摘要
天然气作为一种清洁能源被广泛应用于人们的生产和生活。聚乙烯凭借质量轻、耐腐蚀能力强、柔韧性好、使用寿命长、成本低廉等优势，常用作天然气运输中长输管道的主要材质。但研究表明，燃气用埋地聚乙烯管道在服役过程中易受异物撞击、生物侵蚀等影响，在填埋前也易受温度、湿度、光照等外部环境影响，致使其性能退化。鉴于燃气管道属特种设备，质量和安全受国家监管，故对其开展老化评估十分必要。 本文针对燃气用埋地高密度聚乙烯管道PE80,探究其埋地前在自然暴露条件下日光暴晒最长为24个月的老化情况。首先，通过对不同日光暴晒时间的样品进行拉伸、硬度、冲击等力学测试，讨论光老化对PE80管道力学性能的影响;其次，综合运用三维视频显微镜(3D-SM)、扫描电子显微镜(SEM)和衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)等对管道的外观形貌进行观察和分析，探究性能随日光暴晒的变化规律和原因;最后，使用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对管道进行热稳定性分析和寿命预测，进一步探讨管道在光老化后的耐热性能和寿命衰减过程。最终，结合外观形貌、力学性能、热性能与使用寿命间的关系，分析其内在原因和机理。 结果表明，日光暴晒对PE80管道性能的影响较大。随着日光暴晒时间的增加，管道断裂伸长率和冲击韧性降低，冲击断面脆性断裂区域明显增加，管道外表面出现羰基，热稳定性降低。总体而言，管道的力学性能和使用寿命在老化12个月后已不符合相关标准的要求，无法保证其后续使用的安全性。 本文研究成果有助于进一步探究燃气用埋地高密度聚乙烯管(PE80)的使用寿命，也为实际工程施工中的PE80管道应用和存放中的质量问题提供了重要技术支撑。
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