Нагрузочный стенд для исследования постоянных связок с насечками - ToronNCLS™
Испытательный стенд для определения постоянного напряжения в связках с надрезом (NCLS-тестер) обеспечивает точную оценку сопротивления медленному росту трещин (SCG) для полиэтиленовых смол высокой плотности (HDPE) и гофрированных труб, используемых в дренажных системах, водопропускных трубах и инфраструктурных сооружениях. ToronNCLS™ позволяет одновременно управлять до 30 испытательными станциями, что делает его высокопроизводительным решением для лабораторий контроля качества продукции и квалификации смол. Каждая станция работает независимо, позволяя одновременно проводить испытания нескольких образцов при различных уровнях напряжения или условиях испытаний без взаимного влияния.
Разработанная для проведения как испытания на постоянное напряжение в связках с надрезом (ASTM F2136), так и испытания на постоянное напряжение в связках без надреза (ASTM F3181), система ToronNCLS™ удовлетворяет всем требованиям оценки прочности полиэтилена высокой плотности (HDPE SCG) в одном приборе. Система автоматически нагревает и поддерживает температуру в термостатированной ванне, пневматически загружает образцы, регистрирует время отказа для каждой станции и продолжает работу после отказа станции без ручного вмешательства. Защита от потери питания сохраняет все данные о времени и параметрах ванны, обеспечивая непрерывность испытаний после неожиданных перебоев в электропитании.
Прибор ToronNCLS™ разработан для лабораторий, которым необходимы согласованные и проверяемые данные SCG для гофрированных труб из ПЭВП, образцов первичной смолы или смесей ПЭВП, полученных из вторичного сырья. Конструкция из нержавеющей стали 316L и ванны из ПТФЭ устойчива к коррозии от раствора поверхностно-активных веществ, используемого в испытаниях по стандарту ASTM F2136. Встроенный инструмент расчета нагрузки автоматически определяет необходимую нагрузку от собственного веса для каждой станции на основе геометрии образца и целевого напряжения в связках, что снижает ошибки настройки и ускоряет подготовку к испытаниям.
Области применения
Прибор ToronNCLS™ GT-UCLS-30 используется лабораториями и отделами контроля качества в тех случаях, когда необходимо проверить эксплуатационные характеристики полиэтиленовых труб высокой плотности (HDPE) перед установкой на объекте или сертификацией. Типичными пользователями являются производители труб, производители полимерных смол, транспортные агентства и сторонние испытательные лаборатории, работающие в соответствии с требованиями стандарта AASHTO M294.
- Производство гофрированных труб из ПЭВП: входной и промежуточный контроль качества материала внутренней облицовки труб для ливневой канализации, дорожных водопропускных труб и канализационных сетей в соответствии со стандартами ASTM F2136 и AASHTO M294.
- Квалификация первичной полиэтиленовой смолы высокой плотности (HDPE): испытания, проводимые поставщиком смолы для подтверждения устойчивости к растрескиванию под воздействием сжатого газа (SCG) формованных под давлением пластин перед запуском в производство.
- Оценка переработанного полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) после потребления: оценка смесей ПЭВП после переработки в гофрированных трубах в соответствии со стандартом ASTM F3181, с использованием того же оборудования, что и в стандарте F2136, но с образцами без надрезов и погружением в воду.
- Агентствам транспортной инфраструктуры: независимая проверка соответствия гофрированных дренажных труб из ПЭВП требованиям AASHTO M294 SCG перед приемкой проектов строительства автомобильных и муниципальных дорог.
- Испытания геомембран и геосинтетических материалов: оценка полиэтиленовых геомембранных покрытий в соответствии с методом ASTM D5397 с надрезом и постоянной растягивающей нагрузкой (NCTL), с использованием той же ванны и нагрузочной рамы.
- Исследования и разработки в области полимеров: сравнительная характеристика экспериментальных марок ПЭВП, добавок и условий обработки методом SCG в академических и промышленных научно-исследовательских лабораториях.
- Сторонние и аккредитованные лаборатории: эталонные испытания по стандартам ASTM F2136 и F3181 для производителей труб, проектных организаций и органов по сертификации, требующих независимых данных SCG.
Стандартный
- ASTM 5397–99: Метод испытания для оценки стойкости к растрескиванию под напряжением полиолефиновых геомембран с использованием испытания образца с надрезом на постоянную нагрузку при растяжении
- ASTM F2136-18: Испытание на постоянное напряжение с надрезом для определения сопротивления медленному росту трещин в смолах HDPE или гофрированных трубах HDPE
Методы испытаний
- Определение времени хрупкого перехода
Этот метод позволяет оценить, разрушается ли образец в течение заданного времени. Разрушенный образец считается непригодным, а целый — годным. Испытание автоматически останавливается и выдает подсказку по достижении заданного времени. - Измерение времени хрупкого перехода
Этот метод измеряет продолжительность воздействия постоянной нагрузки до разрушения образца. Время нагрузки автоматически регистрируется в ходе испытания.
Особенности прибора для измерения постоянного напряжения связок с насечками ToronNCLS™
Система ToronNCLS™ сочетает в себе высокопроизводительное параллельное тестирование с автоматическим управлением нагрузкой, коррозионностойкой конструкцией и встроенными функциями обеспечения целостности данных для сложных лабораторных условий.
- Возможность работы на 30 станциях с независимым управлением: каждая из 30 станций загружает, отсчитывает время и останавливается независимо, что позволяет проводить одновременные испытания при различных уровнях нагрузки или типах образцов без взаимного влияния.
- Работа в двух режимах тестирования: поддерживает как определение времени хрупкого перехода (пройдено/не пройдено), так и измерение времени отказа, охватывая весь спектр требований ASTM F2136 и соответствующих протоколов SCG.
- Автоматическая пневматическая загрузка и выгрузка: каждая группа из пяти держателей образцов загружается с передней панели одним нажатием кнопки; система постепенно подает нагрузку и автоматически запускает отсчет времени.
- Защита данных при отключении электроэнергии: при неожиданном отключении электроэнергии система автоматически сохраняет все параметры времени проведения испытаний и параметры ванны; после восстановления электропитания нагрев возобновляется, и отсчет времени продолжается с сохраненного состояния.
- Точный контроль уровня: уровень раствора для погружения поддерживается с точностью до 2 мм, что обеспечивает сохранение концентрации поверхностно-активного вещества на протяжении всего эксперимента.
- Поверхности, контактирующие с раствором поверхностно-активного вещества, изготовлены из нержавеющей стали 316L и политетрафторэтилена (ПТФЭ) для защиты от химического воздействия в испытательной среде Igepal.
- Стеллажи с разделительными перегородками между станциями: физические перегородки между испытательными стеллажами уменьшают потери пара в ванне и ограничивают перекрестное загрязнение между станциями, поддерживая постоянную концентрацию поверхностно-активных веществ.
- Встроенный автоматический калькулятор нагрузки: экранный инструмент рассчитывает необходимую нагрузку от собственного веса для каждой станции, исходя из размеров образца и целевого напряжения связок, сводя к минимуму ошибки при настройке оператора.
- Конструкция дренажного отверстия с наклонным дном: расположенное по центру наклонное дренажное отверстие оперативно отводит конденсат или раствор с неисправных станций, предотвращая скопление жидкости, которое может повлиять на работу остальных испытательных станций.
- Автоматическая остановка испытания при достижении 13% удлинения для стандарта ASTM F3181: при испытаниях UCLS система автоматически обнаруживает и останавливает испытание, когда образец достигает 13% удлинения (конечная длина образца 7.35 дюйма) в соответствии с требованиями стандарта F3181.
- Максимальный таймер на 9,999 часов с разрешением 10 секунд: диапазон измерения охватывает всю продолжительность расширенных испытаний SCG, обеспечивая при этом достаточное разрешение для определения времени отказа с точностью до 0.1 часа.
Теория и метод
Нагрузочный тестер для постоянных связок с насечками ToronNCLS™
Медленный рост трещин (МРТ) в полиэтилене высокой плотности (ПЭВП) происходит, когда длительное растягивающее напряжение вызывает образование хрупких трещин в местах концентрации напряжений, которые постепенно распространяются по материалу с течением времени, значительно ниже предела текучести при кратковременном воздействии. Этот тип разрушения является основной проблемой, влияющей на долговечность подземных гофрированных дренажных труб из ПЭВП. Поскольку МРТ развивается в течение десятилетий в условиях эксплуатации, ускоренные лабораторные испытания с применением повышенной температуры и активной поверхностно-активной среды позволяют воспроизвести тот же механизм хрупкого разрушения за часы или сотни часов, а не за годы.
Метод испытания NCLS (ASTM F2136) предусматривает изготовление образца гантелеобразной формы из прессованной пластины из полиэтилена высокой плотности (HDPE) или материала для внутренней облицовки труб, после чего на суженном участке вырезается точный надрез. Этот надрез служит контролируемой концентрацией напряжений, определяющей место зарождения трещины. Образец погружают в 10%-ный раствор поверхностно-активного вещества Igepal CO-630 при температуре 50°C и нагружают грузом, откалиброванным таким образом, чтобы создать заданное суммарное напряжение в поперечном сечении ниже надреза. Поверхностно-активное вещество пластифицирует аморфную полимерную фазу и снижает энергию, необходимую для разрушения фибрилл, ускоряя хрупкий режим SCG, который в противном случае преобладал бы при комнатной температуре в течение длительных периодов эксплуатации.
Прибор ToronNCLS™ GT-UCLS-30 создает нагрузку с помощью рычажного механизма с пневматической загрузкой и разгрузкой. Каждая станция автоматически начинает отсчет времени при приложении нагрузки и останавливается при разрушении образца, регистрируя время разрушения с точностью до 10 секунд. Для определения времени хрупкого перехода (режим «прошел/не прошел») система сравнивает прошедшее время с заданным пользователем целевым значением и автоматически останавливается при достижении порогового значения. В режиме измерения времени разрушения каждая станция продолжает работу независимо до момента разрушения, регистрируя время до разрушения без вмешательства в работу соседних станций. Вариант ASTM F3181 UCLS использует тот же прибор, но с более крупным ненадрезанным образцом в форме гантели, погруженным в деионизированную воду, для оценки растрескивания, вызванного загрязнениями, в PCR-HDPE.
Технические характеристики прибора для измерения постоянного напряжения связок с насечками ToronNCLS™
Технические характеристики прибора
Параметр | Параметр |
Количество испытательных станций | 30/20 |
Диапазон рабочих температур | От комнатной температуры (RT) до 95°C |
Контроль температуры | Автоматический обогрев с поддержанием температуры. |
| Максимальная нагрузка | 1.5 кг (нагрузка на образец составляет до 4.5 кг) |
| Рычаг расио | 1.3 |
Диапазон времени | 0 к 9,999 часов |
Точность времени | ± 10 секунд |
Соответствие стандартам | АСТМ Ф2136, АСТМ Ф3181 |