消防给水管道粘接技术研究_魏随旺.pdf
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1、研究报告专论2023 年 2 月第 50 卷第 2 期doi:10.3969/j.issn.1001-5922.2023.02.003Vol.50 No.02,Feb.2023收稿日期:2022-10-10;修回日期:2023-02-08作者简介:魏随旺(1986-),男,硕士,工程师,主要从事给排水及消防研究;E-mail:weisuiwang163 com。引文格式:魏随旺 消防给水管道粘接技术研究 J 粘接,2023,50(2):8-12消防给水管道粘接技术研究魏随旺(中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西 西安710043)摘要:为了提升消防管道粘接强度、耐高温和防渗漏等性能,考察了温度
2、、荷载和老化时间对胶粘剂蠕变和拉伸性能的影响。结果表明,50 +加载、50 +未加载试样都会发生蠕变;老化时间 10 d 及以下时,50 +加载试样的位移要小于 50 +未加载试样,极限荷载要大于 50 +未加载试样;老化时间 5 d 时,50 +未加载试样位移要大于 80 +未加载试样,极限荷载要小于 80 +未加载试样;老化时间 10 d 以上时,50 +加载试样的位移和极限荷载要小于 50 +未加载试样;老化时间为 10 d 时,50 +加载试样和 80 +未加载试样具有最大的极限荷载。老化时间为 5 d 时,具有最大的极限位移;而老化时间为 15 d时,极限荷载和极限位移都较小。关键词
3、:胶粘剂;温度;荷载;老化时间;拉伸失效强度中图分类号:TS952 3;TQ433 4+37文献标志码:A文章编号:1001-5922(2023)02-0008-05Study on bonding technology of fire water supply pipelineWEI Suiwang(China Railway First Survey and Design Institute Group Co,Ltd,Xi an 710043,China)Abstract:In order to improve the joint strength,high temperature res
4、istance,leakage resistance and other perform-ance of the fire pipeline after bonding,dumbbell shaped adhesive samples were prepared with epoxy adhesive as rawmaterial,and the effects of temperature,load and aging time on the creep and tensile properties of fire water supplypipeline adhesive were inv
5、estigated The results show that both 50 +loaded and 50 +unloaded adhesive speci-mens will creep When the aging time is 10 days or less,the displacement of the 50 +loaded sample should beless than that of the 50 +unloaded sample,and the ultimate load should be greater than that of the 50 +un-loaded s
6、ample When the aging time is 5 days,the displacement of 50 +unloaded sample is greater than 80 +unloaded sample,and the ultimate load is less than 80 +unloaded sample When the aging time is more than10 days,the displacement and ultimate load of 50 +loaded sample are less than 50 +unloaded sample For
7、50 +loaded sample and 80 +unloaded sample,the sample has the maximum limit load when the aging time is10 days,the maximum limit displacement when the aging time is 5 days,and the limit load and limit displacementare small when the aging time is 15 daysKey words:adhesive;temperature;load;aging time;t
8、ensile failure strength消防给水管道作为消防作业中的重要组成部分,在现代生活中应用较为广泛,无论是穿过地下室外墙、构筑物墙壁,还是屋面等具有防水要求的位置都需要设计给水流速不应大于 7 m/s 的消防给水管道,且由于消防给水管道需要穿过不同的建筑物,往往在安装过程中需要进行胶接处理。消防给水管道8研究报告专论的胶接主要是指采用胶粘剂通过一系列物理/化学反应将消防给水管道的基底材料粘接在一起,实现不同部位的胶接1-3。该工艺相较于传统的铆接、焊接等具有操作简单、对基底材料影响较小等优点4,在现代消防给水管道的连接技术中具有良好的应用前景。比如消防给水管道中的钢丝网骨架复合塑
9、料管,当其采用粘接技术后,在接口强度、耐高温、抗老化和防渗漏等方面有明显优势,可以应用于自动喷水灭火系统轻危险级、中危险级工程中,安装方便且可以减少结构荷载要求等。然而,消防给水管道的使用环境较为复杂,需要长期经历高温、腐蚀介质和老化环境5,这就给消防给水管道用胶粘剂提出了更高的要求。虽然传统胶粘剂在单一环境因素下,如温度、载荷等作用下的应用性能的研究已有报道,但是在多因素耦合作用下(温度+荷载+老化时间等)的使用性能的研究报道较少6-8,具体作用机理也不清楚。为了模拟现实生活中消防给水管道胶粘剂的使用环境,本文考察了温度、荷载和老化时间多因素耦合作用下消防给水管道胶粘剂的蠕变和拉伸性能,结果
10、有助于提升消防给水管道粘接技术提升和改进,消除胶粘剂应用过程中的误区,避免消防给水管道由于胶粘剂问题而出现失效。1试验材料与方法1 1试验材料试验原料为消防给水复合管道粘接用 3MTMScotch Weld 2216 环氧胶粘剂,其特性:呈紫色,无气味,粘性流体,抗拉强度 38 MPa、断后伸长率18%,固化方式为热固性,黏度为 36 Pas。1 2试样制备根据 EN ISO 52722012塑料 拉伸性能的测定 第 2 部分:成型和挤出塑料的试验条件 将胶粘剂制备成图 1 所示尺寸。具体过程中包括9:将双组分 3MTMScotch-Weld 2216 环氧胶粘剂混合均匀并消除内部气泡,将混合
11、均匀的胶粘剂注入哑铃型塑料模具中;然后将模具转入平板硫化机中进行 98、60 min 的固化处理,设定压力为2 5 MPa,固化后空冷至室温。图 1环氧树脂胶粘剂试件尺寸示意图Fig 1Size diagram of epoxy resin adhesive test piece1 3测试方法为了弄清楚消防给水管道粘接过程中的注意事项及其影响规律,共设计了 5 组试样,具体如表 1所示。表 1胶粘剂试样的试验方案Tab 1Test scheme of adhesive sample项目试样编号老化时间/d室温对照组50 +未加载50 +未加载 5550 +未加载 01050 +未加载 1515
12、50 +未加载50 +加载 5550 +加载 01050 +加载 151580 +未加载80 +未加载 5580 +未加载 01080 +未加载 151580 +加载由表 1 可知,第 1 组为室温对照组试样;第 2 组为50 +未加载试样;第3 组为50 +加载试样;第 4 组为 80 +未加载试样;第 5 组为 80 +加载试样,该组试样在蠕变 6 h 时就发生了蠕变破坏,发生完全失效,这主要与其温度远高于试件的玻璃化转变温度(67)有关10。加载时只施加静态拉伸试样 25%抗拉强度的载荷,老化时间分别为 5、10和 15 d,老化温度设定为室温、50 和 80。在MTS 810 型液压伺
13、服万能材料试验机上进行蠕变和静态拉伸实验11-12,测试温度为室温。2结果与分析2 1蠕变应变 时间曲线图 2 为消防给水管道胶粘剂的蠕变 时间曲线,分别列出了 50 +加载、50 +未加载试样的蠕变应变 时间关系及拟合曲线。图 2消防给水管道胶粘剂的蠕变 时间曲线Fig 2Creep time curve of fire water supply pipeline adhesive从图 2 可以看出,50 +加载、50 +未加载试样的蠕变应变 时间关系的变化趋势基本相同,二者的蠕变曲线基本都分为 3 个阶段:第 1 个阶段,9研究报告专论试样的蠕变应变会随着时间的延长快速增加,但是应变速率呈
14、现逐渐减小特征;第 2 个阶段成为稳态蠕变阶段,这个阶段的特征是蠕变应变会随着时间延长而均匀增加;第 3 个阶段的蠕变应变会随着时间快速增加,这个阶段对应加速蠕变阶段13-14。对比分析可知,在相同蠕变时间下,加载试件的蠕变应变要比相同温度下未加载时间的蠕变应变要更大;当老化时间为120 d 时,2 种时间的蠕变应变分别为1 89%和 5 49%,继续延长蠕变时间,2 种试样的蠕变应变都会继续增大,但是加载试件的蠕变应变要始终大于未加载试件。从 50 +加载、50 +未加载试样的蠕变应变 时间关系可知,无论是加载状态还是未加载状态,胶粘剂试件都会发生蠕变,只是蠕变程度和速率不同。采用 Orig
15、in 软件对 50 +加载、50 +未加载试样的蠕变应变 时间关系曲线进行拟合,可分别得到 50 +加载、50 +未加载试样的蠕变拟合曲线:=0 135 t0 79(1)=0 005 4 6662 82 t0 82(2)式中:为蠕变应变;t 为蠕变时间15。2 2载荷对应力 应变曲线的影响图 3 为不同载荷下消防给水管道胶粘剂的应力 应变曲线,分别列出了载荷为 5、10 和 15 N 时胶粘剂试样的位移 载荷曲线。(a)5 N(b)10 N(c)15 N图 3不同载荷下消防给水管道胶粘剂的应力 应变曲线Fig 3Stress strain curve of fire water supply
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