塑料管材的性能检测ppt课件.ppt

《塑料管材的性能检测ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料管材的性能检测ppt课件.ppt（143页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、塑料管材的性能检测,1 概 述1.1 管道的三种破坏形式和长期强度预测曲线1.1.1 管道的三种破坏形式（如下图所示）： 阶段I为韧性破坏，是由于内压过高造成管材屈服而破坏阶段。 阶段II为脆性破坏，是管材在低于屈服强度的应力水平下，由于裂纹的慢速增长而破坏阶段。 阶段为化学破坏，是由于化学稳定体系耗尽，分子结构遭到破坏，材料丧失力学强度而破坏，所以其破坏时间与应力水平无关。,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,1.1.2 长期强度预测曲线 从曲线中可以看到不同应力、不同温度下管道的破坏时间和破坏形式是不同的，这样就为我们进行生产检测提供了依据。 特点： A 低温时50年甚至100年都不发

2、生脆性破坏。 B 随着时间的延长在条件发生变化时可能发生脆性破坏,塑料管材的性能检测,1.2 检测的目的1.2.1 通过一些方法手段规则来测量产品的性能指标，看 看是否达到要求，是否合格。 A 试验方法是设计出来的，不是万能的； B 试验方法有适用性和局限性； C 试验方法有时效性 D 试验方法必须具有可操作性； E 试验方法必须经过试验认证。,塑料管材的性能检测,1.2.2 前几年一些认识上的误区 A 爆破压力与质量 B 长期性能 C 进口原料、进口设备、控制壁厚 D 委托检验与出厂1.2.3 现在还存在的一些问题 A 符合标准出厂性能指标就是合格 B 适用性检验 C 脆性破坏检验 长期性能

3、并不是唯一需要考虑的问题 (PE80、PE100区别) D 化学破坏,塑料管材的性能检测,1.3 塑料管道应该检测什么1.3.1 检什么 韧性破坏（长期强度） 脆性破坏（裂纹快速增长、慢速增长） 老化和化学破坏（DSC、碳黑等） 适用性1.3.2 如何检 韧性破坏：从破坏形式上看首先要检控制点试验的韧性破坏，目 的是通过控制点这个长期曲线中的特征点来验证曲线中的性能得到了保证。 脆性破坏： 1）聚稀烃的慢速裂纹增长 18476 2）PVC的C环法 3）焊接的各种剥离试验,塑料管材的性能检测,4）GB/T 19280的S4试验 5）全尺寸试验 6）其它如PVC落锤、PP-R的摆锤 化学破坏：1）

4、DSC 2）8760 3）老化 适 用 性：1）系统耐压 2）冷热水循环 3）压力循环 4）弯曲（弯曲模量大于200Mpa） 5）拉拔试验 6）负压试验、气密性、水密性,塑料管材的性能检测,1.3.3 各种检测方法的适用性和局限性 DSC与8760 Fs与S4 SCG与各种剥离及C环法 14152与19473 维卡与粘度,塑料管材的性能检测,2 最重要的二项检验：耐压、环刚度2.1 耐压试验2.1.1 管道耐内压试验的原理与方法 给管道内流体（水）施加一定的压力，使管道产生一定的应力（诱导应力），看在此应力作用下管道的破坏时间是否达到前述的预测强度参数曲线的要求。用不同的控制点试验来证明管道合

5、格与否。 通过对管道内介质施压来使管道产生应力的方法实际上和拉力机对样品的拉伸是一样的，只不过方式不同。进行长期内压试验时相当对试样施加一个低于屈服强度的长期应力，等于进行恒力试验。而爆破试验就相当于平常的拉伸试验。 管道耐内压试验时的试验压力由试验时环向应力（诱导应力）和管道的结构尺寸决定，具体为：P=2eD-e,塑料管材的性能检测,对管道内压力状态下的应力分析:,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,所以无论什么管，试验压力为多少，环=2轴，这就是为什么管材设计都是以环应力为设计应力的原因。就是说管道在受内压时的破坏形式永远是纵向裂纹，也就是说永远是环起作用。这就是试验时以环向诱导应力做

6、为计算的依据。,塑料管材的性能检测,2.1.2 其它形式的耐压试验 爆破试验：对管道在60S-70S内连续地线性（近似）地施加压力（应力）直到爆破的试验，此试验就像拉伸一样，其破坏时的环应力拉伸强度接近，此试验主要针对复合管。 现在需要做爆破的有： （1）铝塑复合管 GB/T 18997 （2）钢丝增强PE管 JT/T 189（大流量、持续的线性的供给压力） （3）玻璃钢管 YT/T 6267 （压力非常高大约100200MPa） （4）RTP复合管、API （压力高，大于100MPa）,塑料管材的性能检测,2.2 无压管道（埋地）的力学性能环刚度 无压管道的力学测试有环刚度、环柔度、缝拉伸、

7、剥离、蠕变比率等。相应标准为GB/T 9647、 ISO 9969、 ASTM D 2412、DIN 16961等。2.2.1 环刚度定义 环刚度测试是无压管最主要的设计和测试指标，就像有压管道的耐内压试验一样。 定义：单位长度垂直变形单位尺寸所需的力(kN) 通过环刚度测试来确定管道能否长期在埋地受外力情况下保持形状不发生大的变化。,塑料管材的性能检测,2.2.2 理论基础根据结构力学,管材在受到垂直力作用下的径向变形 Y=0.149FR3/EI 式中: F力 R半径 E弯曲弹性模量 I惯性矩 由此PS=EI/D 在中国及ISO PS=EI/D3,而在德国PS=EI/R3 F EI=0.14

8、9R3 = 0.149R3(PS) Y EI 0.149R3F 0.149R3F F SR= = = = 0.018635 D3 D3 8R3 YL,塑料管材的性能检测,EI Ee3 e3 SR = = ( I = ) D3 12D3 12 EI Ee3 E SR = = = (1-U2) 12(1-U2)D3 12(1-U2)SDR3 U： 0.4(3min) 0.46(1000h) 0.48(50年） 2E e 外部临界压力P = （)3 = 24SR 1-U2 D,塑料管材的性能检测,2.2.3 测试原理与方法 某一特定样品环刚度是“可以计算出来的”，但针对于每一个不同的样品可以按相关标

9、准规定对管道施外压力,通过内径的变化与施加外力的关系来测量环刚度。,塑料管材的性能检测,2.2.3.1 公式:,GB/T 1002.3-96: 0.01985( ),塑料管材的性能检测,2.2.3.2 注意问题 (1) GB/T 9647-88中的“耐外负荷试验”不是现在意义上的环刚度试验，其数值与现在的环刚度大约差50倍。（2）在玻离钢管中也是这个公式按ASTM D2412，但同时有刚度因子0.149r3。,塑料管材的性能检测,（3）尽管当时有GB/T 9647，但在新9647-2003出来之前产品标准均未按此方法来表述，而是在产品标准中单独规定测试方法，如： GB/T 1002.3-96：

10、 GB/T 16800-97： YD/T 841-96：,塑料管材的性能检测,（4）在上述相关标准中早期按5%变形量测试环刚度（GB/T 1002.3、 YD/T 841）此时系数为0.01985,但GB/T 16800是按3%变形来测量环刚度（系数0.01935），实际上就是现在的GB/T 9647（9969）。（5）3%变形与5%变形测量时原理是一样的，因此时都在“弹性段范围内（实际上环刚度就应该是曲线斜率），但由于塑料的拉伸和压缩线性段非常小，而且其弹性段并不规范（不是绝对的线性），所以3%测量与5%测量时所对应的力并不“绝对”线性。必须调整系数（0.01935 、0.01985 )这就

11、是现行标准环刚度公式的来由。（6）我国现行标准GB/T 9647是按照环刚度与直径立方成反比（EI/D3）来表术的，而德国标准DIN 16961是按与半径立方（EI/r3)成反比表述的，所以两者相差大约8倍（德国标准中的环刚度数值比较大，如125）。在测量时我国及ISO按恒速方法测量，而DIN中按恒负荷测量（24小时）。在试样尺寸方面我国及ISO为0.2d加三个完整的波峰波谷，而DIN为5个完整的波峰波谷。,塑料管材的性能检测,（7）玻璃钢管GB/T 21238中环刚度的表述为N/m2(Pa)，而不是KN/m2(KPa)，分级也不一样为1250 2500 5000 和10000。它们也是按照3

12、%的变形量来测量的即0.01935（F/YL）。（8） 所有标准中均要求测量环刚度时用内径测量的方式，但小口径实壁管内、外径测量影响不大，而大口径结构壁管影响很大。（9）现有些产品如JT/T 225 单个波峰波谷之间距离大（可达210）又不能切的很平，所以试样尺寸远大于0.2D，所以试验力会很大，同时要求机器必须加宽。（10）玻璃钢管（GB/T 21238）测量环刚度时由于它的弹性段很长又需要进行初始挠曲性的测试（10000N/m2)系列的挠曲性可达15%，所以力更大，一般可达1020吨。（11）环柔度试验，上述玻璃钢管的挠曲性其实也是环柔度，其它塑料管的环柔度（扁平）要求做到30%的变形（原

13、来要求50%），但由于其弹性段比玻璃钢管小的多，所以30%至50%时的力也比玻璃钢的小。,塑料管材的性能检测,（12）试验力的估算：当刚度为8kPa，1m内径3%时300毫米长时4kN左右（实际上应为3.72KN左右）。当条件发生变化时（刚度、直径、变形量、试样长度）可相应估算出试验力值。3%时1m内径8KPa刚度：1/0.011935=51.68*0.09=0.465*8=3.72KN相对于5%变形时： 1/0.1985=50.4*0.015=0.756*8=6.048KN （13）实际试验时为保证能够测到要求变形量时的力应将变形量设置的大一些；有些不能进行自动运算的机器可按上述的公式大概计

14、算进行合格与否的评判。试验数量大时也可自行设定某一力值下限作为合格与否的评判。（14）蠕变比率试验（GB/T 18042） 变形与时间的系数曲线线性回归 相关系数0.99 0.999 两年,塑料管材的性能检测,3 适用性试验3.1 冷热水管道系统适用性要求3.1.1 PE-X、PP、PE-RT、PVC-C和铝塑复合管材、管件的系统适用性要求,塑料管材的性能检测,3.1.2 聚丁烯（PB）管材、管件的系统适用性要求,塑料管材的性能检测,3.2 弹性密封圈连接型管道系统适用性要求3.2.1 PVC-U给水管材弹性密封圈连接系统适用性要求,塑料管材的性能检测,3.2.2 PE、PVC-U管材弹性密封

15、圈连接系统适用性要求,塑料管材的性能检测,3.2.3 PVC-U排水用管材弹性密封圈连接系统适用性要求,塑料管材的性能检测,3.3 系统适用性试验介绍3.3.1 冷热水循环试验原理： 管材和管件按规定要求组装并承受一定的内压，在温度交替变化规定次数后，检查管材和管件连接处的渗漏情况。试验介质：管内为水，管外为空气。试验条件：（以PP管为例如下）,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,3.3.2 压力循环冲击试验原理：管材和管件按照规定要求组装并通入水，在一定温度下向其施加交变压力，检查渗漏情况；试样：应包括1个或多个长度为10 dn的管段以及1个或多个管件；试验设备：水锤试验机。冲击条件（以

16、PE-X为例）:,测试要点： 1、温度控制； 2、压力控制。,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,3.3.3 耐拉拔试验GB/T15820-1995；原理：在规定的温度下，将管材与等径或异径直通管件连接而成的组件施加恒定的轴向拉力，并保持一定的时间，试验过程中管材与管件连接处不应发生相对轴向位移。,实验设备：耐拉拔试验机；试样：应包括一个或多个长度为10dn的管段以及1个或多个管件；试样数量：3组,塑料管材的性能检测,将管材与等径或异径直通管件连接而成的组件施加恒定的轴向拉力，并保持一定的时间，试验过程中管材与管件连接处应不发生相对轴向移动。,塑料管材的性能检测,3.3.4 弯曲试验原理：

17、 将管材和管件连接件按规定弯曲，同时对连接件施加静液压力，观察连接处是否渗漏；试验设备： 1、定位装置； 2、管材静液压设备。试样： 1、管材、管件连接件，管件间管材自由长度为公称外径的10倍； 2、3个试样。,塑料管材的性能检测,弯曲试验示意图,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,3.3.5 真空试验原理： 管材与管件在指定的时间内承受部分真空，检查连接处的气密性；实验设备： 真空泵、真空压力测量装置、截流阀、温度计、端部密封件；试样： 管材与管件连接件。,塑料管材的性能检测,试验参数：,塑料管材的性能检测,真空试验,塑料管材的性能检测,管材水密性、气密性检测装置,塑料管材的性能检测,塑

18、料管材的性能检测,密封试验加载示意,塑料管材的性能检测,4 脆性破坏的检测 PE80或100的含义到底是什么？ 20公称压力下50年寿命97.5%置信下限最小要求强度，但当条件（温度、划痕、冲击）发生变化时它还能不能保证50年的寿命，就需要其它类型的检测来验证。,塑料管材的性能检测,4.1 耐慢速裂纹扩展试验（SCG）4.1.1 GB/T 18476 流体输送用聚稀烃管材耐裂纹扩展的测 定：切口管材裂纹慢速增长的试验方法（NPT）范围： 管材耐裂纹慢速增长的能力用切口管材静液压试验的破坏时间来表示。本标准适用于壁厚大于5mm的聚烯烃管材。原理： 将外表面带有四个机械加工的纵向切口的管材浸没到8

19、0的水箱中进行静液压试验，记录破坏的时间。,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,试 验 压 力,塑料管材的性能检测,注意问题 1、相对于快速裂纹扩展，裂纹的慢速增长是非常有可能发生的。 2、PE80 0.8MPa、PE100 0.92MPa的试验压力是环应力为4.0和4.6MPa的SPRII的计算压力。 3、由于预切口应力为4.0和4.6，但实际大约为5.0和5.75，比管材的4.5和5.4要大。 4、正因为压力大发生韧性破坏的可能性也大，而出现韧性破坏就无法评价脆性破坏，所以无论出现脆性还是韧性都不合格（而管材评价韧性时出现脆性时可以降压测试） 5、典型PE管材（件）耐裂纹慢速增长的试验

20、要求和条件（见附表） 6、试样数量：3。,塑料管材的性能检测,PE管材（件）耐裂纹慢速增长的试验要求和条件,塑料管材的性能检测,4.1.2 GB/T19279 聚乙稀管材耐慢速裂纹增长锥体试验方法范围： 本标准规定了一种测定聚乙烯管材耐慢速裂纹增长的试验方法，试验结果以缺口管材环在承受恒定环向应变并浸没在较高温度表面活性溶液中的裂纹增长速率来表示。原理： 从管材上切取规定长度的管材环，在管材环内插入一个锥体以保持恒定应变，在管材环的一端开一个缺口。将其浸入温度为801的规定的表面活性溶液中。测量裂纹从缺口处开始的扩展的速率。本试验适用于壁厚小于或等于5mm的管材。 注：如果管材壁厚大于5mm，

21、适用GB/T 18476。,塑料管材的性能检测,4.1.3 GB/T 1842 （ASTM 1693）的耐环境度开裂 在九五版的原料中要求：它主要针对片材加工成3.81.2CM的样片，切一小口弯成180放入活性液体中，并在100高温下看1000h后的破坏率。 此方法相对于其它方法有很多缺点，现已不用于评价管材。,塑料管材的性能检测,4.1.4 全缺口蠕变试验（FNCT） ISO 16770 在缺口试样上进行拉伸试验是一种缺口管试验的替代试验。这种试验的一个适合的例子是FNCT（全缺口蠕变试验）。试验的设置的要求与其他拉伸蠕变试验相同。,塑料管材的性能检测,4.1.5 PENT缺口拉伸试验 宾夕

22、法尼亚（PENT）缺口拉伸试验由宾夕法尼亚大学的Norman Brow教授小组开发并形成国际标准ISO 16241（2005年）。该方法最初形成了ASTM F1473。该试验的原理与FNCT试验相似，只是试样几何尺寸不同，并不使用湿润剂。试样的尺寸为25mm10mm，制备有一个3.5mm深的主缺口（确定的缺口加工速度为0.25mm/min）和两个1mm深的侧缺口以达到简单应变条件。该试验在80的空气或水中并施加静载荷进行。 随着新型PE原料的出现，该试验需要更长的测试时间，因此按照标准规定，只记录破坏时间已经不适用了。可以改用测量在试验中裂缝开口位移（COD）的方法，这符合断裂力学准则并能很好

23、地适用于像聚烯烃这样的黏弹性材料。该方法的优点是不必等到试样破坏，在短时间内就能得到有意义的结果。,塑料管材的性能检测,PENT试验方法原理图 PENT代表性试验尺寸（单位：mm）,塑料管材的性能检测,4.1.6 普通耐压试验方法 提高压力、提高温度、加活性剂、在比较长时间后出现脆性破坏。即预测强度曲线中的拐点。,塑料管材的性能检测,4.1.7 几种常用方法比较,塑料管材的性能检测,4.1.8 其它方法4.1.8.1 缺口环试验（NRT） 缺口环试验（NRT）由韩国Hannam大学的Choi教授小组开发，目前形成了ISO TC138/WG17的草案稿。该试验的试样为内部有缺口的一段管环。使用剃

24、须刀片制备内部缺口，缺口深度为管壁厚度的20%。在管环两端面紧邻内部缺口的位置铣出两个侧缺口。在80下对带有缺口的管环样品施加三点弯曲形式的静载荷 。在试验过程中记录变形时间曲线，试验结果以“初始慢速开裂时间”表示。 为了更好的定义初始慢速开裂时间和进一步形成标准方法，目前，针对现有不同性能的PE材料正在进行国际实验室间比对试验。,塑料管材的性能检测,NRT试样的几何尺寸及试验原理,塑料管材的性能检测,4.1.8.2 点负荷试验-PLT 点负荷试验模拟了实际安装过程中管材被直接放在石头上坚硬边缘的情况。即使是对于有沙垫层的PE管材的标准安装方法，法垫层的条件也是难以控制的，而且在非开挖施工中，

25、使用沙垫层是不可能的。 点负荷试验通过对管材样品施加压力并在需要的温度下进行状态调节（如同其他的内压试验）。此外在施加内压前，应先在管材上施加外部载荷。根据试验的设置，可使管材受到恒定载荷或恒定形变。 所选择的试验条件应使点负荷区域发生脆性破坏。,塑料管材的性能检测,内压试验开始前用外部点载荷加载,塑料管材的性能检测,聚乙烯管材受外载荷时管壁内的破坏表面,塑料管材的性能检测,4.1.8.3 应变硬化模量,塑料管材的性能检测,4.1.9 PVC管材的C环法试验 ISO 11673：2005范围： 硬聚氯乙烯（PVC-U）压力管材在一规定的加载荷时间后确定最小断裂韧度的方法。并提供可选择的测定水平

26、。原理： 以一测试试样浸渍在二氯甲烷中的最初反应为基础，从一根管材上取一C-形圈，在其受二氯甲烷侵蚀最严重部位的内表面开切口，使开切口的试样在规定测试时间内承受一个持久的弯曲应力。试样的制备： 1、试样为（303）mm一段管环（C-形环）。 2、测量并记录试样外径，圆整到最近的0.05mm。,塑料管材的性能检测,3、在二氯甲烷浸渍试验中，切坡口表面是1型和2型侵蚀的试样，在参考线测量并记录壁厚，圆整到最近的0.05mm；并测量试样宽度，圆整到最近的0.1mm。 对于切坡口表面是3型侵蚀的试样，以参考线作为参照，在侵蚀最严重处测量壁厚，圆整到最近的0.05mm；测量试样宽度，圆整到最近的0.1m

27、m。 4、在试样测量壁厚点处切一个切口，在此处深度为壁厚25%0.1mm的切口贯穿整个试样宽度。 5、在直径上正对切口处从管环上切掉（202）mm的一段。 6、确保夹具对称地固定在距切口尖和管环切去端（102)mm的范围内。,塑料管材的性能检测,C环法试样,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,状态调节: 按下表所列时间对测试试样，包括夹具，在（232）下进行状态调节。,塑料管材的性能检测,试验步骤： 1、称C-环的重量和下支撑夹具重量，精确到5克。 2、根据计算测试砝码的质量。 3、保持温度在（232），在切口对面的切去部分上支撑试样并把测试砝码加到试样上。确保试样均等地位置在切口的中心线

28、附近，至少保证上、下臂相对于切口中心线的间距接近相等，相差在3mm内。保持加力的时间至少15min或直到试样从切口处断裂，两者取较小值。,塑料管材的性能检测,聚乙烯原料有了很大进步，C环法试验已起不到质量监控的作用。当代聚乙烯压力管原料和管材的质量按快速裂纹增长性能和慢速裂纹增长性能分别进行控制。聚氯乙烯管保留了C环法试验。C环法试验也是聚氯乙烯管针对裂纹影响设立的最重要的试验方法。 二氯甲烷浸泡试验发现的凝胶化最差的部位，就是C环法试样预制切口的部位。 先规定材料必须达到的断裂韧度KIc，再沿式（5-5）式（5-2）计算出外加砝码质量m。在计量施加的外加砝码m的作用下，如果试样破坏，则材料或

29、管材为不合格。如果试样不破坏，则材料或管材为合格。聚氯乙烯管的力学破坏问题有时间相关性。C环法试验时间规定为15min。在计量施加的外加砝码m的作用下，如果试样在15min内破坏，则材料或管材为不合格；如果试样在15min不破坏，则材料或管材为合格。,塑料管材的性能检测,在砝码m施加后，于23、15minC环法试样未破坏，则认为该管材的断裂韧度KIc达到了要求。 ISO 4422：1996规定硬聚氯乙烯管的断裂韧度为： 壁厚46mm，断裂韧度3.25MNm-3/2以上； 壁厚6mm以上，断裂韧度3.75MNm-3/2以上； 壁厚4mm以下，因试样感应偏离线弹性太远，不作C环法测定。 认识到控制

30、PVC管抵抗脆性开裂的性能的重要性。开发出C环法试验方法监控PVC管的脆性开裂性能。,塑料管材的性能检测,4.1.9.10 PVC-M的20m/s高速冲击、PP-R管的摆锤冲击以及普通管材的落锤冲击,塑料管材的性能检测,4.2 耐裂纹快速增长试验4.2.1 概述1）历史上国内外均发生过快速开裂事故，有的造成人员死亡，如72年美 国盐湖城PE燃气管快速开裂事故造成6人死亡。其它还有比利时、荷兰、匈牙利，其中匈牙利315管材一次开裂700米。国内80年代青海PVC给水管开裂十几米，同时国外也有钢管发生快速开裂事故。2）总体上来说快速开裂有如下特征： A 现在研究最多的是PE的耐裂纹快速开裂问题，但

31、实际上PE的抗快 速开裂性能最好，如PE100的K=3.8，其它PVC、PP等开裂倾向更大。 B 快速开裂速度非常快，可达400-500米/s。 C 快速开裂是一个偶发情况，只有极端条件下才可能发生。 D 输送燃气等气体的管材或水气混合的管材发生快速开裂的可能性大，但PVC即使无气也可能发生快速开裂。 E 大口径管倾向更大。 F 薄壁管倾向更大。,塑料管材的性能检测,4.2.2 评价方法4.2.2.1 全尺寸方法 ISO 13478 需要至少14m的管材和至28m长的储能系统，观察出现90%管长裂纹的突变点，得出临界压力和临界温度。,塑料管材的性能检测,临界压力Pc的求法,临界温度Tc的求法,

32、塑料管材的性能检测,注意： 1、材料的裂纹扩展速度 PE小于350m/s-1，PVC为450-600m/s-1。 2、开裂过程减压波的传播速度 PE内部为水时不开裂 C=450ms-1 内部为气时小于350 开裂 PVC全是水仍开裂 C=450ms-1 3、PE内气时 Pt=(1/3.6)Po,塑料管材的性能检测,4、裂纹阻力（临界应力强度因子） KD PE80 PE100 PVC-U PB PRT PVDF 2.9 3.8 1.8 3.8 1.6 1.6 5、全尺寸法所得到临界压力Pc和临界温度 Tc比较真实，相关要求大于等于1.5MOP。,塑料管材的性能检测,4.2.2.2 GB/T 19

33、280 流体输送用热塑性塑料管材耐快速裂纹扩展（RCP）的测定小尺寸稳态试验（S4试验）S4试验方法示意,塑料管材的性能检测,S4试验方法的Pc，S4求法,S4 试验方法的Tc求法,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,范围： 本标准规定了一种测定热塑性塑料管材在规定的温度和内压下裂纹终止或裂纹扩展的小尺寸的试验方法。 本标准适用于评价输送燃气或液体（液体中可能存有空气）的热塑性塑料管材的性能。原理： 截取规定长度的热塑性塑料管材试样，保持在规定的试验温度下，管内充满流体并施加规定的试验压力，在接近管材一端实施一次冲击，以引发一个快速扩展的纵向裂纹。裂纹引发过程应尽可能减少对管材的影响。 试

34、验温度和试验压力按相关标准确定。 试验流体与实际应用的流体相同，或能得到相同结果的其他流体。 通过内部减压挡板和外部限制环阻止扩展之前的快速减压，外部限制环限制试样在裂纹边缘处大大张开。 因此这种方法能够在较低压力下以一段短的管材试样实现稳态快速裂纹扩展（RCP），这个压力低于在同样的试样上实现扩展的全尺寸试验压力。,塑料管材的性能检测,随后检查管材试样以确定是裂纹终止还是裂纹扩展。 通过一系列不同压力但温度恒定的这种试验，就可以确定RCP的临界压力或临界应力。 同样，在恒定压力或恒定环向应力下改变温度进行一系列试验，就可以确定RCP的临界温度。装置： 试验所用装置总体上应符合上图1所示的要求

35、，其基本特点见图。试样： 管材试样应平直，端部平整且与轴线垂直，长度为7dn+1dn0。 计量段的管材表面不应做任何处理。必要时可对裂纹引发端进行倒角以便于安装试样。 当难于引发一个满意的裂纹时，可以在底座区域的管材内壁上开一个缺口。缺口不应延伸至计量段。对于PE管材，深度至少为1mm的剃刀缺口可以达到令人满意的结果。,塑料管材的性能检测,状态调节： 将试样浸没在用于状态调节的流体中，试验温度保持在相关标准规定温度的0-2 范围内。调节时间至少应符合GB/T 6111-2003中按管材试样壁厚而规定的时间。用于状态调节的流体不应影响管材的性能。 采取必要的预防措施，使试样温度在试验之前不显著提

36、高。在管材试样从状态调节的流体中取出后3min内引发裂纹。,塑料管材的性能检测,试验步骤： 1）对管材内部进行预开槽。 2）根据管材厚度在02 的低温柜中处理一定时间。 3）给管材样品充满流体（空气或水）。 4）给定试验温度和压力。 5）在管材一端进行冲击，引发一个快速传播的纵向开裂。 6）采用试验装置内部挡板和外部定位圈限制样品开裂后的边缘膨胀和扩展前（末开裂部分）的快速减压。 7）保持温度恒定，变换压力找到止裂和开裂的临界点（4.7倍外径长度）Pcs4。临界压力（Pcs4）越大说明其材料抗裂纹扩展能力越强。,塑料管材的性能检测,各个标准对RCP的要求：,塑料管材的性能检测,指标即RCP（S

37、4）的计算,塑料管材的性能检测,附表（CJJ63-2008）中规定的安全系数,塑料管材的性能检测,注意： 1、S4是为方便设计出来的，得出的Pc与全尺寸不同相差大约3.6倍。 2、考虑到安全因子 C=1.5 公式 Pcs4=MOP S4/2.4-0.072MPa 3、PE80 Tc=0 PE100 Tc=-20 PVC=65 4、直径增加Pc下降 壁厚增加Tc增加 5、PE燃气管必测，给水可不测 但气水比例大于5%有影响 6、PVC、PP的开裂倾向比PE大得多。 7、快速开裂并不神秘，也并不复杂。,塑料管材的性能检测,PE给水管关于脆性破坏的监控（1）MOP长期 MOP快速FSMOP其它（2）

38、PE给水管关于快速的问题 GB/T 13663.2 原料有慢速裂纹和快速裂纹增长要求 制品未做要求 ISO 4427-2007 原料有慢速裂纹增长要求，快速裂纹增长只做为资料性附录。 管材未做要求。 EN12201-1999 有慢速裂纹增长和快速裂纹增长要求。,塑料管材的性能检测,A 要求对dn250 MOP1MPa的管材进行快速裂纹增长监控 B 如果原材料的性能达到下表要求，可不对管材进行快速裂纹增长监控,塑料管材的性能检测,C 水气含量的影响（4）预测我国13663.1如何修订。 A 原料增加慢速裂纹和快速裂纹增长要求。 B 管材增加慢速裂纹增长要求。,塑料管材的性能检测,PE燃气管关于脆

39、性破坏的监控（1）同PE给水管一样 C=2 MOP其它（2）ISO 4437-97和我国15558.1一致，原料与管材全部有慢速裂纹和快速裂纹增长要求。 A 要求原料 dn250做FS，或e15时做S4 Pcs4=MOP S4/2.4-0.072MPa PcFs1.5MOP B 管材同原料一样，但是： 高压力大口径时必须做，但压力小管径小时可以不做,塑料管材的性能检测,具体为 ：,塑料管材的性能检测,（3）EN1555-1999 A原料型式试验（TT）e15mm 做0S4或FS。 C=1.5 要求MOP快速MOP长期C=2 两年过程验证也要求做。 出厂检验没有要求。 B 管材 只有型式检验要求

40、做（同给水） 最大工作压力0.4MOP0.01MPa，dn250mm的输配系统 最大工作压力MOP0.4MPa,dn90mm的输配系统 其它可不做（同4437）,塑料管材的性能检测,PVC给水管耐快速裂纹增长的情况 PVC给水管抵抗快速裂纹增长的性能差。这包括三方面内容： （1）快速裂纹增长速度高，为450600ms-1，高于许多压力管中流体的减压波速度(约450 ms-1)。 （2）临界温度高，约为65，高于实际使用温度； （3）KD值低，约为1.8MPam1/2。,塑料管材的性能检测,在快速裂纹增长性能限制下的PVC给水管管径（设计应力12.5MPa）,塑料管材的性能检测,在快速裂纹增长性

41、能限制下的PVC给水管管径（设计应力10MPa）,塑料管材的性能检测,4.3 焊接性能的脆性检测4.3.1 评价管材耐慢速裂纹增长、耐快速裂纹增长的试验不能用于评价焊接性能的脆性破坏。原因是：对于热熔对接焊来说由于环应力和轴应力之间的关系焊接面并不是危险面，而对于承插焊来说焊接面承受的是剪切应力。 无论是管材本身还是焊接面在工程使用过程中都希望出现脆性破坏的时间越长越好，而测试时则希望快点出现脆性破坏，这就要用强化的试验方法来加速脆性破坏的进程。 由于上述原因试验时用传统的拉伸试验方法来进行强化（产生张开型载荷 提高应变速率）加速脆性破坏的进程，这就是拉伸剥离试验、压缩剥离试验和撕裂剥离试验表

42、征焊接脆性破坏的基理。,塑料管材的性能检测,4.3.2 拉伸剥离试验 GB/T19808(ISO 13954)塑料管材和管件公称直径大于等于90mm的聚乙烯电熔组件的拉伸剥离试验。对DN90mm 的电熔承插焊接接头进行拉伸剥离试验，使焊接面剥离。试验时按要求加工试样，并用专用拉伸夹具，按要求连接在试验机上以20mm/min或50mm/min的速度恒速拉伸，直到试样分裂，然后观察焊接面剥离后的脆性破坏百分数小于33.3%既为合格。 此标准只针对PE电熔承插焊接管件，但实际上其它电熔承插焊接和热熔承插焊接，也可用这个方法评判。 此试验是一种常规试验它可以使焊接中的缺陷以裂纹扩展的形式产生脆性破坏，

43、所以可用脆性破坏的百分比简单、快速的评论焊接质量。,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,4.3.3 挤压剥离试验 GB/T 19806(ISO 13955)塑料管材和管件聚乙烯电容组件的挤压剥离试验。对DN16-225mm的电容承插焊接接头和小于DN225mm 的电容鞍形接头，进行压缩剥离试验，使焊接部分剥离。试验时对试样以100mm/min的速度恒速压缩至管子内壁相接触，然后观察焊接面剥离后的脆性破坏百分数小于33.3%既为合格 此标准只针对PE电熔承插焊接管件、鞍形，但实际上其它电熔承插焊接和热熔承插焊接的管材也可用这个方法评判。 此试验也是一种常规试验它可以使焊接中的缺陷以裂纹扩展的

44、形式产生脆性破坏，所以可以简单、快速的评论焊接质量。,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,4.3.4 撕裂剥离试验 对于大于225mm 的PE鞍形焊接管件可通过撕裂剥离测试试样来评估鞍形管件与组件的熔接质量。撕裂剥离的剥离强度可用熔接面剥离后的破坏特征和脆性剥离百分数来表征。组件破坏的外观和位置也用于评估组件的强度。此试验也可以扩展到其它管材，也是一种常规的检验方法。,塑料管材的性能检测,5 设备配置原则5.1 原则5.1.1 原材料（混配料）的检测由于生产燃气管只允许使用混配料（非混合料），所以料的性能由生产厂家保证，如果你们（使用厂家）需要检测，一般应遵循以下原则:A、重要性：决定料和

45、管性能的指标，如：分级性能、热稳定性、耐裂纹增长、水分含量等。B、可行性：第一：有些虽然不太重要，但比较好检测，设备也不贵，如（密度、熔体、挥发、碳黑、耐组分等）可以上一些。第二：有些很重要，但不好做。如：分级性能，耐快速裂纹增长（FS试验国内根本做不了，S4试验只有化学建材测试中心“化研院”能做）可以不做，但要选择好的供应厂家。第三：有些检测可以和后面管材必测项目通用，这些可以重点考虑，如：熔体质量流动速率、热稳定性、耐裂纹慢速增长等。C、必要性：由于原料检测非贵公司产品检测，所以可只上一些对生产影响大，或可以和生产检测能结合的设备。,塑料管材的性能检测,5.1.2 管材检测A：静液压检测是

46、整个检测的核心，必须保证能力强，精度好，同时还可兼做耐气体组分（附录D），耐慢速裂纹增长（CB18476）。B：断裂伸长率C：热稳定性D：熔体质量流动速率E：耐候性F：尺寸变化率,塑料管材的性能检测,5.1.3 管件检测除与管材检测相同内容外,还要做如下检测:A：对接熔拉伸强度 GB/T19810(ISO13953).B：电熔管件的熔接强度：压缩剥离GB/T19806（ISO13955）和拉伸剥离GB/T19808（ISO13954）C：冲击性能 GB/T19712D：压力降E：特种设备安全技术规范中的剥离试验TSGD2002,塑料管材的性能检测,5.1.4 阀门的检测除与管材管件共有的检测外

47、，还有：A、密封性（6bar、25mbar）（ISO5208、GB13927）、对操作装置施加瞬间弯矩的密封性（EN1680），可在一台机器上完成我公司FQM-315型阀门气密性检测就可以。B、操作扭矩止动强度（ISO8233）冲击后操作性（EN1705）长期静压后操作性，可一并考虑，可做电动也可用力矩搬手。C、压力降是由结构、形状和尺寸决定的，是定型检验，不必自己上（EN12117）。D、小于63弯矩条件下温度循环（EN1704）和大于63的耐热循环（EN12119）可用温度循环加上密封性试验机上取出的6bar和25mbar压力就可以测试。E、拉伸载荷（ISO13951）、简支梁弯曲（EN1

48、2100），长期静液压的密封性，可以配拉力机、XFM-315阀门弯曲密封性试验机、静压机加上密封试验机取下的6bar、25mbar和50mbar压力进行检测。,塑料管材的性能检测,5.1.5 能力(1)一般情况下，像熔体质量流动速率、比重、碳黑、万能、落锤等，不管多少条生产线，一台（套）设备均可满足。(2)耐压设备应考虑以下几点： A、由于检验规则规定：“同一批原料，同一设备连续生产，以10天或200T为一个抽样周期”，而出厂检验要求80，165小时，所以一般情况下，一条生产线就应配备一路检测能力；而如果全部生产大管（10天产量超过200T），则还应多配。考虑到一般大小管同时生产，一条线配一路

49、就可以了。 B、现出厂检验不用做20试验（九五版有），所以如果用户有做型式试验，则可不配制冷装置，温度控制，只控制80试验。 C、如果大小管径相差比较大或配20试验，则至少应配两个以上的水箱，否则浪费时间能源和检测能力。同时国标中要求检一个样，而ISO要求检三个样，因此如果产品比较，应配上多个水箱（20、60、80、95）,5.1.6 建议(1)必配设备 A、耐压设备（一条线一路） B、电子万能试验机（配置高一些做拉伸、剥离、环刚度、环柔度等 多种机械性能试验，包括弹性模量。 C、熔体质量流动速率仪 D、差热分析仪（热稳定）。(2) 选配设备 A开槽机（做耐慢速裂纹增长） B密度仪，国内要求梯

50、度法，也可用其它方法。 C水份仪、碳黑含量、碳黑分散等国内均有生产。 D其它附属设备及阀门专用设备(3)其它设备如维卡、落锤等按需要配置。,塑料管材的性能检测,5.2 各种设备可进行的检验电子万能试验机 拉伸（强度、伸长率、模量） 塑料、金属 弯曲（强度、模量） 压缩（强度、模量） 环刚度、环柔度 缝拉伸 耐拉拔 蠕变比率 扩径 最小剥离力、剥离 管件拉伸、剥离、压缩、撕裂,塑料管材的性能检测,塑料管材的性能检测,拉伸（强度、断裂率）,缝拉伸,管环拉伸,剥离,环刚度、环柔度试验,塑料管材的性能检测,试验软件界面：,塑料管材的性能检测,管材耐压试验机 耐压 爆破 裂纹慢速增长 耐侯 3路耐压试验