Çatlağın Büyümesi - Strain Hardening (ESC, SCG)

ISO 18488, ISO 18489

Yavaş çatlak yayılımını karakterize etme yöntemleri

PE80, PE100 veya geliştirilmiş PE100RC gibi polietilenden yapılmış borular yavaş çatlak büyümesine duyarlılık derecelerini gösterir. Bu davranışı tanımlamak için „Environmental Stress Cracking“, ESC veya „Slow Crack Growth“, SCG terimi kullanılır. Böyle bir arıza, maddenin gerilmenin çok altındadır ve bu nedenle, mekanik özelliklerin uzun vadeli değerlendirilmesi için büyük önem taşımaktadır. Çatlak, yük altında işlevini yerine getirmeyen fibriller olarak adlandırılan şeyleri gösterir. Bu mekanizmanın karakterize edilmesi için, bir dizi test ortaya çıkmıştır. Bunlar arasında:

  • Sabit basınçlı sünme testleri, ISO 1167, ISO 9080
  • Slow crack growth on notched pipes, ISO 13479
  • Full Notch Creep Test (FNCT), ISO 16770
  • Polyethylene Notch Tensile (PENT) Test, ASTM F 1473, ISO 16241
  • Bent strip ESCR test, ASTM D 1693
  • Cone test method, ISO 13480

Tanımlanan ivmelenme için, test, yüksek sıcaklıkta ve hızlandırıcı bir sıvıda, genellikle Igepal® CO-630 keskin bir üst çentikle gerçekleştirilir.

Yakın tarihli araştırmalar, çok kısa bir test süresi olsa bile SCG mülkiyetinin iyi bir şekilde tahmin edilmesini sağlayan daha fazla test yöntemi üretti. Bu test yöntemleri, kullanıcılar için test çaba ve hızlı ölçüm sonuçları önemli ölçüde azalma anlamına gelir.

Bu amaçla, 2015 yılında aşağıdaki standartlar yayınlanmıştır: 

  • ISO 18488 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of Strain Hardening Modulus in relation to slow crack growth
  • ISO 18489 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of resistance to slow crack growth under cyclic loading -- Cracked Round Bar test method

ISO 18488'e göre darbe sertleştirme modülünün belirlenmesi

Bu test yöntemi için kullanılan numune, çekme gerilmesi altında ölçülen nispeten geniş papyon küçük bir papyon çubuğudur. Darbe sertleştirme modülünün ölçümü PE'de 80° C'lik bir sıcaklıkta ve 8 ile 12 arasında bir deformasyon oranı ile gerçekleşir. Bu, gerilme noktaları % 700 ve % 1100 arasında % 400'lük bir uzama aralığına tekabül eder. Bu alanda, polimer zaten tamamen gerilir, böylece fibrillerin deformasyon davranışı ölçülebilir. Neo-Hooke (λ² - 1/λ) karşı gerçek gerilme diyagramında PE için neredeyse doğrusal bir yol elde edilmiştir. σ true = Gp (λ² - 1/λ) +C şeklinde düz bir çizgi denklemi ile açıklanmaktadır. Gp, burada hattın eğim faktörüdür. 

Strain hardening modulus measurement to ISO 18488 requires an electromechanical testing machine equipped for example as below:

  • Z005 AllroundLine (or larger) testing machine
  • Temperature chamber which permits a tensile clamp movement of at least 360 mm
  • Mechanical or optical extension measurement system, e.g. ZwickRoell videoXtens
  • Parallel-clamping specimen grips, e.g. pneumatic parallel grips testXpert Standard Test Program to ISO 18488 displaying "true stress" over neo-Hookean strain, as well as "true stress" over deformation ratio λ and calculation of GP and check of regression coefficient r

Determination of the resistance against slow crack growth under cyclic loading, to ISO 18489

This method uses a cylindrical specimen, in which a rotating initial notch has been inserted. Cyclic loading with constant force amplitude is applied to this specimen. The force amplitude is selected in order to allow slow crack growth.

The test result is the number of cycles until specimen failure and is displayed as a function of the applied stress Δσ0 at the initial crack length.

Image on right: Cylindrical specimen from PE100 with rotating notch

Test duration is kept to a minimum with the new test method to ISO 18489. It should be reduced especially at the height of the cyclic loading depending on the specimen geometry. Another advantage of this test method is that it can be performed at room temperature so that the polymer structure of the specimen is maintained.

İlgili ürünler

Gerinim sertleştirme modülünü ölçmek için, örneğin aşağıdaki ekipmanlarda bir elektromekanik test cihazı gereklidir: 

  • Test cihazı Z005 AllroundLine veya daha büyük
  • En az 360 mm'lik kelepçelerin çekme hareketi sağlayan sıcaklık bölmesi
  • Optik veya mekanik ekstansometre ölçüm sistemlerl, örn. ZwickRoell videoXtens
  • Paralel çeneler, örn. Pnömatik paralel çeneler
  • ISO 18488'e göre testXpert standardı, Neo-Hookian gerilimi üzerindeki "gerçek gerilme" nin gösterimi ve gerinim oranı, λ ve GP'nin hesaplanması ve regresyon katsayısının kontrolü üzerindeki "gerçek gerilme" ile gösterilmiştir.
ISO 18489'a göre çevrimsel yük ile yapılan ölçümler için elektrodinamik veya servohidrolik bir test cihazı gereklidir.
YUKARI