PE燃气制品的质量要求

版权所有谢绝拷贝PE燃气制品的质量要求版权所有谢绝拷贝一、燃气PE输配系统的现状及发展趋势版权所有谢绝拷贝欧洲自上世纪60年代开始建设燃气PE输配系统，现已全面使用。最早只用于中低压，现已进入次高压。应用的管径越来越大，现已用到De600PE原料性能不断提高：PE63PE80PE100，现已出现超韧性PE100为适应非开挖更新修复，已研制出复合管标准几乎每年更新一次正在研究将PE燃气制品延长到100年版权所有谢绝拷贝二、我国燃气PE输配系统应用历史及现状版权所有谢绝拷贝国家“七五”（1985～1990年）攻关课题，启动燃气PE输配系统的应用；80年代末，英法在北京敷设PE示范工程95年开始颁布我国的燃气PE制品、工程、设备标准，现已形成较完整体系90年代末，城市燃气开始向天然气转换，促进PE大发展21世纪初我国燃气PE制品已达到或接近国际水平每年新增燃气PE管总长约10000公里，占总长度的70%左右版权所有谢绝拷贝当前存在的主要问题：1.对PE的认知水平落后于应用推广2.假冒伪劣产品泛滥3.施工质量无保证4.标准的颁布更新慢版权所有谢绝拷贝三、燃气PE制品的主要性能要求版权所有谢绝拷贝燃气用PE制品的性能要求是最高的燃气用PE制品只允许用混配料制造，不允许采用“白+黑”燃气用PE制品绝不允许使用回收料版权所有谢绝拷贝3个关键的力学性能：版权所有谢绝拷贝2个关键的物理性能：熔体质量流动速率氧化诱导时间版权所有谢绝拷贝1、长期静液压强度——决定管道强度版权所有谢绝拷贝PE的强度是时间的函数——蠕变及应力松弛聚乙烯的应力松弛曲线塑料试样在恒定应力下的应变与时间的关系版权所有谢绝拷贝PE的强度是温度的函数版权所有谢绝拷贝要安全可靠的使用PE，就必须回答预期的设计寿命及设计温度下PE的强度是多少版权所有谢绝拷贝拉伸试验，使材料受到拉伸应力而屈服、破坏，测到屈服强度和断裂强度对管材施加内压，管壁材料受到拉应力而破坏测到静液压强度版权所有谢绝拷贝温度等效原理：较低温度较长时间与较高温度较短时间可以观察到相同的应力松弛现象——PE长期强度试验的理论基础版权所有谢绝拷贝版权所有谢绝拷贝试验标准：GB/T18252-2000（等同ISO9080-2003）俗称1万小时试验，试验温度：20℃及40℃、60℃、80℃中任选两个版权所有谢绝拷贝版权所有谢绝拷贝版权所有谢绝拷贝长期静液压强度：20℃，50年在内水压，置信度97.5%时，管材破坏的应力（MPa）.最小要求强度：长期静液压强度按罗纳多数R10或R20向下圆整到最近的一个优先数的值。PE80，σlcl=8.00——9.99MPaPE100,σlcl=10.00——11.19MPa材料定级的根据版权所有谢绝拷贝静液压试验标准体系：原料：20℃，40℃，60℃，80℃，10000小时试验制品型式试验：80℃(PE80，4.0MPa;PE100,5.0MPa)1000小时20℃(PE80，9.0MPa;PE100,12.4MPa)100小时出厂检验：80℃(PE80，4.5MPa;PE100,5.4MPa)165小时版权所有谢绝拷贝2、耐裂纹慢速增长——决定管道寿命版权所有谢绝拷贝产生裂纹慢速增长的机理：聚乙烯管材静液压行为破坏的三种模式I－韧性破坏II－脆性破坏III－氧化破坏聚乙烯晶态结构的受力图版权所有谢绝拷贝制品出厂：要求清洁光滑，外观无损伤——应该做到；运输：要求轻拿轻放，不损伤——客观很难；施工：要求轻拿轻放，不损伤——几乎不可能；原料：有抗划伤能力。版权所有谢绝拷贝试验：标准要求划伤深度是壁厚的18-20%在80℃（PE800.8MPa；PE1009.2MPa）165小时不破坏。施工要求划伤不超过壁厚的10%版权所有谢绝拷贝点载荷可加速裂纹的慢速增长目前正在研究制定相关标准版权所有谢绝拷贝3、耐裂纹快速扩展——决定管道安全运行中管道的裂纹扩展情况示意图版权所有谢绝拷贝PE强度与载荷作用速度密切相关裂纹快速扩展——断裂力学问题，要求制品有良好的抗开裂性能，要求在不产生快速开裂的条件下使用。匈牙利PE80，De315，SDR11工作压力0.6MPa的典型试验版权所有谢绝拷贝版权所有谢绝拷贝全比例试验版权所有谢绝拷贝小比例稳态试验版权所有谢绝拷贝规定温度下不产生快速开裂的临界压力版权所有谢绝拷贝规定温度下不产生快速开裂的临界温度版权所有谢绝拷贝标准要求：供货商提供0℃时的临界压力Pc，实际温度低于0℃时应要求按实际温度版权所有谢绝拷贝最大工作压力的计算：且MOP≤Pc/1.5版权所有谢绝拷贝4、熔体质量流动速率——决定PE的加工性能及焊接性能版权所有谢绝拷贝标准要求：检测值与出厂时变化不超过20%保证经热加工后原料性能没有大的变化版权所有谢绝拷贝5、氧化诱导时间——决定PE的抗氧化性能版权所有谢绝拷贝标准要求：＞20分钟。使用回收料（已氧化）或不合格原料，该指标很难合格版权所有谢绝拷贝为保证燃气PE制品质量，标准规定只允许使用经检验合格的混配料，决不允许“白+黑”，更不允许参杂使假。版权所有谢绝拷贝经检测：静液压165小时试验9个试样5个不合格（最快0.3小时破坏）。耐裂纹慢速增长不合格外表面氧化诱导时间100%不合格不合格管材：原黄色管材变黑版权所有谢绝拷贝混配料与“白+黑”的内部结构混配料“白+黑”版权所有谢绝拷贝炭黑分散性很差；炭黑含量只有0.9%（标准要求2%）；氧化诱导期仅有8分钟（标准要求20分钟）版权所有谢绝拷贝四、PE管道失效案例版权所有谢绝拷贝1、热熔焊口失效3死数伤损失数百万元，特点：外观无明显缺陷焊口呈脆性破坏版权所有谢绝拷贝原因分析：①材质不合格：氧化诱导期不合格，焊接中材料再被严重氧化。做拉伸试验可检出。②焊机不合格：不能正确反映焊接参数。做翻边检查可检出。③不按工艺焊接：人的因素第一，做翻边检查可检出。力争做到质量全性能追溯性版权所有谢绝拷贝版权所有谢绝拷贝2、电熔焊接失效三通失效，燃气进入电话机房，1死2伤，地区通讯中断。原因分析：1.管材或管件材质不合格2.焊机不合格3.不按规程施焊版权所有谢绝拷贝3、材质不合格脆性开裂，烧伤1人版权所有谢绝拷贝4、第三方破坏不是PE的特有现象，关键在管理（立法、制度、宣传、自身工作）版权所有谢绝拷贝五、PE球阀的质量要求版权所有谢绝拷贝标准对PE球阀的具体质量要求：几何性能物理性能力学性能版权所有谢绝拷贝1.1外观出厂100％检验颜色内外表面清洁无缩孔（坑）无划痕标志无其他影响使用的缺陷1、几何性能版权所有谢绝拷贝1.2、几何尺寸材质与球阀壁厚的关系。管材为PE80，球阀为PE100时，阀壁厚≥0.8管壁厚。管材为PE100，球阀为PE80时，阀壁厚≥1/0.8管壁厚。球阀两端可为插口也可为承口，但尺寸必须符合GB15558.2-2005（管件）标准要求。操作帽尺寸（强度）50×50×40；75×75×60与钥匙配合良好。出厂100％检验版权所有谢绝拷贝2、物理性能（焊接性能）出厂检验（抽检）2.1氧化诱导时间要求：200℃＞20分钟版权所有谢绝拷贝要求：（190℃，5kg）条件下，0.2≤MFR≤1.4，且阀体与原料测量值相差不超过±20%。2.2熔体质量流动速率（MFR）版权所有谢绝拷贝1、静液压强度2、密封性能试验3、压力降4、操作扭矩5、止动强度6、对操作装置施加弯矩期间及解除后的密封性能7、承受弯矩条件下，温度循环后的密封性能及易操作性（dn≤63mm）8、拉伸载荷后的密封性能及易操作9、冲击后的易操作性10、持续内部静液压后的密封性能及易操作性11、耐简支梁弯曲密封性能（dn＞63mm）12、耐温度循环（dn＞63mm）3力学性能（共12项）版权所有谢绝拷贝3.1静液压试验－强度测试本项检测项目是验证阀体材料的力学性能与1万小时的试验结果相一致。版权所有谢绝拷贝出厂检验（抽检）：静液压强度测试（80℃165小时）定型及型式检验：静液压强度测试（20℃100小时）静液压强度测试：（80℃1000小时）－PE80σ=4.5MPa－PE100σ=5.4MPa－PE80σ=10MPa－PE100σ=12.4MPa－PE80σ=4.0MPa－PE100σ=5.0MPa试验压力的计算：P=2σSDR-1=σminmin2edeem版权所有谢绝拷贝3.2球阀整体密封性能试验这是对球阀的最基本要求•出厂100%检验：23℃0.6MPa30秒•定型及型式检验：23℃2.5kpa24小时两个阀座及阀杆共三个方向，以空气或氮气检验。版权所有谢绝拷贝U型管微压测试（可根据客户要求选做）国家标准：23℃250mm水柱，24小时出厂检验（抽检）版权所有谢绝拷贝检测球阀整体密封性能。这是检测球阀在正常通气或关闭时的密封性，以及在停气检修时管道内低压余气时的密封性。虽然低压密封性检测不是出厂检验项目，但某些球阀曾发生过低压内漏的问题。因此在球阀的密封性检验中，应该十分重视对低压情况密封性的检验。版权所有谢绝拷贝3.3操作扭矩试验完成球阀功能的最基本要求。以空气为介质，考核球阀单侧承受工作压力时的最大操作扭矩。通过该项检测，保证PE球阀的易操作性。密封与扭矩是一对矛盾体，既要保证密封好，而又不至于使扭矩过大，增加开启的困难。版权所有谢绝拷贝出厂100%检验：23℃条件下。定型及型式检验：-20℃，23℃，40℃条件下。在0.4MPa的试验压力下dn≤63最大操作扭矩35Nm63＜dn≤125最大操作扭矩70Nm125＜dn≤225最大操作扭矩150Nm225＜dn≤315最大操作扭矩300Nm版权所有谢绝拷贝3.4止动强度－限位阻力试验是对球阀开、关限位机构的强度要求定型与型式检验项目做法：分别在-20℃和40℃，连续24小时单侧承受工作压力条件下，对限位机构施加２倍的最大操作扭矩15秒，不破坏。版权所有谢绝拷贝3.5对操作装置施加弯矩期间及解除后的密封性能这是模拟实际应用中的球阀受到地面活荷载（堆积物等）车荷载等额外作用时，对球阀工作可靠性的检验。•定型及型式检验版权所有谢绝拷贝操作步骤制备两侧具有加压、卸压口及压力测量接口的试件在23℃的温度下阀半开，加压至2.5kpa，按图所示施加55Nm的弯矩1小时，无泄漏卸掉弯矩并维持内压1小时，无泄漏阀关闭，单侧卸压，1小时，无泄漏另一侧按2.5kpa检验1小时，无泄漏试验压力调整为0.6MPa，重复以上步骤。版权所有谢绝拷贝3.6承受弯矩条件下，温度循环后的密封性能及易操作性（dn≤63mm）这是模拟较小球阀（dn≤63）,埋深较浅，温度变化影响明显，且弹性敷设较多横向位移较常出现的情况，检验球阀在温度外力双重作用下的长期性能。定型检验项目版权所有谢绝拷贝承受弯矩：球阀连同两侧连接管材按R=25dn弯曲温度循环：-20℃～+40℃，如图11单温循环：按1℃/min变化，Δh=60min双温循环：-20℃，40℃两个恒温箱，Δh≤30min美国标准要求：阀门应冷却到－20±5℉（－29±3℃）下并放置最少18h，检测扭矩和密封性能；然后阀门应放置在140±5℉（60±3℃）温度下并放置最少18h，检测扭矩和密封性能。版权所有谢绝拷贝40℃－20℃时间温度一个循环50个循环ΔhΔh10h10h图11温度循环示意图版权所有谢绝拷贝操作步骤制备两个足够长的试样按阀杆与弯曲平面一致与垂直，分别弯曲或R=25dn，并固定完成50个温度循环保持弯曲状态，在-20℃，40℃分别稳定10小时后做（2.5kpa，24小时）和（0.6MPa，30秒）密封性试验注：此试验最少需要1100小时（46天）版权所有谢绝拷贝弯曲试验的试验安排示意版权所有谢绝拷贝3.7拉伸载荷后的密封性能及耐操作性这是模拟在地震或断裂带发生明显沉降时球阀的工况，要求在PE受被拉伸屈服的条件下球阀性能仍然完好。定型检验项目版权所有谢绝拷贝制备管端密封，能做压力试验的试件。在23℃球阀开启状态加压至2.5kpa。施加拉力F，使