Jaki wpływ ma starzenie się materiałów na wydajność łączników wątków HDPE

Foto-oksydowa degradacja materiałów jest jedną z głównych przyczyn degradacji wydajności. W łańcuchu molekularnym polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) grupy metylenowe są podatne na reakcje sculowe łańcucha przy działaniu promieniowania ultrafioletowego. Gdy światło ultrafioletowe o długości fali od 290 do 400 nanometrów jest stale napromieniowane, na powierzchni materiału będzie wytwarzana duża liczba produktów utleniania, takich jak grupy karbonylowe i hydroksylowe. Ten efekt fotooksydacyjny jest szczególnie znaczący w scenariuszach układania na zewnątrz. Dane eksperymentalne pokazują, że po sześciu miesiącach ekspozycji na środowisko o intensywności ultrafioletowej 300 mikroprzepusta na centymetr kwadratowy, wytrzymałość uderzenia zewnętrznej ściany stawu może spaść o ponad 40%. Akumulacja produktów utleniania nie tylko zmieni morfologię powierzchni materiału, ale także utworzy sieć mikrokrackową, zapewniając w ten sposób kanał do penetracji pożywki, a ostatecznie prowadzi do awarii złącza.

W warunkach wysokiej temperatury efekt starzenia się utleniania termicznego jest szczególnie oczywisty. Gdy temperatura robocza systemu przekracza 60 stopni Celsjusza, szybkość reakcji wolnego rodnika w łańcuchu cząsteczkowym HDPE wzrasta wykładniczo, co z kolei prowadzi do poszerzenia rozkładu masy cząsteczkowej materiału i spadku krystaliczności. To uszkodzenie termodynamiczne jest szczególnie widoczne w systemach rurociągów chemicznych.

Erozja środków chemicznych jest również ważnym czynnikiem w przyspieszaniu starzenia się materiałów. W środowisku przemysłowym zawierającym jony chlorkowe (CL⁻) reakcja chlorowania łańcucha molekularnego HDPE zwiększy kruchość materiału. Gdy stężenie Cl⁻ w pożywce przekracza 50 ppm, odporność na pękanie naprężeń (ESCR) złącza może zmniejszyć się z prędkością 3 razy w normalnej temperaturze i ciśnieniu. W przybrzeżnej oczyszczalni ścieków wykorzystano zwykłe gwintowane stawy HDPE do oczyszczania ścieków soli fizjologicznej. Po zaledwie 18 miesiącach działania wystąpił wyciek partii. Kontrola wykazała, że ​​doły o głębokości 0,2 mm utworzyły się na wewnętrznej ścianie stawu.

Zjawisko pękania stresu środowiskowego (ESC) jest typowym objawem sprzężenia starzenia się materiału i stresu. Gdy system rurociągu transportuje pożywkę zawierającą środki powierzchniowo czynne, łańcuch molekularny HDPE jest podatny na propagację pęknięć pod działaniem ciągłego naprężenia. Eksperymenty pokazują, że w 0,5% roztworu dodecylist siarczanu sodu sodowa szybkość pęknięcia gwintowanego stawu poddanego ciśnieniu wewnętrznym 0,8 MPa jest o dwa rzędy wielkości wyższe niż w przypadku czystej pożywki wodnej. Ten rodzaj pękania stresu środowiskowego jest szczególnie niebezpieczny w zakopanych rurociągach. Na przykład rurociąg gazowy w pewnym mieście doznał katastrofalnego pęknięcia stawu po pięciu latach pracy z powodu nierównowagi w ciśnieniu po stronie gleby.