PE燃气制品的质量要求

1、PE燃气制品的质量要求一、燃气PE输配系统的现状及发展趋势欧洲自上世纪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De600PE原料性能不断提高：PE63 PE80 PE100，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年二、我国燃气PE输配系统应用历史及现状国家“七五”（19851990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

2、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%左右当前存在的主要问题：对PE的认知水平落后于应用推广假冒伪劣产品泛滥施工质量无保证标准的颁布更新慢三、燃气PE制品的主要性能要求燃气用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3个关键的力学性能：2个关键的物理性能： 熔体质量流动速率 氧化诱导时间1、长期静液压强度 决定管道强度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PE的强度是温度的函数要

3、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试验标准：GB/T 18252-2000 （等同ISO 9080-2003）俗称1万小时试验，试验温度：20及40、 60、 80中任选两个长期静液压强度：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

4、。PE80，lcl=8.009.99MPaPE100, lcl =10.0011.19MPa材料定级的根据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2、耐裂纹慢速增长 决定管道寿命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制品出厂：要求清洁光滑，外观无损伤应该

5、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。试验：标准要求划伤深度是壁厚的18-20%在80（PE80 0.8MPa； PE100 9.2MPa ）165小时不破坏。施工要求划伤不超过壁厚的10%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的典型试验全比例试验小比例稳态试验规定温度下不产生快

6、速开裂的临界压力规定温度下不产生快速开裂的临界温度标准要求：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最大工作压力的计算：且MOPPc/1.5 4、熔体质量流动速率 决定PE的加工性能及焊接性能标准要求：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5、氧化诱导时间 决定PE的抗氧化性能标准要求：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。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

7、时间100%不合格不合格管材：原黄色管材变黑混配料与“白+黑”的内部结构混配料“白+黑”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）四、PE管道失效案例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 焊口呈脆性破坏原因分析： 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。焊机不合格：不能正确反映焊接参数。做翻边检查可检出。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

8、合格 3.不按规程施焊3、材质不合格 脆性开裂，烧伤1人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）五、PE球阀的质量要求标准对PE球阀的具体质量要求：几何性能物理性能力学性能 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）5050 40； 757560与

9、钥匙配合良好。出厂100检验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分钟要求：（190，5kg）条件下， 0.2 MFR1.4，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）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（d n63mm）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（d n63mm） 12、耐温度循环（d n63mm） 3

10、 力学性能（共12项）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。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） PE80 =4.5MPa PE100 =5.4MPa PE80 =10MPa PE100 =12.4MPa PE80 =4.0MPa PE100 =5.0MPa试验压力的计算： P=2SDR-1=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 0.6MPa 30秒 定型及型式检验：23 2.5kpa 24小

11、时两个阀座及阀杆共三个方向，以空气或氮气检验。 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） 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。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

12、。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，对限位机构施加倍的最大操作扭矩15秒，不破坏。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

13、验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。3.6 承受弯矩条件下，温度循环后的密封性能及易操作性（dn63mm）这是模拟较小球阀（ dn63）, 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/

14、min变化， h=60min 双温循环：-20，40两个恒温箱， h30min美国标准要求：阀门应冷却到205（293）下并放置最少18h，检测扭矩和密封性能； 然后阀门应放置在1405（603）温度下并放置最少18h，检测扭矩和密封性能。 40 20 时间温度一个循环50个循环hh10h10h图11 温度循环示意图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）弯曲试验的试验安排示意3

15、.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，使管材应力达12MPa，稳定1小时,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小时)及(0.6mpa，30秒)检密封性及23检操作扭矩。 注：F=e(D-e) P 如：SDR11, Dn63的阀，测得D=63.37mm,e=6.34mm,F=13560.76N操作步骤3.8 冲击后的耐操作性模拟球阀受到意外碰撞抛摔时，耐损

16、坏的要求。球阀本体在承受一定的冲击后，进行扭矩测试及密封性测试，以保证球阀在运行状况及非正常情况下的耐受能力。定型检验项目做法：球阀在-20状态调整2小时。球阀底部垫实、固定，以3kg重钢球自1m高自由下落冲击操作帽，无裂纹，损坏。在-20状态下检操作扭矩及止动强度。 在40条件下，重复上述操作。3.9 持续内部静液压后的密封性及操作性 这是球阀长期寿命可靠性的检验。定型检验项目做法： 按静液压试验要求制备偶数试件 试验介质:水，温度20，球阀状态:半数开，半数关。 试验压力：PE80，1.6MPa;PE100，2.0MPa。 1000小时不泄漏，不破坏。 卸压，按“冲击后的耐操作性”检验。

17、按“密封性”（气密性）检验。3.10 耐简支梁弯曲密封性能（dn63） 这是模拟较大球阀在使用中可能出现的管基沉降，轻微滑移，弹性敷设等情况，球阀可靠性的检验。定型检验项目试验温度23试件两管端封闭可试压，弯曲力F： 63dn125 F=3.0KN 125dn315 F=6.0KN操作步骤1、制备试件，检验密封性，操作扭矩。2、如图14，阀杆垂直向上，对试件垂直以25mm/min的速度缓慢施加弯曲力F，稳定10小时，检验球阀的“密封性”及“操作扭矩”。3、测量最大挠度，卸载，检查外观。4、将试件转动90，仍垂直加载，重复2、3操作。5、卸载后再检验其密封性和操作扭矩。3.11 耐温度循环(dn63）模拟球阀在长使用中必然要经受的温度变化，要求球阀要经得起考验，性能稳定。定型检验项目-20+60温度循环，如图15：单温与双温均可。 试件制备，只要一个球阀，两端密封，可试压