Métodos para la caracterización de la propagación lenta de la grieta
Tubos de polietileno, tales como PE80, PE100 o el PE100RC mejorado muestran una sensibilidad de diferente nivel al crecimiento lento de grieta. Para describir dicho comportamiento, se emplea el concepto de "Environmental Stress Cracking", ESC o "Slow Crack Growth", SCG. Una falla de este tipo se produce muy por debajo del esfuerzo de fluencia del material y es, por ello, muy significativo para la evaluación a largo plazo de las propiedades mecánicas.
En el inicio de grieta se muestran las denominadas fibrillas que bajo carga fallan en función del tiempo. Para caracterizar dicho mecanismo ha surgido toda una serie de ensayos. Entre ellos, se encuentran:
- Ensayos de fluencia con presión interna constante, ISO 1167, ISO 9080
- Slow crack growth on notched pipes, ISO 13479
- Full Notch Creep Test (FNCT), ISO 16770
- Polyethylene Notch Tensile (PENT) Test, ASTM F 1473, ISO 16241
- Bent strip ESCR test, ASTM D 1693
- Cone test method, ISO 13480
Para la aceleración definida, el ensayo se lleva a cabo con una entalla inicial, a altas temperaturas y en un agente de efecto acelerante, como por ejemplo Igepal® CO-630.
Las últimas investigaciones han generado nuevos métodos de ensayo, que permiten realizar una buena estimación de la propiedad de la SCG con tiempos de ensayo muy breves. Estos métodos de ensayo significan una notable optimización del ensayo y unos resultados rápidos.
Para ello, se publicaron en 2015 las siguientes normas:
- ISO 18488 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of Strain Hardening Modulus in relation to slow crack growth
- ISO 18489 Polyethylene (PE) materials for piping systems -- Determination of resistance to slow crack growth under cyclic loading -- Cracked Round Bar test method
Determinación del módulo Strain Hardening según ISO 18488
Para este método de ensayo se emplea una probeta pequeña tipo halterio con una cabeza relativamente ancha que se mide en tracción. La medición del módulo Strain Hardening en material de PE se produce a una temperatura de 80°C en un ratio de deformación λ entre 8 y 12, lo que corresponde a un intervalo de alargamiento de 400 % entre los puntos de alargamiento 700% y 1100 %. En este rango, el polímero está completamente estirado, de modo que se puede medir el comportamiento de deformación de las fibrillas. En el diagrama de tensión real a través de la tensión neo-hookeana (λ² - 1/λ) se obtiene para PE una trayectoria prácticamente lineal, que se describe con una ecuación de la recta en forma de σ true = Gp (λ² - 1/λ) +C.
Productos relacionados con ISO 18488
Para la medición del módulo strain hardening según la ISO 18488, se requiere una máquina de ensayos electromecánica, por ejemplo, con el siguiente equipamiento:
- Máquina de ensayos Z005 AllroundLine o superior
- Cámara de temperatura que permite un movimiento de tracción de las pinzas de al menos 360 mm
- Sistema de medición extensométrico mecánico u óptico, p.ej. videoXtens de ZwickRoell
- Mordazas de cierre paralelo, p. ej. mordazas neumáticas de sujeción paralela, programa de ensayo estándar testXpert según la ISO 18488 con la indicación del "esfuerzo real" a través de la tensión neo-hookeana, así como el "esfuerzo real" a través del ratio de deformación, λ y el cálculo de GP, y control del coeficiente de regresión, r
Determinación de la resistencia a la propagación lenta de grietas bajo solicitación cíclica, según ISO 18489
Para este método, se emplea una probeta cilíndrica a la que ha realizado una entalla inicial continua. Dicha probeta se somete a carga con una solicitación cíclica a una amplitud de fuerza constante. La amplitud de fuerza se seleccionará de forma que se pueda conseguir una propagación lenta de la grieta.
El resultado del ensayo es el número de ciclos hasta la falla de la probeta, que se registrará como función del esfuerzo aplicado Δσ0 en la longitud de propagación inicial.
Con el nuevo método de ensayo según la norma ISO 18489 se minimiza la duración del ensayo. debido, en gran parte, por la elevada carga cíclica de acuerdo con la geometría de la probeta. Otra ventaja de este método de ensayo es que se puede llevar a cabo a temperatura ambiente, manteniendo la estructura polimérica de la probeta.
Productos relacionados ISO 18489
Para el ensayo según la ISO 18489, ZwickRoell tiene la máquina de ensayos LTM con tecnología de accionamiento lineal patentada y mordazas neumáticas con control de fuerza.
- Las cargas cíclicas se aplican de forma exacta y uniforme. Además del control de fuerza, también hay otros modo de regulación, como p. ej. la regulación de los valores pico, la regulación del émbolo o regulación directa
- del alargamiento mediante la conexión de un extensómetro.
- Las mordazas con regulación de fuerza evitan una sobrecarga de la probeta durante la sujeción de forma segura.
- El accionamiento libre de desgaste y su bajo consumo garantizan unos costes operativos reducidos y sostenibles.
- El software de ensayos III controla toda la secuencia de ensayo y muestra los resultados de forma clara y en formato exportable.
El modelo LTM de ZwickRoell es ideal para el ensayo de para determinar la resistencia a la propagación lenta de grietas ISO 18489.
Aproveche las ventajas del software líder en el ensayo de materiales
El software de ensayos testXpert de ZwickRoell le ofrece:
- Un manejo sencillo: Empiece a ensayar ahora mismo y conviértase en un experto, manteniendo la máxima seguridad.
- Ensayos fiables y eficientes: Benefíciese de la fiabilidad de los resultados de sus ensayos y de la máxima eficiencia.
- Una integración flexible: testXpert se adapta de forma óptima a todas sus aplicaciones y procesos. En pocas palabras: un flujo de trabajo más eficaz.
- Un diseño con garantía de futuro: El software de ensayos para todo el ciclo de vida, preparado para los procesos de ensayo del futuro.
