*

《管道用聚乙烯（PE）材料循环载荷下耐慢速裂纹增长性能的测定缺口圆棒法》标准立项与发展研究报告

EnglishTitle:DevelopmentReportontheStandardizationProject:“Polyethylene(PE)materialsforpipingapplications—Determinationofresistancetoslowcrackgrowthundercyclicloading—Notchedbartest”

摘要

聚乙烯（PE）管道系统作为城市燃气、给排水、工业输送等领域的核心基础设施，其长期服役的可靠性与安全性是关乎国计民生的重大课题。慢速裂纹增长（SlowCrackGrowth,SCG）是聚乙烯管材在长期静压或动态应力作用下最主要的失效模式之一。当前，我国标准体系中已有的SCG评价方法（如GB/T19279《聚乙烯管材耐慢速裂纹增长锥体试验方法》等）多基于静态或准静态载荷条件，普遍存在测试周期冗长（通常超过1000小时）、效率低下、成本高昂等问题，难以满足高性能PE材料（如PE100-RC）快速研发、精准评价与质量控制的需求。尤其在高压力、复杂交变应力（如压力波动、土壤移动、交通载荷）等严苛服役环境下，材料在循环载荷下的抗裂纹扩展能力缺乏科学、高效、统一的测试依据。本报告所研究的标准项目，旨在通过等同采用国际先进标准ISO18489:2015，制定《管道用聚乙烯（PE）材料循环载荷下耐慢速裂纹增长性能的测定缺口圆棒法》国家标准。该标准通过引入优化的缺口圆棒试样几何形状与循环加载参数，可在常温（23℃）条件下将测试周期大幅缩短至数百小时，显著提升检测效率与经济效益。本报告系统阐述了该标准立项的目的与深远意义，明确了其适用范围与核心技术内容，并详细介绍了主导本标准制定的全国塑料标准化技术委员会石化塑料树脂产品分会（TC15/SC1）。该标准的制定与实施，将填补我国在动态应力场景下聚乙烯材料长期性能评价的技术空白，为材料研发、产品认证、工程选型和政府监管提供权威技术依据，有力推动我国聚乙烯管道行业的技术升级、质量提升与国际市场竞争力增强，对保障关键基础设施安全、促进资源节约与环境保护具有重要的战略价值。

关键词：聚乙烯管道；慢速裂纹增长；循环载荷；缺口圆棒法；标准化；长期性能；全国塑料标准化技术委员会

Keywords:Polyethylenepiping;Slowcrackgrowth;Cyclicloading;Notchedbartest;Standardization;Long-termperformance;NationalTechnicalCommitteeonPlasticsofStandardizationAdministrationofChina

---

正文

一、立项背景与目的意义

聚乙烯（PE）管道因其优异的耐腐蚀性、柔韧性、焊接性能及较长的使用寿命，已成为市政燃气、给排水、农业灌溉及工业流体输送等领域不可或缺的关键材料。根据中国塑料加工工业协会统计，我国聚乙烯管道年产量已超过千万吨，其服役性能直接关系到能源安全、水资源保障、公共安全与生态环境。

在长期服役过程中，聚乙烯管道面临的主要失效威胁之一是慢速裂纹增长。SCG是一种由材料内部或表面缺陷（如划痕、杂质、加工应力集中点）在长期应力作用下引发的、亚临界的、缓慢的裂纹扩展过程，最终可能导致管道的突然脆性断裂。这种失效模式具有隐蔽性和延迟性，危害极大。

目前，国内评价PE材料耐SCG性能的主流方法，如基于ISO13479的切口管试验和基于ISO16770的锥体试验，均是在恒定静压或恒定应变条件下进行。这些方法虽然经典，但测试周期极其漫长，通常需要数千甚至上万小时才能获得有效数据。这种“时间壁垒”严重制约了新材料配方的快速筛选、生产工艺的优化迭代以及产品质量的实时监控，已成为行业技术升级的瓶颈。

特别是在高压燃气输送、深海出水管、非开挖施工、地震活跃区等高压力与复杂动态应力环境中，管道承受的是循环变化的载荷。材料在此类载荷下的抗裂纹增长能力，与静态载荷下的表现可能存在显著差异。然而，国内此前缺乏针对循环载荷场景的、高效的标准测试方法，导致相关材料性能评价无据可依，工程选型存在潜在风险。

因此，立项制定《管道用聚乙烯（PE）材料循环载荷下耐慢速裂纹增长性能的测定缺口圆棒法》国家标准，具有紧迫而深远的战略意义：

1.填补技术空白，建立先进评价体系：通过等同采用国际标准ISO18489:2015，直接引入国际通行的循环载荷下SCG测试方法。该方法采用特定几何设计的缺口圆棒试