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)計特點：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)?，特性是柔軟、耐腐蝕、耐壓、密封可靠、氣體透過率??；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、并保護內(nèi)管不受陽光照射、不怕鼠咬。②.特定設(shè)計的柔性連接頭，與內(nèi)外管有機地復(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：一是通過實際應(yīng)用，待滿五年或更長時間，再對這些燃?xì)廛浌苓M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，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行調(diào)查、實測、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：

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

    已安全運行6年以上的6戶，檢查軟管外觀基本良好。

    已安全運行5年以上的16戶，檢查軟管外觀基本良好。

    已安全運行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：

    已安全運行7年以上的2戶，軟管外觀良好。

    已安全運行6年以上的5戶，軟管外觀良好。

    已安全運行5年以上的35戶，軟管外觀良好。

    已安全運行4年以上的24戶，軟管外觀良好。

③.為了進一步了解燃?xì)廛浌苓\行五年以后其性能變化，分別在上述兩市的調(diào)查用戶中，再隨機各抽取已運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\行五年后的性能實測匯總   表1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

常州市“大來”牌燃?xì)廛浌苓\行五年后的性能實測匯總   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，隨機抽樣調(diào)査了已運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，從中再隨機抽查24戶，更換新管，拆下的老管進行性能檢測，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)管進行拉伸強度試驗，拉伸強度在12.59MPa-17.70MPa之間，拉伸強度保留率在最低為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\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度（壽命），預(yù)測較低溫度時的長期強度（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行壽命預(yù)測。

    1.試驗參數(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.高溫較短時間的實驗數(shù)據(jù)向低溫長時間方向外推允許達到的時間極限.

      ②.ke－外推時間因子.由溫度差和材料類型決定，與高溫實驗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)定試驗溫度原則：以聚氯乙烯為基的改性材料，其最高試驗溫度為其維卡軟化點15℃以下，這里設(shè)定Tt＝50℃，壓力為實際使用壓力的4倍。

       ④．外推時間的溫度確定為T＝25℃（平均溫度）。

    2.試驗步驟：

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

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

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

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

 

           燃?xì)廛浌芗铀偌踊囼灂r間確定（天）                     表4

 

 

 

3.試驗結(jié)果分析：

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

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

 

37天加速老化試驗后性能測試                  表5

 

               注：以5號管作原始值，拉伸強度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，都未損壞，若按此進行計算： △T=設(shè)定試驗溫度—外推時間的溫度=50-25=25℃， 查Ke表相對應(yīng)值為50，因為37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.對老化試驗滿44天的燃?xì)廛浌?，同樣進行了氣密性測試和拉伸強度和斷裂伸長率試驗，結(jié)果見表6.

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

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

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

 

由表6和表7可見，燃?xì)廛浌芙?jīng)過44天、51天、58天加速老化試驗后，都未損壞。按外推試驗方法計算，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。為了進一步了解燃?xì)廛浌芙?jīng)過加速老化試驗后，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，進行了系列試驗，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)廛浌軐嶋H應(yīng)用五年以上的112用戶，進行實際應(yīng)用情況調(diào)査，反映運行中氣密性好、能防老鼠咬、安裝方便、用戶滿意。并隨機抽取24戶更換新管，對換下的老管進行性能測試，所得測試數(shù)據(jù)，反映?？衫^續(xù)使用，還遠(yuǎn)未到老化終點。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)