说说聚氨酯管材老化问题的解决

在现代社会，无论哪个行业已经开始使用保温管、聚氨酯保温管等，它们现在都是保温管的材料。聚氨酯保温管是以高功能聚醚多元醇复合材料和聚甲基多苯基多异氰酸酯为原料，经化学反应发泡而成。聚氨酯保温管具有容重轻、强度高、隔热、隔音、阻燃、耐寒、耐腐蚀、不吸水、施工简单快捷等优良特性，是防水堵漏、密封等不可缺少的材料。但从热力学的角度来看，聚氨酯管材总会有一定程度的损坏。这些损害是如何发生的？

1、预制聚氨酯保温管的良好保温材料应具有低导热率；遇潮不劣化，耐热性好，不腐蚀金属，重量轻，空隙多；具有一定的机械强度，受到外力不会损坏；具有加工方便、成本低等特点。常用的保温材料有：膨胀珍珠岩及其制品、玻璃棉及其制品、岩棉制品、微孔硅酸钙、硅酸铝纤维制品、泡沫塑料、泡沫石棉等。管壁属于主应力。当周向应力过大时，聚氨酯管壁会出现无限塑性流动，导致管材爆裂。对于塑性流动，应进行应力极限分析。由于内压周向应力是聚氨酯保温材料薄膜的应力，所以应控制内压周向应力不大于基本许用应力，在城市热网的情况下，内压周向应力应力不应大于基本许用应力。由于内压的周向应力远小于其极限值，这种失效模式一般不会发生。

2、循环塑性变形，管内的循环塑性变形是由位移和受力共同引起的，而在直埋热管中，温度起决定性作用。预制聚氨酯保温管的良好保温材料应具有较低的导热率；遇潮不劣化，耐热性好，不腐蚀金属，重量轻，空隙多；具有一定的机械强度，受到外力不会损坏；具有加工方便、成本低等特点。常用的保温材料有：膨胀珍珠岩及其制品、玻璃棉及其制品、岩棉制品、微孔硅酸钙、硅酸铝纤维制品、泡沫塑料、泡沫石棉等。当温度变化较大，热膨胀变形不能完全释放时，管壁会因轴向压应力而产生轴向压塑性变形在加热过程中。然而，管壁的轴向拉伸塑性变形是由冷却过程中的轴向拉伸应力引起的，即发生轴向循环塑性损伤。在循环塑性破坏的情况下，应对主次应力进行稳定性分析，控制主次应力的组合应力范围不超过基本许用应力的3倍。这样可以保证当热膨胀变形不能释放，循环温差大，工作压力大，大口径管子不能释放时，处于稳定状态的管子容易产生循环塑性变形。在直埋管的设计中，应防止聚氨酯保温管的圆形塑性变形。

3、低周疲劳失效和应力集中通常发生在管子的弯头、坡口、尺寸头和折角处。在温度变化期间，应力集中出现在不连续管道结构中产生的峰值应力处。这会对聚氨酯管造成疲劳破坏。由于疲劳分析中温度变化频率较低，因此疲劳分析应在峰值应力范围内进行。根据城市热网温度变化规律，直埋热网的主要失效模式为基本许用应力、弯头、三通、尺寸封头和弯角疲劳失效。其峰值应力控制范围不超过6倍。

其实这些只是聚氨酯管材的一些失效因素，还有一些因素，比如高周疲劳失效、全局不稳定性、局部不稳定性等等，希望大家能够理解清楚。