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山東省塑料管道系統工程技術研究中心
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持久使用的塑料管道不可避免的會發生破壞。破壞類型可分脆性破壞與韌性破壞。脆性破壞是管道斷截面附近或在斷截面上，沒有明顯大的塑性變形。斷裂前管材的形變是均勻的，致使管材斷裂迅速貫穿垂直于應力方向的平面，應變不大，而且斷裂所需的能量也不大。而韌性破壞則存在不可逆的塑性變形，伴隨著大得多的形變。斷裂面形狀和斷裂能是區別脆性和韌性破壞最主要的指標。
一、脆性破壞的理論基礎
由于所有實際存在的材料表面不可能不存在裂縫和缺陷（如表面劃痕、內部夾雜、微孔、晶界、相界面等），因而斷裂的裂縫理論認為，這些裂縫和缺陷會使應力集中于裂縫的尖端處，而遠高于管材受到的平均應力。當它達到和超過某一臨界條件時，裂縫會失去穩定性而發生擴展，最終在最低的名義應力下引起材料的斷裂。
分子理論：
脆性破壞的分子理論認為材料的破壞是一個松弛過程，宏觀斷裂是微觀化學鍵的斷裂和熱活化過程。即當原子熱運動的能量超過束縛原子間的壁壘時，會使化學鍵解離。當破裂的化學鍵達到一定數目后，材料便失去了承載能力，從而發生斷裂。
二、PVC- U管材使用過程中的脆性破壞現象
PVC-U管材在使用過程中發生的脆性破壞主要原因可總結為以下四點：
1 .氣錘的影響：
PVC-U管材使用時，未能排凈管路內空氣或排氣閥設置不當，管路內存在氣體時，易使管路內產生氣囊，管道中的氣囊雖然不能直接造成水錘，但可借助水錘造成危害。
在正常情況下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（壓力、流速、溫度不變）。在這種狀態下，水中的氣體要逐漸地析出，形成大小不等的氣泡上升到管壁，氣泡按水流流速向前運動。在上坡段，由于浮力的作用，氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各氣泡運動方向相同，很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動，經過最高點排氣閥時，排氣管直徑內的氣泡有條件排出，而其他氣泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁處的紊流和流速和切線特性，使一些經過排氣管的小氣泡越過排氣孔也向下游流去。
越過排氣閥的氣泡順坡而行，運動方向與氣泡所受浮力的分力方向相反，這個浮力合力產生的阻力，必然使氣泡運動的速度減慢，后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡。氣囊能引起爆管，是由于快速開關閥門或水泵起停，使管道出現了大的壓力增值，氣體的可壓縮特性，使應力集中到氣囊產生高壓而爆管。
2 .劃痕的影響：
安裝、運輸過程中，對PVC-U管材表面造成了劃痕、磕碰等損傷。
根據脆性破壞的裂縫理論，這些劃痕會使應力集中于劃痕尖端處，而遠高于管材受到的平均應力，當此應力達到并超過某一臨界值時，裂縫會發生擴展，由于PVC-U為脆性材料，裂縫擴展速度很快，造成脆性破壞。
3 .水擊的影響：
水擊是指壓力瞬變過程，是管路中不穩定流動所引起的一種特殊的重要現象。當由于某種原因引起管路中流速突然變化時，例如開關閥門過快，突然斷電停泵，都會引起管內壓力突然變化，造成水擊。水擊又稱水錘。通常，在給水管道系統中，由于下列原因造成水錘：
（1）水泵的關閉
（2）給水管道系統壓力過高，閥門、龍頭突然關閉。發生水擊現象的物理原因，主要是由于液體具有慣性和壓縮性。閥門關閉產生增壓波，增壓波傳到管路上游反射回來的減壓波又傳到閥門處為止，所需時間為2L/a。L=管長度；a=壓力波速。
當閥門關閉時間Tc<2L/a，最早由閥門處產生的向管道上游傳播，而又反射回來的減壓波，在閥門全部關閉時還未到達閥門處，則在閥門處可能產生最大的水擊壓力，稱為直接水擊。
當閥門關閉時間Tc>2L/a，由管道上游反射回來的減壓波會部分抵消水擊增壓，使閥門處的水擊壓力不致于達到直接水擊增壓值，稱為間接水擊。
當水擊壓力足夠大時，會使PVC-U管材發生脆性破壞，即使管材不發生破壞，當水擊反復發生時，特別是頻率較高時，在管內產生一個較大的內壓力同時，對管子也施加了疲勞載荷。
4.拋摔的影響
在貯存、運輸、安裝PVC-U管材時，對管材的拋摔會使管材發生細小的裂縫或缺陷，根據脆性破壞的裂縫理論，在此處極易發生應力集中而導致管材的脆性破壞。
