1、    材料：燃?xì)廛浌芗捌浣M件中，影響使用壽命的是應(yīng)用高分子材料制造的內(nèi)管和柔性連接頭。眾所周知，樹脂、塑料、橡膠等高分子材料制成的制品，在加工過程和使用過程中，受到熱、氧或陽光中紫外線照射影響，會出現(xiàn)表面失去光澤、變色、龜裂、逐步脆化。這實(shí)則就是髙分子斷鏈、交聯(lián)的變化過程，是光氧、熱氧老化的過程，這是一個由量變到質(zhì)變的反應(yīng)過程。因此，工廠在生產(chǎn)設(shè)計(jì)上述產(chǎn)品中，釆取了以下幾個措施：①。選用耐老化較好的材料.②. 注意應(yīng)用先進(jìn)的加工設(shè)備和合理的加工工藝.③.篩選添加優(yōu)質(zhì)光、熱氧穩(wěn)定劑. 這就保證了該產(chǎn)品的抗老化性能，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。另外，由于我國南北氣候溫差較大，因此，產(chǎn)品生產(chǎn)中選擇了耐寒性優(yōu)良的橡塑改性復(fù)合材料，從而保證燃?xì)廛浌茉趪?yán)冬亦不會脆化，保證了使用壽命。

2、結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，將直接影響到軟管的安全性和它的使用壽命。“大來”牌燃?xì)廛浌芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：①.軟管由內(nèi)管和外管復(fù)合組成，內(nèi)管又有兩種不同性能材質(zhì)雙層共擠而成。內(nèi)管的主要功能是輸送燃?xì)猓匦允侨彳?、耐腐蝕、耐壓、密封可靠、氣體透過率小；外管是包塑的鍍鋅金屬軟管，功能是既可以仼意彎曲，但又能抗外力擠壓、抗銳器損傷、并保護(hù)內(nèi)管不受陽光照射、不怕鼠咬。②.特定設(shè)計(jì)的柔性連接頭，與內(nèi)外管有機(jī)地復(fù)合組合成一體，極為方便地可與燃?xì)鈿庠春腿細(xì)饩呦噙B接，這種結(jié)構(gòu)保證了燃?xì)廛浌茉趹?yīng)用中確保密封并長治久安。

   二. 證明安全使用五年保質(zhì)期的依據(jù)

對于這類復(fù)合燃?xì)廛浌?，如果要確認(rèn)它的安全使用壽命，通常有兩種方法：一是通過實(shí)際應(yīng)用，待滿五年或更長時間，再對這些燃?xì)廛浌苓M(jìn)行調(diào)査分析、性能檢測。從而得出能否在正常使用條件下，保證應(yīng)用五年的結(jié)論。二是通過加速老化試驗(yàn)，來預(yù)測這類產(chǎn)品的安全使用壽命。在這里我們借用橡塑材料的時溫等效原理來預(yù)測塑料管道使用壽命的方法。下面我們就按上述二種方法來分析、鑒定。

   （一）選定應(yīng)用“大來”牌燃?xì)夤?span>5年以上的用戶112家，并要具有地區(qū)代表性，對其使用的燃?xì)廛浌苓M(jìn)行調(diào)查、實(shí)測、分析。

    1．選定調(diào)查的對象：無錫華潤燃?xì)庥邢薰舅犛脩?span>(分別在北塘、崇安、南長、新區(qū)、濱湖五大區(qū)）、常州港華燃?xì)庥邢薰舅犛脩簦ǚ謩e在天寧、鐘樓、清涼三區(qū)）。

    上述二公司所轄地區(qū)，應(yīng)用“大來”牌燃?xì)廛浌軙r間較早，至今已有九年歷史，且數(shù)量較多，累計(jì)近八十萬根，并都有詳細(xì)的用戶擋案，定期上門服務(wù)，具有較好的代表性。

2．調(diào)查要求：

①.在上述兩市各抽樣40—50戶已應(yīng)用“大來”牌燃?xì)廛浌芪迥暌陨稀?/span>

②.盡可能有地域代表性.

③.結(jié)果匯總、檢測、分析。

3．調(diào)查結(jié)果分析：  

①.無錫華潤燃?xì)庥邢薰舅犎細(xì)庥脩舫椴榱?6戶，其中：

    已安全運(yùn)行7年以上的6戶，檢查軟管外觀基本良好，外管保護(hù)層有部份損壞。

    已安全運(yùn)行6年以上的6戶，檢查軟管外觀基本良好。

    已安全運(yùn)行5年以上的16戶，檢查軟管外觀基本良好。

    已安全運(yùn)行4年以上的18戶，檢查軟管外觀基本良好。

    以上46戶，分別分布在無錫市的北塘區(qū)、崇安區(qū)、南長區(qū)、新區(qū)、濱湖區(qū)。

②.常州港華燃?xì)庥邢薰舅犎細(xì)庥脩舫椴榱?66 戶，其中：

    已安全運(yùn)行7年以上的2戶，軟管外觀良好。

    已安全運(yùn)行6年以上的5戶，軟管外觀良好。

    已安全運(yùn)行5年以上的35戶，軟管外觀良好。

    已安全運(yùn)行4年以上的24戶，軟管外觀良好。

③.為了進(jìn)一步了解燃?xì)廛浌苓\(yùn)行五年以后其性能變化，分別在上述兩市的調(diào)查用戶中，再隨機(jī)各抽取已運(yùn)行滿五年以上的用戶24戶，更換新管，拆下的老管從氣密性、拉伸強(qiáng)度保留率、斷裂伸長率保留率等來評定是否已老化、還能否繼續(xù)應(yīng)用。測試結(jié)果見下表1、2：

 

   無錫市“大來”牌燃?xì)廛浌苓\(yùn)行五年后的性能實(shí)測匯總   表1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

常州市“大來”牌燃?xì)廛浌苓\(yùn)行五年后的性能實(shí)測匯總   表2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、 結(jié)果

①.本次對無錫市、常州市兩地應(yīng)用“大來”牌燃?xì)廛浌?0多萬用戶中，隨機(jī)抽樣調(diào)査了已運(yùn)行五年以上的用戶共112戶，用戶反映密封可靠，無泄漏、安裝方便、用戶滿意。調(diào)查內(nèi)容具有代表性。

②.對112戶應(yīng)用燃?xì)廛浌?年以上的用戶中，從中再隨機(jī)抽查24戶，更換新管，拆下的老管進(jìn)行性能檢測，結(jié)果如下(參見表1表2)：

【1】.在公司的氣密性測試儀上進(jìn)行耐壓及氣密性測試，壓力3公斤、時間15秒 、無泄漏，全部通過。

【2】.對燃?xì)夤軆?nèi)管進(jìn)行拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度在12.59MPa-17.70MPa之間，拉伸強(qiáng)度保留率在最低為75.44%，斷裂伸長保留率最低為70.95%。按常規(guī)，當(dāng)上述保留率低于50% 時則認(rèn)為已老化，由此可見，燃?xì)廛浌苓\(yùn)行五年以上，斷裂伸長率雖已開始下降，但還未老化。再如已運(yùn)行滿7年的軟管，經(jīng)測定還在可使用范圍內(nèi)。

③.調(diào)查反映，“大來”牌燃?xì)廛浌?，公司提出的五年保質(zhì)期是合理的、是安全的、是有科學(xué)依據(jù)的。在本次調(diào)査中，還反映有部分用戶已使用10年以上，這次我們在無錫市太湖花園一用戶，換下一根已使用11年的燃?xì)夤埽湫阅苓€在可用之列。

 

（二）.根據(jù)高聚物材料的時溫等效原理，來預(yù)測燃?xì)廛浌艿膲勖?

    高聚物的力學(xué)性能和常用的金屬管材有很大區(qū)別，常溫下，聚合物具有獨(dú)特的高彈性，在不太大的作用力下，可以產(chǎn)生很大的形變，在去除外力后，形變經(jīng)過一段時間后幾乎可以恢復(fù)到原樣。高聚物在不同溫度或不同外力作用下都將顯示一樣的三種力學(xué)狀態(tài)和兩個轉(zhuǎn)變溫度：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和粘流溫度。這證明溫度和時間對高分子材料的影響具有等效性。也就是說升高溫度和增加延長時間是等效的。國際公認(rèn)的時一一溫等效關(guān)系（阿侖烏斯方程和拉爾森一邁勒方程），即是由高溫時管道強(qiáng)度（壽命），預(yù)測較低溫度時的長期強(qiáng)度（壽命）。

    當(dāng)前國際上對于塑料壓力管長期耐溫耐壓性能測定的方法是：ISO9080：2003《用外推法對熱塑性塑料管材長期靜壓強(qiáng)度的測定》，我國相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T18252—2000《塑料管道系統(tǒng)用外推法對熱塑性塑料管材長期靜壓強(qiáng)度的測定》。因此，在這里我們參照上述標(biāo)準(zhǔn)，對“大來”牌燃?xì)廛浌苓M(jìn)行壽命預(yù)測。

    1.試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定： 借鑒PE燃?xì)夤懿氖褂脡勖耐扑惴椒?，按照高分子管道長期強(qiáng)度(壽命)的預(yù)測原理，應(yīng)用國際公認(rèn)的時一溫等效關(guān)系(阿侖尼烏斯方程和拉爾森一邁勒方程).

      ①.Te－外推時間極限.高溫較短時間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)向低溫長時間方向外推允許達(dá)到的時間極限.

      ②.ke－外推時間因子.由溫度差和材料類型決定，與高溫實(shí)驗(yàn)所得較短時間破壞時相乘得到低溫下外推時間極限的因子.對以聚氯乙烯為基礎(chǔ)的改性材料Ke值見下表3.

                             聚氯乙烯基材料的Ke值    表3

 

       ③．設(shè)定試驗(yàn)溫度原則：以聚氯乙烯為基的改性材料，其最高試驗(yàn)溫度為其維卡軟化點(diǎn)15℃以下，這里設(shè)定Tt＝50℃，壓力為實(shí)際使用壓力的4倍。

       ④．外推時間的溫度確定為T＝25℃（平均溫度）。

    2.試驗(yàn)步驟：

       ①．從合格成品中選定10根1米的燃?xì)廛浌茏髟嚇?。在燃?xì)廛浌芤欢私由?-0.6的壓力表，另一端接截止閥。

       ②．上述試驗(yàn)管編號分別為1-10號，其中5號為原始樣，不作老化試驗(yàn)，僅作性能對比測定。其余9根分別充入水壓2公斤。

       ③．把9根試驗(yàn)管全部放入401A的老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，老化箱溫度確定為50℃。

       ④．燃?xì)廛浌芾匣囼?yàn)中，保持溫度和水壓恒定，每天記錄，連續(xù)試驗(yàn)時間隨機(jī)確定如下表4.

 

           燃?xì)廛浌芗铀偌踊囼?yàn)時間確定（天）                     表4

 

 

 

3.試驗(yàn)結(jié)果分析：

        ①。在50℃溫度和2公斤水壓下，連續(xù)試驗(yàn)37天-58天的加速老化試驗(yàn)，結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)管泄漏、壓力損失、管子發(fā)硬等現(xiàn)象。由此證明，還遠(yuǎn)未達(dá)到老化期限。

        ②。對老化試驗(yàn)滿37天的五根管試驗(yàn)管，進(jìn)行了氣密性測試和內(nèi)管拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率測試，結(jié)果見下表5.

 

37天加速老化試驗(yàn)后性能測試                  表5

 

               注：以5號管作原始值，拉伸強(qiáng)度14.70MPa   斷裂伸長率435.76 %。

 

由此可見，1、4、6、8、9號管經(jīng)過了37天的加速外推壽命的老化試驗(yàn)，都未損壞，若按此進(jìn)行計(jì)算： △T=設(shè)定試驗(yàn)溫度—外推時間的溫度=50-25=25℃， 查Ke表相對應(yīng)值為50，因?yàn)?7天僅為一年的十分之一，所以50×0.1=5(年).說明，經(jīng)推算5年內(nèi)遠(yuǎn)未老化.換言之該燃?xì)廛浌艿耐扑銐勖钌僭?年以上.

    ③.對老化試驗(yàn)滿44天的燃?xì)廛浌?，同樣進(jìn)行了氣密性測試和拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率試驗(yàn)，結(jié)果見表6.

       44天加速老化試驗(yàn)性能測試結(jié)果           表6

④。對老化試驗(yàn)滿51天和58天的燃?xì)夤苓M(jìn)行了氣密性測試和拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

          51天和58天加速老化試驗(yàn)性能測試結(jié)果     表7

 

由表6和表7可見，燃?xì)廛浌芙?jīng)過44天、51天、58天加速老化試驗(yàn)后，都未損壞。按外推試驗(yàn)方法計(jì)算，44天為六分之一年、51天為七分之一年、58天為八分之一年，所以它們的外推應(yīng)遠(yuǎn)大于6年、7年、8年。

⑤。為了進(jìn)一步了解燃?xì)廛浌芙?jīng)過加速老化試驗(yàn)后，在耐洗滌劑性、耐高溫食用油性、耐食用油性、耐食用醋性、耐皂液性等方面性能變化情況，進(jìn)行了系列試驗(yàn)，方法參見公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320206QQIF01-2012。詳見表8。測試數(shù)據(jù)顯示，都在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍.

加速老化后燃?xì)廛浌苄阅茏兓Y(jié)果           表8

 

（三）．結(jié)論

1.通過對無錫、常州兩市“大來”牌燃?xì)廛浌軐?shí)際應(yīng)用五年以上的112用戶，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用情況調(diào)査，反映運(yùn)行中氣密性好、能防老鼠咬、安裝方便、用戶滿意。并隨機(jī)抽取24戶更換新管，對換下的老管進(jìn)行性能測試，所得測試數(shù)據(jù)，反映常可繼續(xù)使用，還遠(yuǎn)未到老化終點(diǎn)。最長的已有11年之久。

2.通過對“大來”牌燃?xì)廛浌茉囉猛馔品▽崴苄运芰瞎懿拈L期靜壓液壓強(qiáng)度的測定，數(shù)據(jù)顯示模擬五年到八年，尚未老化，還能繼續(xù)使用。

3.由此可知，生產(chǎn)單位提出的五年保質(zhì)期是合理的、可行的、有科學(xué)依據(jù)的。

1.GB/T18252--2000《塑料管道系統(tǒng)用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強(qiáng)度的測定》.

2.無錫市錢氏功能塑膠有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn). Q/320206QQIF01-2012.

3.2010年7月《燃?xì)庑畔⒏邸分貞c大學(xué)化工學(xué)院 何立文 PE燃?xì)夤懿?0年使用壽命可信嗎？

4.GB50494--2009 城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范.

5.GB50028--2006 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范.

6.JISK 6348-2006《燃?xì)庥孟鹉z軟管》.

 

 

 (本文作者：錢維均 錢鐳 邵麗青 無錫市錢氏功能塑膠有限公司)