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静置常压焊接热塑性塑料储罐(槽)
附录G(规范性附录)
焊接的热塑性塑料结构的特征值--
应用于热塑性塑料设备设计的许用应力及蠕变模量的测定

        G. 1总则
        本附录规定了聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)及聚偏氟乙稀(PVDF)材料焊接的储槽(罐)的设计所必须的特征值的确定办法。该数据用于静置载荷。
        G .7列出了这些材料的小性能值。如果材料的性能低于G .7所列的小值,则禁止使用。
        G. 2定义、符号及缩写
        K —— 设计温度及设计寿命下的蠕变强度,MPa
        S —— 安全系数
        A1 —— 比强度影响的换算系数
        A2k—— 受介质影响的换算系数
        A2E —— 弹性模量受介质影响所考虑的换算系数
        Ec—— 设计条件(温度、应力、时间)下材料的蠕变模量,MPa
        Ec(al.).St—— 稳定设计条件下(温度、应力、时间、介质、安全系数)材料的许用蠕变模量,        Mpa
        Ec(al.).D—— 变形设计条件下(温度、应力、时间、介质)材料的许用蠕变模量,MPa
        T —— 设计温度,℃
        fs —— 短期焊接系数
        f1 —— 长期焊接系数
        σal. —— 设计条件下许用应力,MPa
        σ—— 主应力,MPa
        G.3许用应力及模量的测定
        G.3.1总则
        构件的设计计算基于长期应用,取决于载荷的特性,通常有三种形式:
        1)应力;
        2)变形(例如:挠度);
        3)稳定性(例如:短期或长期丧失稳定性);
应力的设计计算应参照蠕变强度,多数情况存在多轴应力,大主应力不应超过许用蠕变强度。
许用值由材料对应的换算系数、焊接系数、安全系数导出。
在变形及稳定性方面,关键设计参数为蠕变模量。可由蠕变模量时间-温度-应力变化图查出。如果发生稳定性问题,应考虑选择合适的安全系数。
              G.3.1.1依据强度进行的设计计算
许用应力与材料的蠕变强度、换算系数、焊接系数及安全系数有关。

……………………………… (G..1)
作为设计基础的蠕变强度K可以通过G.7.1图表中的工作时间—工作温度曲线上查出, 或是依据ISO/TR 9080来测定。
              G.3.1.2依据稳定性及变形进行的设计
热塑性塑料在应用中,用蠕变模量(Ec),代替理论力学中所应用的弹性模量。蠕变模量取决于时间、应力及温度,同时也取决于介质(尤其是有溶胀效应的介质)。对于所用材料的蠕变模量可通过其相应的蠕变模量曲线查出(图G.13到图G.27)或是根据ISO 899-2测量。
蠕变模量应用于:
——在稳定性的计算中:
……………………………………(G.2)
——变形的确定:
………………………………………… (G.3)
        G.4换算系数
              G.4.1换算系数A2
              G.4.1.1换算系数A2K
换算系数A2k量化了工作介质对热塑性塑料材料蠕变强度的影响。
        G.7.3包括常用化学介质的换算系数。
        G.7.3表中未涉及的其它介质,可参考与其性能相似的介质的换算系数或按ISO8584-1或ISO/TR 8584-2进行测试。
              G.4.1.2换算系数A2E
换算系数A2E除能引起溶胀的介质外,A2E=1。
对于能引起溶胀的介质(见表G.4中表的脚注6),A2E将通过适宜的试验进行测定。
        G.4.2换算系数A1
换算系数考虑了材料的强度随温度而变化,因此该系数由冲击强度值导出。换算系数A1的取值见表G.1。
        G.1换算系数A1


材料

工作温度℃

-10

20

40

60

PE-HD 高密度

1.2

1

1

1

PP-H    均聚物

1.8

1.3

1

1

PP-B     块状共聚物

1.2

1

1

1

PP-R     无规共聚物

1.2

1

1

1

PVC-NI 标准冲强度(PVC—U)

1.8

1.6

1.4

1.1

PVC-RI  提高的冲击强度(PVC—U)

1.6

1.3

1

1

PVC-C  经氯化的

1.9

1.8

1.6

1.2

PVDF-H  均聚物

1.6

1.4

1.2

1

        G.5焊接系数
        几种材料的焊接系数(fs及f1)见表G.2所示。
        该数值是在全面控制的焊接工艺中测得的,并且该作业应由经考试合格的、有资格的人员操作。
        短期系数适用于载荷作用时间不超过一小时,因此只有长期系数应用于构件的设计计算,有关其它材料或连接工艺的系数值要分别确定。
        G.2? 短期(fs)及长期(f1)焊接系数


工艺

材料

 

PE-HD

PP a

PVC-U b

PVC-C

PVDF

热熔对焊

fs

0.9

0.9

0.9

0.8

0.9

f1

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

热风挤出焊接

fs

0.8

0.8

——

——

——

f1

0.6

0.6

——

——

——

热风焊接

fs

0.8

0.8

0.8

0.7

0.8

f1

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

a     PP-H,PP-B,PP-R
b  PVC-NI,PCV-RI

        G.6安全系数
        安全系数S表示构件按要求使用时,在设计寿命的任何时间内,材料的蠕变强度的安全性会得到保证。
        表G.3中的安全系数是依据容器及设备所具有的潜在危险、载荷情况、工作状态等确定单独工况下的安全系数,设计人员将决定哪一种工况适用于其设计。
应用中可取中间值。
                        G.3 安全系数


载荷形式

S

载荷情况1:
室温及恒定静载荷。如遇故障不可能对人、物及环境造成危险。

1.3

载荷情况2:
变载荷(如温度、装料高度变化)。如遇故障可能对人、物及环境造成危险。

2.0

        有关稳定性的计算,见G.3.1.2,使用小的安全系数2.
        G.7蠕变强度图表、蠕模量图表及换算系数
        G.7.1蠕变强度图表(图G.1到图G.12)
        G.7.2蠕变模量图表(图G.13到图G.27)
        (图G.1~图G.27)图表见“标准曲线”PDF文稿

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