Оценка производительности пластиковых труб. Часть 6

Как только процесс деформации продвинулся достаточно далеко, чтобы поверхность трубы в ослабленном поперечном сечении приняла сферическую форму, осевая составляющая напряжения увеличивается до уровня тангенциальной составляющей, и разрушение происходит в поперечном направлении. Естественно, труба должна выйти из строя раньше, чем стержень, потому что разрушению трубы не предшествует деформация. Также в обоих случаях вязкое разрушение происходит как перегрузка напряжения, увеличивающегося до уровня, при котором создаются условия, способствующие структурным превращениям материала, то есть до предела текучести. Следовательно, причиной вязкого разрушения является увеличение напряжения.

Это напряжение в условиях постоянной нагрузки (давления) и в диапазоне высоких нагрузок происходит самопроизвольно во всех материалах, склонных к ползучести, включая полиэтилен, полипропилен, полибутилен и другие полиолефины. Достаточно сказать, что, согласно экспериментальным данным, относящимся к полиэтиленовой трубе высокой плотности, испытанной при температуре +20 °С при номинальном напряжении 150 кг/см, окружная деформация в момент разрушения превысила 50%; это означает, что напряжение в момент разрушения (рассчитанное для измененной формы трубы) составляло около 840 кг/см. Очевидно, что эти условия вряд ли можно рассматривать как статические. Теперь продолжим рассказ о напряжениях, которые испытывают напорные трубы в процессе эксплуатации, на основе проводимых испытаний.

Вследствие различной геометрии образцов стержней и труб скорость, с которой происходит ползучесть и увеличивается напряжение, в каждом случае различна, причем для образцов труб быстрее. Это одна из основных причин различий между соответствующими кривыми времени разрыва в области вязкого разрушения. В диапазоне умеренных нагрузок влияние деформации ползучести при увеличении напряжения существенно уменьшается. В этих условиях действующее напряжение не может достичь предела текучести, и материал разрушается из-за хрупкого усталостного разрушения; деформация ползучести очень мала, как и разница между деформациями стержня и трубы. Это позволяет сравнить одноосные и всенаправленные напряжённые состояния с целью оценки влияния последних на положение кривой времени разрыва в диапазоне хрупкого разрушения.