[发明专利]燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验装置及寿命预测方法

说明书

一种燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验装置及寿命预测方法属于聚乙烯管道寿命检测技术领域。气泵、阀门、压力表、阀门、减压阀、压力表及聚乙烯管道通过密闭管路依次连接；聚乙烯管道通过密封夹具密封；聚乙烯管道置于承压土壤箱内；承压土壤箱通过支撑台置于老化箱内。通过对与在役燃气聚乙烯埋地管道同牌号和尺寸的聚乙烯管道进行加速老化试验，使其发生脆性破坏，记录试验温度、时间和性能参数，得到其预测寿命t_real：加速老化试验装置能够在聚乙烯埋地管道保持与实际工况相同的土壤环境、内压力和外压力条件下进行加速老化试验，装置简单，试验时间短；使用该试验装置对在役燃气聚乙烯管道进行寿命预测的方法，能够为工程使用提供理论参考。

技术领域

本发明属于聚乙烯管道寿命检测技术领域，特别涉及一种燃气聚乙烯埋地管 道的加速老化试验装置及寿命预测方法。

背景技术

聚乙烯管道具有耐腐蚀性能、强柔韧性好、重量轻、低摩擦阻力等特点，使 其在燃气工程中使用量逐步增加。然而聚乙烯属于高分子材料，容易发生老化， 因此聚乙烯管道存在老化失效的问题。在一定压力作用下的聚乙烯管道，其使用 寿命是工程应用中十分最重要的一项指标，国家标准规定是在温度条件20℃下聚 乙烯燃气管道使用年限不低于50年。目前，对聚乙烯管的寿命预测公式是采用 美国塑料管道协会制定的ISO9080标准(用推断法测定热塑管型材料长期流动液 体静力强度)，如式1所示：

式中：t_f—失效寿命，h；T—静液压试验温度，℃；A、B、C、D—与具体材料 牌号有关的回归模型参数；σ_θ—打压时的环向应力。该与实际工况结合少，试验 时间长，低温静液压试验往往几个月，甚至数年，并且需要静液压试验仪器，对 仪器要求高。

然而，随着聚乙烯管道服役年限的增加，低属性的老化聚乙烯管道已经被使 用数十年。燃气聚乙烯管道多分布在人口密集区域，国内外曾发生多起聚乙烯燃 气管道爆炸和泄漏事故，造成了严重的经济损失，甚至危害人身安全。可见，要 保证聚乙烯燃气管道系统的安全运行，很有必要对聚乙烯压力管道的实际使用寿 命进行研究。

发明内容

本发明提供了一种燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验装置及寿命预测方 法，通过进行承压下燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验，预测在役聚乙烯管道 的失效寿命。

本发明所述的燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验装置采用的技术方案为：

气泵、阀门、压力表、阀门、减压阀、压力表及聚乙烯管道通过密闭管路依 次连接；通过密封家具封闭使聚乙烯管道内形成密闭腔体；聚乙烯管道置于承压 土壤箱内；承压土壤箱由支撑台支撑并置于老化箱内。

所述承压土壤箱顶部设置配重内嵌封盖，承压土壤箱与密闭管路之间设置密 封环，老化箱与密闭管路之间设置密封环，承压土壤箱内土壤可为任意土质。

本发明提供的燃气聚乙烯埋地管道的寿命预测方法，按以下步骤进行：

(1)在燃气聚乙烯埋地管道的加速老化试验装置中，于100℃和110℃的温 度条件以及与实际工况一致的土壤环境、管内压力和管外压力条件下，分别对在 役燃气聚乙烯埋地管道和同一牌号和尺寸的燃气聚乙烯管道进行承压加速老化 试验，直至聚乙烯管道发生脆性破坏，记录下两次试验温度、所经时间和性能参 数，分别记为T₁₀₀、T₁₁₀和t_a1、t_b1及P_a1、P_b1；