. MacMahon, C.D. Ridge, G.O. Noonan, T.H. Begley, Identification of unknown compounds from polyester cans coatings that may potentially migrate into food or food simulants. J. Chromatogr. A. 1444, 106–113 (2016)
C.A. Tellez, E. Hollauer, M.A. Mondragon, V.M. Castano, Fourier transform infrared and Raman spectra, vibrational assignment, and ab initio calculations of terephthalic acid and related compounds. Spectrochimica Acta Part A. 57, 993–1007 (2001)