管道输气是普遍采用的燃气输配方式。随着国民经济和城市化建设的发展,燃气管道逐渐成为现代城市重要的基础设施。随着“西气东输”等工程的完成,管线沿线城市燃气管线开始由输送湿式人工煤气向输送天然气转变。与人工煤气相比,天然气湿含量少且不含芳香烃。由于管线老化、输送介质变化及其他原因的影响,燃气管道泄漏事故频发且有逐步上升的趋势,其中橡胶密封圈老化失效是导致燃气管线泄漏的重要原因。 本文结合杭州市燃气管道的实际情况,通过试验研究和理论分析,对燃气管道密封圈橡胶材料老化程度和剩余寿命进行了较为深入的研究。主要工作为: (1)密封圈橡胶材料老化过程中物理性能变化规律的研究。对DN150mm、DN300mm、DN400mm、DN500mm等几种规格的新旧密封圈橡胶材料进行物理性能测试并作比较,结果表明:使用一段时间后,橡胶的硬度和压缩弹性模量上升;拉伸强度、扯断伸长率、常温压缩永久变形和压缩应力松弛百分率降低。这些物理性能的变化导致了密封性能下降,但它们仍在相应标准的许可范围内。 (2)密封圈橡胶材料在干燥环境中物理性能变化规律的研究。建立干燥试验装置,将完整的密封圈一分为二,一半保持原状,一半进行干燥处理,同时进行物理性能测试并作比较,结果表明:干燥处理后,橡胶的硬度、压缩弹性模量和压缩应力松弛百分率上升;拉伸强度、扯断伸长率和常温压缩永久变形下降。这些物理性能的变化对橡胶密封圈的密封能力有利有弊,总体来看,在改输天然气后,短期内燃气管道的密封状态不会有大的波动。 (3)建立橡胶材料剩余寿命的预测方法,对DN300mm和DN400mm旧密封圈的剩余使用寿命进行预测。对DN300mm和DN400mm新、旧橡胶密封圈胶料进行人工加速老化试验,得到新、旧胶圈胶料各自在高温下的老化规律。将高温下的老化规律外推到工作温度,得到工作温度下的老化速度常数,并通过新圈胶料的加速老化试验结果推测旧密封圈在服役过程中产生的压缩永久变形,进而预测旧圈的剩余寿命。预测结果为:DN300mm旧密封圈的剩余使用寿命为24.13a,DN400mm旧密封圈的剩余寿命为29.1a。