Evaluation of Cracking Conditions of Butt Welded Joints in Polyethylene Pipes

• Autorzy: Werner K. , Jaruga T. , Baranowski W. , Kula M.

Warianty tytułu

PL

Ocena warunków pękania doczołowych połączeń zgrzewanych rur z polietylenu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is a description of butt welding process of polyethylene pipes which by using improper parameters can cause defects in welded joints. Internal defects are especially dangerous. The paper presents results of calculations and analysis of critical size of defects in form of internal fissures that can occur in butt welded joints of pipelines from polyethylene. At the critical fissure size, the initiation of cracking process of the welded joint can start. Polyethylene pipelines are used for transmission of liquids and gases of low temperature (cold water, gas fuel) as well as different aggressive liquids and water of high temperature used in technological processes. In this analysis the possibility of earlier occurrence of polymer creep phenomenon in elevated temperature was taken into account.

PL

Praca zawiera opis procesu zgrzewania doczołowego rur z polietylenu, który przy niezachowaniu prawidłowych parametrów procesu zgrzewania może spowodować występowanie wad w zgrzeinie. Szczególnie niebezpieczne są wady wewnętrzne. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń i analizę krytycznych wielkości wad w postaci szczelin wewnętrznych, które mogą zawierać doczołowe złącza zgrzewane rurociągów z polietylenu. Przy krytycznej wielkości szczeliny może nastąpić zainicjowanie procesu pękania złącza rurociągu. Rurociągi z polietylenu są stosowane do przesyłania płynów i gazów o niskiej temperaturze (zimna woda, paliwa gazowe) oraz różnych płynów agresywnych i wody o podwyższonej temperaturze, używanych w procesach technologicznych. W przeprowadzonej analizie uwzględniono możliwość wystąpienia wcześniej zjawiska pełzania tworzywa w podwyższonej temperaturze.

Słowa kluczowe

EN

polyethylene; butt welding; cracking

PL

polietylen; zgrzewanie doczołowe; pękanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Przetwórstwo Tworzyw
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 22, Nr 1 (169)
• Strony: 36--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Werner K.

• Faculty of Civil Engineering, Częstochowa University of Technology; ul. Akademicka 3, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Jaruga T.

• Department of Polymer Processing, Częstochowa University of Technology; Al. Armii Krajowej 19 C, 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Baranowski W.

• Department of Polymer Processing, Częstochowa University of Technology; Al. Armii Krajowej 19 C, 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Kula M.

• Department of Polymer Processing, Częstochowa University of Technology; Al. Armii Krajowej 19 C, 42-201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Grewell, D., Benatar, A.: Welding of Plastics: Fundamentals and New Developments, Int. Polym. Proc. 2007, 22, 43-60, DOI: 10.3139/217.0051.
• [2] Pressure systems PE-HD i PVC-U (Katalog - Systemy ciśnieniowe PE-HD i PVC-U), Kartoszyno, pp. 4-11 and 22-32, www.pipelife.pl (2012).
• [3] Baranowski, W., Werner K.: Analysis of crack propagation and local strain of polyethylene pipes, Polimery 2013, 58, 51-58, DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2013.051.
• [4] Pusz, A.: Pipelines from plastics (Gazociągi z tworzyw sztucznych), Monografie, seria gazownictwo nr 2, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002.
• [5] Sikora, R.: Polymer Processing (Przetwórstwo Tworzyw Polimerowych), Wyd. Pol. Lubelskiej, Lublin 2006.
• [6] Technical specification of design, construction and acceptance of gas pipeline (Specyfikacja techniczna projektowania, budowy i odbioru sieci gazowej) wyd. 3, DSG-Wrocław, Zakład Gazowniczy Wałbrzych, 2005.
• [7] Users Manual - PE Pipe-laying in Ground (Instrukcja Montażu - Układanie Rurociągów z Polietylenu (PE) w Gruncie), Wyd. Spyra Primo Poland Sp. z o.o., Mikołów 2008.
• [8] Wilczyński, A.: Polymer mechanics in design practice (Mechanika polimerów w praktyce konstrukcyjnej), WNT, Warszawa, 1984.
• [9] Qi, F. et al.: Study on Fracture Properties of High-density Polyethylene (HDPE) Pipe, Key Engineering Materials 2004, 261-263, 153-158, DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.261-263.153.
• [10] Krishnaswamy, R. K., et al.: Rapid Crack Propagation Failures in HDPE Pipes: Structure-Property Investigations, Polym. Eng. Sci., 2006, 48, 1358-1362, DOI 10.1002/pen.20582.
• [11] Guevara-Morales, A., Leevers, P.: Experimental Investigation of the Effect of Residual Stresses on Rapid Crack Propagation in Polyethylene (PE100) Pipes, Polym. Eng. and Sci. 2013, 53, 1217-1222, DOI: 10.1002/pen.23381.
• [12] Graham, G. A. C.: The Solution of Mixed Boundary Value Problems that Involve Time-Dependent Boundary Regions for Viscoelastic Materials with One Relaxation Function, Acta. Mech. 1969, 8,188-204.
• [13] Kamińskij, A. A.: Mechsanika razrušenija vjasko-uprugich tel. Kiev, Naukova Dumka, 1980.
• [14] Brown, N.: Slow Crack Growth-Notches-Pressurized Polyethylene Pipes, Polym. Eng. Sci. 2013, 47, 1951-1955, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/pen.20919.
• [15] Butt Welding Of Polyethylene Pipes, Waters & Farr, http://www.watersandfarr.co.nz/(2014).
• [16] Hutař, P., et al.: A Description of Local Material Properties Close to a Butt Weld, Key Engineering Materials, 2014, 586, 146-149, DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.586.146.
• [17] Frederick, C., et al.: High-Density Polyethylene Piping Butt-Fusion Joint Examination Using Ultrasonic Phased Array, Proceedings of the 2009 Pressure Vessels and Piping Division Conference, PVP2009, Prague, Paper number: PVP2009-77783 (2009).
• [18] Neimitz, A., et al.: Ocena wytrzymałości trwałości i bezpieczeństwa pracy elementów konstrukcyjnych zawierających defekty, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2008.
• [19] Bessonov, M. I., Kuvšinskij, E. V.: Ob osobennostjach rasvitija treščin w tverdych polimerach, Fiz. Tverd. Tel. 1961, 3, 2, 607-610.
• [20] Burdekin, F. M., Stone, D. E. W.: The crack opening displacement approach to fracture mechanics in yielding materials, J. Strain Analysis, 1966, 1, 2, 145-153, DOI: 10.1243/03093247V012145.
• [21] tech.info. Engineering Manual for Piping Systems, SIMONA (2010).
• [22] Frącz W., Krywult, B.: Design and manufacturing of plastics elements (Projektowanie i wytwarzanie elementów z tworzyw sztucznych, Oficyna Wyd. Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2005.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.