Que efeito o envelhecimento do material tem no desempenho dos acessórios de threads HDPE

A degradação foto-oxidativa dos materiais é uma das principais causas de degradação do desempenho. Na cadeia molecular de polietileno de alta densidade (HDPE), os grupos metileno são propensos a reações de cisão em cadeia sob a ação da radiação ultravioleta. Quando a luz ultravioleta com um comprimento de onda de 290 a 400 nanômetros é continuamente irradiada, um grande número de produtos de oxidação como grupos carbonil e hidroxila será gerado na superfície do material. Esse efeito foto-oxidativo é particularmente significativo em cenários de lançamento de sobrecarga externa. Os dados experimentais mostram que, após seis meses de exposição a um ambiente com uma intensidade ultravioleta de 300 microwatts por centímetro quadrado, a força de impacto da parede externa da articulação pode cair em mais de 40%. O acúmulo de produtos de oxidação não apenas alterará a morfologia da superfície do material, mas também formará uma rede de microcracks, fornecendo assim um canal para a penetração do meio e, finalmente, levando à falha do selo articular.

Sob condições de alta temperatura, o efeito de envelhecimento da oxidação térmica é particularmente óbvio. Quando a temperatura operacional do sistema excede 60 graus Celsius, a taxa de reação de radical livre na cadeia molecular HDPE aumenta exponencialmente, o que por sua vez leva a um aumento da distribuição de peso molecular do material e uma diminuição na cristalinidade. Esse dano termodinâmico é particularmente proeminente em sistemas de tubulações químicas.

A erosão dos meios químicos também é um fator importante na aceleração do envelhecimento material. Em um ambiente industrial contendo íons cloreto (CL⁻), a reação de cloração da cadeia molecular HDPE aumentará a fragilidade do material. Quando a concentração de Cl⁻ no meio excede 50ppm, a resistência ao estresse (ESCR) da articulação pode diminuir a uma taxa de 3 vezes que a temperatura e pressão normais. Uma estação de tratamento de esgoto costeiro usava juntas roscadas com HDPE comuns para tratar águas residuais salinas. Após apenas 18 meses de operação, ocorreu vazamento em lote. A inspeção descobriu que os poços com uma profundidade de 0,2 mm haviam se formado na parede interna da articulação.

O fenômeno do estresse ambiental (ESC) é uma manifestação típica do acoplamento do envelhecimento e do estresse material. Quando o sistema de oleoduto transporta um meio contendo surfactantes, a cadeia molecular HDPE é propensa à propagação de rachaduras sob a ação do estresse contínuo. As experiências mostram que, em uma solução de dodecilsulfato de sódio a 0,5%, a taxa de crescimento da trinca de uma articulação rosqueada sujeita a uma pressão interna de 0,8 MPa é duas ordens de magnitude maior que a de um meio de água pura. Esse tipo de rachadura no estresse ambiental é particularmente perigoso em oleodutos enterrados. Por exemplo, um gasoduto em uma certa cidade sofreu uma ruptura catastrófica de sua junta após cinco anos de operação devido a um desequilíbrio na pressão do lado do solo.