Анализ поверхности полиэтиленовых труб и электросварных соединений. Часть 8

Угол контакта в нашем исследовании измеряли с помощью деионизированной воды и прибора Krüss DSA 100 на всех наружных поверхностях труб, очищенных поверхностях, состаренных очищенных поверхностях и на электрофузионном соединителе. Каждый контактный угол измеряли как среднее значение в течение 3 секунд с интервалом выборки 0,2 секунды для капель по 5 мкл. Измерения проводились на 6 каплях, размещенных на каждой поверхности, и, в свою очередь, суммировались в среднее значение. Программное обеспечение, используемое для измерения: Drop Shape Analysis v. 1.90.0.14. Далее поговорим о ещё одном методе для измерения характеристик электромуфтовых соединений, который по-прежнему достаточно популярен. Это рентгеновская компьютерная томография.

Для того чтобы выяснить, можно ли использовать рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) для выявления неисправностей, один электросварной шов был отправлен в специальную лабораторию для сканирования. Одно электрофузионное соединение сплавляли с одной очищенной этанолом трубкой, а другое — только с этанолом. Это должно было привести к одной пластичной деформации и одному излому соединения. Были также некоторые недостатки в выравнивании труб. Используемое оборудование для КТ было немецкого производства: модель Siemens Somatom Emotion Duo. КТ-сканер использует рентгеновский луч в форме конуса, и фотоны, которые проходят через материал, обнаруживаются и подсчитываются. КТ дает изображение различий в плотности материала. Стык был отсканирован в двух направлениях: параллельно и перпендикулярно направлению трубы. Изображения получали с помощью рентгеновского луча шириной 1 мм (130 кВ) с расстоянием 1 мм между каждым сканированием. После сканирования изображение сравнивали с испытанными на отслаивание образцами, вырезанными из фактического соединения.

Теперь о так называемом микроволновом сканировании. На основе микроволновой техники был разработан новый метод неразрушающего контроля (НК) для оценки электрофузионных соединений. Принцип этого метода следующий: зонд, состоящий из микроволнового передатчика и двух приемников, перемещается по поверхности. Энергия отражается на каждой границе раздела, где материалы имеют разные диэлектрические постоянные. Из-за того, что приемники смещены на 1/4 длины волны друг от друга, это приводит к интерференционной картине. Интерференционная картина измеряется как разность напряжений и даёт изображение трубы и соединителя. Методика показывает хорошие результаты при выявлении общих неисправностей с электрофузионными соединениями, таких как загрязнение, смещение и расплавленный поток в холодных зонах. Одно электросварное соединение было отсканировано сотрудниками лаборатории прямо на месте — в SP Pipe Center в Гётеборге. Стык оказался таким же, как исследованный рентгеновской компьютерной томографией.

Результаты ранее объясненных экспериментов будут показаны в следующих главах нашего обзора. Здесь же заметим, что наиболее ценные результаты были получены из анализа ESCA, описанного в предыдущих главах, и показавшего большое изменение в окислении поверхности. Далее заметим, что все конфигурации труб и соединителей были успешно объединены без каких-либо осложнений в процессе сварки. Однако последующий визуальный осмотр соединений указал на несколько дефектов. В некоторых соединениях индикаторы сварного шва вообще не выступали, подразумевая, что в зоне плавления было получено недостаточно давления расплава. Такие дефекты могут указывать на то, что с соединениями может быть что-то не так. Но, несмотря на вытекший поток расплава и открытые нагревательные провода, такие соединения всё ещё могут быть одобрены после оценки с помощью теста на отслаивание.

Хотя FTIR (метод инфракрасной спектроскопии с преобразованием по Фурье) обычно использовался для наблюдения за поверхностным окислением полиэтиленовых труб, рассматриваемые нами анализы показали отсутствие или, в некоторых случаях, очень незначительное поглощение карбонила. Это имело место для старой трубы SDR11, новой трубы SDR11, трубы SDR17 и электромуфты. При сравнении спектров образцов, взятых по всей окружности старой трубы, существенной разницы в поглощении карбонила не наблюдалось. Выбор спектров из эксперимента по профилю глубины старой трубы это наглядно продемонстрировал. Небольшой карбонильный пик наблюдался на внешней поверхности старой трубы, однако он отсутствует на глубине 30 и 210 мкм. В завершение этой части рассмотрим результаты, которые дал метод DCS (ДСК — дифференциальной сканирующей калориметрии).

Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии оказались достаточно интересными. Старая труба SDR11 показала самую низкую кристалличность на внешней поверхности трубы с увеличением к середине, затем наблюдалось небольшое уменьшение на внутренней поверхности трубы. Тенденция для новой трубы SDR11 и трубы SDR17 оказалась примерно одинаковой, с той лишь разницей, что самая высокая степень кристалличности наблюдалась на внутренней поверхности труб. Кристалличность в зоне плавления на электрофузионном соединителе оказалась несколько выше, чем на наружных поверхностях трубы. Указанные выше значения кристалличности приблизительно равны ± 1% из-за того, как на кривых установлены пределы интегрирования. Температура плавления первого цикла плавления варьировалась между +126 и +131 °C для всех образцов. Следующую часть начнём с рассмотрения результатов на время индукции окисления.