Отчет о научно-исследовательской работе. Односторонняя печать
Download 4.59 Mb. Pdf ko'rish
|
tekst dissertacii paka a.l. 1
|
106
– сила отрыва может быть направлена под углом к внешней поверхности стенки трубы. Если до отрыва полосы покрытия ее длина была равна L, то после отрыва под действием внешней силы она увеличивается на L. С учетом этого величина h бу- дет равна: h = L + L – х, (3.9) где х = L·cos . (3.10) где – угол между направлением действия силы отрыва и поверхностью, с кото- рой производится отслаивание полосы покрытия. С учетом этого выражение для определения величины h принимает вид: h = L +L (1 – cos ). (3.11) Тогда работа отрыва с учетом упругих свойств материала покрытия составит: b L cos - 1 L L F W отр отр . (3.12) Если L = 0, то без учета удлинения полосы покрытия работа отрыва равна: cos - 1 b F W отр отр . (3.13) При нормальной силе отрыва, когда = 90°, формула (3.13) трансформиру- ется в выражение (3.7). Реализован следующий порядок расчета истинного значения адгезионной прочности защитного покрытия труб. Из выражения (3.6) следует, что общая ра- бота отслаивания полосы защитного покрытия складывается из работы разруше- ния клеевого соединения и работы растяжения, соответственно работа растяжения определяется из выражения: отр д W а W W . (3.14) Энергетические потери адгезионной связи в условиях проведения исследова- ний могут не учитываться, так как внутренние напряжения характеризуются ма- лыми величинами и не оказывают существенного влияния на процесс отслаива- ния защитного покрытия при испытаниях . 107 Работа деформации полосы определяется по результатам предварительно проведенных механических испытаний образцов защитного покрытия. Удельная работа деформации образцов при удлинении изменяется по линейному закону, причем зависимость справедлива для всех полиэтиленовых композиций, исполь- зованных при нанесении покрытий в период с 2000 до 2014 г. Выражение для рас- чета работы деформации полосы защитного покрытия имеет вид: удi д W L b а W , (3.15) где а – толщина защитного покрытия, мм; b – ширина полосы, мм; L – длина отслоенного в результате испытаний участка покрытия, мм; W удi – удельная работа деформирования образца защитного покрытия, Дж/мм 3 . Удельная работа деформирования образца защитного покрытия в зависимо- сти от удлинения составит: L L k W p удi , (3.16) где – k p определяемый экспериментально коэффициент пропорциональности между работой деформации и относительным удлинением образца, равный 0,013- 0,0135 Дж/мм 3 в зависимости от сроков хранения (рисунок 3.14). Рисунок 3.14 – Удельная работа деформирования образцов защитного покрытия труб со сроками хранения в атмосферных условиях: а) 7 лет; б) 4 года Относительное удлинение, ΔL/L, ед. W удi , Дж/мм 3 W удi , Дж/мм 3 Относительное удлинение, ΔL/L, ед. а б 108 Так как исследования проводятся на открытых площадках хранения, темпе- ратура защитного покрытия может не соответствовать температуре, при которой проводились механические испытания образцов. На рисунке 3.15, а показаны диаграммы растяжения при разных температу- а б Рисунок 3.15 – Диаграммы растяжения образцов, выполненных из полиэтилена высокой плотности при температуре от 20 до 80 С (а), значение поправочного коэффициента k t (б) рах для образцов из полиэтилена высокой плотности 103 . Испытания проводи- лись при температуре от 20 до 80 С. Из представленных графиков видно, что при повышении температуры прочность образцов на растяжение снижается. Снижает- ся и удельная работа деформирования. Снижение удельной работы деформирова- ния при повышении температуры в диапазоне от 20 до 80 С определяется темпе- ратурным коэффициентом k t , который характеризует пропорциональность изме- нения прочностных свойств испытанных образцов с повышением температуры (рисунок 3.15, б) при R=0,98: 0,5 0,6 t t k e , (3.17) где 0,6 и 0,5 – эмпирические коэффициенты; t – температура проведения испытаний. 109 В результате, общее выражение для расчета работы деформации полосы за- щитного покрытия с учетом температурной поправки на k т примет вид: д * 0,5 0,6 p p t t k а b L k а b L W k e или: * 0,5 д 1,67 t p W k а b L e . (3.18) С учетом выражений (3.14), (3.12) и (3.18), истинное усилие отрыва полосы шириной 1 см составит отр * 0,5 F L L 1-cos 1,67 1-cos t отр p b F k а b L e L b . (3.19) Практическая ценность этого выражения подтверждается эксперименталь- ными исследованиями. В частности, результаты измерения адгезионной прочно- сти защитного покрытия труб аварийного запаса из климатической зоны II 4 (уме- ренно холодная) представлены на рисунке 3.16 (а). Установлено, что усилие от- рыва контрольных полос покрытия варьирует в достаточно широких пределах (от 250 до 550 Н/см для труб в диапазоне хранения до 21 года), при этом зависимость прочности адгезии от продолжительности хранения труб практически не просле- живается. Уточненное значение адгезионной прочности представлено на рисунке 3.16 (б). В данном случае изменение адгезионной прочности с увеличением срока хра- нения происходит в соответствии с понижающимся линейным трендом А в гра- ницах сужающегося коридора разброса измеренных значений. Результаты измерения адгезионной прочности покрытия труб аварийного за- паса климатической зоны II 5 показаны на рисунке 3.16. В данном случае пересчет значений не производился, так как фиксировались только результаты, полученные без значительного (не более 10 %) удлинения отрываемых полос покрытия. Здесь также наблюдается значительный разброс измеренных значений (от 200 до 520 Н/см) с постепенным сужением этого диапазона во времени и с падающим трен- дом среднестатистических измерений. |
