[發(fā)明專利]一種測試高模量聚乙烯繩索蠕變性能的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111563215.0
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114252334A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樂偉章;吳聲龍;吳翔;吳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇神韻繩纜有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/32;G01N3/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31230
• 代理人: 蔡海淳

一種測試高模量聚乙烯繩索蠕變性能的方法，屬高分子纖維繩索性能檢測領(lǐng)域。在常溫條件下，由銷柱固定繩索試樣插接眼環(huán)的試驗機(jī)用以進(jìn)行繩索蠕變性能的測試；由試驗機(jī)銷柱的拉伸、停頓、往復(fù)循環(huán)運動，用以消除繩索的結(jié)構(gòu)伸長；繩索試樣在預(yù)選張力T緊張一段時間后由繩索試樣中部兩標(biāo)記的位移用以計算得到繩索的蠕變伸長率、蠕變速率和比應(yīng)力值；采用銷柱固定插接眼環(huán)試樣試驗機(jī)的兩銷柱的間距不小于1800mm；張力T選擇繩索斷裂強(qiáng)力的50％至20％，其偏差范圍為0.1～1﹪；兩標(biāo)記的間距不低于1000mm；在載荷恒定下進(jìn)行高模量聚乙烯繩索蠕變性能的蠕變伸長率、蠕變速率及比應(yīng)力的測定。可用于建立斷裂強(qiáng)力不同的、各種線密度的高模量聚乙烯繩索蠕變性能的模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子纖維繩索性能檢測領(lǐng)域，具體涉及一種測試高模量聚乙烯繩索荷蠕變性能的方法。

背景技術(shù)

高模量聚乙烯纖維是繼碳纖維和芳綸之后出現(xiàn)的第三代高性能纖維，用其制造的繩索的斷裂強(qiáng)度是最高的，為鋼絲繩的8倍；在斷裂強(qiáng)力相同時所需直徑最細(xì)，為聚丙烯繩的50％；在相同直徑時其斷裂強(qiáng)力最大，為聚丙烯繩的3.8倍；其疲勞強(qiáng)度極高，在加速疲勞后測試的強(qiáng)力保持率＞100％。

高模量聚乙烯纖維的高性能，決定了其在海洋平臺錨纜定位系統(tǒng)中系泊纜的應(yīng)用日益拓展，高模量聚乙烯系泊纜(亦稱高模量聚乙烯繩索)發(fā)展為海洋油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵配套的高端裝備之一。

蠕變是指在某溫度和恒定應(yīng)力下所發(fā)生的隨時間緩慢而連續(xù)增大的塑性變形現(xiàn)象。

高模量聚乙烯纖維由于分子鏈長、分子間作用力小，在恒定載荷長期作用下會產(chǎn)生分子鏈滑移現(xiàn)象，即不可逆轉(zhuǎn)的變形—蠕變，這種現(xiàn)象強(qiáng)烈取決于負(fù)載、時間和溫度。

高模量聚乙烯系泊纜在恒定載荷下長期工作，其蠕變性能關(guān)系到海洋平臺的安全。因此，高模量聚乙烯纖維在用作海洋平臺的系泊纜時，必須建立一個對應(yīng)的蠕變性能文檔模型。

授權(quán)公告號為CN 103234841 B，授權(quán)公告日為2016年2月10日的中國發(fā)明專利，公開了一種測試超高分子量聚乙烯纖維拉伸蠕變性能的方法，其采用纖維拉伸試驗機(jī)在常溫下以蠕變載荷、拉伸速度、蠕變時間、纖維測試長度為自變量，進(jìn)行纖維蠕變伸長率的測定。該方法是將纖維試樣二端分別夾入上、下夾持器中，在設(shè)定拉伸速度下逐漸施加載荷，從初負(fù)荷至蠕變載荷后維持一定的蠕變時間，記錄的試樣伸長率即為蠕變伸長率。該方法的蠕變時間為10～100min、測試長度為100～500mm，這不符合高模量聚乙烯繩索蠕變性能的測試需要以小時為單位的蠕變時間、試樣有效長度最少為1800mm的要求。該方法以纖維拉伸試驗機(jī)機(jī)的上、下夾持器間距為試樣測試長度，由夾持器的位移值計算得到伸長率，由于高模量聚乙烯纖維在測試中易從夾持器內(nèi)滑行出部分長度而造成伸長率測試旳偏差。該方法所述的定載荷伸長率為到達(dá)蠕變載荷后在蠕變時間內(nèi)纖維的伸長率，在蠕變時間內(nèi)試驗機(jī)停止拉伸后雖然伸長率不變，但是纖維所受的拉應(yīng)力隨著時間的延續(xù)而遞減，因此測定的是拉伸的伸長率，不是恒定載荷的蠕變伸長率。。

高模量聚乙烯(超高分子量聚乙烯)繩索的標(biāo)準(zhǔn)GB/T30668－2014《超高分子量聚乙烯纖維8股、12股編繩和復(fù)編繩索》規(guī)定了物理性能的線密度和斷裂強(qiáng)力的要求，其依據(jù)GB/T 8834《繩索有關(guān)物理和機(jī)械性能的測定》指定的試驗方法和試驗條件下測得。GB/T30668無繩索伸長與蠕變性能的要求，但也指出“不同等級超高分子量聚乙烯長絲應(yīng)注意有不同的蠕變性能”。

纖維繩索測試方法的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8834《繩索有關(guān)物理和機(jī)械性能的測定》規(guī)定了繩索線密度、捻距、伸長、斷裂強(qiáng)力特性的測試方法，但未列入繩索蠕變性能的測試方法。其繩索伸長的測量步驟：在預(yù)加張力下測量試樣中部兩標(biāo)記間的距離；通過試驗機(jī)的往復(fù)運動部件以勻速拉伸逐漸增加張力，當(dāng)張力達(dá)到斷裂強(qiáng)力的75﹪時停機(jī)，盡快測量兩標(biāo)記間的距離，由拉伸前后兩標(biāo)距計算得到繩索伸長率。該方法在停止拉伸后繩索所受的拉應(yīng)力隨著時間的延續(xù)而遞減，故其測定的是拉伸的伸長率不是恒定載荷的蠕變伸長率。