ISO 16241:2005
(Main)Notch tensile test to measure the resistance to slow crack growth of polyethylene materials for pipe and fitting products (PENT)
Notch tensile test to measure the resistance to slow crack growth of polyethylene materials for pipe and fitting products (PENT)
ISO 16241:2005 specifies a method for determining the resistance to slow crack growth of polyethylene (PE) materials for pipes and fitting products.
Essai de traction d'une entaille pour mesurer la résistance à la propagation lente de fissure des polyéthylènes pour tubes et raccords (PENT)
L'ISO 16241:2005 spécifie une méthode d'essai de traction d'une entaille pour déterminer la résistance à la propagation lente de fissure des polyéthylènes (PE) pour tubes et raccords.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16241
First edition
2005-02-15
Notch tensile test to measure the
resistance to slow crack growth of
polyethylene materials for pipe and fitting
products (PENT)
Essai de traction d'une entaille pour mesurer la résistance à la
propagation lente de fissure des polyéthylènes pour tubes et raccords
(PENT)
Reference number
©
ISO 2005
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Principle . 2
5 Apparatus . 2
6 Test piece preparation. 4
6.1 Test piece geometry . 4
6.2 Test piece preparation. 5
6.3 Test piece notching . 5
6.4 Number of test pieces. 6
7 Preconditioning. 6
8 Procedure . 6
8.1 Calculation of test mass. 6
8.2 Loading the test piece . 6
8.3 Checking temperature . 7
8.4 Recording time to failure. 7
8.5 Examination of failed test piece . 7
9 Test report . 7
Annex A (informative) Application of the test. 8
Annex B (informative) Measurement of extension. 9
Annex C (informative) Notch depth . 10
Annex D (informative) Recommended minimum requirements for polyethylene. 11
Annex E (informative) Precision .12
Bibliography . 13
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16241 was prepared by Technical Committee ISO/TC 138, Plastics pipes, fittings and valves for the
transport of fluids, Subcommittee SC 5, General properties of pipes, fittings and valves of plastic materials and
their accessories — Test methods and basic specifications.
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Introduction
[1]
This test method is based on ASTM F 1473 , which was originally developed at the University of
Pennsylvania. It has been used for assessing and comparing the resistance to slow crack growth of a wide
range of polyethylene pipe compounds used primarily for gas applications in the USA and Europe. The test
had been evaluated by ten laboratories in the USA prior to acceptance as an ASTM standard. Further work
was then carried out by an ad-hoc group of ISO/TC 138/SC4, Plastics pipes and fittings for the supply of
gaseous fuels, to evaluate and refine the procedure, involving six laboratories in Europe and the USA.
Resistance to slow crack growth is an important consideration for polyethylene materials used for pipeline
applications and tests to assess this property are incorporated in pressure pipe system standards. The test is
also applicable to polyethylene materials used for other pipeline applications as well as to other thermoplastics
materials used for other applications. Although seen primarily as a materials test, it has been applied to
assess the performance of test pieces cut from pipe and fitting products and butt fusion welds.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16241:2005(E)
Notch tensile test to measure the resistance to slow crack
growth of polyethylene materials for pipe and fitting products
(PENT)
1 Scope
This International Standard specifies a method for determining the resistance to slow crack growth of
polyethylene (PE) materials for pipes and fitting products.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 1872-2, Plastics — Polyethylene (PE) moulding and extrusion materials — Part 2: Preparation of test
specimens and determination of properties
ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
brittle failure
failure with a fracture surface which exhibits no visible permanent material deformation, e.g. stretching,
elongation or necking down
3.2
ductile failure
failure with a fracture surface which clearly exhibits permanent material deformation with stretching,
elongation and necking down
3.3
slow crack growth
slow extension of a crack with time which is of a brittle appearance
3.4
remaining ligament
remaining cross section after notching and crack growth
4 Principle
To assess the resistance to slow crack growth of a material, a test piece is cut from a compression-moulded
sheet. The rectangular shaped test piece containing a centre notch in one face and side notches in the same
plane is subjected to a constant static tensile load at a specified test temperature. The time to failure is
recorded.
NOTE 1 The test may be carried out on test pieces machined from pipe and fitting products or butt welds (see
Annex A).
The following characteristics are described in this method:
the shape and dimensions of the test piece;
the notch depth and the depth of the side grooves;
the number of test pieces;
the test temperature of the test pieces;
the method of preparation of the test pieces.
The following parameters shall be specified by the referring standard (a standard making reference to this
International Standard in its own provisions):
the test piece thickness and notch depth if different from the preferred dimensions (see 6.1);
the stress to be applied to the test piece for the duration of the test;
the number of test pieces if differing from the number specified in 6.4;
the test temperature if differing from the value specified in this method (see 5.2).
NOTE 2 The applied stress chosen is such as to preclude ductile behaviour by inducing a fracture surface which is flat,
exhibiting no visible permanent material deformation (i.e. stretching, elongation or necking down). Such a surface as a
result of the gradual extension of the crack with time is considered to be akin to slow crack growth. Typically, a load to give
a stress level of 2,4 MPa at 80 °C will produce a mode of failure related to slow crack growth in polyethylene materials.
Alternative stress levels may be used providing a similar mode of failure is produced.
5 Apparatus
5.1 Test rig, consisting of the following.
5.1.1 Test machine, capable of applying, via grips (see 5.1.2) an axial load on the test piece controlled with
an accuracy of within 0,5 % of the calculated or applied load, e.g. a lever-loading machine, with a lever arm
ratio of around 5:1 to 10:1 be applied directly using dead weights or a constant load.
5.1.2 Grips, having a low friction universal action to prevent bending and to ensure that the load
is transmitted axially through the test piece. The grips shall be designed to prevent slippage of the test piece
(e.g. serrated grips).
NOTE Measurement of the extension of the test piece or movement of the lever arm provides useful information. The
rate of extension of the test piece will increase when initiation of the crack has occurred and will increase rapidly when
failure is imminent (see Annex B).
5.2 Heating chamber or oven, where the loading frame shall be located with air circulation by a fan or
other means to maintain the test piece at (80 ± 1,0) °C or an alternative test temperature specified by the
referring standard.
2 © ISO 2005 – All rights reserved
5.3 Temperature measuring device, i.e. calibrated thermometer or a thermocouple, capable of checking
conformity to 5.2.
NOTE Temperature is a critical parameter and measurement made remote from the test piece may not be indicative
of temperature of the test piece.
5.4 Clock or timing device, for recording the elapsed time, which shall automatically stop or record the
point when the test piece is deemed to fail by either fracture or excessive displacement of the grips.
5.5 Alignment jig, as shown in Figure 1 or similar, to facilitate the alignment the grips and the test piece
when it is being tightened in the grips.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16241
Première édition
2005-02-15
Essai de traction d'une entaille pour
mesurer la résistance à la propagation
lente de fissure des polyéthylènes pour
tubes et raccords (PENT)
Notch tensile test to measure the resistance to slow crack growth of
polyethylene materials for pipe and fitting products (PENT)
Numéro de référence
©
ISO 2005
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La reproduction des termes et des définitions contenus dans la présente Norme internationale est autorisée dans les manuels
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application. Les conditions d'une telle reproduction sont les suivantes: aucune modification n'est apportée aux termes et définitions; la
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Appareillage. 2
6 Préparation de l'éprouvette. 4
6.1 Géométrie de l'éprouvette. 4
6.2 Usinage de l'éprouvette. 5
6.3 Entaillage de l'éprouvette. 6
6.4 Nombre d'éprouvettes . 6
7 Préconditionnement . 6
8 Mode opératoire . 6
8.1 Calcul de la charge . 6
8.2 Mise sous tension de l'éprouvette . 7
8.3 Contrôle de la température . 7
8.4 Enregistrement de la tenue. 7
8.5 Examen de la rupture de l'éprouvette. 7
9 Rapport d'essai . 7
Annexe A (informative) Application de l'essai. 9
Annexe B (informative) Mesurage de l'allongement . 10
Annexe C (informative) Profondeur d'entaille. 11
Annexe D (informative) Exigences minimales recommandées pour le polyéthylène . 12
Annexe E (informative) Exactitude . 13
Bibliographie . 14
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16241 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 138, Tubes, raccords et robinetterie en matières
plastiques pour le transport des fluides, sous-comité SC 5, Propriétés générales des tubes, raccords et
robinetteries en matières plastiques et leurs accessoires — Méthodes d'essais et spécifications de base.
iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
Introduction
[1]
La présente méthode d'essai est fondée sur l'ASTM F 1743 , qui fut, à l'origine, créée à l'Université de
Pennsylvanie. Elle fut utilisée pour estimer et comparer la résistance à la propagation lente d'un grand
nombre de compositions de polyéthylènes pour tubes, utilisées essentiellement pour le gaz aux USA et en
Europe. L'essai fut effectué, aux USA, par dix laboratoires avant d'être accepté comme norme ASTM. Des
travaux ultérieurs furent réalisés par un groupe ad hoc de l'ISO/TC 138/SC 4, Tubes et raccords en matières
plastiques pour réseaux de distribution de combustibles gazeux, comportant six laboratoires en Europe et aux
USA, afin d'évaluer et d'améliorer le mode opératoire.
La résistance à la propagation lente de fissure est un facteur important pour les polyéthylènes utilisés pour les
canalisations, et les essais pour estimer cette propriété sont inclus dans les normes de canalisations sous
pression. Cette méthode est également applicable aux polyéthylènes utilisés dans d'autres applications de
canalisations, elle peut être utilisée pour d'autres matières thermoplastiques utilisées pour d'autres
applications. Bien qu'elle soit considérée, au départ, comme un essai de matière, elle fut aussi utilisée pour
estimer les propriétés d'éprouvettes découpées dans des tubes, des raccords et des assemblages par
soudure bout à bout.
NORME INTERNATIONALE ISO 16241:2005(F)
Essai de traction d'une entaille pour mesurer la résistance
à la propagation lente de fissure des polyéthylènes pour
tubes et raccords (PENT)
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai de traction d'une entaille pour déterminer la
résistance à la propagation lente de fissure des polyéthylènes (PE) pour tubes et raccords.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 1872-2, Plastiques — Polyéthylène (PE) pour moulage et extrusion — Partie 2: Préparation des
éprouvettes et détermination des propriétés
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
rupture fragile
rupture avec une surface de rupture qui ne présente pas de déformation permanente de la matière, par
exemple étirement, allongement ou striction
3.2
rupture ductile
rupture avec une surface de rupture qui présente distinctement une déformation permanente de la matière
avec étirement, allongement ou striction
3.3
propagation lente de fissure
augmentation lente, dans le temps, d'une fissure qui a un aspect fragile
3.4
ligament restant
section transversale restante après entaillage et une propagation de fissure
4 Principe
En vue d'estimer la résistance à la propagation lente de fissure d'une matière, une éprouvette ayant la forme
d'un parallélépipède rectangle est découpée dans une plaque moulée par compression. Cette éprouvette,
comportant une entaille au centre sur une face et des entailles latérales dans le même plan, est soumise à
une charge de traction statique constante dans l'air, à une température d'essai spécifiée. La tenue est
enregistrée.
NOTE 1 L'essai peut être réalisé sur des éprouvettes usinées dans des tubes et raccords ou des soudures bout à bout
(voir Annexe A).
Les caractéristiques suivantes sont décrites dans la présente méthode:
la forme et les dimensions de l'éprouvette;
la profondeur de l'entaille et des rainures latérales;
le nombre d'éprouvettes;
la température d'essai des éprouvettes;
la méthode de préparation des éprouvettes.
Les paramètres suivants doivent être spécifiés par la norme de référence:
l'épaisseur des éprouvettes et la profondeur de l'entaille, si elles sont différentes des dimensions
préférentielles (voir 6.1);
la contrainte à appliquer à l'éprouvette pendant la durée de l'essai;
le nombre d'éprouvettes, s'il est différent du nombre spécifié en 6.4;
la température d'essai, si elle est différente de la valeur spécifiée dans la présente méthode (voir 5.2);
NOTE 2 La contrainte appliquée est choisie de façon à éviter un comportement ductile et à obtenir une surface de
rupture lisse, sans déformation permanente visible de la matière (par exemple étirement, allongement ou striction). Une
telle surface se présente comme le résultat de l'augmentation progressive de la fissure avec le temps, et elle est
considérée comme étant apparentée à la propagation lente de fissure. En général, une charge correspondant à une
contrainte de 2,4 MPa à 80 °C donne lieu à un mode de rupture en rapport avec la propagation lente de fissure des
polyéthylènes. Il est possible d'utiliser d'autres valeurs de contraintes, à condition qu'un mode de rupture similaire se
produise.
5 Appareillage
5.1 Équipement d'essai, comprenant:
5.1.1 Machine d'essai, permettant d'appliquer à l'éprouvette par l'intermédiaire de mâchoires (voir 5.1.2)
une charge axiale contrôlée avec une exactitude de 0,5 % de la charge calculée ou appliquée, par exemple
une machine de mise en charge à levier avec un rapport de bras de levier d'environ 5:1 à 10:1, la charge
étant appliquée directement en utilisant des poids morts ou une force constante.
5.1.2 Mâchoires, ayant une action universelle de faible friction pour éviter la flexion et assurer la
transmission de la charge de manière axiale dans l'éprouvette. Les mâchoires doivent être conçues pour
éviter le glissement de l'éprouvette (par exemple des mâchoires striées).
NOTE La mesure de l'allongement de l'éprouvette, ou le déplacement du bras de levier, donne des renseignements
utiles. La vitesse d'allongem
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.