鋼絲纏繞增強(qiáng)塑料復(fù)合管阻水性能研究.pdf

1、鋼絲纏繞增強(qiáng)塑料復(fù)合管(以下簡稱PSP)是一種綜合性能優(yōu)良的新型鋼塑復(fù)合管，應(yīng)用前景廣闊。它以高強(qiáng)度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強(qiáng)體，以高密度聚乙烯(HDPE)為基體，并通過高性能的熱熔膠實(shí)現(xiàn)了鋼絲網(wǎng)骨架與內(nèi)、外層HDPE之間的連接，在結(jié)構(gòu)上渾然一體。
　　 研究表明：PSP主要通過增強(qiáng)鋼絲網(wǎng)承載，基體層除了承擔(dān)部分載荷外，主要起密封、防腐作用；而載荷是通過熱熔膠與鋼絲間的剪切力從HDPE傳遞給鋼絲的。如果水滲透PSP的基

2、體層，就可能改變熱熔膠的性能，甚至腐蝕鋼絲。因此，基體層的阻水性能和鋼塑界面的粘結(jié)性能直接關(guān)系到PSP的整體承載能力，對PSP的強(qiáng)度和壽命均有重要影響。為了保證PSP長期安全可靠地運(yùn)行，在國家863重點(diǎn)項(xiàng)目課題“極端條件下重大承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評估與壽命預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)研究”(2009AA044801)的支持下，本文主要完成以下工作：
　　 (1)基于菲克定律，推導(dǎo)出“無限大”平薄板中水的擴(kuò)散模型，并通過吸水-解吸試驗(yàn)完成了HDPE中水的

3、擴(kuò)散系數(shù)和溶解度的測定，研究了溫度對擴(kuò)散系數(shù)和溶解度的影響?；跀U(kuò)散模型，通過Matlab計(jì)算的方法分析了水在HDPE中擴(kuò)散的過程，為后續(xù)章節(jié)預(yù)測PSP基體層的滲水時(shí)間奠定基礎(chǔ)。
　　 (2)采用吸水-解吸試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和剝離試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了水對熱熔膠性能的影響。通過對吸水后的HDPE和熱熔膠進(jìn)行拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HDPE的屈服應(yīng)力下降了1.1％，而熱熔膠的屈服應(yīng)力下降了10%，熱熔膠的力學(xué)性能下降較為明顯；對吸水后的剝離試樣

4、進(jìn)行剝離破壞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熱熔膠-鋼絲粘結(jié)體系的破壞以熱熔膠內(nèi)聚破壞為主，試樣剝離后大部分鋼絲表面仍殘存一層薄薄的熱熔膠，證明熱熔膠-鋼絲粘結(jié)體系具有很高的粘結(jié)強(qiáng)度。
　　 (3)基于前面的試驗(yàn)研究，完成了PSP基體層的滲水時(shí)間預(yù)測和熱熔膠過塑鋼絲耐水性能試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：相對于PSP的服役時(shí)間，環(huán)境中的水會(huì)在“較短時(shí)間”內(nèi)滲透通過基體層；而基于滲水預(yù)測時(shí)間進(jìn)行的過塑鋼絲耐水性能試驗(yàn)中：25℃、35℃、45℃時(shí)鋼絲幾乎未被腐蝕，60℃