塑料管道靜液壓試驗(yàn)檢測(cè)及影響因素——塑料管道質(zhì)量檢測(cè)

近年來(lái)，塑料管材已經(jīng)逐漸取代了鍍鋅鋼管和鑄鐵管道在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，我國(guó)也出臺(tái)了很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為塑料管道的正常使用和選擇提供了完善的技術(shù)保證。目前，應(yīng)用于建筑、農(nóng)田灌溉及市政工程等方面的管道都要求進(jìn)行管材的靜液壓試驗(yàn)，主要用于評(píng)價(jià)塑料管材的安全性和可靠性，但在這個(gè)試驗(yàn)的過(guò)程中，需要考慮到各種因素的的影響，才能最大范圍內(nèi)保證靜液壓試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

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塑料管道靜液壓試驗(yàn)

1、靜液壓試驗(yàn)方法

通常，靜液壓試驗(yàn)一般是將試驗(yàn)所需的原材料在設(shè)定溫度下放入管道或管件的試樣中，以水為主要介質(zhì)，施加一定的內(nèi)壓，并根據(jù)內(nèi)壓數(shù)值計(jì)算材料所能承受的應(yīng)力，將試驗(yàn)材料長(zhǎng)期放置，直到材料損壞，然后掌握材料強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。同時(shí)，記錄破壞類(lèi)型和時(shí)間，然后對(duì)不同溫度下的時(shí)間和應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸處理。

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2、塑料管道靜液壓試驗(yàn)的基本原理

參照GB/T6111流體輸送用熱塑性塑料管道內(nèi)壓阻力試驗(yàn)方法，將試樣保存規(guī)定時(shí)間或狀態(tài)調(diào)節(jié)后，在規(guī)定的恒定靜液壓力下破壞試樣。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，試樣應(yīng)保持在規(guī)定的恒溫環(huán)境中，可以是水(水-水試驗(yàn))、其他液體(水-液體試驗(yàn))或空氣(水-空氣試驗(yàn))。

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塑料管材靜液壓試驗(yàn)破壞類(lèi)型

在靜液壓試驗(yàn)過(guò)程中，管材發(fā)生的破壞類(lèi)型主要有兩種，分別是韌性破壞和脆性破壞。

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其中對(duì)于韌性破壞來(lái)說(shuō)，是指管材在發(fā)生很大的變形之后出現(xiàn)的破損類(lèi)型，一般為塑性的的變形，這種破壞形式在斷裂伸長(zhǎng)率較大和樹(shù)脂彈性模量較小的管材中更容易發(fā)生。

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脆性破壞主要表現(xiàn)在管材斷截面附近或在斷截面上，沒(méi)有明顯大的塑性變形。斷裂面形狀和斷裂能是區(qū)別脆性和韌性破壞最主要的指標(biāo)。

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塑料管材靜液壓試驗(yàn)影響因素

1、尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確性

通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析得知，試樣的平均外徑及試樣自由長(zhǎng)度部分壁厚的最小值是影響試驗(yàn)壓力P的一個(gè)關(guān)鍵的因素。這兩個(gè)數(shù)值直接會(huì)影響到試驗(yàn)壓力值的確定，從而影響到試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。依據(jù)GB/T6111-2018《流體輸送用熱塑性塑料管材耐內(nèi)壓性能的測(cè)定》，計(jì)算管材試驗(yàn)壓力P的基本公式為：P=σ×2emin/（dem- emin）

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式中：P是指計(jì)算出的試驗(yàn)壓力；σ是指由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力，按照GB/T13663.2-2018《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第2部分：管材》規(guī)定，在進(jìn)行靜液壓強(qiáng)度試驗(yàn)（20℃，100h）時(shí)，PE80環(huán)應(yīng)力為10.0MPa，PE100環(huán)應(yīng)力為12.0MPa；dem是指實(shí)際測(cè)量得到的管材試樣的平均外徑，單位為毫米（mm）；emin是指實(shí)際測(cè)量得到的管材試樣自由長(zhǎng)度壁厚的最小值，單位為毫米（mm）。尺寸測(cè)量應(yīng)GB/T8806-2008《塑料管道系統(tǒng)塑料部件尺寸的測(cè)定》來(lái)測(cè)量，這里要把握的是dem是實(shí)際測(cè)量得到的平均外徑，不是管材的公稱(chēng)外徑。

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為保證尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確度，在實(shí)際操作中要把握住以下幾點(diǎn)：

1）測(cè)量使用的游標(biāo)卡尺精度至少為0.02mm、壁厚儀精度0.01mm；

2）測(cè)量器具、試樣的溫度和周?chē)h(huán)境的溫度均在（23±2）℃；

3）檢查試樣表面是否有影響尺寸測(cè)量的現(xiàn)象，如標(biāo)志、合模線、氣泡或雜質(zhì)；

4）尺寸測(cè)定是應(yīng)距試樣的邊緣不小于25mm且最小壁厚測(cè)量時(shí)應(yīng)測(cè)量密封接頭間的管材自由長(zhǎng)度部分的最小壁厚。

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2、儀器壓力系統(tǒng)的穩(wěn)定性及壓力測(cè)量裝置的精度

靜液壓試驗(yàn)儀是靜液壓試驗(yàn)完成的的重要硬件保證，儀器本身的壓力控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及壓力測(cè)量裝置的精度對(duì)試驗(yàn)的準(zhǔn)確度至關(guān)重要。靜液壓試驗(yàn)儀器的加壓加壓裝置應(yīng)該能夠保證在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)并且均勻地向試樣施加試驗(yàn)所需要的壓力，如果儀器加壓裝置的穩(wěn)定性不夠，就可能造成試驗(yàn)壓力的發(fā)生較大的偏差，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。所以在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)儀器加壓裝置的壓力偏差做了明確規(guī)定，要求在試驗(yàn)過(guò)程中的加壓裝置的壓力偏差應(yīng)該保持在要求值的規(guī)定范圍內(nèi)。

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壓力測(cè)量裝置應(yīng)能真實(shí)地反映試驗(yàn)壓力值，以保證試驗(yàn)壓力與規(guī)定壓力的一致性。如果測(cè)量裝置精度不夠，就有可能造成壓力測(cè)量裝置顯示的壓力值與實(shí)際試驗(yàn)壓力值的不一致，從而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果缺乏真實(shí)性，所以對(duì)靜液壓試驗(yàn)儀的壓力測(cè)量裝置必須定期進(jìn)行檢定以確保儀器的精度。

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3、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

高聚物的力學(xué)性能很大程度上與溫度相關(guān)，并且在聚合物發(fā)生聚集態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)表現(xiàn)特別突出。在試驗(yàn)前對(duì)管材試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，就是為了實(shí)現(xiàn)試樣與狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境或溫度之間溫度和含濕量平衡狀態(tài)的再現(xiàn)，可見(jiàn)試驗(yàn)前對(duì)管材試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)是非常必要的。

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在進(jìn)行管材試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)擦除試樣表面存在的油漬、污漬以及其他污染物，以使試樣表面達(dá)到清潔干燥，然后按照規(guī)定的方法將密封接頭裝在試樣的兩端與其連接起來(lái)，并向試樣中注滿與試驗(yàn)溫度接近的水。試樣調(diào)節(jié)時(shí)的水溫度不能超過(guò)試驗(yàn)溫度5℃，試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)符合GB/T6111所規(guī)定的時(shí)間。

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4、恒溫水浴的溫控精度以及溫度場(chǎng)的均勻性

管材靜液壓試驗(yàn)的條件和塑料管道的使用條件是不一樣的，在一般情況下，靜液壓試驗(yàn)的條件與塑料管道所具有的故障溫度以及故障壓力比較接近。如果受到的壓力比較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溫度的升高。由于溫度對(duì)靜液壓試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，因此必須使恒溫水浴的溫度偏差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，根據(jù)GB/T6111-2018《流體輸送用熱塑性塑料管道系統(tǒng) 耐內(nèi)壓性能的測(cè)定》相關(guān)規(guī)定，當(dāng)恒溫環(huán)境為液體時(shí)，平均溫差保持在±1℃，最大偏差為±2℃。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)始終保持試驗(yàn)介質(zhì)處于恒溫狀態(tài)。

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5、密封接頭

在靜液壓試驗(yàn)過(guò)程中，只有破壞發(fā)生在密封接頭不小于0.1倍自由長(zhǎng)度之內(nèi)才算有效試驗(yàn)，才可以較為真實(shí)地表現(xiàn)塑料管材的質(zhì)量。在GB/T6111-2018《流體輸送用熱塑性塑料管道系統(tǒng) 耐內(nèi)壓性能的測(cè)定》中對(duì)管道的自由長(zhǎng)度作了明確要求，當(dāng)管材公稱(chēng)外徑dn≤315mm時(shí)，每個(gè)試樣兩個(gè)密封接頭之間的自由長(zhǎng)度Lo不應(yīng)小于試樣外徑的三倍，但最小值不應(yīng)小于250mm；當(dāng)管道dn>315mm時(shí)，其最小自由長(zhǎng)度Lo≥1000mm。

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除此之外，在使用密封接頭與管材試樣進(jìn)行連接前，一定要檢查密封接頭與試樣接觸的部位是否有尖銳的部分，并且要對(duì)銳邊進(jìn)行修整，以避免試驗(yàn)時(shí)由于尖銳部分產(chǎn)生的應(yīng)力集中對(duì)試樣產(chǎn)生破壞，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)GB/T6111-2018、GB/T8806-2008、GBT 13663.2-2018這些標(biāo)準(zhǔn)中的詳細(xì)規(guī)定進(jìn)行分析，對(duì)靜液壓試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的因素有許多，例如尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確度、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、靜液壓試驗(yàn)儀所具有的精度、恒溫水浴所具有的溫控精度與溫度場(chǎng)的均勻性以及密封接頭等。

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因此，在實(shí)際試驗(yàn)工作中，一定要把保證測(cè)量準(zhǔn)確度以及儀器設(shè)備的精度作為試驗(yàn)的基礎(chǔ)性工作，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而保證靜液壓試驗(yàn)的質(zhì)量。