專利名稱：二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市燃氣用二甲醚的應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種二甲醚 介質(zhì)對有機材質(zhì)性能變化的預測方法，以判斷二甲醚對有機材質(zhì)的溶 解腐蝕性，進而對材質(zhì)性能退化到一定程度的使用時間進行估算。
背景技術(shù)：
在常規(guī)條件下有機材質(zhì)的壓縮永久變形、拉伸強度、浸泡質(zhì)量變 化率等性能已有測定方法。二甲醚介質(zhì)對有機材質(zhì)有較強的溶解腐蝕 作用，二甲醚與有機材質(zhì)接觸后，隨時間的推移，材質(zhì)性能會發(fā)生變 化而影響其使用效果。目前，有機材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時間 變化的規(guī)律無法確定，二甲醚介質(zhì)對有機材質(zhì)的溶解腐蝕性無法預 測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化 的預測方法，該方法提出一種利用在加溫下介質(zhì)中材質(zhì)試驗數(shù)據(jù)來預 測在常溫下與二甲醚介質(zhì)相接觸材質(zhì)性能的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預 測方法，其特征在于①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)，當材 質(zhì)用作密封材料時，定性參數(shù)選擇永久變形率；當材質(zhì)用作皮膜材料 時，定性參數(shù)選擇拉伸強度變化率；當材質(zhì)與液相二甲醚接觸時，定性參數(shù)選擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù) 據(jù)，采用相關(guān)系數(shù)法確定溶解腐蝕過程時間指數(shù)n，并計算出不同溶 解腐蝕溫度r下有機材質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù);t和積分常數(shù)ln"③ 根據(jù)不同溶解腐蝕過程的溫度r和有機材質(zhì)溶解腐蝕過程的速度常 數(shù)h得出溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡，進而得到材質(zhì)性能 隨時間的變化規(guī)律； 根據(jù)計算得到的溶解腐蝕過程等效溫度7;， 得到等效溫度7;下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)&; ◎計算該材質(zhì)達到 設(shè)定的定性參數(shù)值j。時的使用壽命估算值/。。
上述溶解腐蝕過程時間指數(shù)w和在不同溶解腐蝕溫度r下有機材 質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù))t是根據(jù)公式in(1->o = in"-fe (當"=1時)或
ln
l一(l-力1—")
(1 —")
-lna-h (當""時)，由ln(1-力或!n
1-(1-力'-") (1 —")
與^進行回歸
得出,
上述溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡是根據(jù)公式A = A。e 導出的公式l"-in^-i;/7 r，由i"與i/:r迸行回歸得出，其中，^為 溶解腐蝕速度指前因子，￡為溶解腐蝕過程表觀活化能J/mo1， / 為通 用氣體常數(shù)為8. 314 J/(mo1 K)， r為溶解腐蝕過程絕對溫度。
上述二甲醚溶解腐蝕等效溫度z;可根據(jù)公式
導出的公式^ =
,=1
計算,
、w .
其中，M為l年中相同溫度時間段，并設(shè)不同溫度z;時間段溶解腐蝕
過程的效果之和等于在等效溫度時溶解腐蝕過程的總體效果。 上述等效溫度7;下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)&可由式上述材質(zhì)使用壽命估算值可根據(jù)公式^==[ln"m-ln(l-w]a或
<formula>formula see original document page 6</formula>
^計算，ln^為不同溫度下積分常數(shù)lna的算術(shù)
平均值。
本發(fā)明的優(yōu)點是只要用短時間的實測數(shù)據(jù)，就可以得到有機 材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時間變化的規(guī)律，進而對材質(zhì)性能退化 到一定程度的使用時間進行估算，達到對二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)使用 壽命的快速預測。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的方法由下述部分組成
(1)定性參數(shù)選擇與測定方法。
定性參數(shù)是根據(jù)材質(zhì)使用要求選定的性能變化率參數(shù)。永久變形 率為材質(zhì)與氣態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸后的壓縮永久變形；拉伸強度變化率 為材質(zhì)與氣態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸后拉伸強度的降低值與原始材質(zhì)拉伸 強度之比；二甲醚浸泡質(zhì)量變化率為材質(zhì)與液態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸并經(jīng) 一定時間干燥后的降低值與原始材質(zhì)浸泡前質(zhì)量之比。當材質(zhì)用作密 封材料時，定性參數(shù)選擇永久變形率；當材質(zhì)用作皮膜材料時，定性 參數(shù)選擇拉伸強度變化率；當材質(zhì)與液相二甲醚接觸時，定性參數(shù)選 擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率。
材質(zhì)的性能測量裝置由恒溫裝置、恒壓裝置、試驗罐、材質(zhì)性能 測量儀器等組成。試驗罐中裝有實際測試介質(zhì)和與其密切接觸的材質(zhì) 試樣，根據(jù)需要選擇一定的溫度或壓力條件，測定延續(xù)不同時間后材質(zhì)的定性參數(shù)。 一個定性參數(shù)至少需要在4個溫度下，分別測定4個 以上延續(xù)不同時間后的性能參數(shù)值。
(2)計算溶解腐蝕過程時間指數(shù)確定和不同溶解腐蝕溫度下材 質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù)。
對于一般的溶解腐蝕過程而言，設(shè)^為溶解腐蝕過程定性參數(shù)， 為溶解腐蝕過程時間指數(shù)，/為溶解腐蝕過程時間(d)， A為溶解腐 蝕過程速度常數(shù)(d—')，則溶解腐蝕過程速率dWd/與溶解腐蝕過程速 度常數(shù)、溶解腐蝕過程定性參數(shù)、溶解腐蝕過程時間指數(shù)的關(guān)系為
<formula>formula see original document page 7</formula>
當《 = 1時，由式(l)積分得
<formula>formula see original document page 7</formula>
當"1時，由式(l)積分得:<formula>formula see original document page 7</formula>根據(jù)上述方法在不同溫度下，測定到的不同時間后的定性參數(shù)
值，利用式(2)和式(3)能計算出不同溶解腐蝕溫度r下，材質(zhì)溶解腐 蝕過程速度常數(shù)"當"i時，先假設(shè)一個溶解腐蝕過程時間指數(shù)w，
利用式(3)對<formula>formula see original document page 7</formula>進行回歸，取相關(guān)系數(shù)最佳時的溶解腐 蝕過程時間指數(shù)w作為該組試驗數(shù)據(jù)的w值，再利用此w值計算出不同
溶解腐蝕溫度r下的材質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù)先。
(3)計算溶解腐蝕過程表觀活化能和溶解腐蝕速度指前因子。 按化學反應(yīng)動力學的理論，設(shè)&為溶解腐蝕速度指前因子8.314 J/(mo1 K)], r為溶解腐蝕過程絕對溫度(K)，則溶解腐蝕過 程速度常數(shù)a為
先=^e—￡/"r (4)
將上式改寫為
ln* = ln;t0—(5) 利用式(5),根據(jù)上述方法計算出的不同溶解腐蝕過程的溫度r
和有機材質(zhì)溶解腐蝕過程的速度常數(shù)h對ha l/r進行回歸，可得
到i"。(或溶解腐蝕速度指前因子/0和活化能五。
(4)計算溶解腐蝕過程等效溫度。
設(shè) ;為溶解腐蝕過程年等效溫度(K)，將l年分為m個相同溫度 的時間段，并設(shè)不同溫度7;時間段溶解腐蝕過程的效果之和等于在等
效溫度時溶解腐蝕過程的總體效果，應(yīng)有
M。e-歸e4。2(e—,) (6)
1
則溶解腐蝕過程等效溫度為
— 一￡"
re=~r^-^ (7)
V '=1 」
(5)估算使用壽命。
將測得的溶解腐蝕過程速度指前因子ifc。、溶解腐蝕過程表觀活化
能e和等效溫度re帶入式(4)，可計算出等效溫度re下的溶解腐蝕過
程速度常數(shù)^ 。
然后，將等效溫度下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)&和設(shè)定要達到的
定性參數(shù)值X帶入式(8)或式(9)，可得出在等效溫度下達到該定性參數(shù)值的時間。即該材質(zhì)使用壽命的估算值。當""時^的計算式為式 (8)， n"時^的計算式為式(9):
/e ==[lna-ln(1-少e)]/夂 (8)
(l-")<formula>formula see original document page 9</formula>
權(quán)利要求
1、一種二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法，其特征在于①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)，當材質(zhì)用作密封材料時，定性參數(shù)選擇永久變形率；當材質(zhì)用作皮膜材料時，定性參數(shù)選擇拉伸強度變化率；當材質(zhì)與液相二甲醚接觸時，定性參數(shù)選擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù)據(jù)，采用相關(guān)系數(shù)法確定溶解腐蝕過程時間指數(shù)n，并計算出不同溶解腐蝕溫度T下有機材質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù)k和積分常數(shù)lna；③根據(jù)不同溶解腐蝕過程的溫度T和有機材質(zhì)溶解腐蝕過程的速度常數(shù)k，得出溶解腐蝕速度指前因子k0和活化能E，進而得到材質(zhì)性能隨時間的變化規(guī)律；④根據(jù)計算得到的溶解腐蝕過程等效溫度Te，得到等效溫度Te下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)ke；⑤計算該材質(zhì)達到設(shè)定的定性參數(shù)值ye時的使用壽命估算值te。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預 測方法，其特征在于上述溶解腐蝕過程時間指數(shù)"和在不同溶解腐蝕溫度r下有機材質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù);t是根據(jù)公式hi(1-;;)-hi"-fo (當"zz1時)或h「l-(1-力")]—!na fo(當""時)，由ln(l —少)(卜")'ln力'—")與r進行回歸得出。(卜")
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法，其特征在于上述溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡是根據(jù)公式& = ^—￡/^導出的公式ln"h^-w及r，由i"與i/r進行回歸化能J/mo1， i 為通用氣體常數(shù)為8.314J/(mo1 ，K)，r為溶解腐蝕過 程絕對溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預 測方法，其特征在于上述二甲醚溶解腐蝕等效溫度7;可根據(jù)公式導出的公式K -^計算。<formula>formula see original document page 3</formula>其中，M為l年中相同溫度時間段，并設(shè)不同溫度 ;時間段溶解腐蝕 過程的效果之和等于在等效溫度時溶解腐蝕過程的總體效果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法，其特征在于上述等效溫度 ;下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)^可由式i"e =i"。-￡// 7;得到。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法，其特征在于上述材質(zhì)使用壽命估算值可根據(jù)公式 ,e=[ln m-hi(1-W/^或,=<flna —1n卩-d"'廣")11"計算，ln 為不同溫度￡ L m L (卜")」J ' 下積分常數(shù)iM的算術(shù)平均值。
全文摘要
一種二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)性能變化的預測方法，①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù)據(jù)確定溶解腐蝕過程時間指數(shù)n，并計算出不同溶解腐蝕溫度T下有機材質(zhì)溶解腐蝕過程速度常數(shù)k和積分常數(shù)lna；③得出溶解腐蝕速度指前因子k<sub>0</sub>和活化能E，進而得到材質(zhì)性能隨時間的變化規(guī)律；④得到等效溫度T<sub>e</sub>下的溶解腐蝕過程速度常數(shù)k<sub>e</sub>；⑤計算該材質(zhì)達到設(shè)定的定性參數(shù)值y<sub>e</sub>時的使用壽命估算值t<sub>e</sub>。本發(fā)明的優(yōu)點是只要用短時間的實測數(shù)據(jù)，就可以得到有機材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時間變化的規(guī)律，進而對材質(zhì)性能退化到一定程度的使用時間進行估算，達到對二甲醚介質(zhì)中有機材質(zhì)使用壽命的快速預測。
文檔編號G01N17/00GK101598659SQ20081005343
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者嚴榮松, 明 岳, 軍 李, 啟 王, 趙自軍, 睿 鞠, 項友謙 申請人:中國市政工程華北設(shè)計研究院