聚乙烯(PE)管与传统的金属管相比,具有质量轻、耐腐蚀、综合节能性好等优点;在燃气、市政、核电工程等领域有着广泛的应用。含缺陷的承压管线受到第三方破坏时,可能导致管道开裂甚至爆炸。脆性破坏是管材在实际使用过程中发生破坏的主要形式,是由材料在较低应力条件下引起的慢速裂纹扩展(Slow Crack Growth,SCG)所致;因此,严格评价PE管材的耐慢速裂纹扩展性能及预测其寿命显得尤为重要。本文通过理论分析与循环载荷等试验方法相结合的方式,对PE管材进行慢速裂纹扩展性能评价及寿命预测研究,主要研究结果如下:(1)对聚乙烯管材慢速裂纹扩展的微观及宏观机理进行研究。研究发现,聚乙烯材料系带分子的抗解缠和滑移能力是影响聚乙烯(PE)管材耐SCG能力的重要因素之一。材料分子链的解缠及滑移是聚乙烯材料发生慢速裂纹扩展的本质特征。聚乙烯管材最主要的载荷形式是内压,长期静载荷下PE管材的主要失效形式是由蠕变裂纹萌生和蠕变裂纹扩展引起的慢速裂纹扩展失效。(2)对聚乙烯管材耐慢速裂纹扩展性能等级评价试验研究。采用循环载荷CRB法对五种不同牌号的聚乙烯管材进行试验,以失效周期Nf对管材等级进行定量评价;摸索以圆棒失效断面韧带区面积作为材料等级评价的定性指标。将缺口圆棒失效周期与经典全切口蠕变(FNCT)法、应变硬化模量(SH)法的试验结果进行相关性研究;结果表明,与经典FNCT法实验结果相关良好,验证了循环载荷CRB法的可靠性。(3)对聚乙烯管材慢速裂纹扩展性能高分子参量及寿命预测进行研究。研究表明,影响PE管材耐SCG性能的诸多高分子参量中,材料分子量及其分布,结晶度及晶体厚度都可以作为管材性能优劣的定性评价指标。研究发现,聚乙烯管材高分子参量中材料分子量及分布、结晶度与管材的耐SCG性能成正相关,与材料晶体厚度成负相关。基于线弹性断裂力学,通过聚乙烯管材寿命预测理论外推分析,后通过循环载荷法对缺口试样在载荷比R=0.1下的试验,得出管材的裂纹扩展速率。对聚乙烯管材寿命预测做了充分的理论分析及部分预测试验;为形成聚乙烯管材等级评价及寿命预测体系打下了理论及试验基础。