Эксплуатационные характеристики пластиковых труб. Методы испытаний. Часть 5

Этот эффект был объяснен тем фактом, что чередование периодов нагрузки и релаксации способствует восстановлению значительной части деформации, вызванной ползучестью, и эффективно предотвращает напряжение, достигающее критического уровня (предела текучести), тогда как усталость вызывает изменения, которые, как известно, носят необратимый характер и которые накапливаются, несмотря на периоды релаксации. Вышеупомянутая гипотеза может быть сформулирована в более общей форме: вместо вязкого разрушения будет происходить хрупкое, прежде чем изменение ориентации материала может привести к рекристаллизации и образованию структуры, связанной с образованием выпуклостей. Испытания в условиях прерывистой нагрузки пролили некоторый свет на природу хрупкого и вязкого разрушения полиэтилена и ослабление между ними и могут служить средством дальнейшего изучения поведения полиэтилена под нагрузкой.

Что касается пригодности этого метода для оценки хрупкой прочности полиэтиленовых труб, его следует рассматривать только как качественный метод, потому что способ изменения условий во время прерывистой нагрузки не поддается строгому количественному анализу и создает трудности в построении кривых времени разрыва в области хрупкого разрушения. Возможность получения хрупкого разрушения даже при комнатной температуре была продемонстрирована экспериментами на полиэтиленовых трубах низкой плотности при многоосных нагрузках, которые включали изменение системы приложенных нагрузок. Экспериментом также было показано, что, изменяя относительную величину основных компонентов напряжения, можно контролировать характер разрушения, направление деформации и скорость увеличения деформации. Когда преобладает тангенциальное напряжение, труба, испытываемая под гидростатическим давлением, выходит из строя при нормальном вязком разрушении; когда тангенциальные и осевые напряжения примерно равны (что достигается путем приложения к трубе дополнительной осевой нагрузки), труба ломается хрупким образом практически без деформации, независимо от величины внутреннего давления.

Последний эффект можно качественно объяснить, постулируя, что в отсутствие преобладающего напряжения предпочтительная ориентация в материале трубы не развивается. Кроме того, в этих условиях деформация ползучести сдерживается, и напряжение увеличивается гораздо медленнее. Следовательно, в этом случае и в случае прерывистой нагрузки причины хрупкого разрушения в основном одинаковы. Наконец, когда преобладает осевая составляющая напряжения, происходит вязкое разрушение определенного типа. Это напоминает разрушение образца стержня при растяжении: после периода осевого удлинения образуется поперечная структура, и, поскольку в области удлинения практически нет холодного потока, в этом случае происходит вязкое разрушение области под действием внутреннего давления. Метод многоосной нагрузки с равными составляющими главных напряжений является сравнительным, поскольку способ нагрузки во время испытаний не соответствует рабочим нагрузкам, действующим на трубы в системах подачи. Его можно использовать в качестве быстрого теста контроля качества, если не возникнет серьезных практических трудностей (например, при поиске надежных средств приложения осевой нагрузки).