Отчет о научно-исследовательской работе. Односторонняя печать

 
 
 
Рисунок 3.20 – Распределение кольцевых (а) и касательных (б) напряжений по 
толщине покрытия при температуре минус 47

С 
3.4.4 Прочностные свойства трехслойных полимерных покрытий 
Показателями, по которым дают оценку полиэтиленовому покрытию, явля-
ются: 
- коррозионная стойкость; 
- степень сцепления с материалом-основой; 
- ударопрочность и устойчивость к деформирующему воздействию при 
транспортировке и прокладке труб; 
- электрическое сопротивление, необходимое для антикоррозионной защи-
ты и предотвращения утечек защитного тока труб; 
- устойчивость к катодному отслаиванию, вызванное действием катодной 
поляризации; 
- стабильность во времени физико-механических и химических свойств по-
крытия; 
- хорошие диэлектрические показатели; 
- устойчивость к УФ-излучению; 
- устойчивость к тепловому старению; 
- диапазон эксплуатационных температур (окружающей среды и перекачи-
ваемой); 
- срок эффективной эксплуатации. 
С точки зрения сохранения целостности покрытия наиболее важными явля-
ются прочностные характеристики материала покрытия. Приведем основные па-
К
оль
це
вы
е 
на
пряже
ни
я, 

(

p), 
М
Па
К
ас
атель
ные
на
пряже
ни
я, 

(

p), 
МПа
Толщина покрытия, мм 
Толщина покрытия, мм 
а 
б 

---

122 
 
 
раметры, характерные полиэтиленам высокого давления. Основные свойства по-
лиэтилена сведены в таблицу 3.3; пределы изменений механических свойств по-
лиэтиленов представлены в таблице 3.4. 
Таблица 3.3 – Основные свойства полиэтилена
Свойства 
ПЭНП 
ПЭВП 
СВМПЭ 
ПЭВП 
ПЭНД 
ПЭСД 
Плотность, кг/м
3
918-935 
945-955 
960-970 
940 
Температура плавления, 

С 
105-115 
130-135 
130-135 
125-135 
Температура размягчения, 

С 
60-65 
80-90 
80-100 
110-120 
Молекулярная масса промышленных марок, 10
-4
2-5 
7-35 
4-7 
350-600 
Модуль упругости при изгибе, МПа 
80-260 
1000-
1200 
1070-
1100 
1070-
1100 
Разрушающее напряжение, МПа при: 
растяжении 
10-16 
22-32 
25-38 
28-32 
изгибе 
12-17 
20-35 
25-40 
30-40 
Относительное удлинение, % 
150-600 
400-800 
200-800 
400-500 
Ударная вязкость, кДж/м
2
Образец не ломается 
Твердость по Бринеллю, МПа 
15-25 
45-60 
55-60 
40-50 
Удельная теплоемкость, кДж/(кг*К) 
2,1-2,8 
2,3-2,7 
2,3-2,7 
2,5-2,9 
Коэффициент температуропроводности, Вт/(м*К) 
0,2-0,3 
0,27 
0,27 
0,28 
Коэффициент линейного расширения, 10
4
град
-1
2,2-2,5 
2 
2 
2 
Показатель текучести расплава, г/10 мин 
0,2-20 
0,1-15 
0,2-10 
0,2-0,3 
Таблица 3.4 – Пределы изменений механических свойств полиэтиленов 
Наименование 
полиэтилена 
Предел проч-
ности, МПа 
Относитель-
ное удлине-
ние, % 
Модуль упру-
гости, МПа 
Твер-
дость, 
МПа 
Ударная вяз-
кость, кДж/м
2
σ
в
σ
сж
σ
и
ε 
Ε*10
-
3
Ε
и
*10
-3
НВ 
а 
а
1
Полиэтилен вы-
сокого давления 
(ПЭВД) (ПЭНП) 
10-
17 
12 
12-
17 
50-600 
- 
0,12-
0,26 
14-25 
- 
- 
Полиэтилен 
низкого давле-
ния (ПЭНД) 
(ПЭВП) 
18-
35 
20-
36 
20-
38 
250-1000 
- 
0,65-
0,93 
44-52 
- 
2-150 
Прямых зависимостей по пересчету прочностных параметров материала в 
зависимости от температуры нет. Материалы различной структуры характеризу-
ются значительным разбросом механизмов упругого деформирования. В связи с 
этим, для определения основных прочностных параметров материала покрытия, 

---

123 
 
 
необходимо использовать зависимости, установленные и подтвержденные экспе-
риментально. 
Один из примеров такой зависимости представлен в [2]. Авторами предла-
гается использовать в качестве апроксимирующего уравнения для описания тем-
пературных зависимостей пределов текучестей ПЭНД следующее уравнение:
n
0
л
п
л
п
0
Т
t
Т
Т
T
Т
T











(3.39) 
где 
t
Т

– Предел текучести материала при исследуемой температуре, Па;
0
Т

– известное значение предела текучести, определенное эксперименталь-
но при некой начальной температуре (20

С), МПа; 
Т – температура, для которой ведется расчет, 

С;
0
Т
– Начальное значение температуры (
С
20
Т
0


); 
n
– параметр, определяемый экспериментально (для диапазона температур-
60-0

С, этот параметр по данным [2] можно принимать равным 1,2). 
Поскольку установлено, что при низких температурах (-40

С и ниже) у по-
лимерных материалов предел текучести совпадает с пределом прочности, то 
найденное значение может быть использовано в качестве предельно допустимого 
для рассматриваемой температуры. 
Приняв в качестве предела прочности разрушающие напряжения при рас-
тяжении (в соответствии с таблицей 3.3 они меняются в пределах от 22 до 32 
МПа) по выражению (3.39) можно установить пределы для рассматриваемого 
температурного режима (минус 47

С): 
МПа
9
,
38
20
130
)
47
(
130
22
Т
T
Т
T
2
,
1
n
0
л
п
л
п
20
1
Т
47
1
Т
























МПа
6
,
56
20
130
)
47
(
130
32
Т
T
Т
T
2
,
1
n
0
л
п
л
п
20
1
Т
47
1
Т
























Таким образом, будем считать, что полученные значения растягивающих 
напряжений в продольном и кольцевом направлении не должны превышать 38,9 
МПа. 

---

124