CN203259456U

CN203259456U - 用于电熔接头剥离试验的装置

Info

Publication number: CN203259456U
Application number: CN 201320181984
Authority: CN
Inventors: 郑津洋; 侯东圣; 施建峰; 师俊
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2023-04-11

Abstract

本实用新型涉及电熔接头剥离试验，旨在提供一种用于电熔接头剥离试验的装置。该装置包括承载平台、端部压板、尾部压板、可拆卸接头和链条；端部压板、尾部压板与承载平台之间通过螺栓连接用于固定试样；承载平台还通过螺栓与可拆卸接头连接，可拆卸接头与拉伸试验机下夹具通过销相联；链条的一端与试验机上夹具相联，另一端通过销与设于试样上的牵引孔相连。本实用新型使焊缝结合面处的有效长度减小，强度降低，有助于实现高强度接头试样的有效剥离；体现了剥离接头试样熔融区的难易程度，受环境因素影响较小，且不依靠试验人员的主观判断，可以用来客观定量评价接头粘结强度。

Description

用于电熔接头剥离试验的装置

技术领域

本实用新型涉及一种检验高强度电熔接头粘结强度且方便客观定量评价的剥离试验方法以及一套相应的试验装置，特别是一种用于电熔接头剥离试验的装置。

背景技术

聚乙烯管韧性好、抗冲击、耐腐蚀，且使用寿命长、运行能耗和维护成本低，在石油、化工、市政等领域得到了越来越多的应用。电熔接头是聚乙烯管最广泛使用的连接方式之一，也是管道系统安全的薄弱环节。研究表明电熔接头的主要失效原因是管材与套筒之间焊接界面的粘结性能没有达到要求。

剥离试验可以有效模拟电熔接头被剥离的过程，能够反映接头抗剥离性能，被认为是评价聚乙烯管材/电熔承口熔接质量的有效手段之一。ISO13954-1997 Peel decohesion test for PE electrofusion assemblies of nominal outside diameter greater than or equal to 90mm以及国内与之等同的GB/T 19808-2005《塑料管材和管件，公称外径大于或等于90mm的聚乙烯电熔组件的拉伸剥离试验》，是目前进行拉伸剥离试验的主要参考标准。标准详细介绍了拉伸剥离试验方法：从电熔接头切割下来的测试样条，竖直固定，在拉伸载荷的作用下，试样熔融面逐渐被剥离。

一次有效剥离要求试样沿着或靠近熔融区平面失效。但是研究表明，焊接结合面所能承受的力高于套筒及管材本身所能承受的力。因此按照现有标准规定的拉伸剥离试验方法来检测高强度接头焊接质量时，管材会在熔融面被剥开前发生断裂，很难实现有效剥离。具体原因是：剥离过程中，试样承受拉伸载荷；拉伸力较小时，由于高强度接头使熔融区具有很高的整体强度，焊接界面不会发生破坏；与此同时，强度相对较小的管材发生严重弯曲变形和拉伸变形；拉伸载荷继续增大，管材处聚乙烯相较焊接区域的聚乙烯优先屈服，并在熔融平面被剥离之前发生韧性破坏。故常规剥离试验方法无法检测高强度接头的熔融区质量。

此外，现有标准通过管壁、管件壁或融合面剥离后的破坏特征和脆性剥离百分数表征组件的剥离强度。一方面，试样表面破坏特征易受试验环境和试验操作影响，不利于保证检测结果的准确度；另一方面，脆性剥离百分数依赖于人眼对失效形式的主观判断，不利于保证检测结果的精度。因此，按照现有标准规定的剥离试验方法，难以发展出一个客观定量指标来表征电熔组件的剥离强度，制约了标准的进一步推广。

随着电熔接头技术的发展，被检测接头强度不断提高，需要一种针对高强度接头行之有效且方便客观定量评价其粘结强度的剥离试验方法。但是，国内外尚无满足上述要求的剥离试验方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种可以用来检验高强度接头焊接质量且方便客观定量评价的剥离试验装置及方法。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种用于电熔接头剥离试验装置，包括力学拉伸试验机，还包括承载平台、端部压板、尾部压板、可拆卸接头和链条；承载平台上表面的中间区域、端部压板下表面和尾部压板下表面均具有交错的纵横纹路；端部压板、尾部压板与承载平台之间通过螺栓连接用于固定试样；承载平台还通过螺栓与可拆卸接头连接，可拆卸接头与拉伸试验机下夹具通过销相联；链条的一端与试验机上夹具相联，另一端通过销与设于试样上的牵引孔相连。

作为一种改进，所述承载平台上开有8个贯穿的螺纹通孔，其下表面环绕平台中心开有4个螺纹盲孔；端部压板开有两个贯穿的光孔，尾部压开有四个贯穿的光孔；所述可拆卸接头包括法兰和圆柱底座，法兰在对应承载平台下表面的四个螺纹孔的相对位置开有四个光孔，圆柱底座开有横向的销孔。

本实用新型中的装置，其用于电熔接头剥离试验的方法，包括以下步骤：

（1）按照GB/T 19808-2005的要求加工试样，然后在试样电熔套筒的表面加工一个深至加热电阻丝上表面的沟槽，以减小焊缝接合面处的有效长度；并在试样的套筒伸长端开设牵引孔，牵引孔的中心位于套筒的上下中线，且与第一根电阻丝、套筒根部之间的距离相等；

（2）将试样放在承载平台中央，用尾部压板固定试样管材伸长段并尽量抵住试样套筒的根部；根据试样接头部分的长度和试样上牵引孔的位置，确定端部压板的位置后夹紧试样的接头；

（3）将链条的一端与试验机上夹具相联，另一端通过销与试样的牵引孔相连；

（4）确认试样固定牢靠、管材紧贴承载平台，并且牵引孔中心、承载平台中心均在上下夹具的中心轴线上；

（5）开始试样的剥离试验；整个剥离过程中，外载荷垂直于焊接界面，由熔融区主要承载，高强度接头试样的失效位于或靠近焊接平面，管材和套筒保持完好，为一次有效剥离；停止试验，保存数据；

（6）通过外载荷作用点处的力-位移积分得到整个剥离过程的拉伸剥离能，用来表征接头粘结强度。

本实用新型的剥离试验方法是借助一套剥离装置，将试样水平固定，熔融面在垂直力作用下实现有效剥离，通过力学拉伸试验机记录相关数据来表征接头的粘结强度。

本实用新型的试样按照GB/T 19808-2005的要求加工，然后在试样套筒部分的表面加工一个沟槽，深至加热电阻丝上表面，从而减小焊缝接合面处的有效长度。

本实用新型的剥离试验装置中，端部压板和尾部压板与承载平台连接的相对位置可以根据不同接头试样进行调整。

本实用新型的剥离试验方法的原理是，力学拉伸试验机通过链条施加的拉伸载荷垂直作用在接头熔融面，由于样条被牢牢地水平固定，外载荷主要由焊接界面承受。随着外载荷的不断增加，焊缝缺口处逐渐张开，直到焊缝接合面处撕裂。整个剥离过程中，外载荷作用点处的力和位移被记录。

现对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

利用本实用新型可以将高强度接头试样的失效引到或靠近焊接平面，从而实现对高强度接头的有效剥离。具体表现为：

(1) 试样表面开沟槽，将整个熔融区分为两部分。焊缝结合面处的有效长度减小，强度降低，有助于实现高强度接头试样的有效剥离。整个熔融区的聚乙烯均匀分布，轴向力学性质保持一致，故部分熔融区的粘结强度可以代表开槽前整个熔融区的粘结强度水平；

(2) 增加装置零件表面的粗糙度，可以防止试样在外载荷的作用下打滑或被拖出，加强了试样的固定；

(3) 压板与承载平台的连接位置可以调整，保证装置对不同尺寸高强度接头试样的适用性；

(4) 可拆卸接头将装置的主体部分与拉伸试验机下夹具相联，借助力学试验机的拉伸载荷来剥离接头试样，大大方便了本实用新型的剥离试验方法的使用；

(5) 试样水平放置，两端被牢牢夹紧在承载平台与压板之间，可以防止剥离过程中试样的弯曲、拉伸变形，从而避免试样的管材部分因大变形而发生韧性破坏，有助于实现高强度接头试样的有效剥离；

(6) 整个剥离试验过程，外载荷与接头剥离面始终垂直，一方面可以防止试样被水平拖出，有利于试样的固定，另一方面外载荷主要由熔融区承载，不仅有助于实现高强度接头试样的有效剥离，也可以排除管材承载对检测结果的影响；

(7) 试验机系统记录的相关力学数据，体现了剥离接头试样熔融区的难易程度，受环境因素影响较小，且不依靠试验人员的主观判断，可以用来客观定量评价接头粘结强度。

附图说明

图1电熔接头试样结构示意图；

图2 本实用新型具体实施例的承载平台示意图；

图3本实用新型具体实施例的端部压板示意图；

图4本实用新型具体实施例的尾部压板示意图；

图5本实用新型具体实施例的可拆卸接头示意图；

图6本实用新型具体实施例的装置主体示意图；

图7本实用新型具体实施例的试验装配示意图。

图1中的附图标记：电熔套筒1，加热电阻丝2，沟槽3，牵引孔4，聚乙烯管5，实际剥离区域6；

图6中的附图标记：承载平台7，端部压板8，垫圈9，尾部压板10，内六角螺栓11，可拆卸接头12。

具体实施方式

待检测试样：按照GB/T 19808-2005要求制成的待检测试样，在试样电熔套筒1的表面加工一个深至加热电阻丝2上表面的狭窄的沟槽3，沟槽3位于第六和第七根电阻丝之间。在试样的套筒伸长端开设牵引孔，牵引孔的中心位于套筒的上下中线，且与第一根电阻丝、套筒根部之间的距离相等。如图1。

剥离试验装置的承载平台7如图2所示，承载平台7开有8个螺纹通孔，下表面环绕平台中心开有4个螺纹盲孔，上表面中心区域加工有交错的纵横纹路。端部压板8如图3所示，端部压板8开有两个光孔，其下表面加工有纹路。尾部压板10如图4所示，尾部压板10开有四个光孔，其下表面加工有纹路。可拆卸接头12包括法兰和圆柱底座如图5，法兰在对应承载平台7下表面的四个螺纹孔的相对位置，开有四个光孔，圆柱底座上开有销孔。

端部压板8、尾部压板10和可拆卸接头12通过六角螺栓与承载平台7连接，完成装置主体的装配，如图6所示。利用销将可拆卸接头与力学拉伸试验机相连，装置安装完毕。

本实施例中，电熔接头的剥离试验按照以下步骤实施：

(1) 将试样放在承载平台7中央的粗糙区，用尾部压板10固定试样的聚乙烯管5伸长段，要尽可能抵住电熔套筒1的根部，根据接头部分的长度和牵引孔4的位置，确定端部压板8的位置夹紧试样的接头，如图7所示；

(2) 链条的一端通过销与试样相连，另一端直接连接试验机的上夹具；

(3) 确认装置安装正确，试样固定牢靠，输入试验参数，开始剥离试验；

(4) 对于图1形式的试样，试样焊接平面最终被完全剥开的基本过程如下：随着外加拉伸载荷的增大，试样样条在牵引孔4处发生轻微的弯曲变形。接着在有效熔融区牵引孔一侧，电熔套筒1与聚乙烯管5之间的间隙张开，熔融区开始被撕裂。随着外载荷的继续增加，焊缝缺口逐渐张开，电熔丝逐渐脱落，直到整个焊缝接合面处撕裂。整个剥离过程中，外载荷垂直于焊接界面，由熔融区主要承载，高强度接头试样的失效位于或靠近焊接平面，聚乙烯管5和电熔套筒1保持完好，为一次有效剥离。停止试验，保存数据；

(5) 通过外载荷作用点处的力-位移积分得到整个剥离过程的拉伸剥离能，用来表征接头粘结强度。

还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联系想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims

1.用于电熔接头剥离试验的装置，包括力学拉伸试验机，其特征在于，还包括承载平台、端部压板、尾部压板、可拆卸接头和链条；承载平台上表面的中间区域、端部压板下表面和尾部压板下表面均具有交错的纵横纹路；端部压板、尾部压板与承载平台之间通过螺栓连接用于固定试样；承载平台还通过螺栓与可拆卸接头连接，可拆卸接头与拉伸试验机下夹具通过销相联；链条的一端与试验机上夹具相联，另一端通过销与设于试样上的牵引孔相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述承载平台上开有8个贯穿的螺纹通孔，其下表面环绕平台中心开有4个螺纹盲孔；端部压板开有两个贯穿的光孔，尾部压开有四个贯穿的光孔；所述可拆卸接头包括法兰和圆柱底座，法兰在对应承载平台下表面的四个螺纹孔的相对位置开有四个光孔，圆柱底座开有横向的销孔。