管材复合层剪切强度判断方法与流程

1.本发明涉及复合管材领域，具体为管材复合层剪切强度判断方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.钢丝网增强聚乙烯复合管材是以管道级聚乙烯为基体，以粘结树脂涂敷处理后的钢丝左右连续缠绕为网状结构为增强体，使用粘接树脂将基体的聚乙烯与增强体的钢丝连接为一体，通过熔融复合成型的复合管材。粘结树脂分子链中的极性化学键与钢丝表面形成范德华力，约束钢丝在管材中窜动，这种范德华力表观测试即为复合层的剪切强度。
4.钢丝网增强聚乙烯复合管材的生产过程中，钢丝为紧密有序排列，缠绕时处于相对紧绷状态，造成钢丝与粘接树脂层间存在应力，由于层间范德华力的存在使钢丝与粘结层不发生位移，若粘结树脂涂敷效果不佳(如涂敷温度差异、风环风速大小等因素)造成复合层间附着力弱，钢丝与粘接树脂之间会随着时间及环境的变化而出现应力释放现象，该应力释放造成不同程度的钢丝窜动，从而形成钢丝网骨架聚乙烯复合管材的粘接层粘接强度减弱从而失效。
5.在现有技术中仅有对钢丝与粘接树脂原材料的剪切强度进行验证的方法，并未提及制造完毕的成品复合管材中钢丝与粘接树脂剪切强度的检测方法，无法对钢丝网骨架聚乙烯复合管材成品中钢丝层与粘接树脂层粘接强度的检测方法。


技术实现要素：

6.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供针对钢丝网增强聚乙烯复合管材中，钢丝层和聚乙烯复合层之间的剪切强度判断方法，通过高低温度的循环变化，加速钢丝与粘接树脂间应力的变化，获得穿出钢丝的长度，对相同规格的钢丝网增强聚乙烯复合管材进行横向对比，进而体现复合层的剪切强度。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面提供管材复合层剪切强度判断方法，包括以下步骤：
9.截取设定长度为l的复合管材试样；
10.按设定的温度上、下限和循环周期改变复合管材试样所处环境的温度，获取复合管材试样两端的钢丝伸出长度b和c；
11.利用钢丝伸出长度b、c，和复合管材试样l获得复合管材试样端面钢丝穿出百分比，判断管材复合层剪切强度。
12.复合管材试样包括测试组和对照组；测试组的试样长度为l，对照组的长度为：测试组长度l
±
1％。
13.设定的温度上限为不高于80℃，设定的温度下限为不低于
‑
30℃；循环周期为固定间隔周期。
14.钢丝伸出长度b、c值为复合管材试样同一端面的圆周方向间隔1/4周长取一点，共计4点的伸出长度平均值。
15.钢丝穿出百分比其中，b和c分别为复合管材试样循环变温后两端面的钢丝伸出长度，l为复合管材试样的长度。
16.复合管材为钢丝网增强聚乙烯复合管材，包括同轴布置的两组聚乙烯层，聚乙烯层内部具有钢丝层，钢丝层通过粘接树脂与聚乙烯层连接。
17.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
18.1、能够快速检测制造完毕的复合管材中钢丝与粘接树脂的剪切强度。
19.2、通过在高温及低温不同环境中短期。存放，加速钢丝与粘接树脂的剪切强度变化现象，从而加速管材应力释放过程，使复合管材制造过程中能够及时针对剪切强度变化的原因查找以便进行制造工艺的调整，改善复合管材产品的内在质量，提高了钢丝网骨架聚乙烯复合管材的综合性能及性能稳定性，从而提高使用寿命。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1是本发明一个或多个实施例提供的待检测复合管材结构示意图；
22.图2是本发明一个或多个实施例提供的钢丝穿出状态下的复合管材结构示意图；
23.图3是本发明一个或多个实施例提供的钢丝穿出长度测点示意图；
24.图中：1.聚乙烯层，2.钢丝层，21.穿出的钢丝，3.粘接树脂。
具体实施方式
25.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
26.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.正如背景技术中所描述的，在钢丝网增强聚乙烯复合管材产品标准gb/t32439
‑
2015中仅有对钢丝原材料，和粘接树脂原材料自身的剪切强度进行验证的要求，并未提及上述材料制造成成品管材后，管材中钢丝与粘接树脂剪切强度的检测方法，无法对钢丝网骨架聚乙烯复合管材成品中钢丝层与粘接树脂层粘接强度的验证。
29.钢丝网增强聚乙烯复合管材是通过以粘结树脂涂敷处理后的钢丝左右连续缠绕为网状结构为增强体，以管道级聚乙烯为基体，利用粘接树脂将基体与增强体连接为一体，通过熔融复合成型的复合管材。
30.管材制造过程中钢丝为紧密有序排列，缠绕时处于相对紧绷状态，钢丝与粘接树
脂层间存在应力，使钢丝与粘结层不发生位移，若粘结树脂涂敷效果不佳(如涂敷温度差异、风环风速大小等因素)造成复合层间附着力弱，钢丝与粘接树脂之间会随着时间及环境的变化而出现应力释放现象，体现为不同程度的钢丝窜动，从而形成钢丝网骨架聚乙烯复合管材粘接层粘接强度失效，直观的，钢丝会从复合管材的端面穿出一端长度，给使用过程中的法兰安装、管道对接造成困难，从而影响钢丝网增强聚乙烯复合管材的使用寿命。
31.因此以下实施例给出了管材复合层剪切强度判断方法，由于钢丝与聚乙烯具有不同的收缩率，利用高低温度的循环变化，加速钢丝与粘接树脂间应力的变化，对相同规格的钢丝网增强聚乙烯复合管材进行横向对比，通过测量固定长度钢丝网增强聚乙烯复合管材管端钢丝穿出的长度，当粘结树脂对钢丝具有较强抗剪切作用则钢丝与粘结树脂不易发生相对位移，钢丝穿出长度较小；当粘结树脂对钢丝的抗剪切作用较弱，则钢丝穿出长度较长，以此来检测管材整体钢丝与粘接树脂剪切强度，而高低温度差越大，加速效果越明显。
32.实施例一：
33.钢丝网增强聚乙烯复合管材包括同轴布置的两组聚乙烯层1，聚乙烯层1内部具有钢丝层2，钢丝层2通过粘接树脂3与聚乙烯层1连接；钢丝层2释放应力后，与粘接树脂3脱离，形成穿出的钢丝21，穿出的钢丝21位于钢丝网增强聚乙烯复合管材两端截面。
34.如图1
‑
3所示，管材复合层剪切强度判断方法，包括以下步骤：
35.s1：截取相同长度的多段钢丝网增强聚乙烯复合管材，通过设备将管材两端打磨平整，如图1所示，测量试样长度l；
36.截取长度应不小于1米，且对比组试样长度l偏差应控制在1％以内；
37.s2：将试样放入温度为高温及低温可调的试验箱内进行循环试验，间隔周期为同等时间，在经过试验后观察管材端面情况并测量管材两端钢丝穿出的长度b、c(图2)。
38.高温应控制在80℃以下，低温应控制在
‑
30℃以上，但要设置尽可能高的温度差异使钢丝穿出管材端面的试验现象更加明显；
39.钢丝伸出长度b/c值应为同一端面每间隔1/4周长取一点共计4点伸出长度的平均值(图3)。
40.例如图3中，色线位置标示管材截面的水平线，取该线穿过管道截面在管道外径上的两个点，即图3中的1.74m和1.67m，再取与色线相垂直的线穿过管道截面在管道外径上的另外两个点，即图3中的1.73m和1.69m。
41.s3：计算端面钢丝穿出百分比根据结果的百分比检测钢丝与粘接树脂的剪切状态。
42.上述方法快速检测钢丝网骨架聚乙烯复合管材中钢丝与粘接树脂的剪切强度，通过在高温及低温不同环境中短期存放后来加速钢丝与粘接树脂的剪切强度变化现象，从而加速管材应力释放过程，使复合管材制造过程中能够及时针对剪切强度变化的原因查找以便进行制造工艺的调整，改善复合管材产品的内在质量，提高了钢丝网骨架聚乙烯复合管材的综合性能及性能稳定性，从而提高使用寿命。
43.以下通过几组实验数据来反映本实施例的效果：
44.实验1：
45.批次a钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
46.粘结树脂层：100％粘接树脂(山东东宏en360型粘结树脂)；
47.管材截取尺寸为每根0.5m，共计截取6根；
48.试验箱温度设置为低温
‑
30℃、高温80℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，测试数据如表1所示。
49.表1：批次a0.5m长管材测试数据
[0050][0051]
实验2:
[0052]
批次a钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
[0053]
粘结树脂层：100％粘接树脂(山东东宏en360型粘结树脂)；
[0054]
管材截取尺寸为每根1.0m，共计截取6根；
[0055]
试验箱温度设置为低温
‑
30℃、高温80℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，测试数据如表2所示。
[0056]
表2：批次a1m长管材测试数据
[0057][0058]
实验3:
[0059]
批次a钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
[0060]
粘结树脂层：100％粘接树脂(山东东宏en360型粘结树脂)；
[0061]
管材截取尺寸为每根1.5m，共计截取6根；
[0062]
试验箱温度设置为低温
‑
30℃、高温80℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，测试数据如表3所示。
[0063]
表3：批次a1.5m长管材测试数据
[0064]
[0065][0066]
实验4:
[0067]
批次a钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
[0068]
粘结树脂层：100％粘接树脂(山东东宏en360型粘结树脂)；
[0069]
管材截取尺寸为每根2.0m，共计截取6根；
[0070]
试验箱温度设置为低温
‑
30℃、高温80℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，试验数据如表4所示。
[0071]
表4：批次a2m长管材测试数据
[0072]
[0073][0074]
实验5:
[0075]
批次a钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
[0076]
粘结树脂层：100％粘接树脂(山东东宏en360型粘结树脂)；
[0077]
管材截取尺寸为每根1.5m，共计截取6根；
[0078]
试验箱温度设置为低温
‑
20℃、高温60℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，测试数据如表5所示。
[0079]
表5：批次a
‑
20℃至60℃测试数据
[0080][0081]
实验6:
[0082]
批次b钢丝网骨架聚乙烯复合管材φ200*3.5mpa型号；
[0083]
粘结树脂层：100％聚乙烯树脂(齐鲁石化dgdb2480型聚乙烯树脂)；
[0084]
管材截取尺寸为每根1.5m，共计截取6根；
[0085]
试验箱温度设置为低温
‑
30℃、高温80℃，每6小时变更一次温度,12小时一次循环，测试数据如表6所示。
[0086]
表6：批次b1.5m长管材测试数据
[0087][0088]
对比实验1/2/3/4四组测试平均值可知，相同批次钢丝网骨架聚乙烯复合管材不同长度测试数据略有偏差，管材越长测试加速时间越长；
[0089]
对比实验1/2/3/4四组测试方差可知，同一批次的管材中，1.5米管材测试方差最小；
[0090]
对比实验3/5，可知同一批次的管材中，温差越大，加速效果越明显；
[0091]
对比实验3/6可知，粘结树脂粘结效果越差，钢丝与树脂层剪切力越小，钢丝穿出率越大。
[0092]
上述实验可以得出，利用钢丝穿出百分比判断管材复合层剪切强度的过程中，管材试样的长度、粘接树脂的粘接效果以及温度条件都是影响管材复合层剪切强度的因素之一。
[0093]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。