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聚乙烯(Polyethylene,PE)燃气管道应用于燃气输送日益广泛,一旦发生泄漏,将对人民的财产甚至生命安全造成威胁。PE管道作为流体输送管道,承受内部压力,外界和环境作用,不可避免地会发生老化。为研究实际服役环境下PE管道热氧老化行为,采用试验研究、理论应用的手段,对PE100级管道在恒定液压环境、恒定内压、循环内压三种压力荷载影响下的老化性能和机理进行研究。主要内容包括:(1)恒定液压环境影响下PE管材的热氧老化性能研究。选取80℃恒定液体压力为老化环境,从PE管材老化降解的层面出发,对PE燃气管材在恒定液压环境下的性能退化情况进行研究,探究压力水浴环境中PE管材性能和老化时间的对应关系;结合力学性能、微观结构、抗氧剂消耗、热性能等宏微观性能变化,对PE管材的老化机理进行分析;从宏微观结合的角度,构建恒定液压环境下PE管材的热老化分析模型。(2)循环及恒定荷载下PE管材热氧老化性能研究。以实际工况下PE燃气管道的老化环境为参考对象,开发循环及恒定压力下PE管材热氧老化实验装置。在80℃、95℃、110℃三个温度下,对PE管材进行加速老化试验,建立两种压力类型(恒压0.2MPa,循环压力0.15-0.24 MPa)下PE管材的热氧老化研究模型;从宏微观结合的角度,分析PE管材机械性能、热稳定性、表面微观结构以及管壁抗氧剂含量随时间变化的关系;分析不同类型压力作用下PE管材宏微观性能变化的对应联系,探究PE管材在不同压力类型下老化的作用机理,为PE管材的热氧老化寿命评估研究提供数据基础。(3)循环及恒定压力下PE管材的热氧老化寿命评估。基于循环及恒定压力下PE管材的老化性能测试,对PE燃气管材的热氧老化寿命进行评估。基于统计学理论,利用MATLAB程序和动力学曲线直线化法,从力学性能变化的角度,构建两种类型压力下PE管材热氧老化寿命方程;同时引入Hoàng&Lowe方法,从PE管材管壁抗氧剂消耗的层面,建立两种压力类型作用下PE管材的抗氧剂耗尽寿命方程。结果表明,基于力学性能和抗氧剂消耗的预测模型下,循环压力下PE管的老化寿命比恒定压力下分别缩短27.6%、16.02%。从不同的角度出发,对PE管材特定工作情境下的寿命进行评估,为实际工况下PE管道的寿命评估提供参考。