TICS83.140.30TCCSG04LifetimepredictionandevaluationmethodsofpolyethylenepipelinesinhydrogenIT/CI583—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4因慢速裂紋擴(kuò)展失效的壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法 24.1方法總則 24.2試樣及儀器 24.3試驗(yàn)條件 24.4試驗(yàn)步驟 24.5壽命預(yù)測(cè) 35因老化失效的壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法 55.1總則 55.2試樣及儀器 55.3試驗(yàn)條件 55.4試驗(yàn)步驟 55.5壽命預(yù)測(cè) 6附錄A（資料性）裂紋圓棒試樣形狀與尺寸 10附錄B（資料性）聚乙烯管道因慢速裂紋擴(kuò)展失效的壽命預(yù)測(cè)計(jì)算流程 11附錄C（資料性）聚乙烯管道因老化失效的壽命預(yù)測(cè)計(jì)算流程 12參考文獻(xiàn) T/CI583—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國國際科技促進(jìn)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：北京石油化工學(xué)院、中國石油大學(xué)（華東）、中國科學(xué)院金屬研究所、深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司、長(zhǎng)江大學(xué)、國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院分公司新能源儲(chǔ)運(yùn)研究中心、北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)研究院、中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院、福建技術(shù)師范學(xué)院、寧夏特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院、上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院、北京青態(tài)科技有限公司。本文件主要起草人：宇波、李敬法、李玉星、王儉秋、徐彬、鄭度奎、王維斌、劉翠偉、明洪亮、段鵬飛、姜鑫、王念榕、張偉、李敏、王潔璐、徐維普、閆東雷、李璐伶、王財(cái)林、聶超飛、張延琦、王玉生、王曉峰、楊濤、趙杰、李建立。1T/CI583—2024臨氫環(huán)境中聚乙烯管道壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法本文件描述了臨氫環(huán)境中聚乙烯管道因慢速裂紋擴(kuò)展失效的和因老化失效的兩種壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法。本文件適用于輸送純氫與摻氫天然氣的聚乙烯管道的壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T1040.1塑料拉伸性能的測(cè)定第1部分：總則GB/T1040.2塑料拉伸性能的測(cè)定第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件GB/T17391聚乙烯管材與管件熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法ISO18489:2015管道系統(tǒng)用聚乙烯（PE）材料循環(huán)載荷下耐慢速裂紋擴(kuò)展能力的測(cè)定裂紋圓棒試驗(yàn)方法[Polyethylene（PE）materialsforpipingsystems—Determinationofresistancetoslowcrackgrowthundercyclicloading—CrackedRoundBartestmethod]3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1摻氫天然氣hydrogen-blendednaturalgas將一定比例的氫氣摻入天然氣得到的氣體燃料。3.2摻氫比hydrogenblendingratio氫氣在摻氫天然氣中所占的體積比例。3.3載荷比loadratio最小載荷與最大載荷的比值。[來源：ISO18489:2015，3.7，有修改]3.4氧化誘導(dǎo)時(shí)間oxidationinductiontime穩(wěn)定化材料耐氧化分解的一種相對(duì)度量。常壓、氧氣或空氣氣氛及規(guī)定溫度下，通過量熱法測(cè)定材料出現(xiàn)氧化放熱的時(shí)間。[來源：GB/T19466.6—2009，3.1]3.5標(biāo)距gaugelength試樣中間部分兩標(biāo)線之間的初始距離。[來源：GB/T1040.1—2018，3.1]3.6試驗(yàn)速度testspeed夾具的分離速度。[來源：GB/T1040.1—2018，3.5]2T/CI583—20243.7斷裂伸長(zhǎng)率percentageofbreakingelongation試樣拉伸斷裂后相對(duì)于初始試樣長(zhǎng)度的變化值與初始試樣長(zhǎng)度的比值。3.8最大拉力Maximumtensileforce在拉伸試驗(yàn)中試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸載荷。4因慢速裂紋擴(kuò)展失效的壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法4.1概述在臨氫環(huán)境中，通過循環(huán)載荷進(jìn)行疲勞試驗(yàn)縮短試驗(yàn)時(shí)間，由循環(huán)載荷的試驗(yàn)結(jié)果外推得到靜態(tài)載荷的試驗(yàn)結(jié)果，從而預(yù)測(cè)臨氫環(huán)境中聚乙烯管道因慢速裂紋擴(kuò)展失效的使用壽命。4.2試樣及儀器試驗(yàn)所需要的試樣及儀器如下。a)按ISO18489:2015的要求，從聚乙烯管道上制作裂紋圓棒試樣（CrackedRoundBar，CRB形狀與尺寸見附錄A。b)帶氫釜的拉伸試驗(yàn)機(jī)。c)純氫/摻氫天然氣氣瓶和純氮?dú)馄?。純氫和純氮的濃度需大?9.9%，摻氫天然氣可用氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w代替。4.3試驗(yàn)條件為了保證數(shù)據(jù)的擬合，每種試驗(yàn)條件至少需要3個(gè)變量。試驗(yàn)條件如下：a)試驗(yàn)溫度：至少3個(gè)試驗(yàn)溫度，推薦溫度范圍為-20℃~40℃,試驗(yàn)溫度控制精度為±1℃;b)試驗(yàn)氫環(huán)境壓力：至少3個(gè)氫環(huán)境壓力，一般不超過0.4MPa；c)試驗(yàn)摻氫比：至少3個(gè)大于0的摻氫比，一般不超過20%；d)載荷比：至少3個(gè)小于1的載荷比，一般不超過0.7；e)目標(biāo)應(yīng)力范圍：至少3個(gè)目標(biāo)應(yīng)力范圍，最大應(yīng)力應(yīng)小于聚乙烯管道材料的屈服應(yīng)力。4.4試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟如下。a)將裂紋圓棒試樣放置在帶氫釜的拉伸試驗(yàn)機(jī)中。b)通過氮?dú)鈱?duì)氫釜進(jìn)行吹掃：1)氮?dú)獬淙霘涓瑲涓獌?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氮?dú)夂涂諝獾幕旌蠚怏w，釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。c)通過氫氣/摻氫天然氣對(duì)氫釜進(jìn)行吹掃：1)氫氣/摻氫天然氣充入氫釜，氫釜內(nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氫氣/摻氫天然氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，氫釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。d)在臨氫環(huán)境中（純氫/摻氫天然氣），按ISO18489:2015進(jìn)行疲勞拉伸試驗(yàn)。e)裂紋圓棒試樣斷裂后，通過氮?dú)鈱?duì)氫釜進(jìn)行吹掃：1)氮?dú)獬淙霘涓?，氫釜?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氮?dú)夂蜌錃?摻氫天然氣的混合氣體，氫釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。f)從氫釜中取出裂紋圓棒試樣，結(jié)束試驗(yàn)。3T/CI583—2024g)根據(jù)4.3的試驗(yàn)條件，重復(fù)試驗(yàn)步驟a)～f)，獲取不同工況下的慢速裂紋擴(kuò)展速率da/dt，其中a表示裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度，t表示裂紋擴(kuò)展時(shí)間。4.5壽命預(yù)測(cè)4.5.1裂紋圓棒試樣的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算根據(jù)4.3的試驗(yàn)條件，通過公式(1)～公式(4)計(jì)算不同載荷比和目標(biāo)應(yīng)力范圍下裂紋圓棒試樣的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子KI,max。F式中：KI,max——最大應(yīng)力強(qiáng)度因子，單位為兆帕平方根米（MPa·m0.5）。Fmax——最大載荷，單位為牛（N）。b——韌帶半徑，單位為毫米（mm）。aini——初始缺口長(zhǎng)度，單位為毫米（mm），aini=1.5mm。r——試樣半徑，單位為毫米（mm）。f(b/r)——試樣的典型函數(shù)。Dini——韌帶直徑，單位為毫米（mm）。Δσ0*——目標(biāo)應(yīng)力范圍，當(dāng)裂紋圓棒試樣的密度小于或等于945kg/m3時(shí)，為10.5MPa～12.5MPa；當(dāng)裂紋圓棒試樣的密度大于945kg/m3時(shí)，為11.5MPa～13.5MPa，防止過高的應(yīng)力使得裂紋圓棒試樣發(fā)生韌性破壞。R0——載荷比。4.5.2靜態(tài)載荷下慢速裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算4.5.2.1動(dòng)態(tài)載荷下慢速裂紋擴(kuò)展速率與最大應(yīng)力強(qiáng)度因子的擬合通過4.4的實(shí)施和4.5.1的計(jì)算，得到不同溫度下、氫環(huán)境壓力、摻氫比和載荷比下的慢速裂紋擴(kuò)展速率da/dt和最大應(yīng)力強(qiáng)度因子KI,max。da/dt和KI,max的關(guān)系通過Paris模型擬合，如公式(5)所示。式中：da/dt——裂紋擴(kuò)展速率，單位為毫米每秒（mm/s）；K——最大應(yīng)力強(qiáng)度因子，單位為兆帕平方根米（MPa·m0.5I,maxU、m——與溫度、氫環(huán)境壓力、摻氫比和載荷比有關(guān)的參數(shù)。4.5.2.2基于外推法的靜態(tài)載荷下慢速裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算與擬合通過公式(5)的擬合，得到不同溫度、氫環(huán)境壓力、摻氫比和載荷比下da/dt和KI,max的Paris擬合關(guān)系式，將它們繪制成圖1a)。通過切換坐標(biāo)，得到圖1b)所示的圖像，再通過不同類似的函數(shù)（如多項(xiàng)式、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等）擬合得到在不同da/dt下載荷比R0和KI,max的關(guān)系，并選擇擬合精度最高的函數(shù)作為最終所選擇的模型。根據(jù)所擬合的公式，最終外推出當(dāng)R0=1（表示靜態(tài)載荷）時(shí)，不同da/dt所對(duì)4T/CI583—2024應(yīng)的KI,max，再將這些數(shù)值繪制回圖1a)中。通過公式(5)對(duì)圖1a)中由外推法得到的R0=1時(shí)da/dt及其所對(duì)應(yīng)的KI,max進(jìn)行擬合，可以得到在不同溫度T、氫環(huán)境壓力PH和摻氫比HR環(huán)境中，R0=1時(shí)的da/dt和KI,max所滿足的Paris關(guān)系式，其中包含參數(shù)U和m。在純氫環(huán)境中，可通過二元二次多項(xiàng)式描述U、m與溫度T和氫環(huán)境壓力PH的關(guān)系，分別如公式(6)和公式(7)所示。在摻氫環(huán)境中，可通過三元二次多項(xiàng)式描述U、m與溫度T、氫環(huán)境壓力PH和摻氫比HR的關(guān)系，分別如公式(8)和公式(9)所示。圖1外推法過程示意圖U=aT22 2 式中：a～j——擬合的參數(shù)；下角標(biāo)U和m——擬合U和m時(shí)的參數(shù)標(biāo)識(shí)；上角標(biāo)0和1——純氫環(huán)境與摻氫環(huán)境中的工況標(biāo)識(shí)；T——溫度，單位為開（K）；PH——?dú)洵h(huán)境壓力，單位為兆帕（MPaHR——摻氫比，%。4.5.3聚乙烯管道的使用壽命預(yù)測(cè)4.5.3.1聚乙烯管道的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算通過4.5.2，可得到當(dāng)R0=1時(shí)，不同溫度T、氫環(huán)境壓力PH和摻氫比HR環(huán)境中da/dt和KI的關(guān)系。對(duì)于 聚乙烯管道幾何形狀的KI，按公式(10)和公式(11)計(jì)算。 2式中：5T/CI583—2024KI——應(yīng)力強(qiáng)度因子，單位為兆帕平方根米（MPa·m0.5σ——聚乙烯管道工作時(shí)的應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；a——聚乙烯管道的裂紋長(zhǎng)度，單位為米（m）；Y——幾何尺寸因子，無量綱；s——聚乙烯管道的壁厚，單位為米（m）。4.5.3.2預(yù)測(cè)聚乙烯管道使用壽命通過公式(12)，計(jì)算出在不同溫度T、氫環(huán)境壓力PH和摻氫比HR環(huán)境中，聚乙烯管道因慢速裂紋擴(kuò)式中：tSCG——聚乙烯管道因慢速裂紋擴(kuò)展失效的使用壽命，單位為秒（saf——聚乙烯管道發(fā)生斷裂時(shí)的裂紋長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）；aini-pipeline——聚乙烯管道初始裂紋長(zhǎng)度，單位為毫米（mm），可以取0.4mm。5因老化失效的壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法5.1概述聚乙烯管道在高溫下會(huì)發(fā)生老化，可以認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷高溫后狀態(tài)與在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷低溫的狀態(tài)相同。根據(jù)“時(shí)溫等效”原理，可通過高溫短時(shí)間的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)出低溫長(zhǎng)時(shí)間的臨氫環(huán)境中聚乙烯管道因老化失效的壽命。5.2試樣及儀器試驗(yàn)所需要的試樣及儀器如下：a)兩端密封好的聚乙烯管道；b)聚乙烯管道制作的拉伸試樣；c)防爆老化烘箱；d)純氫/摻氫天然氣氣瓶和純氮?dú)馄?，純氫和純氮的濃度大?9.9%，摻氫天然氣可以用氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w代替；e)差示掃描量熱儀；f)高壓氫釜；g)拉伸試驗(yàn)機(jī)。5.3試驗(yàn)條件為了保證數(shù)據(jù)的擬合，每種試驗(yàn)條件至少需要3個(gè)變量。試驗(yàn)條件如下：a)試驗(yàn)溫度：至少3個(gè)試驗(yàn)溫度，試驗(yàn)溫度需高于實(shí)驗(yàn)室溫度和低于聚乙烯管道材料的熔點(diǎn)（一般不超過110℃),試驗(yàn)溫度控制精度為±1℃;b)試驗(yàn)壓力：至少3個(gè)管內(nèi)壓力或3個(gè)氫環(huán)境壓力，一般不超過0.4MPa；c)試驗(yàn)摻氫比：至少3個(gè)大于0的摻氫比，一般不超過20%；d)試驗(yàn)老化時(shí)間：至少3個(gè)老化時(shí)間，最短時(shí)間推薦3d以上。5.4試驗(yàn)步驟5.4.1聚乙烯管道老化試驗(yàn)步驟如下。a)將兩端密封好的聚乙烯管道放入防爆老化烘箱中。b)通過氮?dú)鈱?duì)兩端密封好的聚乙烯管道進(jìn)行吹掃：6T/CI583—20241)氮?dú)獬淙刖垡蚁┕艿?，聚乙烯管道?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過0.4MPa；2)排放聚乙烯管道內(nèi)的氮?dú)夂涂諝獾幕旌蠚怏w，聚乙烯管道內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。c)通過氫氣/摻氫天然氣對(duì)兩端密封好的聚乙烯管道進(jìn)行吹掃：1)氫氣/摻氫天然氣充入聚乙烯管道，聚乙烯管道內(nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過0.4MPa；2)排放聚乙烯管道內(nèi)的氫氣/摻氫天然氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，聚乙烯管道內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。d)進(jìn)行老化試驗(yàn)。e)老化試驗(yàn)結(jié)束后，通過氮?dú)鈱?duì)兩端密封好的聚乙烯管道進(jìn)行吹掃：1)氮?dú)獬淙刖垡蚁┕艿?，聚乙烯管道?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過0.4MPa；2)排放聚乙烯管道內(nèi)的氮?dú)夂蜌錃?摻氫天然氣的混合氣體，聚乙烯管道內(nèi)壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。f)將聚乙烯管道從防爆老化烘箱中取出，根據(jù)GB/T17391的規(guī)定和步驟測(cè)量老化后聚乙烯管道的氧化誘導(dǎo)時(shí)間；g)根據(jù)5.3的試驗(yàn)條件，重復(fù)試驗(yàn)步驟a)～f)，獲取不同工況下老化后聚乙烯管道的氧化誘導(dǎo)5.4.2聚乙烯管道拉伸試樣老化試驗(yàn)步驟如下。a)根據(jù)GB/T1040.2的規(guī)定準(zhǔn)備好聚乙烯管道制作的拉伸試樣。b)將拉伸試樣放入氫釜中密封，使用氮?dú)獯祾撸?)氮?dú)獬淙霘涓?，氫釜?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氮?dú)夂涂諝獾幕旌蠚怏w，釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。c)通過氫氣/摻氫天然氣對(duì)氫釜進(jìn)行吹掃：1)氫氣/摻氫天然氣充入氫釜，氫釜內(nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氫氣/摻氫天然氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，氫釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。d)進(jìn)行老化試驗(yàn)；e)老化試驗(yàn)結(jié)束后，用氮?dú)獯祾邭涓?)氮?dú)獬淙霘涓?，氫釜?nèi)的壓力達(dá)到0.2MPa以上，且不超過氫釜的最大工作壓力；2)排放氫釜內(nèi)的氮?dú)夂蜌錃?摻氫天然氣的混合氣體，氫釜內(nèi)的壓力降至0MPa；3)反復(fù)執(zhí)行步驟1)和2)至少5次。f)將拉伸試樣從氫釜中取出，根據(jù)GB/T1040.1的規(guī)定和步驟對(duì)氫環(huán)境老化后的拉伸試樣進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)；g)根據(jù)5.3的試驗(yàn)條件，重復(fù)試驗(yàn)步驟a)～f)，獲取不同工況下老化后拉伸試樣的斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力。5.5壽命預(yù)測(cè)5.5.1時(shí)間因素?cái)M合5.5.1.1性能保留率的計(jì)算通過公式(13)計(jì)算聚乙烯管道老化前后的性能保留率。試驗(yàn)前式中：h——性能保留率；7T/CI583—2024X試驗(yàn)前——聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣老化試驗(yàn)前的性能參數(shù)，可以是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力；X試驗(yàn)后——聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣老化試驗(yàn)后的性能參數(shù)，可以是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力。5.5.1.2性能保留率的擬合當(dāng)X為氧化誘導(dǎo)時(shí)間時(shí)，h為公式(14)的表達(dá)式；當(dāng)X為斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力等力學(xué)性能相關(guān)參數(shù)時(shí)，h為公式(15)的表達(dá)式，A參數(shù)與溫度無關(guān)，通過公式(16)求出最終結(jié)果：h=Ae-kt h=Ae-ktβ 式中：k——反應(yīng)速率常數(shù)，單位為每天（d-1），與溫度、壓力和摻氫比相關(guān)；t——老化試驗(yàn)時(shí)間，單位為天（d）；β——與溫度無關(guān)但與壓力和摻氫比有關(guān)的常數(shù)，可以通過逐次逼近法計(jì)算得到；A——不同溫度、壓力和摻氫比對(duì)應(yīng)的參數(shù)，該參數(shù)與溫度無關(guān)，通過公式(16)求出最終結(jié)果。式中：Ao——與溫度無關(guān)、但與壓力和摻氫比相關(guān)的參數(shù)；n——所試驗(yàn)的溫度個(gè)數(shù)。公式(14)和公式(15)的最終結(jié)果用Ao代替A。5.5.1.3β和Ao～參數(shù)的擬合通過公式(13)公式(16)，可以得到不同壓力和摻氫比下的β和Ao，以及不同溫度、壓力和摻氫比下的k。對(duì)于β和Ao，通過線性擬合、多項(xiàng)式擬合以及Arrhenius方程等方法擬合它們與壓力P（管內(nèi)壓力Pd或氫環(huán)境壓力PH）和摻氫比HR的關(guān)系d(β,P,HR）和e（Ao,P,HR并選出擬合程度最好的模型作為最終模型，得到β（P,HR）和5.5.1.3β和Ao～參數(shù)的擬合5.5.2溫度因素?cái)M合通過公式(17)計(jì)算，考慮溫度因素，最終得到不同壓力、摻氫比所對(duì)應(yīng)的指前因子Z和表觀活化能E。式中：k——反應(yīng)速率常數(shù)，單位為每天（d-1Z——指前因子，單位為每天（d-1E——表觀活化能，單位為焦每摩爾（J/mol）；R——?dú)怏w常數(shù)，單位為焦每摩爾開J/（mol·KR=8.314J/（mol·KT——老化試驗(yàn)溫度，單位為開（K）。5.5.3壓力因素?cái)M合通過5.5.2的擬合，可得到不同壓力P（管內(nèi)壓力Pd或氫環(huán)境壓力PH）和摻氫比HR下的指前因子Z和表觀活化能E，再通過公式(18)和公式(19)分別擬合壓力P（管內(nèi)壓力Pd或氫環(huán)境壓力PH）和指前因子Z、表觀活化能E的關(guān)系。8T/CI583—2024CP式中：B、C、E0和α——擬合參數(shù)；P——壓力（管內(nèi)壓力Pd或氫環(huán)境壓力PH單位為兆帕（MPaPf——參考?jí)毫?，單位為兆帕（MPa），Pf=0.1MPaP；R——?dú)怏w常數(shù)，單位為焦每摩爾開J/（mol·KR=8.314J/（mol·KT——老化試驗(yàn)溫度，單位為開（K）。5.5.4摻氫比因素?cái)M合通過5.5.3的擬合，可得到不同摻氫比HR下的B、C、E0和α參數(shù)，再通過線性擬合、多項(xiàng)式擬合以及Arrhenius方程等方法分別擬合B、C、E0、α與摻氫比HR的關(guān)系，并選出擬合程度最好的模型作為最終模E0（HR）、α（HR）。5.5.5因老化失效的壽命預(yù)測(cè)模型結(jié)合步驟5.5.1～5.5.4，可得公式(20)和公式(21)。將公式(20)和公式(21)中的X試驗(yàn)后和X試驗(yàn)前分別改成X臨界和X初始，得到臨氫環(huán)境中聚乙烯管道因老化失效的壽命預(yù)測(cè)模型，如公式(22)和公式(23)所示。當(dāng)X為氧化誘導(dǎo)時(shí)間時(shí)，taging表達(dá)式為公式(20)和公式(22)。當(dāng)X為斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力時(shí)，taging表達(dá)式為公式(21)和公式(23)。聚乙烯管道因老化失效的壽命預(yù)測(cè)計(jì)算流程圖見附錄C。9T/CI583—2024式中：taging——聚乙烯管道因老化失效的使用壽命，單位為天（dAo——與溫度無關(guān)，與壓力和摻氫比相關(guān)的參數(shù)；X試驗(yàn)后——聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣老化試驗(yàn)后的性能參數(shù)，可是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力；X試驗(yàn)前——聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣老化試驗(yàn)前的性能參數(shù)，可是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力；X臨界——聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣因老化失效時(shí)的臨界性能參數(shù)，可是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力；X初始為聚乙烯管道或聚乙烯管道拉伸試樣未發(fā)生老化時(shí)的性能參數(shù)，可是氧化誘導(dǎo)時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率、最大拉力；HR——摻氫比，%；B（HR）、C（HR）、E0（HR）和α（HR）——與摻氫比有關(guān)的擬合參數(shù)；P——壓力（管內(nèi)壓力Pd或氫環(huán)境壓力PH單位為兆帕（MPaPf——參考?jí)毫?，單位為兆帕（MPa），Pf=0.