Fatigue behavior of medium-density polyethylene pipes for gas distribution

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Fatigue behavior of medium-density polyethylene pipes for gas distribution

Nishimura, Hiroyuki / Nakashiba, Akio / Nakakura, Masahiro

Es wurde der Zusammenhang zwischen dem kriech- und ermüdungsbedingten Versagen von Gasrohrleitungen untersucht. Die Proben wurden aus Rohrwänden, bestehend aus PE-A bzw. PE-D herausgeschnitten, mit einer Kerbe versehen und auf einem elektrohydraulischem Ermüdungsprüfgerät in Rechteckschwingungen versetzt, und zwar bei Frequenzen zwischen 0,001 und 0,5 Hz, maximalen Spannungen von 2 bis 12 MPa, minimalen Spannungen von -5,9 bis 5,9 MPa und Temperaturen von 23 bis 80 Grad C. Bei einem Verhältnis von minimaler zu maximaler Spannung (R) größer als 0,25 war im Fall von PE-D die Zeit bis zum Versagen der Probe unabhängig von der Frequenz. Bei R < 0, d.h. bei einer Kompressionsspannung im Minimum, nahm bei PE-D und PE-A die Zeit bis zum Ermüdungsversagen mit abnehmender Frequenz zu. Durch graduelle Erniedrigung der Frequenz konnte die Kriechbeständigkeit der Probe abgeschätzt werden, da das zum Sprödbruch führende Ermüdungsversagen in diesem Sinne abnahm, und die die Kriechschäden anzeigende Belastungszeit zunahm. Zwischen dem reziproken Wert der Temperatur und der Zahl der Zyklen bis zum Versagen der Probe wurde eine lineare Beziehung gefunden, welche durch die Arrhenius-Gleichung beschrieben werden konnte.