Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä

Pekka Pankakoski, Tero Uuttu, Pentti Kauppinen, Matti Sarkimo, Pertti Auerkari

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Lasikuitulujitemuovien käyttöalaa prosessiputkistoissa voidaan laajentaa entisestään, jos voidaan hyväksyä nykyistä korkeammat sisällön lämpötilat. Lämpöeristämättömän putken lujuus on eristettyä parempi, kun putken ulkopinnan läheisyydessä oleva materiaali kantaa merkittävän osan jännityksistä. Sallittua sisällön lämpötilaa voidaan tällöin periaatteessa nostaa. Lujitemuoviputken lujuutta voivat kuitenkin laskea putkeen kohdistuvat tilapäiset ylikuormitukset, jotka ilmenevät tavallista korkeampina lämpötiloina (lämpösykleinä) tai iskurasituksina. Tutkimuksessa selvitettiin kokeellisesti sisällön lämpötilan, lämpösyklien ja iskuvaurion vaikutusta eristämättömän paineputken (DN 125 PN 10 VE) jäännöslujuuteen ja elinikään. Eristämättömien astioiden paineistus 10 bar paineeseen kasvatti kehävenymää, kun sisällön lämpötila oli 140 <F128M>É<F255D>C ja ulkopinta oli vapaasti kosketuksissa 20 <F128M>É<F255D>C huoneilman kanssa. Sisällön lämmitys, pito 170 <F128M>É<F255D>C tai 200 <F128M>É<F255D>C tasolla ja vapaa jäähtyminen takaisin 140 <F128M>É<F255D>C:seen aiheutti aluksi kehän kutistumista. Tällaisten lämpösyklien aiheuttama nettovenymä muutaman jakson jälkeen alkoi hieman kasvaa. Kuitenkin jos pidetään sallittuna kehävenymänä 140 <F128M>É<F255D>C:ssa 0,5 %:a, putki ilmeisesti kestää yli 100 lämpösykliä, kun pitoaika huippulämpötilassa ei ylitä yhtä tuntia. Sen sijaan 30 bar painetasolla putki sietää sisällön 200 <F128M>É<F255D>C lämpötilaa vain muutaman tunnin. Staattisella 10 bar paineella 140 <F128M>É<F255D>C:ssa ei havaittu merkitsevää virumisvenymää 350 h testausajassa. Tarkasteltava putkityyppi kestää siis tilapäisiä lyhytaikaisia lämmitysjaksoja 170 <F128M>É<F255D>C:seen ja 140 <F128M>É<F255D>C:ssa pitempiaikaistakin (>> 1 000 h/10 bar) rasitusta. Iskuvaurioitetun putken vuotopaine oli käytännössä olematon, kun iskuenergia ylitti noin 15 J, tai vaurion halkaisija noin 27 mm, kun molemmat on normalisoitu ø 125 mm:n putkelle. Näistä suureista soveltuu parhaiten käytännön mittauksiin vaurion halkaisija d (mm), jonka funktiona vuotopaine p (bar) on muotoa p = 10 d + 270 (max. 110 bar), normalisoituna ø 125 mm:n putkelle.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages62
    ISBN (Print)951-38-4119-7
    Publication statusPublished - 1992
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
    Number771
    ISSN1235-0613

    Keywords

    • glass fibers
    • reinforced plastics
    • thermal stresses
    • temperature
    • impact strength
    • durability
    • service life
    • life (durability)
    • pressure vessels
    • process variables
    • pipes (tubes)
    • experimental design
    • damage assessment
    • failure
    • creep strength
    • creep properties
    • GFRP

    Cite this

    Pankakoski, P., Uuttu, T., Kauppinen, P., Sarkimo, M., & Auerkari, P. (1992). Lämpö- ja iskurasitettujen lujitemuovipaineastioiden jäännöslujuus ja elinikä. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 771