聚乙烯燃?xì)夤艿离娙劢宇^熔區(qū)應(yīng)力分析

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(1.浙江大學(xué) 能源工程學(xué)院,杭州 310027;2.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院有限公司,河北廊坊 065000;3.浙江慶發(fā)管業(yè)科技有限公司,浙江余姚 315400;4.高壓過程裝備與安全教育部工程研究中心,杭州 310027)

0 引言

聚乙烯管道與傳統(tǒng)金屬管道相比具有耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、絕緣性好、便于運(yùn)輸?shù)蕊@著優(yōu)點(diǎn)[1]，廣泛應(yīng)用于城市管網(wǎng)。燃?xì)夤艿老到y(tǒng)作為現(xiàn)代城鎮(zhèn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，多分布于人口密集區(qū)域，因此管道系統(tǒng)的安全問題至關(guān)重要[2-3]。

管道裝配現(xiàn)場(chǎng)連接過程會(huì)受到外界環(huán)境因素影響，接頭質(zhì)量難以保證，使焊接接頭成為管道系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)[4]。聚乙烯管的連接方式主要有電熔焊接、熱熔焊接和機(jī)械連接。其中電熔焊接以其操作簡(jiǎn)單、易于掌握、可用于連接不同材質(zhì)的管材、自動(dòng)化程度較高而受人為因素和外界環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合[5-6]。

研究表明[7]，聚乙烯燃?xì)夤艿朗鹿手杏幸话胍陨鲜怯捎陔娙劢宇^的失效。含缺陷電熔接頭主要有3種失效模式：(1)焊接界面失效；(2)電熔管件貫穿裂紋失效；(3)電阻絲界面失效[8]。其中，焊接界面失效是由于接頭在內(nèi)壓和管道軸向力作用下，管材與管件界面剪切破壞所致。

電熔接頭在服役過程中主要承受管道內(nèi)壓和由內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力。在內(nèi)壓作用下，管材與管件相互擠壓，焊接界面受壓，促使熔區(qū)閉合，不易發(fā)生失效。管道系統(tǒng)的軸向力在焊接界面處以切應(yīng)力的形式傳遞，界面處產(chǎn)生剪切作用，切應(yīng)力過大時(shí)會(huì)使界面處失效。……