城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿罒嵫趵匣?guī)律的試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、我國(guó)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始在城市燃?xì)夤艿乐惺褂镁垡蚁?PE)管道，在90年代中期大量使用，迄今已逾30年。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)、研究和推廣，聚乙烯管道以其使用壽命長(zhǎng)（可達(dá)50年）、耐腐蝕、較好的柔韌性（抗震和適應(yīng)沉降）、重量較輕、連接方便等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)中取代了過(guò)去的傳統(tǒng)管材如鋼管、鑄鐵管等的地位，成為《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50028-2006)的首選管材，并在高壓燃?xì)夤艿乐幸仓鸩介_(kāi)始應(yīng)用。聚乙烯管道的使用情況也成為了衡量一個(gè)地

2、區(qū)燃?xì)饧夹g(shù)水平的指標(biāo)之一，到2005年聚乙烯管道在中低壓管網(wǎng)建設(shè)的使用比例已經(jīng)達(dá)到50％。然而PE管材畢竟屬于一種有機(jī)材料，其老化問(wèn)題不可避免。一旦發(fā)生破裂導(dǎo)致爆炸發(fā)生，將會(huì)造成城鎮(zhèn)地區(qū)巨大的人身傷害及經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)于PE管材老化規(guī)律的研究具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及工程價(jià)值。到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)承壓燃?xì)饩垡蚁┕艿赖睦匣?guī)律研究還不完善。
　　本文研究對(duì)象是我國(guó)城鎮(zhèn)聚乙烯管道主要使用的PE100及PE80管道材料，基于熱氧加速老化方法

3、，在自行搭建的熱氧加速老化實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。主要研究不同老化時(shí)間、不同內(nèi)壓對(duì)PE100及PE80管道材料的老化規(guī)律。
　　拉伸試驗(yàn)研究表明熱氧老化PE試件的拉伸力學(xué)性能隨著老化時(shí)間及壓力的增加而逐步減弱，在加熱溫度及壓力較低時(shí)，管材性能變化較慢，但隨著溫度及壓力的逐步增加，聚乙烯管材穩(wěn)定性發(fā)生明顯變化。溫度每升高10度，其性能成幾何狀減弱。并利用動(dòng)力學(xué)曲線直線化法將數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，分別提出了承壓和無(wú)壓PE管道的

4、熱氧老化規(guī)律預(yù)測(cè)模型，數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證熱氧加速老化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性，結(jié)果表明，燃?xì)釶E管道的拉伸力學(xué)性能隨著熱氧老化溫度、壓力、時(shí)間明顯變化，斷裂點(diǎn)載荷發(fā)生劇烈變化。承壓燃?xì)釶E管壽命低于無(wú)壓PE管道壽命，當(dāng)試驗(yàn)壓力0.1MPa時(shí)壽命減少9.6％。
　　熔體流動(dòng)速率(MFR)試驗(yàn)研究表明PE試件性能隨著熱氧老化的溫度、時(shí)間的變化而發(fā)生明顯變化，其性能變化參數(shù)作為評(píng)判試驗(yàn)管材是否老化的指標(biāo)之一。并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，對(duì)比老化前后材

5、料性能變化趨勢(shì)，可看出壓力越大，熔體流動(dòng)速率越大，溫度越高，熔體流動(dòng)速率越大，驗(yàn)證熱氧加速老化實(shí)驗(yàn)的正確性。
　　差熱分析法(DSC)試驗(yàn)研究表明隨著熱氧老化PE試件的溫度、時(shí)間的變化而發(fā)生明顯變化，其性能變化參數(shù)作為評(píng)判試驗(yàn)管材是否老化的指標(biāo)之一。并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，對(duì)比老化前后材料性能變化趨勢(shì)，可以看出隨著實(shí)驗(yàn)壓力的增加，溫度的增加，材料的氧化誘導(dǎo)期明顯縮短，表明穩(wěn)定性下降，壓力及溫度對(duì)于聚乙烯管材的穩(wěn)定性成負(fù)相關(guān)的作用，從