Investigating novel concepts to characterize the resistance against rapid crack propagation of polyamide 12 pipe grades

Titel in Übersetzung: Untersuchung neuer Konzepte zur Charakterisierung des Widerstands gegen schnelle Rissausbreitung von Polyamid 12-Rohrtypen

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Polyamid 12 (PA12)-Rohrtypen, die sich in ihrer molekularen Struktur (reines PA12 oder compoundiert) und der Verwendung von Additiven (d.h. Schlagzähmodifikation und/oder Pigmentierung) unterscheiden, in drei neuen beschleunigten Prüfverfahren getestet, die darauf abzielen, den Widerstand gegen „Rapid Crack Propagation (RCP)“ zu charakterisieren. Dazu gehören eine modifizierte Form eines Charpy-Schlagversuches (sogenannter "Modified Charpy"), eine neuartiges Prüfverfahren zur Nachahmung der Spannungsbedingungen in einem Rohr unter Innendruck, genannt "Notched Hoop-stressed Impact (NHI)" Test und schließlich die Vorstellung einer bruchmechanischen Prüfmethode, die als "Quasi-dynamischer KID,eq" bezeichnet wird. Während der modifizierte Charpy Test auf einem bereits bestehenden Prüfkonzept basiert, stellen sowohl der NHI Test als auch der quasi-dynamische KID,eq Test völlig neue Ansätze für die RCP Charakterisierung von PA12 dar. Um eine verlässliche Materialeinstufung hinsichtlich der RCP Beständigkeit zu quantifizieren, wurden alle PA12-Typen mittels standardisiertem „Small-Scale Steady-State (S4)“ Test nach ISO 13477 geprüft. Die Ergebnisse der neu entwickelten Ansätze wurden dann mit den S4-Ergebnissen verglichen, um ihre Zuverlässigkeit und quantitative Aussagekraft in Bezug auf die RCP Beständigkeit zu überprüfen. Mit dem modifizierten Charpy-Test zeigten die Materialien, bezogen auf die kritischen Druckwerte pc-S4 aus dem S4 Test, eine andere Rangfolge und konnten daher nicht korrekt klassifiziert werden. Betrachtet man die kritischen Temperaturwerte Tc-S4, so ergibt sich eine Rangfolge der Rohrtypen, die mit dem S4-Test positiv übereinstimmt. Die zugrundeliegende Idee, ein Plateau gleichbleibender idealer Sprödigkeit zu erreichen, wurde aufgrund der messtechnischen Einschränkungen nicht erreicht. Mit dem NHI-Test war es möglich, unterschiedliche Spannungszustände und die damit verbundenen Versagensarten in den Probekörpern hervorzurufen, die von spröde bis duktil reichen. Die Ergebnisse des NHI Tests lieferten jedoch keine Übereinstimmung bezüglich der Rangfolge pc-S4 von S4. Eine Reihung in Bezug auf Tc-S4 scheint hingegen möglich. Der quasi-dynamische KID,eq Test zeigt durch die Verwendung niedriger Temperaturen, geeigneter Belastungsgeschwindigkeiten und den Vorteilen des dominierenden ebenen Spannungszustand von „Cracked Round Bar (CRB)“-Prüfkörpern ein hohes Potenzial für eine ähnliche Reihung der Rohrtypen hinsichtlich ihrer RCP-Beständigkeit, wie sie der S4 Test liefert. Mit dieser Methode scheint es möglich zu sein, eine Rangfolge der unteruschten Materialien nach pc-S4 festzulegen. Es konnte gezeigt werden, dass alle Methoden in der Lage waren, die PA12-Typen zu reihen, solange sich die Klassifizierung auf pc-S4 oder Tc-S4 bezieht. Darüber hinaus kann den beschleunigten Verfahren ein deutlicher Vorteil in Bezug auf verkürzte Prüfzeiten, reduzierten Prüfaufwand und geringere Kosten im Vergleich zum S4 Test attestiert werden.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung neuer Konzepte zur Charakterisierung des Widerstands gegen schnelle Rissausbreitung von Polyamid 12-Rohrtypen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Messiha, Mario, Betreuer (extern)
  • Pinter, Gerald, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 26-02-2022

Schlagwörter

  • Rapid Crack Propagation (RCP)
  • Polyamid 12
  • Rohrtypen

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