PE燃?xì)庵破返馁|(zhì)量要求

1、PE燃?xì)庵破返馁|(zhì)量要求一、燃?xì)釶E輸配系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)歐洲自上世紀(jì)60年代開始建設(shè)燃?xì)釶E輸配系統(tǒng)，現(xiàn)已全面使用。最早只用于中低壓，現(xiàn)已進(jìn)入次高壓。應(yīng)用的管徑越來越大，現(xiàn)已用到De600PE原料性能不斷提高：PE63 PE80 PE100，現(xiàn)已出現(xiàn)超韌性PE100為適應(yīng)非開挖更新修復(fù)，已研制出復(fù)合管標(biāo)準(zhǔn)幾乎每年更新一次正在研究將PE燃?xì)庵破费娱L(zhǎng)到100年二、我國(guó)燃?xì)釶E輸配系統(tǒng)應(yīng)用歷史及現(xiàn)狀國(guó)家“七五”（19851990年）攻關(guān)課題，啟動(dòng)燃?xì)釶E輸配系統(tǒng)的應(yīng)用；80年代末，英法在北京敷設(shè)PE示范工程95年開始頒布我國(guó)的燃?xì)釶E制品、工程、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已形成較完整體系90年代末，城市燃?xì)忾_始

2、向天然氣轉(zhuǎn)換，促進(jìn)PE大發(fā)展21世紀(jì)初我國(guó)燃?xì)釶E制品已達(dá)到或接近國(guó)際水平每年新增燃?xì)釶E管總長(zhǎng)約10000公里，占總長(zhǎng)度的70%左右當(dāng)前存在的主要問題：對(duì)PE的認(rèn)知水平落后于應(yīng)用推廣假冒偽劣產(chǎn)品泛濫施工質(zhì)量無保證標(biāo)準(zhǔn)的頒布更新慢三、燃?xì)釶E制品的主要性能要求燃?xì)庥肞E制品的性能要求是最高的燃?xì)庥肞E制品只允許用混配料制造，不允許采用“白+黑”燃?xì)庥肞E制品絕不允許使用回收料3個(gè)關(guān)鍵的力學(xué)性能：2個(gè)關(guān)鍵的物理性能： 熔體質(zhì)量流動(dòng)速率 氧化誘導(dǎo)時(shí)間1、長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度 決定管道強(qiáng)度PE的強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)蠕變及應(yīng)力松弛聚乙烯的應(yīng)力松弛曲線塑料試樣在恒定應(yīng)力下的應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系PE的強(qiáng)度是溫度的函數(shù)要

3、安全可靠的使用PE，就必須回答預(yù)期的設(shè)計(jì)壽命及設(shè)計(jì)溫度下PE的強(qiáng)度是多少拉伸試驗(yàn)，使材料受到拉伸應(yīng)力而屈服、破壞，測(cè)到屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度對(duì)管材施加內(nèi)壓，管壁材料受到拉應(yīng)力而破壞測(cè)到靜液壓強(qiáng)度溫度等效原理：較低溫度較長(zhǎng)時(shí)間與較高溫度較短時(shí)間可以觀察到相同的應(yīng)力松弛現(xiàn)象PE長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 18252-2000 （等同ISO 9080-2003）俗稱1萬小時(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度：20及40、 60、 80中任選兩個(gè)長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度：20，50年在內(nèi)水壓，置信度97.5%時(shí)，管材破壞的應(yīng)力（MPa）.最小要求強(qiáng)度：長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度按羅納多 數(shù)R10或R20向下圓整到最近的一個(gè)優(yōu)先數(shù)的值

4、。PE80，lcl=8.009.99MPaPE100, lcl =10.0011.19MPa材料定級(jí)的根據(jù)靜液壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系：原料：20，40，60，80，10000小時(shí)試驗(yàn)制品型式試驗(yàn)： 80(PE80，4.0MPa;PE100,5.0MPa) 1000小時(shí)20(PE80，9.0MPa;PE100,12.4MPa) 100小時(shí)出廠檢驗(yàn)： 80(PE80，4.5MPa;PE100,5.4MPa) 165小時(shí)2、耐裂紋慢速增長(zhǎng) 決定管道壽命產(chǎn)生裂紋慢速增長(zhǎng)的機(jī)理：聚乙烯管材靜液壓行為破壞的三種模式I韌性破壞 II脆性破壞 III氧化破壞聚乙烯晶態(tài)結(jié)構(gòu)的受力圖制品出廠：要求清潔光滑，外觀無損傷應(yīng)該

5、做到；運(yùn) 輸：要求輕拿輕放，不損傷客觀很難；施 工：要求輕拿輕放，不損傷幾乎不可能；原 料：有抗劃傷能力。試驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)要求劃傷深度是壁厚的18-20%在80（PE80 0.8MPa； PE100 9.2MPa ）165小時(shí)不破壞。施工要求劃傷不超過壁厚的10%點(diǎn)載荷可加速裂紋的慢速增長(zhǎng)目前正在研究制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3、耐裂紋快速擴(kuò)展 決定管道安全運(yùn)行中管道的裂紋擴(kuò)展情況示意圖PE強(qiáng)度與載荷作用速度密切相關(guān)裂紋快速擴(kuò)展斷裂力學(xué)問題，要求制品有良好的抗開裂性能，要求在不產(chǎn)生快速開裂的條件下使用。 匈牙利PE80，De315，SDR11工作壓力0.6MPa的典型試驗(yàn)全比例試驗(yàn)小比例穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)規(guī)定溫度下不產(chǎn)生快

6、速開裂的臨界壓力規(guī)定溫度下不產(chǎn)生快速開裂的臨界溫度標(biāo)準(zhǔn)要求：供貨商提供0時(shí)的臨 界壓力Pc，實(shí)際溫度低于0時(shí)應(yīng)要求按實(shí)際溫度最大工作壓力的計(jì)算：且MOPPc/1.5 4、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率 決定PE的加工性能及焊接性能標(biāo)準(zhǔn)要求：檢測(cè)值與出廠時(shí)變化不超過20%保證經(jīng)熱加工后原料性能沒有大的變化5、氧化誘導(dǎo)時(shí)間 決定PE的抗氧化性能標(biāo)準(zhǔn)要求：20分鐘。使用回收料（已氧化）或不合格原料，該指標(biāo)很難合格為保證燃?xì)釶E制品質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只允許使用經(jīng)檢驗(yàn)合格的混配料，決不允許“白+黑”，更不允許參雜使假。經(jīng)檢測(cè)：靜液壓165小時(shí)試驗(yàn)9個(gè)試樣5個(gè)不合格（最快0.3小時(shí)破壞）。耐裂紋慢速增長(zhǎng)不合格外表面氧化誘導(dǎo)

7、時(shí)間100%不合格不合格管材：原黃色管材變黑混配料與“白+黑”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)混配料“白+黑”炭黑分散性很差；炭黑含量只有0.9%（標(biāo)準(zhǔn)要求2%）；氧化誘導(dǎo)期僅有8分鐘（標(biāo)準(zhǔn)要求20分鐘）四、PE管道失效案例1、熱熔焊口失效 3死數(shù)傷損失數(shù)百萬元， 特點(diǎn)：外觀無明顯缺陷 焊口呈脆性破壞原因分析： 材質(zhì)不合格：氧化誘導(dǎo)期不合格，焊接中材料再被嚴(yán)重氧化。做拉伸試驗(yàn)可檢出。焊機(jī)不合格：不能正確反映焊接參數(shù)。做翻邊檢查可檢出。不按工藝焊接：人的因素第一，做翻邊檢查可檢出。力爭(zhēng)做到質(zhì)量全性能追溯性2、電熔焊接失效三通失效，燃?xì)膺M(jìn)入電話機(jī)房，1死2傷，地區(qū)通訊中斷。原因分析：1.管材或管件材質(zhì)不合格 2.焊機(jī)不

8、合格 3.不按規(guī)程施焊3、材質(zhì)不合格 脆性開裂，燒傷1人4、第三方破壞不是PE的特有現(xiàn)象，關(guān)鍵在管理（立法、制度、宣傳、自身工作）五、PE球閥的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PE球閥的具體質(zhì)量要求：幾何性能物理性能力學(xué)性能 1.1 外觀出廠100檢驗(yàn)顏色內(nèi)外表面清潔無縮孔（坑）無劃痕標(biāo)志無其他影響使用的缺陷1、幾何性能1.2、幾何尺寸材質(zhì)與球閥壁厚的關(guān)系。 管材為PE80，球閥為PE100時(shí)，閥壁厚0.8管壁厚。 管材為PE100，球閥為PE80時(shí)，閥壁厚1/0.8管壁厚。球閥兩端可為插口也可為承口，但尺寸必須符合GB15558.2-2005（管件）標(biāo)準(zhǔn)要求。操作帽尺寸（強(qiáng)度）5050 40； 757560與

9、鑰匙配合良好。出廠100檢驗(yàn)2、物理性能（焊接性能）出廠檢驗(yàn)（抽檢）2.1 氧化誘導(dǎo)時(shí)間 要求：200 20分鐘要求：（190，5kg）條件下， 0.2 MFR1.4，且閥體與原料測(cè)量值相差不超過20%。2.2 熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）1、靜液壓強(qiáng)度2、密封性能試驗(yàn)3、壓力降4、操作扭矩5、止動(dòng)強(qiáng)度6、對(duì)操作裝置施加彎矩期間及解除后的密封性能7、承受彎矩條件下，溫度循環(huán)后的密封性能 及易操作性（d n63mm）8、拉伸載荷后的密封性能及易操作9、 沖擊后的易操作性 10、持續(xù)內(nèi)部靜液壓后的密封性能及易操作性 11、耐簡(jiǎn)支梁彎曲密封性能（d n63mm） 12、耐溫度循環(huán)（d n63mm） 3

10、 力學(xué)性能（共12項(xiàng)）3.1靜液壓試驗(yàn)強(qiáng)度測(cè)試本項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目是驗(yàn)證閥體材料的力學(xué)性能與1萬小時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果相一致。出廠檢驗(yàn)（抽檢）： 靜液壓強(qiáng)度測(cè)試 （80 165小時(shí)）定型及型式檢驗(yàn) ： 靜液壓強(qiáng)度測(cè)試 （ 20 100小時(shí)）靜液壓強(qiáng)度測(cè)試： （80 1000小時(shí)） PE80 =4.5MPa PE100 =5.4MPa PE80 =10MPa PE100 =12.4MPa PE80 =4.0MPa PE100 =5.0MPa試驗(yàn)壓力的計(jì)算： P=2SDR-1=3.2 球閥整體密封性能試驗(yàn)這是對(duì)球閥的最基本要求出廠100%檢驗(yàn)：23 0.6MPa 30秒 定型及型式檢驗(yàn)：23 2.5kpa 24小

11、時(shí)兩個(gè)閥座及閥桿共三個(gè)方向，以空氣或氮?dú)鈾z驗(yàn)。 U型管微壓測(cè)試（可根據(jù)客戶要求選做）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：23 250mm水柱，24小時(shí)出廠檢驗(yàn)（抽檢） 檢測(cè)球閥整體密封性能。這是檢測(cè)球閥在正常通氣或關(guān)閉時(shí)的密封性，以及在停氣檢修時(shí)管道內(nèi)低壓余氣時(shí)的密封性。雖然低壓密封性檢測(cè)不是出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目，但某些球閥曾發(fā)生過低壓內(nèi)漏的問題。因此在球閥的密封性檢驗(yàn)中，應(yīng)該十分重視對(duì)低壓情況密封性的檢驗(yàn)。3.3 操作扭矩試驗(yàn) 完成球閥功能的最基本要求。以空氣為介質(zhì)，考核球閥單側(cè)承受工作壓力時(shí)的最大操作扭矩。通過該項(xiàng)檢測(cè)，保證 PE 球閥的易操作性。密封與扭矩是一對(duì)矛盾體，既要保證密封好，而又不至于使扭矩過大，增加開啟的困難

12、。出廠100%檢驗(yàn)： 23條件下。定型及型式檢驗(yàn)： -20 ，23， 40條件下。在0.4MPa的試驗(yàn)壓力下dn63 最大操作扭矩35Nm 63dn125最大操作扭矩70Nm 125dn225最大操作扭矩150Nm 225dn315最大操作扭矩300Nm3.4 止動(dòng)強(qiáng)度限位阻力試驗(yàn) 是對(duì)球閥開、關(guān)限位機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度要求定型與型式檢驗(yàn)項(xiàng)目 做法：分別在-20和40，連續(xù)24小時(shí)單側(cè)承受工作壓力條件下，對(duì)限位機(jī)構(gòu)施加倍的最大操作扭矩15秒，不破壞。3.5 對(duì)操作裝置施加彎矩期間及解除后的密封性能 這是模擬實(shí)際應(yīng)用中的球閥受到地面活荷載（堆積物等）車荷載等額外作用時(shí)，對(duì)球閥工作可靠性的檢驗(yàn)。定型及型式檢

13、驗(yàn)操作步驟制備兩側(cè)具有加壓、卸壓口及壓力測(cè)量接口的試件在23的溫度下閥半開，加壓至2.5kpa，按圖所示施加55Nm的彎矩1小時(shí)，無泄漏卸掉彎矩并維持內(nèi)壓1小時(shí)，無泄漏閥關(guān)閉，單側(cè)卸壓，1小時(shí)，無泄漏另一側(cè)按2.5kpa檢驗(yàn)1小時(shí)，無泄漏試驗(yàn)壓力調(diào)整為0.6MPa，重復(fù)以上步驟。3.6 承受彎矩條件下，溫度循環(huán)后的密封性能及易操作性（dn63mm）這是模擬較小球閥（ dn63）, 埋深較淺，溫度變化影響明顯，且彈性敷設(shè)較多橫向位移較常出現(xiàn)的情況，檢驗(yàn)球閥在溫度外力雙重作用下的長(zhǎng)期性能。定型檢驗(yàn)項(xiàng)目承受彎矩：球閥連同兩側(cè)連接管材按R=25dn彎曲溫度循環(huán)：-20+40，如圖11 單溫循環(huán)：按1/

14、min變化， h=60min 雙溫循環(huán)：-20，40兩個(gè)恒溫箱， h30min美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求：閥門應(yīng)冷卻到205（293）下并放置最少18h，檢測(cè)扭矩和密封性能； 然后閥門應(yīng)放置在1405（603）溫度下并放置最少18h，檢測(cè)扭矩和密封性能。 40 20 時(shí)間溫度一個(gè)循環(huán)50個(gè)循環(huán)hh10h10h圖11 溫度循環(huán)示意圖操作步驟制備兩個(gè)足夠長(zhǎng)的試樣按閥桿與彎曲平面一致與垂直，分別彎曲或R=25dn，并固定完成50個(gè)溫度循環(huán)保持彎曲狀態(tài)，在 -20， 40分別穩(wěn)定10小時(shí)后做（2.5kpa，24小時(shí)）和（0.6MPa，30秒）密封性試驗(yàn)注：此試驗(yàn)最少需要1100小時(shí)（46天）彎曲試驗(yàn)的試驗(yàn)安排示意3

15、.7 拉伸載荷后的密封性能及耐操作性 這是模擬在地震或斷裂帶發(fā)生明顯沉降時(shí)球閥的工況，要求在PE受被拉伸屈服的條件下球閥性能仍然完好。 定型檢驗(yàn)項(xiàng)目制備管端密封，能做壓力試驗(yàn)的試件。在23球閥開啟狀態(tài)加壓至2.5kpa。施加拉力F，使管材應(yīng)力達(dá)12MPa，穩(wěn)定1小時(shí),不泄漏。增加拉力，按25mm/min拉伸，至管材屈服，停止拉伸。按(2.5kpa，24小時(shí))及(0.6mpa，30秒)檢密封性及23檢操作扭矩。 注：F=e(D-e) P 如：SDR11, Dn63的閥，測(cè)得D=63.37mm,e=6.34mm,F=13560.76N操作步驟3.8 沖擊后的耐操作性模擬球閥受到意外碰撞拋摔時(shí)，耐損

16、壞的要求。球閥本體在承受一定的沖擊后，進(jìn)行扭矩測(cè)試及密封性測(cè)試，以保證球閥在運(yùn)行狀況及非正常情況下的耐受能力。定型檢驗(yàn)項(xiàng)目做法：球閥在-20狀態(tài)調(diào)整2小時(shí)。球閥底部墊實(shí)、固定，以3kg重鋼球自1m高自由下落沖擊操作帽，無裂紋，損壞。在-20狀態(tài)下檢操作扭矩及止動(dòng)強(qiáng)度。 在40條件下，重復(fù)上述操作。3.9 持續(xù)內(nèi)部靜液壓后的密封性及操作性 這是球閥長(zhǎng)期壽命可靠性的檢驗(yàn)。定型檢驗(yàn)項(xiàng)目做法： 按靜液壓試驗(yàn)要求制備偶數(shù)試件 試驗(yàn)介質(zhì):水，溫度20，球閥狀態(tài):半數(shù)開，半數(shù)關(guān)。 試驗(yàn)壓力：PE80，1.6MPa;PE100，2.0MPa。 1000小時(shí)不泄漏，不破壞。 卸壓，按“沖擊后的耐操作性”檢驗(yàn)。

17、按“密封性”（氣密性）檢驗(yàn)。3.10 耐簡(jiǎn)支梁彎曲密封性能（dn63） 這是模擬較大球閥在使用中可能出現(xiàn)的管基沉降，輕微滑移，彈性敷設(shè)等情況，球閥可靠性的檢驗(yàn)。定型檢驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)溫度23試件兩管端封閉可試壓，彎曲力F： 63dn125 F=3.0KN 125dn315 F=6.0KN操作步驟1、制備試件，檢驗(yàn)密封性，操作扭矩。2、如圖14，閥桿垂直向上，對(duì)試件垂直以25mm/min的速度緩慢施加彎曲力F，穩(wěn)定10小時(shí)，檢驗(yàn)球閥的“密封性”及“操作扭矩”。3、測(cè)量最大撓度，卸載，檢查外觀。4、將試件轉(zhuǎn)動(dòng)90，仍垂直加載，重復(fù)2、3操作。5、卸載后再檢驗(yàn)其密封性和操作扭矩。3.11 耐溫度循環(huán)(dn63）模擬球閥在長(zhǎng)使用中必然要經(jīng)受的溫度變化，要求球閥要經(jīng)得起考驗(yàn)，性能穩(wěn)定。定型檢驗(yàn)項(xiàng)目-20+60溫度循環(huán)，如圖15：?jiǎn)螠嘏c雙溫均可。 試件制備，只要一個(gè)球閥，兩端密封，可試壓