专利名称：二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法
技术领域：
本发明属于城市燃气用二甲醚的应用领域，特别涉及一种二甲醚 介质对有机材质性能变化的预测方法，以判断二甲醚对有机材质的溶 解腐蚀性，进而对材质性能退化到一定程度的使用时间进行估算。
背景技术：
在常规条件下有机材质的压缩永久变形、拉伸强度、浸泡质量变 化率等性能已有测定方法。二甲醚介质对有机材质有较强的溶解腐蚀 作用，二甲醚与有机材质接触后，随时间的推移，材质性能会发生变 化而影响其使用效果。目前，有机材质在二甲醚介质中的性能随时间 变化的规律无法确定，二甲醚介质对有机材质的溶解腐蚀性无法预 测。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种二甲醚介质中有机材质性能变化 的预测方法，该方法提出一种利用在加温下介质中材质试验数据来预 测在常温下与二甲醚介质相接触材质性能的方法。
本发明的技术方案是 一种二甲醚介质中有机材质性能变化的预 测方法，其特征在于①根据材质使用要求而选择定性参数，当材 质用作密封材料时，定性参数选择永久变形率；当材质用作皮膜材料 时，定性参数选择拉伸强度变化率；当材质与液相二甲醚接触时，定性参数选择二甲醚浸泡质量变化率；②根据材质试样定性参数的数 据，采用相关系数法确定溶解腐蚀过程时间指数n，并计算出不同溶 解腐蚀温度r下有机材质溶解腐蚀过程速度常数;t和积分常数ln"③ 根据不同溶解腐蚀过程的温度r和有机材质溶解腐蚀过程的速度常 数h得出溶解腐蚀速度指前因子*。和活化能￡，进而得到材质性能 随时间的变化规律； 根据计算得到的溶解腐蚀过程等效温度7;， 得到等效温度7;下的溶解腐蚀过程速度常数&; ◎计算该材质达到 设定的定性参数值j。时的使用寿命估算值/。。
上述溶解腐蚀过程时间指数w和在不同溶解腐蚀温度r下有机材 质溶解腐蚀过程速度常数)t是根据公式in(1->o = in"-fe (当"=1时)或
ln
l一(l-力1—")
(1 —")
-lna-h (当""时)，由ln(1-力或!n
1-(1-力'-") (1 —")
与^进行回归
得出,
上述溶解腐蚀速度指前因子*。和活化能￡是根据公式A = A。e 导出的公式l"-in^-i;/7 r，由i"与i/:r迸行回归得出，其中，^为 溶解腐蚀速度指前因子，￡为溶解腐蚀过程表观活化能J/mo1， / 为通 用气体常数为8. 314 J/(mo1 K)， r为溶解腐蚀过程绝对温度。
上述二甲醚溶解腐蚀等效温度z;可根据公式
导出的公式^ =
,=1
计算,
、w .
其中，M为l年中相同温度时间段，并设不同温度z;时间段溶解腐蚀
过程的效果之和等于在等效温度时溶解腐蚀过程的总体效果。 上述等效温度7;下的溶解腐蚀过程速度常数&可由式上述材质使用寿命估算值可根据公式^==[ln"m-ln(l-w]a或
<formula>formula see original document page 6</formula>
^计算，ln^为不同温度下积分常数lna的算术
平均值。
本发明的优点是只要用短时间的实测数据，就可以得到有机 材质在二甲醚介质中的性能随时间变化的规律，进而对材质性能退化 到一定程度的使用时间进行估算，达到对二甲醚介质中有机材质使用 寿命的快速预测。
具体实施例方式
本发明提出的方法由下述部分组成
(1)定性参数选择与测定方法。
定性参数是根据材质使用要求选定的性能变化率参数。永久变形 率为材质与气态二甲醚介质接触后的压縮永久变形；拉伸强度变化率 为材质与气态二甲醚介质接触后拉伸强度的降低值与原始材质拉伸 强度之比；二甲醚浸泡质量变化率为材质与液态二甲醚介质接触并经 一定时间干燥后的降低值与原始材质浸泡前质量之比。当材质用作密 封材料时，定性参数选择永久变形率；当材质用作皮膜材料时，定性 参数选择拉伸强度变化率；当材质与液相二甲醚接触时，定性参数选 择二甲醚浸泡质量变化率。
材质的性能测量装置由恒温装置、恒压装置、试验罐、材质性能 测量仪器等组成。试验罐中装有实际测试介质和与其密切接触的材质 试样，根据需要选择一定的温度或压力条件，测定延续不同时间后材质的定性参数。 一个定性参数至少需要在4个温度下，分别测定4个 以上延续不同时间后的性能参数值。
(2)计算溶解腐蚀过程时间指数确定和不同溶解腐蚀温度下材 质溶解腐蚀过程速度常数。
对于一般的溶解腐蚀过程而言，设^为溶解腐蚀过程定性参数， 为溶解腐蚀过程时间指数，/为溶解腐蚀过程时间(d)， A为溶解腐 蚀过程速度常数(d—')，则溶解腐蚀过程速率dWd/与溶解腐蚀过程速 度常数、溶解腐蚀过程定性参数、溶解腐蚀过程时间指数的关系为
<formula>formula see original document page 7</formula>
当《 = 1时，由式(l)积分得
<formula>formula see original document page 7</formula>
当"1时，由式(l)积分得:<formula>formula see original document page 7</formula>根据上述方法在不同温度下，测定到的不同时间后的定性参数
值，利用式(2)和式(3)能计算出不同溶解腐蚀温度r下，材质溶解腐 蚀过程速度常数"当"i时，先假设一个溶解腐蚀过程时间指数w，
利用式(3)对<formula>formula see original document page 7</formula>进行回归，取相关系数最佳时的溶解腐 蚀过程时间指数w作为该组试验数据的w值，再利用此w值计算出不同
溶解腐蚀温度r下的材质溶解腐蚀过程速度常数先。
(3)计算溶解腐蚀过程表观活化能和溶解腐蚀速度指前因子。 按化学反应动力学的理论，设&为溶解腐蚀速度指前因子8.314 J/(mo1 K)], r为溶解腐蚀过程绝对温度(K)，则溶解腐蚀过 程速度常数a为
先=^e—￡/"r (4)
将上式改写为
ln* = ln;t0—(5) 利用式(5),根据上述方法计算出的不同溶解腐蚀过程的温度r
和有机材质溶解腐蚀过程的速度常数h对ha l/r进行回归，可得
到i"。(或溶解腐蚀速度指前因子/0和活化能五。
(4)计算溶解腐蚀过程等效温度。
设 ;为溶解腐蚀过程年等效温度(K)，将l年分为m个相同温度 的时间段，并设不同温度7;时间段溶解腐蚀过程的效果之和等于在等
效温度时溶解腐蚀过程的总体效果，应有
M。e-歸e4。2(e—,) (6)
1
则溶解腐蚀过程等效温度为
— 一￡"
re=~r^-^ (7)
V '=1 」
(5)估算使用寿命。
将测得的溶解腐蚀过程速度指前因子ifc。、溶解腐蚀过程表观活化
能e和等效温度re带入式(4)，可计算出等效温度re下的溶解腐蚀过
程速度常数^ 。
然后，将等效温度下的溶解腐蚀过程速度常数&和设定要达到的
定性参数值X带入式(8)或式(9)，可得出在等效温度下达到该定性参数值的时间。即该材质使用寿命的估算值。当""时^的计算式为式 (8)， n"时^的计算式为式(9):
/e ==[lna-ln(1-少e)]/夂 (8)
(l-")<formula>formula see original document page 9</formula>
权利要求
1、一种二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法，其特征在于①根据材质使用要求而选择定性参数，当材质用作密封材料时，定性参数选择永久变形率；当材质用作皮膜材料时，定性参数选择拉伸强度变化率；当材质与液相二甲醚接触时，定性参数选择二甲醚浸泡质量变化率；②根据材质试样定性参数的数据，采用相关系数法确定溶解腐蚀过程时间指数n，并计算出不同溶解腐蚀温度T下有机材质溶解腐蚀过程速度常数k和积分常数lna；③根据不同溶解腐蚀过程的温度T和有机材质溶解腐蚀过程的速度常数k，得出溶解腐蚀速度指前因子k0和活化能E，进而得到材质性能随时间的变化规律；④根据计算得到的溶解腐蚀过程等效温度Te，得到等效温度Te下的溶解腐蚀过程速度常数ke；⑤计算该材质达到设定的定性参数值ye时的使用寿命估算值te。
2、 根据权利要求1所述的二甲醚介质中有机材质性能变化的预 测方法，其特征在于上述溶解腐蚀过程时间指数"和在不同溶解腐蚀温度r下有机材质溶解腐蚀过程速度常数;t是根据公式hi(1-;;)-hi"-fo (当"zz1时)或h「l-(1-力")]—!na fo(当""时)，由ln(l —少)(卜")'ln力'—")与r进行回归得出。(卜")
3、根据权利要求1所述的二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法，其特征在于上述溶解腐蚀速度指前因子*。和活化能￡是根据公式& = ^—￡/^导出的公式ln"h^-w及r，由i"与i/r进行回归化能J/mo1， i 为通用气体常数为8.314J/(mo1 ，K)，r为溶解腐蚀过 程绝对温度。
4、 根据权利要求1所述的二甲醚介质中有机材质性能变化的预 测方法，其特征在于上述二甲醚溶解腐蚀等效温度7;可根据公式导出的公式K -^计算。<formula>formula see original document page 3</formula>其中，M为l年中相同温度时间段，并设不同温度 ;时间段溶解腐蚀 过程的效果之和等于在等效温度时溶解腐蚀过程的总体效果。
5、 根据权利要求1所述的二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法，其特征在于上述等效温度 ;下的溶解腐蚀过程速度常数^可由式i"e =i"。-￡// 7;得到。
6、根据权利要求1所述的二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法，其特征在于上述材质使用寿命估算值可根据公式 ,e=[ln m-hi(1-W/^或,=<flna —1n卩-d"'广")11"计算，ln 为不同温度￡ L m L (卜")」J ' 下积分常数iM的算术平均值。
全文摘要
一种二甲醚介质中有机材质性能变化的预测方法，①根据材质使用要求而选择定性参数；②根据材质试样定性参数的数据确定溶解腐蚀过程时间指数n，并计算出不同溶解腐蚀温度T下有机材质溶解腐蚀过程速度常数k和积分常数lna；③得出溶解腐蚀速度指前因子k<sub>0</sub>和活化能E，进而得到材质性能随时间的变化规律；④得到等效温度T<sub>e</sub>下的溶解腐蚀过程速度常数k<sub>e</sub>；⑤计算该材质达到设定的定性参数值y<sub>e</sub>时的使用寿命估算值t<sub>e</sub>。本发明的优点是只要用短时间的实测数据，就可以得到有机材质在二甲醚介质中的性能随时间变化的规律，进而对材质性能退化到一定程度的使用时间进行估算，达到对二甲醚介质中有机材质使用寿命的快速预测。
文档编号G01N17/00GK101598659SQ20081005343
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者严荣松, 明 岳, 军 李, 启 王, 赵自军, 睿 鞠, 项友谦 申请人:中国市政工程华北设计研究院