Lão hóa vật liệu có ảnh hưởng gì đến hiệu suất của các phụ kiện chủ đề HDPE

Suy thoái oxy hóa hình ảnh của vật liệu là một trong những nguyên nhân chính của sự xuống cấp hiệu suất. Trong chuỗi phân tử của polyetylen mật độ cao (HDPE), các nhóm methylen dễ bị phản ứng phân tách chuỗi dưới tác động của bức xạ cực tím. Khi ánh sáng cực tím với bước sóng 290 đến 400 nanomet liên tục được chiếu xạ, một số lượng lớn các sản phẩm oxy hóa như nhóm carbonyl và hydroxyl sẽ được tạo ra trên bề mặt của vật liệu. Hiệu ứng oxy hóa hình ảnh này đặc biệt có ý nghĩa trong các kịch bản đặt trên cao ngoài trời. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy sau sáu tháng tiếp xúc với môi trường có cường độ cực tím là 300 microwatt trên mỗi cm vuông, cường độ tác động của thành ngoài của khớp có thể giảm hơn 40%. Sự tích lũy của các sản phẩm oxy hóa sẽ không chỉ thay đổi hình thái bề mặt của vật liệu, mà còn tạo thành một mạng lưới microcrack, do đó cung cấp một kênh cho sự xâm nhập của môi trường, và cuối cùng dẫn đến sự thất bại của con dấu khớp.

Trong điều kiện nhiệt độ cao, hiệu ứng lão hóa oxy hóa nhiệt là đặc biệt rõ ràng. Khi nhiệt độ vận hành hệ thống vượt quá 60 độ C, tốc độ phản ứng gốc tự do trong chuỗi phân tử HDPE tăng theo cấp số nhân, từ đó dẫn đến việc mở rộng phân bố trọng lượng phân tử của vật liệu và giảm độ kết tinh. Thiệt hại nhiệt động này đặc biệt nổi bật trong các hệ thống đường ống hóa học.

Sự xói mòn của môi trường hóa học cũng là một yếu tố quan trọng trong việc tăng tốc độ lão hóa vật liệu. Trong một môi trường công nghiệp có chứa các ion clorua (CL⁻), phản ứng clo của chuỗi phân tử HDPE sẽ làm tăng độ giòn của vật liệu. Khi nồng độ Cl⁻ trong môi trường vượt quá 50ppm, điện trở nứt ứng suất (ESCR) của khớp có thể giảm ở tốc độ 3 lần ở nhiệt độ và áp suất bình thường. Một nhà máy xử lý nước thải ven biển đã sử dụng các khớp nối HDPE thông thường để xử lý nước thải nước muối. Chỉ sau 18 tháng hoạt động, rò rỉ hàng loạt xảy ra. Kiểm tra cho thấy các hố rỗ với độ sâu 0,2 mm đã hình thành trên thành bên trong của khớp.

Hiện tượng nứt căng thẳng môi trường (ESC) là một biểu hiện điển hình của sự kết hợp của sự lão hóa và căng thẳng vật liệu. Khi hệ thống đường ống vận chuyển một môi trường chứa chất hoạt động bề mặt, chuỗi phân tử HDPE dễ bị nứt truyền theo tác động của ứng suất liên tục. Các thí nghiệm cho thấy rằng trong dung dịch natri dodecyl sulfate 0,5%, tốc độ tăng trưởng vết nứt của khớp có ren chịu áp suất bên trong 0,8 MPa cao hơn hai bậc so với môi trường nước tinh khiết. Loại nứt căng thẳng môi trường này đặc biệt nguy hiểm trong các đường ống bị chôn vùi. Ví dụ, một đường ống dẫn khí ở một thành phố nhất định bị vỡ thảm khốc sau năm năm hoạt động do sự mất cân bằng trong áp suất phía đất.