在役聚乙烯燃氣管道檢驗與評價（征求意見稿）

GB/T17261—××××圖中缺陷所在的面為聚乙烯熱熔接頭的熔合面（B顯示圖像），X為缺陷徑向的矩形邊長即缺陷高度，Y為缺陷周向的矩形邊長即缺陷長度。當相鄰缺陷間距小于等于較短缺陷尺寸時，應(yīng)視為單個缺陷，缺陷長度應(yīng)計入間距。圖E.3熔接面缺陷的表征E.6.3.3孔洞孔洞缺陷為體積型缺陷，應(yīng)表征其X、Y,其表征方法與E.7.3.2相同。E.7質(zhì)量分級E.7.1聚乙烯燃氣管道對接接頭相控陣超聲檢測質(zhì)量分級根據(jù)接頭中存在的缺陷性質(zhì)、數(shù)量和密集程度，其質(zhì)量等級可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。Ⅰ、Ⅱ級焊接接頭內(nèi)不允許有裂紋和未熔合缺陷。E.7.2熔合面夾雜的質(zhì)量分級熔合面夾雜缺陷按表E.3的規(guī)定進行分級評定。表E.3熔合面夾雜缺陷的質(zhì)量分級級別與內(nèi)外壁貫通的熔合面夾雜在接頭熔合面中間的熔合面夾雜ⅠX＜5%T，Y＜10%TX＜10%T，，且在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，當Y累計長度不超過20mmⅡX＜10%T，Y＜20%TX＜15%T，且在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，當Y累計長度不超過50mmⅢ大于Ⅱ級者注：T為管材壁厚。E.7.3孔洞的質(zhì)量分級Ⅰ、Ⅱ級熱熔接頭中不應(yīng)存在尖銳端角的孔洞缺陷?？锥慈毕莅幢鞥.4規(guī)定進行分級評定。表E.4孔洞缺陷的質(zhì)量分級級別單個孔洞組合孔洞ⅠX＜5%T、Y＜10%TX＜5%T且在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，當缺陷累計長度Y不超過20mm。ⅡX＜10%T、Y＜20%TX＜10%T且在任何連續(xù)300mm的焊縫長度中，當缺陷累計長度Y不超過50mm。Ⅲ大于Ⅱ級者注：T為熱熔接頭管材壁厚。E.8檢測報告聚乙烯燃氣管道相控陣超聲檢測后，應(yīng)由相應(yīng)檢測資質(zhì)Ⅱ級或以上人員編寫檢測報告，內(nèi)容至少包括：a）聚乙烯燃氣管道型號，直徑，配套工程名稱及地點，焊縫數(shù)量，驗收標準；b）材料型號，直徑，壁厚；c）相控陣超聲儀器型號，檢測技術(shù)，探頭規(guī)格型號；d）檢測記錄和結(jié)果，焊縫評級；e）檢測人員，資格；審核人員，資格；報告日期。附錄F

（規(guī)范性）

聚乙烯燃氣管道剩余壽命預(yù)測方法F.1壽命預(yù)測方法原理埋地聚乙烯燃氣管道在服役期間，引起性能變化的主要因素包括溫度、機械應(yīng)力、燃氣介質(zhì)和土壤環(huán)境等。在一定溫度范圍內(nèi)，烘箱加速老化與埋地條件下的老化機理相同。利用承壓高溫烘箱加速老化試驗數(shù)據(jù)，可外推計算環(huán)境溫度下聚乙烯燃氣管道的壽命。F.2壽命預(yù)測試驗F.2.1試驗儀器F.2.1.1高溫烘箱。F.2.1.2拉伸試驗機。F.2.1.3誘導(dǎo)期試驗儀。F.2.2試驗條件F.2.2.1老化試驗溫度至少應(yīng)不少于三個，相鄰溫度間隔不低于10K。試驗溫度上限因管材不同而異，但熱老化試驗溫度不低于聚乙烯管材熔點20℃。F.2.2.2老化試驗時間因溫度不同而異，對于較高溫度試驗，性能變化需要達到臨界值后才可結(jié)束；對于最低溫度的試驗結(jié)束時，性能變化不得低于80%。F.2.2.3老化試驗中聚乙烯管道內(nèi)壓應(yīng)等于實際服役工況下的燃氣輸送壓力。F.2.3試驗步驟F.2.3.1將一截待老化聚乙烯管道內(nèi)充入一定壓力氣體，用封堵頭密封，長度不短于40cm。按照GB/T3512，在烘箱中進行加速老化試驗。F.2.3.2聚乙烯管材拉伸試驗按照GB8804.2進行。F.2.3.3聚乙烯管材管件誘導(dǎo)期檢測試驗按照GB/T17391進行。F.2.3.4所有試驗必須采用檢測的埋地聚乙烯燃氣管道的同一批次管材，優(yōu)先推薦采用聚乙烯管材拉伸試驗。F.3結(jié)果處理F.3.1壽命預(yù)測模型聚乙烯燃氣管道老化性能變化指標P與老化時間t的關(guān)系可用經(jīng)驗公式(F.1)描述：(F.1)式中：P老化性能變化指標。對拉伸性能試驗為任意老化時間的斷裂伸長率Lt與老化前斷裂伸長率L0的比值。對于誘導(dǎo)期試驗為任意老化時間的氧化誘導(dǎo)期St與老化前氧化誘導(dǎo)期S0的比值；A試驗常數(shù)；K老化速率常數(shù)，單位為每天（d-1）；t老化時間，單位為天（d）。F.3.2老化速率老化速率常數(shù)K與老化溫度T之間關(guān)系服從Arrhenius（阿倫尼烏斯）公式，見公式(F.2)：lnK式中：K老化速率常數(shù)，單位為每天（d-1）；B頻率因子，單位為每天（d-1）；E表觀活化能，單位為焦耳每摩爾J·mol-1；R氣體常數(shù)，8.314焦耳1每摩爾每開爾文（J·mol-1·K-1）；T老化溫度，開爾文（K）。F.3.3統(tǒng)計分析由熱老化試驗結(jié)果，對每個老化試驗溫度可獲得一組（n個）老化時間t與性能變化指標P的數(shù)據(jù)，可計算m個老化試驗溫度下的老化速率K。式(F.1)經(jīng)自然對數(shù)變換后可用下式表示，Y=a+bX(F.3)式中：Y=lnP，a=lnA，b=-K，X=t。用最小二乘法求得系數(shù)a、b和相關(guān)系數(shù)r1。b=XY?Xa=Yn?b?r1=YX由此可求得公式(F.1)中參數(shù)值K=-bA=ea(F.7則參數(shù)A的估計值A(chǔ)=Ai進行相關(guān)系數(shù)檢查，參考表F.1中顯著性水平為0.01（即置信度99%），自由度=n-2的表值，如果r1計算值大于表值，則X與Y表F.1相關(guān)系數(shù)檢查表自由度0.01顯著性水平11.00020.99030.95940.91750.874由老化速率計算結(jié)果，可得老化速率K與溫度T的關(guān)系，式(F.2)經(jīng)對數(shù)變換后可用下式表示，W=C+DZ(F.9)式中：W=lnK，C=lnB，D=-E/R，Z=1/T。用最小二乘法求得系數(shù)C、D和相關(guān)系數(shù)r2。D=WZ?C=Wm?D?r2=WZ進行相關(guān)系數(shù)檢查，根據(jù)表(F.1)中顯著性水平為0.05，自由度=m-2的表值，如果r2計算值大于表值，則W與ZF.3.4壽命計算將公式(F.10)和公式(F.11)代入公式(F.2)求得埋地聚乙烯燃氣管道溫度T埋地下的老化速率為：lnK埋地=現(xiàn)場可以割管的條件下，優(yōu)先推薦按照GB8804.2-1988獲得埋地燃氣聚乙烯管道的拉伸試樣，測得埋地燃氣聚乙烯管道的斷裂伸長率L實際，得到實際的老化性能變化指標P實際=L實際/L0。不允許割管的條件下，根據(jù)GB/T17391在埋地燃氣聚乙烯管道外壁取約15mg的聚乙烯試樣進行熱分析試驗，測得埋地燃氣聚乙烯管道的氧化誘導(dǎo)期S實際，得到實際的老化性能變化指標P實際=S實際/S0。代入公式(F.1)得到埋地聚乙烯燃氣管道的實際壽命t實際預(yù)測計算式為：t實際=ln根據(jù)GB15558規(guī)定埋地燃氣聚乙烯管道的使用壽命不得低于50年，如果t實際≦50年，則該燃氣聚乙烯管道可以安全運行，否則該燃氣聚乙烯管道必須進行安全評估。F.4算例以某燃氣用PE80級別管材為例說明，管徑為DN40×4，在內(nèi)壓0.4MPa和老化溫度353K、363K、373K和383K下進行不同老化時間的老化試驗。試件拉伸性能變化測試結(jié)果如表F.2所示。表F.2聚乙烯管材試驗數(shù)據(jù)老化時間（t）hP353K363K373K383K720.9649061890.9648855860.9648718510.9648581161560.9239634110.9239187710.9238890110.9238592513560.8264806040.8263787330.8263108190.8262429064560.77773920.7776087140.7775217240.7774347335040.7543433260.7541991050.7541029580.75400681根據(jù)公式(F.3)至公式(F.5)，采用最小二乘法計算線性方程a、b、相關(guān)系數(shù)r1和老化速率常數(shù)K的系數(shù)，如表F.3所示。因為有5個不同的老化時間，自由度為3，查表F.1可得到0.01顯著性水平為0.959，上述r1值均大于該值，表示方程均線性相關(guān)。表F.3不同老化溫度下聚乙烯管材線性方程常數(shù)值T/K1/TabAlnKr13530.002833-0.1678316353.24118E-070.845496175-14.942157340.9996059293630.002755-0.1679421593.24565E-070.845402732-14.940779960.9996053813730.002681-0.168015853.24863E-070.845340436-14.939862070.9996050153830.002611-0.168089553.25161E-070.845278137-14.938944480.999604649將表F.2中的數(shù)據(jù)A代入公式F.8，可計算A的估計值：QUOTE=0.84537937(F.15)根據(jù)線性擬合提供的計算值，可求得公式W=C+DZ中的系數(shù)C，D和相關(guān)系數(shù)r2，如表F.4所示。由于4個不同老化溫度，自由度為2，查表F.1可得到0.01顯著性水準為0.990，r2值大于該值，表示方程線性相關(guān)。將lnK和1/T進行作圖，如圖F.1圖F.1聚乙烯管材老化速度常數(shù)與溫度1/T的關(guān)系表F.4聚乙烯管材拉伸性能變化數(shù)學(xué)模型主要參數(shù)CDmr-15.50060993205.953630140.996438568查文獻可知，河北地區(qū)土壤恒溫層溫度為286K，代入公式(F.13)求得=C+D=-14.78049234(F.16)通過工程現(xiàn)場開挖割管，獲得埋地燃氣管道服役一定年限后的拉伸試樣，得到實際拉伸性能變化率P實際=0.8。因此該埋地聚乙烯燃氣管道的實際壽命t實際預(yù)測值為：≈16.53a(F.17)t實際約等于16.53年，遠小于國標規(guī)定的50年，因此該燃氣聚乙烯管道可以安全運行。GB/T×××××—××××PAGEPAGEIGB/TXXXXX—202XPAGEPAGEII附錄G

（資料性）

熱熔接頭相控陣檢測特征圖譜G.1正常焊接圖G.1正常焊接接頭超聲圖譜正常焊接熱熔接頭超聲圖像有清晰的內(nèi)外表面信號顯示，在內(nèi)外表面顯示的信號之間，除探頭本身的干擾信號外，無明顯的其他信號顯示，如圖G.1。G.2熔合面夾雜圖G.2含有夾雜物的超聲圖譜熔合面夾雜屬于面積型缺陷，位置在熔合線上，如圖G.2。常見熔合面夾雜缺陷有：金屬夾雜、非金屬夾雜等。在內(nèi)外表面顯示的信號之間，有明顯的信號顯示。金屬夾雜顯示較亮，非金屬夾雜顯示較暗。G.3孔洞圖G.3含孔洞的超聲圖譜孔洞屬體積型缺陷，圖像較為清淅，在內(nèi)外表面顯示的信號之間，有明顯的信號顯示，如圖G.3?？锥粗饕捎诠懿某睗窕蚨嗣嫖廴疚餁饣斐?。出現(xiàn)嚴重孔洞時，在孔洞缺陷下方常會出現(xiàn)管材內(nèi)壁信號缺失。G.4未熔合圖G.4未熔合超聲圖譜未熔合屬面積型缺陷，出現(xiàn)在熔合面上。圖像不太清淅，通常在內(nèi)外表面顯示的信號之間產(chǎn)生貫穿型的顯示，如圖G.4。未熔合缺陷極為嚴重，檢測時典型的未熔合必須檢出。G.5邊界信號和干擾信號圖G.5焊接中的邊界信號和干擾信號熱熔接頭相控陣檢測圖像總不是完美的，在熱熔接頭內(nèi)、外表面會形成邊界信號，如圖G.5；由于相控陣探頭本身的原因，也會在圖像中產(chǎn)生一些干擾信號。這些信號顯示在移動探頭時，不會隨著探頭的移動，顯示位置發(fā)生改變，而缺陷信號顯示會發(fā)生改變。邊界信號和干擾信號等這些信號不應(yīng)該被包括在判定信號里。目次1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語、定義和縮略語 14總則 25數(shù)據(jù)收集與資料審查 36危害辨識與風(fēng)險預(yù)評估 67檢驗策略與檢驗方案制定 68檢驗實施 79合于使用評價 910壓力（耐壓）試驗 911安全等級評定及問題處理 912確定檢驗周期 12附錄A（規(guī)范性）在役聚乙烯燃氣管道年度檢查 14附錄B（規(guī)范性）在役聚乙烯燃氣管道風(fēng)險評估方法 18附錄C（規(guī)范性）聚乙烯燃氣管道位置與埋深檢測方法 26附錄D（規(guī)范性）氣體泄漏檢測方法及分級 30附錄E（規(guī)范性）聚乙烯燃氣管道熱熔接頭相控陣超聲檢測方法 33附錄F（規(guī)范性）聚乙烯燃氣管道剩余壽命預(yù)測方法 38附錄G（資料性）熱熔接頭相控陣檢測特征圖譜 43GB/T×××××—××××PAGEPAGEIGB/TXXXXX—202XPAGEPAGEII前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與全國鍋爐壓力容器標準化技