CN112414832B - 多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法 - Google Patents

多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法。包括下套筒、上套筒、支架、加热装置和驱动设备；假设待测塑料管自内向外依次由内层、粘结层和外层构成，则下套筒的内径大于待测塑料管内层的外径且小于或等于待测塑料管外层的外径；上套筒的外径小于待测塑料管内层的内径；上套筒侧壁上沿径向滑动设置有多个尖锥，尖锥的尖部朝向上套筒的外侧；使用时，下套筒竖直放置，将待测塑料管同轴置于下套筒的顶部，将上套筒同轴置于待测塑料管内，通过加热装置向待测塑料管与上套筒之间的缝隙内通热蒸气，热处理后用驱动设备驱动尖锥向外移动刺入待测塑料管的内层；下压上套筒，检测压力，得到剪切强度，以此评价该多层共挤塑料管耐温性能。

Description

多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法
技术领域
本发明涉及管道耐温性能测试技术，具体涉及一种多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法。
背景技术
目前国内已经开发了基于多层共挤技术制备塑料管及其复合管，既解决了腐蚀问题，又明显降低了投资成本。然而，对于高分子材料而言，不论是普通热塑性塑料，还是耐温性能较好的，其耐温性能都远远低于金属材料。在实际服役环境下，经常发生因高温导致管材失效的事故发生。针对热塑性塑料耐温性能，应采用相关评价方法加以评价及控制。但是，对于多层共挤塑料管的耐温性能测试缺乏较好的办法，目前传统方法为维卡软化温度测试法，该方法针对纯塑料管材进行测试，对于多层共挤，且内衬较薄的管材无法准确评价其耐温性能。另外，该法仅对小块试样进行测试，无法评价粘接效果，不能综合评估整管的耐温性能。
发明内容
针对现有多层共挤塑料管耐温性能测试的技术缺点，本发明目的是提供一种低成本、高性能的多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：
多层共挤塑料管耐温性能测试装置，包括下套筒、上套筒、支架、加热装置和驱动设备；
假设待测塑料管自内向外依次由内层、粘结层和外层构成，则下套筒的内径大于待测塑料管内层的外径且小于或等于待测塑料管外层的外径；上套筒的外径小于待测塑料管内层的内径；
上套筒侧壁上沿径向滑动设置有多个尖锥，尖锥的尖部朝向上套筒的外侧；上套筒上下滑动安装在支架上；
加热装置能产生热蒸气；驱动设备能驱动尖锥沿上套筒的径向自内向外滑动；
使用时，下套筒竖直放置，将待测塑料管同轴置于下套筒的顶部，将上套筒同轴置于待测塑料管内，通过加热装置向待测塑料管与上套筒之间的缝隙内通热蒸气以对待测塑料管内层进行热处理，热处理之后采用驱动设备驱动尖锥向外移动刺入待测塑料管的内层；下压上套筒，检测压力。
优选的，还包括底座，底座上表面设置有十字线，十字线的横线和纵线上均刻有刻度；使用时，通过观察十字线上的刻度调整下套筒的位置，使下套筒的轴线通过十字线的交叉点；通过调整支架的位置，使上套筒的轴线通过十字线的交叉点。
优选的，支架包括横梁和至少两个竖杆，上套筒沿纵向放置，上套筒顶部固定在横梁上，两个竖杆上沿纵向设置有导轨，横梁两端滑动安装在竖杆的导轨上。
优选的，上套筒上端的侧壁上开设有热蒸气入口。
优选的，尖锥在上套筒侧壁上均匀布置。
优选的，尖锥为十字尖锥。
优选的，尖锥一端为圆锥体，另一端为圆柱体，圆柱体位于上套筒侧壁上的通孔中。
优选的，驱动设备驱动设备下端为圆锥体，上端为圆柱体。
多层共挤塑料管耐温性能测试方法，基于所述的装置，包括：
步骤一：将待测塑料管同轴置于下套筒上，将上套筒同轴置于待测塑料管内；
步骤二：利用加热装置向待测塑料管与上套筒之间的缝隙内通热蒸气，对待测塑料管内层进行热处理；
步骤三：热处理完成后，驱动设备驱动上套筒上的尖锥刺入待测塑料管的内层；
步骤四：在万能试验机上下压上套筒，使上套筒受力并传递至尖锥处，引发待测塑料管的内层与外层的剪切作用，通过测压力判断该待测塑料管的耐温性能。
优选的，步骤三中，使尖锥刺入到待测塑料管的内层壁厚的1/2处。
本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：
本发明装置使用时，通过对待测塑料管内壁加热，使得热量从管道内壁向外壁扩散，实现模拟现场工况实际输送介质状态，然后将尖锥刺入待测塑料管的内层，并下压上套筒，从而使待测塑料管的内层和外层之间产生剪切作用，通过测试剪切强度，评价该多层共挤塑料管耐温性能，同时还能明确粘接层粘接效果；这是因为粘接材料属于高分子材料，随着温度升高其粘接性能会出现下降的趋势。当粘接强度下降时，对应的层间剪切强度也出现下降。因此能通过剪切强度来反映耐温性能。
进一步的，通过下部底座上刻度标识，保证上套筒及下套筒处于中心位置，保证待测塑料管不偏心。
本发明方法通过测试剪切强度，评价多层共挤塑料管耐温性能。加热完成后可立即对内层及外层进行剪切强度测试，模拟管道受输送介质冲刷情况下可能会对共挤管层与层之间造成剪切甚至错位滑移破坏等。本发明方法温度可控，且可针对不同内层、粘接层材料提供不同温度的热源。
附图说明
图1为多层共挤塑料管耐温性能测试装置示意图；
图2为多层共挤塑料管结构图；
图中：1驱动设备，2横梁，3热蒸气入口，4尖锥，5上套筒，6支架，7下套筒，8底座，9十字线，10加热装置，11内层，12粘结层，13外层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，包括底座8、下套筒7、上套筒5、支架6、加热装置10和驱动设备1。
底座8上表面设置有十字线9，十字线9的横线和纵线上均刻有刻度。
假设待测塑料管自内向外依次由内层、粘结层和外层构成，则下套筒7的内径大于待测塑料管内层的外径，且小于或等于待测塑料管外层的外径。
上套筒5侧壁上沿径向滑动设置有多个尖锥4，尖锥一端为圆锥体，另一端为圆柱状，圆柱状位于上套筒5侧壁上的通孔中，尖锥4的尖部朝向上套筒5的外侧，且尖锥4在上套筒5侧壁上均匀布置。上套筒5的外径小于待测塑料管内层的内径。上套筒5上下滑动安装在支架6上，具体是：支架6包括横梁2和至少两个竖杆，上套筒5沿纵向放置，上套筒5顶部固定在横梁2上，两个竖杆上沿纵向设置有导轨，横梁2两端滑动安装在竖杆的导轨上。尖锥4为十字尖锥。上套筒5上端的侧壁上开设有热蒸气入口3。
尖锥可以在垂直于上套筒外壁的方向上内外滑移，从而通过驱动设备下移，从内顶压十字尖锥，使得其刺入内层，并且通过选择驱动设备外径，保证刺入量为内层壁厚的1/2。
加热装置10能产生热蒸气。驱动设备1能驱动尖锥4沿上套筒5的径向自内向外滑动。在本实施例中，驱动设备1下端为圆锥体，上端为圆柱体。
使用时，下套筒7竖直置于底座8上，通过观察十字线9上的刻度调整下套筒7的位置，使下套筒7的轴线通过十字线9的交叉点；将待测塑料管同轴置于下套筒7的顶部，将上套筒5置于待测塑料管内，通过调整支架6的位置，使上套筒5的轴线通过十字线9的交叉点。加热装置10通过热蒸气入口3向上套筒5和待测塑料管之间的缝隙内通热蒸气以对待测塑料管的内层进行热处理，热处理之后采用驱动设备1驱动尖锥4向外移动刺入待测塑料管的内层。
本发明采用多层共挤塑料耐温性能测试装置完成该多层共挤塑料管耐温性能测试评价。
具体的应用方法如下：
步骤一：将待测塑料管安装于设备上，保证待测塑料管的外层置于下套筒7上，通过移动横梁2，将带有尖锥4的上套筒5置于待测塑料管之内。通过底座8上的刻度标识，保证上套筒5、下套筒7以及待测塑料管中心重合；
步骤二：利用加热装置10，通过上套筒5上的热蒸气入口3进行通热蒸气，利用该气体对管段内壁进行加热，温度为70℃，加热时间长度为4h；
步骤三：加热完成后，驱动设备1低端的挤压设备，使得上套筒外壁的尖锥4刺入待测塑料管的内层，使其深入到多层共挤塑料管内层壁厚的1/2处；
步骤四：在万能试验机上下压上套筒5，使其受力传递至尖锥4处，最终引发内层与外层的剪切作用，通过测压力判断该待测塑料管的耐温性能。
下面结合示意图，通过一个具体实施例进行说明。
PA11/PE共挤塑料管(内径50mm；总壁厚7mm，其中：如图2所示，内层11PA11壁厚2mm，热熔胶粘结层12壁厚1mm，外层13厚度4mm)耐温性能测试方法：
步骤一：选择内径为60mm、外径为70mm的下套筒7，将待测塑料管安装于设备上，保证待测塑料管的外层13置于设备的下套筒7之上，通过移动支架6上的横梁2，将带有尖锥4总长度为15mm的上套筒5置于待测塑料管之内。上套筒5的内径为38mm、外径为48mm，其与待测塑料管缝隙宽度为1mm。通过底座上的刻度标识，保证上套筒5、下套筒7以及待测塑料管中心重合；
步骤二：利用加热装置10，通过上套筒5的热蒸气入口3进行通热蒸气，该热蒸气温度为70℃，利用该气体对待测塑料管内壁进行加热，模拟输送介质时受热状态，加热时间长度为4h；
步骤三：加热完成后，选择驱动设备1的外径22mm，利用驱动设备1挤压上套筒5，使得上套筒5外壁的十字尖锥4刺入待测塑料管的内层，使其深入到多层共挤塑料管内层11壁厚的1/2处，即深入内层1mm；
步骤四：在万能试验机上下压上套筒5，使其受力传递至十字尖锥处4，最终引发内层11与外层13的剪切作用，利用万能试验机测试压力，然后计算出剪切强度值，判断该待测塑料管的耐温性能，计算其剪切强度为6.3MPa，表明待测塑料管耐温性能较好。

Claims (10)

1.多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，包括下套筒(7)、上套筒(5)、支架(6)、加热装置(10)和驱动设备(1)；
待测塑料管自内向外依次由内层、粘结层和外层构成，则下套筒(7)的内径大于待测塑料管内层的外径且小于或等于待测塑料管外层的外径；上套筒(5)的外径小于待测塑料管内层的内径；
上套筒(5)侧壁上沿径向滑动设置有多个尖锥(4)，尖锥(4)的尖部朝向上套筒(5)的外侧；上套筒(5)上下滑动安装在支架(6)上；
加热装置(10)能产生热蒸气；驱动设备(1)能驱动尖锥(4)沿上套筒(5)的径向自内向外滑动；
使用时，下套筒(7)竖直放置，将待测塑料管同轴置于下套筒(7)的顶部，将上套筒(5)同轴置于待测塑料管内，通过加热装置(10)向待测塑料管与上套筒(5)之间的缝隙内通热蒸气以对待测塑料管内层进行热处理，热处理之后采用驱动设备(1)驱动尖锥(4)向外移动刺入待测塑料管的内层；下压上套筒(5)，检测压力。
2.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，还包括底座(8)，底座(8)上表面设置有十字线(9)，十字线(9)的横线和纵线上均刻有刻度；使用时，通过观察十字线(9)上的刻度调整下套筒(7)的位置，使下套筒(7)的轴线通过十字线(9)的交叉点；通过调整支架(6)的位置，使上套筒(5)的轴线通过十字线(9)的交叉点。
3.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，支架(6)包括横梁(2)和至少两个竖杆，上套筒(5)沿纵向放置，上套筒(5)顶部固定在横梁(2)上，两个竖杆上沿纵向设置有导轨，横梁(2)两端滑动安装在竖杆的导轨上。
4.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，上套筒(5)上端的侧壁上开设有热蒸气入口(3)。
5.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，尖锥(4)在上套筒(5)侧壁上均匀布置。
6.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，尖锥(4)为十字尖锥。
7.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，尖锥一端为圆锥体，另一端为圆柱体，圆柱体位于上套筒(5)侧壁上的通孔中。
8.根据权利要求1所述的多层共挤塑料管耐温性能测试装置，其特征在于，驱动设备(1)下端为圆锥体，上端为圆柱体。
9.多层共挤塑料管耐温性能测试方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置，包括：
步骤一：将待测塑料管同轴置于下套筒(7)上，将上套筒(5)同轴置于待测塑料管内；
步骤二：利用加热装置(10)向待测塑料管与上套筒(5)之间的缝隙内通热蒸气，对待测塑料管内层进行热处理；
步骤三：热处理完成后，驱动设备(1)驱动上套筒(5)上的尖锥(4)刺入待测塑料管的内层；
步骤四：在万能试验机上下压上套筒(5)，使上套筒(5)受力并传递至尖锥(4)处，引发待测塑料管的内层与外层的剪切作用，通过测压力判断该待测塑料管的耐温性能。
10.根据权利要求9所述的多层共挤塑料管耐温性能测试方法，其特征在于，步骤三中，使尖锥(4)刺入到待测塑料管的内层壁厚的1/2处。
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