Introduction

Lorsque les acheteurs comparent les tuyaux miniers en PEHD, la discussion commence généralement par le diamètre, la pression nominale, l'épaisseur de paroi et le prix.

Ces spécifications sont nécessaires, mais elles ne racontent pas tout.

Le PEHD est un polymère et les polymères ne se comportent pas exactement comme l'acier ou la fonte lorsqu'ils restent sous charge pendant une longue période. Le matériau peut progressivement changer son état de contrainte interne tout en conservant la même déformation générale. Ce comportement est connu sous le nomrelaxation du stress.

Ce n’est pas quelque chose qu’un exploitant minier remarque habituellement au cours des premiers jours d’exploitation du pipeline. Cela devient pertinent lorsqu'un tuyau doit rester sous pression continue, retenu au niveau d'un raccordement ou exposé à une déformation à long terme.

Comprendre la relaxation des contraintes offre à l'acheteur un autre outil utile pour juger de la qualité des tuyaux en PEHD. Plus important encore, cela permet d'éviter une erreur courante : supposer que le comportement mécanique d'un nouveau tuyau en PEHD restera exactement le même tout au long des années de service.

Le PEHD ne se comporte pas comme un tuyau métallique rigide

Imaginez une section de tuyau en PEHD soumise à une charge constante.

Au début, la paroi du tuyau développe un certain niveau de contrainte interne. Si le tuyau reste dans cet état, les chaînes polymères à l’intérieur du matériau se réorganisent progressivement.

La déformation peut rester approximativement la même, tandis que la contrainte interne nécessaire pour maintenir cette déformation diminue progressivement.

C'est la relaxation du stress.

Ce comportement est étroitement lié à la nature viscoélastique du polyéthylène. Cela ne signifie pas que le tuyau s'affaiblit soudainement, ni qu'un tuyau en PEHD correctement conçu perdra tout simplement sa capacité de pression.

Le point important est que la réponse matérielle change avec le temps.

Pour un pipeline minier censé fonctionner pendant de nombreuses années, ce comportement-dépendant du temps est plus important que pour un pipeline temporaire à court-terme.

Pourquoi un acheteur minier devrait-il s’en soucier ?

Les pipelines miniers sont rarement installés pour de courtes périodes de service.

Une conduite d’alimentation en eau de mine peut fonctionner en continu tout au long d’un cycle de production. Un pipeline enterré peut rester en place pendant des années. Atteindre le pipeline pour inspection ou remplacement peut nécessiter l’arrêt d’une partie du système ou le déplacement de l’équipement dans des zones de travail difficiles.

Cela rend-le comportement des matériaux à long terme important.

Si un tuyau est continuellement exposé à une pression interne, le mur reste soumis à des contraintes. Si une section est retenue par une connexion ou un support, le matériau peut également rester déformé.

Le pipeline a donc un historique de chargement plutôt qu'un seul événement de chargement.

Un acheteur qui ne regarde que la résistance à la traction initiale risque de manquer cette partie du tableau.

La relaxation du stress n'est pas la même chose que le fluage

Ces deux termes sont souvent confondus.

Ramperdécrit comment la déformation change lorsqu'un matériau reste soumis à une charge soutenue.

Détentedécrit comment la contrainte interne change lorsqu'un matériau est maintenu à une déformation relativement constante.

Ces deux comportements dépendent du temps-des matériaux polymères et peuvent tous deux s'appliquer aux tuyaux en PEHD.

Par exemple, un tuyau en PEHD enterré peut subir une charge externe-à long terme provenant du sol. Une conduite sous pression peut subir une contrainte continue due à la pression interne de l’eau. Une section retenue peut subir une déformation tandis que sa connexion limite le mouvement.

Le pipeline lui-même peut impliquer à la fois un fluage et une relaxation des contraintes.

Pour un acheteur, la leçon importante est simple :Le PEHD doit être évalué à l'aide de données de performances à long terme plutôt que de valeurs mécaniques à court terme.

Où la relaxation du stress peut-elle devenir plus pertinente ?

Un exemple est une section de pipeline restreinte.

Supposons qu'un long pipeline en PEHD soit connecté à une structure rigide. Le tuyau veut réagir à la pression, à la température et au mouvement, mais la connexion limite ce mouvement.

Le matériau reste dans un état tendu.

Au fil du temps, la relaxation des contraintes modifie la répartition interne des contraintes.

Un autre exemple est une connexion mécaniquement retenue. Le tuyau peut subir une déformation locale autour de la connexion, et le comportement à long terme du polymère devient partie intégrante de la conception de la connexion.

La température est un autre facteur.

Le comportement des polymères est fortement affecté par la température. À mesure que la température augmente, le mouvement moléculaire devient plus facile et les processus de déformation à long terme peuvent devenir plus importants.

Cela signifie qu’une conduite fonctionnant en continu à une température plus élevée ne peut pas automatiquement être évaluée exactement de la même manière qu’une conduite fonctionnant dans des conditions ambiantes normales.

Pourquoi les données à long terme- comptent plus qu'un seul chiffre

Une fiche technique peut fournir une valeur de résistance à la traction telle que 20 MPa ou plus.

Ce chiffre est utile, mais il ne constitue pas une description complète des performances des tuyaux à long terme.

La résistance à la traction décrit généralement ce à quoi le matériau peut résister dans des conditions de test particulières.

Toutefois, un pipeline minier peut rester sous pression pendant des années.

Pour cette raison, les matériaux des tuyaux sous pression-sont normalement évalués en utilisant les performances hydrostatiques à long-terme et d'autres propriétés-dépendantes du temps.

L’objectif est de comprendre comment le matériau se comporte après une exposition prolongée à la pression, à la température et aux contraintes.

Ceci est particulièrement important lorsque l’on compare différents produits en PEHD qui semblent similaires sur une feuille de devis de base.

La relaxation du stress signifie-t-elle que le PEHD n'est pas adapté aux applications sous pression ?

Non.

Le contraire est plus proche du problème.

Le fait que le PEHD ait un comportement-dépendant du temps est l'une des raisons pour lesquelles la conception des tuyaux sous pression-en polyéthylène est basée sur les performances des matériaux à long-plutôt que sur la seule résistance à court terme-.

Un tuyau sous pression en PEHD correctement conçu prend en compte ces caractéristiques.

La qualité du matériau, l’épaisseur de paroi, la classe de pression, la température et la durée de service prévue contribuent tous à la conception finale.

Le travail de l'acheteur n'est pas d'éliminer le comportement du polymère. Ce n'est pas réaliste.

Le travail de l'acheteur consiste à s'assurer que le matériau et la structure des canalisations sélectionnés sont adaptés aux conditions d'exploitation prévues.

Qu’est-ce que cela signifie pour l’exploitation minière souterraine ?

Les canalisations souterraines d'eau de mine peuvent être particulièrement sensibles à la fiabilité à long terme.

Une fois qu'un pipeline est installé, l'accès peut être limité. Une panne peut interrompre l’approvisionnement en eau ou le drainage et nécessiter une main d’œuvre et des équipements supplémentaires.

Pour cette raison, le processus de sélection doit prendre en compte le comportement du tuyau après l'installation, et pas simplement le comportement du nouveau tuyau lors d'une inspection à l'arrivée.

Le PEHD offre plusieurs caractéristiques utiles sous terre, notamment la résistance à la corrosion, la ténacité et la flexibilité.

Son comportement à long terme doit être considéré comme faisant partie de ces performances globales plutôt que traité comme un sujet de laboratoire distinct.

Paramètres que les acheteurs doivent vérifier

Les valeurs exactes dépendent de la qualité du matériau sélectionné et des spécifications du fabricant.

Que doit inclure une demande d'achat ?

Une enquête utile doit contenir plus de :

"Tuyau PEHD DN500, PN1,6 MPa."

Il est préférable d'indiquer au fournisseur la pression de service réelle, la température prévue, l'environnement d'installation et le service prévu.

Si le pipeline reste sous pression en permanence, cela doit être indiqué.

Si le pipeline doit être connecté à un équipement rigide, si des sections retenues ou des raccords spéciaux sont impliqués, ces informations sont également utiles.

Plus les conditions de fonctionnement sont décrites avec précision, plus il est facile de déterminer si le tuyau en PEHD proposé est approprié.

FAQ

La relaxation des contraintes réduit-elle la résistance des tuyaux en PEHD ?

La relaxation des contraintes modifie l'état de contrainte interne du polymère au fil du temps. Cela ne signifie pas que le tuyau perd soudainement son intégrité structurelle. La conception des canalisations sous pression à long-terme{{3} tient compte du comportement-dépendant du temps du matériau.

La relaxation du stress est-elle la même chose que le fluage ?

Non. Le fluage concerne une déformation croissante sous une charge soutenue, tandis que la relaxation des contraintes concerne une diminution des contraintes internes sous une déformation soutenue. Ils sont liés mais décrivent des réponses matérielles différentes.

Pourquoi la température est-elle importante ?

La température affecte le comportement du polymère. Des températures de fonctionnement plus élevées peuvent accélérer la déformation-dépendante du temps et influencer les performances de pression à long-terme.

Les acheteurs devraient-ils comparer les tuyaux en PEHD en utilisant uniquement la résistance à la traction ?

Non. La résistance à la traction n'est qu'une propriété matérielle à court terme. Pour les applications sous pression, les performances hydrostatiques à long terme et les conditions de fonctionnement réelles sont beaucoup plus informatives.

La relaxation des contraintes est-elle importante pour chaque tuyau en PEHD ?

Cela devient particulièrement pertinent lorsque le tuyau est exposé à une pression soutenue, à une déformation ou à une contrainte à long terme. L'importance dépend de l'application.

Conclusion

Le PEHD n'est pas un matériau qui doit être jugé uniquement par la résistance d'un nouveau tuyau.

Sa structure polymère lui confère une flexibilité et une résistance utiles, mais cela signifie également que sa réponse aux charges à long terme-dépend du temps-.

La relaxation du stress fait partie de ce comportement.

Pour les acheteurs miniers, comprendre cette propriété permet de mettre en perspective les valeurs de solidité à court terme. Une conduite destinée à fonctionner sous terre pendant des années doit être évaluée en fonction de ce qui se passe au cours de ces années, et pas seulement de ce qui se passe lors du premier essai de pression.

En savoir plus sur le comportement à long terme-du matériau est un moyen supplémentaire d'éviter de choisir un tube minier sur la base d'une spécification incomplète.

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