钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管使用寿命测试研究

李东辉

摘 要：将钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管作为研究对象，通过室温力学性能测试以及耐热性能测试的方式，确定外界因素对复合管使用寿命的影响。结果表明：当内压达到相应的负载量时，复合管出现强度失效情况；室温环境下复合管的极限弯矩为950 N·m，失效位移为250.0 mm，环刚度极值为45.0 kN，当超过此数值时，实验样本失效。安全温度为80～85 ℃，可承受的外部温度约为160 ℃。在上述工作条件下，复合管不会受到失效威胁。在日后复合管的应用过程中，可将此结果作为参考依据，延长复合管应用寿命。

关键词：钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管；抗弯刚度；敏感度分析；有限元分析；力学分析

中图分类号：TQ325.1+2

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）04-0067-04

Study on the service life of steel wire framed polyethylene composited pipe

LI Donghui

（

China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xian 710043，China）

Abstract：The steel wire framed polyethylene composited pipe was used as the research object，and the influence of external factors on the service life of the composited pipe was determined by room temperature mechanical property test and heat resistance test.The results showed that when the internal pressure reached the corresponding load，the strength failure of the composited pipe occured; The ultimate bending moment of the composited pipe at room temperature was 950 nm.The failure displacement was 250.0 mm，and the extreme value of ring stiffness was 45.0 kN.When this value exceeded，the experimental sample failed.The safe temperature was 80～85 ℃，and the tolerable external temperature was about 160 ℃.Under the above working conditions，the pipe would not be threatened by failure.In the application of composited pipes in the future，these results could be used as a reference to extend the service life of composited pipes.

Key words：steel wire framed polyethylene composited pipe;bending rigidity;sensitivity analysis;finite element analysis;Impact action;mechanical analysis

近年來，聚乙烯复合管的发展非常迅速，成为复合管行业中关注的重点，其中钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管因其优异的应用性能，得到广泛使用。

复合管可根据应用环境的要求，对管材性能进行调整，确保其具有最佳应用性能。但复杂的外部环境也会对复合管的应用年限造成影响，缩短复合管的使用寿命，造成相应的经济损失。对大量的复合管应用案例进行分析后发现，当前大部分复合管应用环境较为恶劣，管道损坏、破裂等问题频发［3］。复合管应用寿命影响分析对于我国复合管研发领域具有一定的战略意义，此次研究将对此课题进行全面的研究与分析，为日后的复合管制造与应用提供理论基础。

1 试验品制备

1.1 试验原料及试剂

选用埃克森美孚化工生产的聚乙烯原料，颜色为本色。此原料耐压等级为PE100级。聚乙烯原料相关参数：密度950 kg/m3，屈服应力30 MPa，杨氏模量1 000 MPa，泊松比0.4，断裂伸长率950%。

在复合管生产的过程中使用原料号为GS3220的热熔胶实现复合管粘合。根据钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管的实际生产要求，选择镀铜钢丝制作为钢丝网骨架材料，并将其规格控制在0.5～1.0 mm，此钢丝生产厂家为安平县安轩金属丝网制品有限公司，钢丝材料为70号钢。此钢丝性能测定结果如表1所示。

整理选定的原料，并根据当前的复合管制造工艺，将复合管的涂塑参数设定：钢丝骨架直径为1.00 mm，涂塑后钢丝骨架直径为1.2～1.4 mm，涂塑线速度为100 m/min，料筒温度为180～200 ℃，机头温度为220～230 ℃，模具温度为220～240 ℃，预热处理电流为600～620 A。

根据上述工艺参数，制作测试用管道样本，测试对象的基本结构设定如图1所示。

根据上述设定内容，完成钢丝网骨架聚乙烯热熔胶复合管的制备过程，并使用此部分样品完成使用寿命影响分析。