Kakav učinak ima starenje materijala na izvedbu HDPE -ovog niza

Foto-oksidativna degradacija materijala jedan je od glavnih uzroka degradacije performansi. U molekularnom lancu polietilena visoke gustoće (HDPE), metilenske skupine su sklone reakcijama ukidanja lanca pod djelovanjem ultraljubičastog zračenja. Kada se ultraljubičasto svjetlo s valnom duljinom od 290 do 400 nanometara kontinuirano ozrači, na površini materijala stvorit će se veliki broj oksidacijskih produkata poput karbonilnih i hidroksilnih skupina. Ovaj foto-oksidativni učinak posebno je značajan u scenarijima postavljanja na otvorenom. Eksperimentalni podaci pokazuju da nakon šest mjeseci izlaganja okolišu s ultraljubičastom intenzitetom od 300 mikrovata po kvadratnom centimetru, snagu udara vanjskog zida zgloba može pasti za više od 40%. Akumulacija oksidacijskih proizvoda ne samo da će promijeniti površinsku morfologiju materijala, već će tvoriti i mrežu mikrokraka, pružajući na taj način kanal za prodor medija i na kraju doveo do neuspjeha spojnog pečata.

U uvjetima visokih temperatura, učinak starenja toplinske oksidacije posebno je očit. Kad operativna temperatura sustava prelazi 60 stupnjeva Celzijevih, brzina reakcije slobodnih radikala u molekularnom lancu HDPE eksponencijalno se povećava, što zauzvrat dovodi do širenja raspodjele molekularne težine materijala i smanjenja kristalnosti. Ovo termodinamičko oštećenje posebno je istaknuto u kemijskim cjevovodima.

Erozija kemijskih medija također je važan čimbenik u ubrzanju starenja materijala. U industrijskom okruženju koje sadrže kloridne ione (CL⁻), reakcija kloriranja molekularnog lanca HDPE povećat će krhkost materijala. Kad koncentracija CL⁻ u mediju prelazi 50ppm, otpor pucanja naprezanja (ESCR) zgloba može se smanjiti brzinom od 3 puta veća od normalne temperature i tlaka. Postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda koristio je obične HDPE navojne spojeve za liječenje fiziološke otpadne vode. Nakon samo 18 mjeseci rada, došlo je do propuštanja šarže. Inspekcija je utvrdila da su se jame s dubinom od 0,2 mm formirale na unutarnjem zidu zgloba.

Fenomen pucanja stresa u okolišnom stresu (ESC) je tipična manifestacija spajanja starenja materijala i stresa. Kada sustav cjevovoda transportira medij koji sadrži površinski aktivne tvari, molekularni lanac HDPE sklon je širenju pukotina pod djelovanjem kontinuiranog stresa. Eksperimenti pokazuju da je u 0,5% otopini natrijevog dodecil sulfata brzina rasta pukotina navojnog zgloba podvrgnuta unutarnjem tlaku od 0,8 MPa dva reda veće od srednjeg medija čiste vode. Ova vrsta pucanja stresa u okolišu posebno je opasna u zakopanim cjevovodima. Na primjer, plinovod u određenom gradu pretrpio je katastrofalnu puknuće svog zgloba nakon pet godina rada zbog neravnoteže u tlaku na strani tla.