浅谈塑料管材静液压试验检测影响因素

浅谈塑料管材静液压试验检测影响因素

董文乔

天津市贰拾壹站检测技术有限公司天津市300000

摘要：静液压试验主要检测塑料管道在恒温下的耐水压力，塑料管材在恒温条件下的耐水压性能直接影响到塑料管材在生产使用过程中的实际使用寿命。本文探讨了塑料管材静液压试验检测的影响因素。

关键词：塑料管材；静液压试验；检测影响

我国静液压试验主要用于评价塑料管材的安全性和可靠性，因此，探讨塑料管材静液压试验检测的影响因素有着十分重要的意义。本文首先介绍了塑料给水管道静液压试验的基本方法，论述了影响塑料给水管道静液压试验结果的因素，以有效地保证试验结果的准确性和可靠性。

一、塑料管道静液压试验的基本概述

1、静液压试验的概念。通常，静液压试验一般是将试验所需的原材料在设定温度下放入管道或管件的试样中，以水为主要介质，施加一定的内压，并根据内压数值计算材料所能承受的应力，将试验材料长期放置，直到材料损坏，然后掌握材料强度随时间的变化。同时，记录破坏类型和时间，然后对不同温度下的时间和应力数据进行多元线性回归处理。

2、塑料管道静液压试验的基本原理。参照GBT/6111流体输送用热塑性塑料管道内压阻力试验方法，将试样保存规定时间或状态调节后，在规定的恒定静液压力下破坏试样。在整个试验过程中，试样应保持在规定的恒温环境中，可以是水(水-水试验)、其他液体(水-液体试验)或空气(水-空气试验)。

3、静液压试验的基本流程

1)样品制备。准备一根管材，两模管件。管材类为dn≤315mm时，每个试样两个密封接头之间的自由长度Lo不应小于试样外径的三倍，但最小值不应小于250mm；当管道dn>315mm时，其最小自由长度Lo≥1000mm。管件类：应与相应规格等级的管道完全粘结或焊接，并按规定调整48h以上。

2)调节样品。将装满水的样品放入水箱，要求水温不高于试验温度5℃，并在试验温度下调节表1规定的时间，若状态温度超过100℃，应施加一定的压力以防止水分蒸发。

3)测试步骤。根据相关标准的要求，试验介质为水-水试验、水-空气试验或水-其他液体试验。用夹具将状态调节后的样品夹持后，与压力设备连接，排除样品中的空气。然后，根据样品的材质、规格、尺寸和压力设备的状况，试验压力应在30s～1h之间尽可能短的时间内均匀、平稳地施加到计算的压力值上，压力偏差为％，达到试验压力时应记录时间。

在恒温控制的试验环境中，悬挂样品，在整个试验过程中应始终保持试验介质处于恒温状态，具体温度见相关标准，当恒温环境为液体时，平均温差保持在±1℃，最大偏差为±2℃；达到规定时间或样品损坏或泄漏时，应停止试验，并记录时间。若试样断裂，应记录断裂类型，即韧性或脆性；若试样与密封接头的距离小于0.1Lo处破坏，则试验结果无效，需另取试样重新试验(Lo为试样的自由长度)。

二、管材的主要破坏型式

1、韧性破坏。管材在大塑性变形后被破坏，而树脂弹性模量小、断裂伸长率高的塑料管道易发生塑性破坏，如高密度聚乙烯(HDPE)管、低密度聚乙烯管材、交联聚乙烯管材(PE-X)、聚丙烯管材(PPR、PPB、PPH)等。从大量的试验分析可知，静液压试验中的韧性破坏不仅取决于材料的固有性能，而且直接关系到塑料管壁厚测量的精度、压力控制的精度和持久性、水浴温度控制的精度和温度场的均匀性。

2、脆性破坏。从受压到破坏，管材形状没有明显变化。如硬聚氯乙烯(PVC-U)等树脂弹性模量较高的管材和断裂伸长率较低的塑料管材易发生脆性破坏。大量实验表明，除试样本身的材料因素外，加工缺陷(物料融接和塑化缺陷)和管道内外壁上的划痕都是导致脆性破坏的重要因素。

3、氧化破坏。破坏伴随着聚合物结构的质变：聚合物链的断裂，以及维持管道力学性能的聚合物晶体结构的本质变化。这种破坏的发生直接受环境因素和输送流体的物理化学特性的影响。分子结构易受氧化不稳定基因和抗氧化组合结构的影响，对管道系统的抗氧化损伤能力有着深远的影响。在试验中，这种破坏通常发生在管道的静液压状态下的热稳定性试验中，如聚丙烯管材(PPR、PPB、PPH)，因存在过多的低分子量、低支化的混合树脂在配置系统中首先发生氧化破坏，致使整个管道出现热氧破坏。

三、塑料管道静液压试验检测影响因素

1、管道尺寸。根据上述试验过程，按《流体输送用热塑性塑料管的内压试验方法》，计算塑料管试验压力的基本公式为：

式中：P为计算出的实际试验压力；为环向应力，也称为诱导应力，直接在塑料管材产品标准中给出；emin为试样测得的最小壁厚；dem为试样测得的平均直径，不是指公称尺寸。

此外，通过对实际试验检测结果可知影响检测结果的因素：①样品壁厚的测量②样品平均外径的测量。这将影响塑料管道静液压试验的结果，若测量结果不准确，将影响最终的测试结果。

2、静液压试验所用仪器的精度。管道静液压试验成功的关键在于静液压试验仪器的使用，因此，静液压试验的结果在很大程度上取决于所用仪器控制压力的进度和稳定性。为了进一步降低塑料管的蠕变效应，需科学合理地控制压力，避免因压力冲击过大而导致试验失败。通常，塑料管道静液压试验所用的试验仪器均符合国际标准，但由于系统设计会出现失误，若静液压试验仪的精度不准确，可能会使出口点的压力与测试点的压力相差较大，导致试验仪器上显示的压力值与出口位置的实际压力有较大偏差，最终使试验结果缺乏真实性。而对塑料管道而言，在其承受的极限值左右，若其压力不能控制，容易发生韧性破坏。

3、恒温水浴温度控制的进展及温度场具有的均匀性。因静液压试验所需的条件与塑料管的工作条件存在一定的差异，一般而言，静液压试验的条件与塑料管处理故障的温度和压力相似，也就是说，当压力大时，温度也会升高，因此，恒温水浴温度控制精度和温度场均匀性将影响试验结果。在塑料管的温度、时间和压力之间的关系中，不难看出，一旦温度波动范围较大，就会对最终的试验结果产生一定的影响。通过对试验结果的分析可知，在高温低压或高压低温试验时，若温度超过允许范围，试验将因试验韧性破坏而失败。因此，若在试验过程中破坏了韧性，需要用更精确的测量设备来校准温度。对体积较大的水浴而言，为了保证温度场均匀，可采用循环系统对水浴中的水进行充分搅拌。

4、卡具。在静液压试验中，为了更真实地反映塑料管材的质量，有必要将破坏控制在自由长度范围内。在国家标准中，相关文件规定了破坏需发生在卡具装好后所具有的自由长度内。而自由长度主要指：当塑料管材完成装卡时，任意两个夹具所具有的下沿间距离。对卡具而言，可使用其锁紧系统，在塑料管材的蠕变过程中，可发挥可靠有效的密封作用。同时，要保证塑料管材与卡具间没有尖锐的部位。因在静液压试验中，过于尖锐的部分可能导致应力集中，从而破坏塑料管材。在样品安装过程中，应尽量保证安装的密封性。具体操作是根据塑料管材的实际形状和结构特点，选择符合管道规格的密封圈，在卡压过程中，必须保证力度适中，不能用力过大，以免引起应力集中，特别是对那些性能比较脆弱的管材而言，应更加注意此点。

四、结语

近年来，随着国内外标准体系的快速融合，越来越多的标准规范出台，为塑料管道在工程中的应用提供了更加完善的技术保障依据，也为第三方技术监督检验部门的检测提供了技术依据。当前，在建筑、农田灌溉和市政工程中使用的管道标准一般都涉及管材的静液压试验。但在管道静液压试验检测过程中影响因素很多，基于此，本文阐述了塑料管道静液压试验检测的主要影响因素。

参考文献

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