[发明专利]在役埋地管材使用寿命预测方法

说明书

本发明涉及一种在役埋地管材使用寿命预测方法，其包括如下步骤：制作缺口试样；对制作完成的所述缺口试样进行全切口蠕变试验；根据记录的全切口蠕变实验数据得到所述缺口试样裂纹张口位移△COD–试验时间T的对应关系曲线并计算得到裂纹扩展速率v；结合应力强度因子模型与所述裂纹扩展速率v计算得到材料参数A和m；测量所述缺口试样的缺陷深度h，并将所述缺陷深度h，所述材料参数A和m带入公式：能得到聚乙烯管材裂纹临界深度h与使用寿命T的对应关系，对合理安排管材更替和维护起到工程指导意义。且本寿命预测方案对设备依赖程度低，试验成本低，操作便捷，此外还能够将评价周期从数万小时缩短至几十小时，缩短了寿命预测评价周期。

技术领域

本发明涉及管材使用寿命预测技术领域，特别是涉及一种在役埋地管材使用寿命预测方法。

背景技术

聚乙烯(PE)管材由于其力学性能优越、使用寿命长和使用无污染等优势已逐步取代工业钢质管材，作为城市燃气、给排水输送的常用手段，在城市管网中广泛应用。由于燃气管材常年深埋地底，持续受到土壤压力、热氧老化、点载荷及腐蚀等各种外界因素影响，随着服役时间的增加，管材自身容易形成局部应力集中，最终导致管材容易出现慢速裂纹失效，直接影响在役PE管材的剩余使用寿命，PE燃气管材是承压特种设备，运输的都是易燃易爆品，一旦发生燃气泄漏，后果将是致命的。所以，针对在役PE燃气管材使用寿命的预测是评价PE管材是否能达到预先设计寿命的重要指标，直接影响到城市燃气管道网的正常运行及人民的生命财产安全。

然而，目前针对在役PE燃气管材使用寿命的预测方法主要还是采用美国塑料管道协会制定的ISO09080标准，即用推断法测定热塑管型材料长期流动液体静力强度。该试验方法的局限性在于试验周期长，评价周期往往需要1年以上；并且需要静液压试验仪器，试验成本高，操作繁琐。而随着管材专用树脂的不断革新，新型PE管材及颗粒料的耐失效性能越来越好，该评价方法逐渐难以支撑工业快速发展的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种在役埋地管材使用寿命预测方法，旨在解决现有技术试验周期长、试验成本高、操作繁琐不便的问题。

其技术方案如下：

一种在役埋地管材使用寿命预测方法，其包括如下步骤：

制作缺口试样；

对制作完成的所述缺口试样进行全切口蠕变试验；

根据记录的全切口蠕变实验数据得到所述缺口试样裂纹张口位移△COD–试验时间T的对应关系曲线并计算得到裂纹扩展速率v；

结合应力强度因子模型与所述裂纹扩展速率v计算得到材料参数A和m；

测量所述缺口试样的缺陷深度h，并将所述缺陷深度h，所述材料参数A和 m带入公式：

上述在役埋地管材使用寿命预测方法用于对埋地的聚乙烯等管材在温度、压力和点载荷等外界因素的影响的服役寿命进行科学预期性评估，可为工业埋地聚乙烯燃气管材的使用寿命预测提供一种更快速、有效的评价方法，为保证工业聚乙烯燃气管道系统的安全运行提供更高效的方式。具体而言，进行预测评估计算时，首先对埋地管材截取合适长度并制作缺口试样；对制作完成的所述缺口试样进行全切口蠕变试验；然后根据记录的全切口蠕变实验数据得到所述缺口试样裂纹张口位移△COD–试验时间T的对应关系曲线并计算得到裂纹扩展速率v；紧接着结合应力强度因子模型与所述裂纹扩展速率v计算得到材料参数A和m；最后测量所述缺口试样的缺陷深度h，并将所述缺陷深度h，所述材料参数A和m带入公式：根据该公式便能得到聚乙烯管材裂纹临界深度h与使用寿命T的对应关系，对合理安排管材更替和维护起到工程指导意义。且本方案的寿命预测方案对设备依赖程度低，因而可有效试验成本低，且操作便捷、简单，此外本方法能够将评价周期从数万小时缩短至几十小时，极大的缩短了管材的寿命预测评价周期。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：