聚乙烯管材料长期静液压强度预测方法的对比和应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.013

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (11): 84-90.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.013

聚乙烯管材料长期静液压强度预测方法的对比和应用

孙晋¹(), 者东梅¹, 胡砚磊¹, 程德宝², 徐海云³

^1.中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 100013
^2.河北宇通特种胶管有限公司，河北衡水 053500
^3.北京工商大学，北京 100048

收稿日期:2021-04-12 出版日期:2021-11-26 发布日期:2021-11-23
作者简介:孙晋（1984-），高级工程师，主要从事高分子材料及制品测试评价新方法的研究和标准化研究工作， sunjin.bjhy@sinopec.com

Comparison and Applications of Testing Methods for Long⁃term Hydrostatic Strength of Polyethylene Pipe Materials

SUN Jin¹(), ZHE Dongmei¹, HU Yanlei¹, CHENG Debao², XU Haiyun³

^1.Beijing Research Institute of Chemical Industry，SINOPEC，Beijing 100013，China
^2.Hebei Yutong Special Rubber Hose Co，Ltd，Hengshui 053500，China
^3.Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2021-04-12 Online:2021-11-26 Published:2021-11-23

摘要/Abstract

摘要：

首先概述了长期静液压强度的2种预测方法（ISO 9080和ASTM D 2837）的原理、数据要求和处理、外推计算和结果应用等方面的异同点，进一步分析在2种标准体系下高密度聚乙烯（PE-HD）管道最大工作压力（MOP）的计算程序和结果，为在不同应用领域的管道设计和应用提供理论参考。

关键词: 材料分级, 长期静液压强度, 设计因子, 最大工作压力

Abstract:

This paper summarized and compared test principles， data requirements and extrapolation calculation of two test methods， ISO 9080 and ASTM D 2837， for PE-HD pipes. The calculation process of maximum operating pressure of PE-HD pipes under these two standard systems was further analyzed， which can provide a theoretical reference of design for pipeline in different applicable areas.

Key words: material classification, long-term hydrostatic strength, design factor, maximum operating pressure

中图分类号:

TQ 322.4⁺2

孙晋, 者东梅, 胡砚磊, 程德宝, 徐海云. 聚乙烯管材料长期静液压强度预测方法的对比和应用[J]. 中国塑料, 2021, 35(11): 84-90.

SUN Jin, ZHE Dongmei, HU Yanlei, CHENG Debao, XU Haiyun. Comparison and Applications of Testing Methods for Long⁃term Hydrostatic Strength of Polyethylene Pipe Materials[J]. China Plastics, 2021, 35(11): 84-90.

图/表 8

参考文献 15

1	DAVID W. Plastic Piping Handbook［M］. New York： McGraw⁃Hill， 2002：1⁃2，16.
2	BROMSTRUP H. PE100 管道系统（第3版）［M］ .魏若奇，者东梅，等，译. 北京：中国石化出版社， 2011： 15⁃31.
3	董孝理. 塑料压力管的力学破坏和对策［M］. 北京：化学工业出版社， 2006： 43⁃60.
4	. Plastics Piping and Ducting Systems⁃Determination of the Long⁃term Hydrostatic Strength of Thermoplastics Materials in Pipe Form by Extrapolation［S］. Switzerland： ISO， 2012.
5	. 塑料管道系统用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度［S］. 北京：中国标准出版社， 2020.
6	3^e1. Standard Test Method for Obtaining Hydrostatic Design Basis for Thermoplastic Pipe Materials or Pressure Design Basis for Thermoplastic Pipe Products［S］. West Conshohocken： ASTM International， 2013.
7	ROZENTAL⁃EVESQUE M， GEOFFRAY D， JACQ P， et al. The Polyethylene Sustainable Life⁃cycle. How to Improve Polyethylene Longevity［C］. Plastic Pipes XV， Vancouver， 2010： 3⁃5.
8	孙晋，李玉娥，武志军，等. 塑料管材的耐氯氧化性能研究进展［J］. 中国塑料， 2018， 32（7）： 1⁃9.
	SUN J， LI Y E， WU Z J. Research Progress in Chlorine⁃oxidation Resistance of Plastic Pipes［J］. China Plastics， 2018， 32（7）： 1⁃9.
9	CHUNG S， KIM D J， TORO M， et al. Modeling Mechanisms of Brittle Oxidative Degradation to Ensure Plastic Pipe Material Performance［C］. Society of Plastics Engineers⁃Antec Conference， 2004， 2： 2 769⁃2 773.
10	. Thermoplastics Materials for Pipes and Fittings for Pressure Applications ⁃ Classification， Designation and Design coefficient［S］. Switzerland： ISO， 2009.
11	PPI TR⁃3⁃2020. Policies and Procedures for Developing Hydrostatic Design Basis （HDB）， Hydrostatic Design Stresses （HDS）， Pressure Design Basis （PDB）， Strength Design Basis （SDB）， Minimum Required Strength （MRS） Ratings for Thermoplastic Piping Materials or Pipe［S］. Texas： The Plastic Pipe Institute， 2020.
12	PPI TR⁃4⁃2020. PPI Listing of Hydrostatic Design Basis （HDB）， Hydrostatic Design Stress （HDS）， Strength Design Basis （SDB）， Pressure Design Basis （PDB） and Minimum Required Strength （MRS） Ratings and Categorized Required Strength For Thermoplastic Piping Mate⁃rials or Pipe［S］. Texas： The Plastic Pipe Institute， 2020.
13	PPI. Handbook of Polyethylene Pipe （Second Edition）［M］.The Plastic Pipe Institute， 2008： 125⁃147.
14	CSA Z662⁃2019. Oil and Gas Pipeline Systems［S］. Toronto： Canadian Standards Association， 2019.
15	SANDSTRUM S， BOROS S. PE100 and PE 4710⁃Sourcing Co⁃mponents in a Global Market［C］. Plastic Pipes XVII， Chcago， 2014： 1⁃12.

时间范围/h	观察值数量
<1 000	≥6
10~1 000	≥3
1 000~6 000	≥3
>6 000	≥3
>10 000	≥1

时间范围/h	观察值数量
<1 000	≥6
10~1 000	≥3
1 000~6 000	≥3
>6 000	≥3
>10 000	≥1

分级方法标准		ISO 9080	ASTM D 2837
数据要求	静液压测试方法	ISO 1167	ASTM 1598
	测试温度选择	≥2	单一温度（可选择23 ℃对比）
	每个温度的测试点个数	≥30	≥18
	最长测试时间	≥9 000	≥10 000
外推计算	拟合方程	2、3或4参数方程	2参数方程
	时间	50年	11.4年（100 000 h）
	置信水平	97.5 %置信下限	50 %置信下限
	所需要的计算结果	σ_LPL（20 ℃，50年）	σ_LTHS（23 ℃， 11.4年）
验证	韧性	拐点的自动检验	80 ℃或90 ℃静液压
验证	脆性	拐点的自动检验	3参数方程
应用	分级结果	MRS	HDB

分级方法标准		ISO 9080	ASTM D 2837
数据要求	静液压测试方法	ISO 1167	ASTM 1598
	测试温度选择	≥2	单一温度（可选择23 ℃对比）
	每个温度的测试点个数	≥30	≥18
	最长测试时间	≥9 000	≥10 000
外推计算	拟合方程	2、3或4参数方程	2参数方程
	时间	50年	11.4年（100 000 h）
	置信水平	97.5 %置信下限	50 %置信下限
	所需要的计算结果	σ_LPL（20 ℃，50年）	σ_LTHS（23 ℃， 11.4年）
验证	韧性	拐点的自动检验	80 ℃或90 ℃静液压
验证	脆性	拐点的自动检验	3参数方程
应用	分级结果	MRS	HDB

ASTM D 3350分类	树脂密度	耐SCG性能（PENT）	设计因子F（给水）	HDB值（23 ℃）	HDS值（23 ℃）
PE4710	等级4：0.947~ 0.955 g/cm³	等级7：> 500 h	0.63	1 600 psi（11.03 MPa）	1 000 psi（6.89 MPa）
PE3408	等级3：0.940~ 0.947 g/cm³	等级4：> 10 h	0.50	1 600 psi（11.03 MPa）	800 psi（5.52 MPa）

聚乙烯管材料长期静液压强度预测方法的对比和应用

Comparison and Applications of Testing Methods for Long⁃term Hydrostatic Strength of Polyethylene Pipe Materials

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图/表 8

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样品	HDB/MPa	MRS/MPa	设计因子F	设计系数C	MOP/MPa
PE3408	11.03	—	0.32	—	0.69
PE4710	11.03	—	0.40	—	0.86
PE4710+	11.03	—	0.45	—	1.00
PE100	—	10	—	2	1.00

[1]	施建峰, 胡安琪, 郑津洋. 聚乙烯管材标准发展现状分析[J]. 中国塑料, 2021, 35(3): 112-123.
[2]	李明轩. 搭接焊铝塑管与对接焊铝塑管的长期静液压强度计算[J]. 中国塑料, 2011, 25(01): 71-75 .