Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10156-1:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10156-1:2013 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 22088-1:2006, quy định về phương pháp xác định độ bền chống rạn nứt do ứng suất môi trường (ESC) của chất dẻo. Đây là Phần 1 của bộ tiêu chuẩn, đóng vai trò cung cấp hướng dẫn chung, các nguyên tắc cơ bản và định hướng kỹ thuật để tiến hành các thử nghiệm đánh giá khả năng kháng nứt của vật liệu polyme dưới tác động đồng thời của ứng suất cơ học và môi trường hóa chất.

Phạm vi áp dụng (Điều 1)

Tiêu chuẩn này đưa ra các hướng dẫn tổng quan và nguyên tắc cơ bản để lựa chọn phương pháp thử nghiệm phù hợp nhằm xác định độ bền chống rạn nứt do ứng suất môi trường (ESC) của chất dẻo. Các nội dung cốt lõi bao gồm:

• Áp dụng cho các sản phẩm chất dẻo chịu tác động của ứng suất cơ học trong môi trường tiếp xúc với các tác nhân hóa học như chất hoạt động bề mặt, dầu, mỡ, dung môi hoặc các dung dịch hóa chất khác.
• Cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn để đánh giá sự suy giảm tính chất cơ lý của chất dẻo khi bị nứt do ứng suất môi trường trong các điều kiện làm việc thực tế.
• Tiêu chuẩn này chủ yếu dùng để đánh giá, so sánh tính chất của các loại vật liệu khác nhau dưới cùng một điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, không áp dụng trực tiếp cho việc thiết kế kỹ thuật hoặc tính toán độ bền chịu tải dài hạn của sản phẩm.

Tài liệu viện dẫn (Điều 2)

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, cần phối hợp sử dụng và viện dẫn các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia liên quan về chất dẻo, bao gồm:

• Các tiêu chuẩn về điều hòa mẫu thử và môi trường thử nghiệm tiêu chuẩn đối với vật liệu chất dẻo.
• Các tiêu chuẩn quy định về phương pháp thử cơ lý như thử kéo, thử uốn để đánh giá sự thay đổi đặc tính của mẫu thử sau khi tiếp xúc với môi trường hóa chất.
• Các phần khác của bộ tiêu chuẩn TCVN 10156 (ISO 22088) quy định chi tiết từng phương pháp thử nghiệm cụ thể như phương pháp uốn cong, phương pháp kéo không đổi hoặc phương pháp biến dạng không đổi.

Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)

Tiêu chuẩn định nghĩa rõ ràng các khái niệm kỹ thuật cốt lõi để đảm bảo tính thống nhất trong quá trình thử nghiệm và báo cáo kết quả:

• Rạn nứt do ứng suất môi trường (Environmental Stress Cracking - ESC): Là hiện tượng hình thành các vết nứt bên trong hoặc bên ngoài của chất dẻo do tác động đồng thời của ứng suất kéo (bên trong hoặc bên ngoài) và môi trường hóa học. Hiện tượng này xảy ra ở mức ứng suất thấp hơn nhiều so với độ bền kéo giới hạn của vật liệu trong môi trường không khí thông thường.
• Ứng suất (Stress): Lực tác dụng trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử.
• Biến dạng (Strain): Sự thay đổi kích thước tương đối của mẫu thử dưới tác dụng của lực cơ học hoặc do gá đặt thiết bị.

Nguyên tắc chung và các yếu tố ảnh hưởng (Điều 4)

Nguyên tắc cơ bản của việc xác định ESC dựa trên việc đặt mẫu thử chất dẻo dưới một trạng thái ứng suất hoặc biến dạng xác định, đồng thời cho tiếp xúc với môi trường hóa chất cụ thể trong một khoảng thời gian quy định. Các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm bao gồm:

• Trạng thái ứng suất và biến dạng: Việc lựa chọn phương pháp thử biến dạng không đổi hoặc ứng suất không đổi sẽ quyết định cơ chế phá hủy và tốc độ phát triển vết nứt của mẫu thử.
• Bản chất của môi trường hóa chất: Các tác nhân hóa học khác nhau có khả năng thâm nhập và làm giảm năng lượng liên kết bề mặt của polyme ở các mức độ khác nhau, từ đó thúc đẩy quá trình rạn nứt nhanh hay chậm.
• Nhiệt độ thử nghiệm: Nhiệt độ tăng cao thường làm tăng tốc độ khuếch tán của hóa chất vào cấu trúc polyme, làm tăng độ nhạy cảm của vật liệu đối với hiện tượng ESC.
• Hình học và phương pháp chế tạo mẫu: Hướng định hình của mạch polyme trong quá trình đúc hoặc gia công mẫu thử có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền chống rạn nứt thực tế của mẫu.

Các phương pháp thử nghiệm chính được giới thiệu

Phần hướng dẫn chung này định hướng cho việc lựa chọn các phương pháp thử nghiệm cụ thể được quy định chi tiết trong các phần tiếp theo của bộ tiêu chuẩn:

• Phương pháp biến dạng không đổi (Constant strain method): Mẫu thử được giữ ở một mức biến dạng cố định bằng các đồ gá chuyên dụng trong suốt quá trình tiếp xúc với hóa chất.
• Phương pháp ứng suất không đổi (Constant stress method): Mẫu thử chịu một tải trọng kéo hoặc uốn không đổi cho đến khi xảy ra phá hủy hoặc đạt đến thời gian quy định.
• Phương pháp tốc độ biến dạng không đổi (Constant strain rate method): Thử nghiệm kéo mẫu với tốc độ rất chậm trong môi trường hóa chất để xác định điểm bắt đầu xuất hiện rạn nứt.