申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油天然气集团公司管材研究所

申请日：2020-04-01

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN111474109B

主分类号：G01N17/00

分类号：G01N17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2020.08.25#实质审查的生效;2020.07.31#公开

摘要：本发明公开了一种预测油气环境下热塑性塑料服役寿命试验方法，从非金属管材上截取试验样品，并加工成符合拉伸性能测试的标准试样，并按标准要求进行试样状态调节；确定试验条件；将状态调整后的试样置入高温高压釜，并严格按照高温高压釜操作流程开展暴露试验；性能测试；绘制试验温度与样品杨氏模量降低50％时对应试验周期的阿伦尼乌斯关系图；进行寿命推测。本发明测试方法简单、可实施性强、试验周期短，结果准确。

主权项：1.一种预测油气环境下热塑性塑料服役寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、从非金属管材上截取试验样品，并加工成符合拉伸性能测试的标准试样，并按标准要求进行试样状态调节；S2、确定试验条件，试验条件包括如下：试验介质：在未知材料应用工况环境时，建立标准化的试验介质；在已知材料应用工况环境时，依据输送介质成分分析结果，模拟建立试验介质成分；试验压力：在未知材料应用工况环境时，室温时的总压力可设置为6～10MPa；在已知材料应用工况环境时，管材服役时的最高设计压力设置为试验压力；试验温度：采用提高温度加速暴露试验方法，至少选择3个试验温度，最低的试验温度高于材料的最大允许使用温度；试验周期：至少选取3个试验周期分别开展暴露试验，试验周期至少应为7天，所选择的不同试验周期之间差值至少为7～10天；试验温度与最大允许使用温度的差值ΔT为： 其中，α为时间-温度转换系数；采用聚乙烯材料时，取α＝0.11；其他聚合物材料以及由两种或多种材料构成的多层材料，或当发生非韧性失效模式时，α的缺省值为0.05；tLife为设计寿命；tTest为试样拉伸模量降低50％的试验时间；S3、将状态调整后的试样置入高温高压釜，并严格按照高温高压釜操作流程开展暴露试验；S4、性能测试，具体为：S401、利用超声相控法测试暴露试验前试样的杨氏模量，对材料的力学性能进行无损评价；随后利用万能试验机测试同组批试样的拉伸强度和杨氏模量力学性能指标；S402、将超声相控法与万能试验机测试得到的杨氏模量数据进行对比，以万能试验机测试结果为准，通过改进超声相控阵设备及配件或调整参数设置，优化超声相控阵技术，使其对暴露试验样品的测试结果与万能试验机测试结果相吻合；S403、利用超声相控法检测暴露试验后试样是否存在内部开裂、孔洞、起泡缺陷及缺陷大小，当超声相控法检测暴露试验后试样无缺陷时，采用超声相控法测试试样的杨氏模量；当超声相控法检测暴露试验后试样有缺陷时，采用万能试验机测试试样的杨氏模量，并依据拉伸试样破坏形貌判定材料的破坏形式；S5、绘制试验温度与样品杨氏模量降低50％时对应试验周期的阿伦尼乌斯关系图，具体为：S501、绘制不同温度下样品杨氏模量随试验周期的变化图，建立杨氏模量与试验周期的线性公式；S502、利用杨氏模量与试验周期的线性公式，计算得到杨氏模量降低50％时对应的试验周期t；S503、绘制试验温度与杨氏模量降低50％时对应试验周期的阿伦尼乌斯关系图，即ln1t与1T的关系图，拟合得到两者之间线性关系式，并得到a、b值，线性关系式为：ln1t＝a*1T+b其中，a、b为常数；S6、进行寿命推测，具体为：S601、当超声相控法检测暴露试验后试样均无缺陷时，将材料拟服役的温度值代入阿伦尼乌斯关系图得到的线性关系式，计算得出的时间即为该模拟油气工况条件下热塑性塑料的服役寿命；S602、当超声相控法检测暴露试验后试样存在缺陷时，首先对ln1t与1T的线性关系式设置95％～97.5％的置信下限，随后将材料拟服役的温度值代入阿伦尼乌斯关系图得到的线性关系式，计算得出的时间即为该模拟油气工况条件下热塑性塑料的服役寿命。

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