塑料管道静液压试验检测及影响因素——塑料管道质量检测

近年来，塑料管材已经逐渐取代了镀锌钢管和铸铁管道在建筑领域中的应用，我国也出台了很多标准规范，为塑料管道的正常使用和选择提供了完善的技术保证。目前，应用于建筑、农田灌溉及市政工程等方面的管道都要求进行管材的静液压试验，主要用于评价塑料管材的安全性和可靠性，但在这个试验的过程中，需要考虑到各种因素的的影响，才能最大范围内保证静液压试验的准确性。
 
塑料管道静液压试验
1、静液压试验方法
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GB/T6111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)。
 
塑料管材静液压试验破坏类型
在静液压试验过程中，管材发生的破坏类型主要有两种，分别是韧性破坏和脆性破坏。
 
其中对于韧性破坏来说，是指管材在发生很大的变形之后出现的破损类型，一般为塑性的的变形，这种破坏形式在断裂伸长率较大和树脂弹性模量较小的管材中更容易发生。
   
脆性破坏主要表现在管材断截面附近或在断截面上，没有明显大的塑性变形。断裂面形状和断裂能是区别脆性和韧性破坏最主要的指标。
 
塑料管材静液压试验影响因素
1、尺寸测量的准确性
通过试验标准分析得知，试样的平均外径及试样自由长度部分壁厚的最小值是影响试验压力P的一个关键的因素。这两个数值直接会影响到试验压力值的确定，从而影响到试验的准确性。依据GB/T6111-2018《流体输送用热塑性塑料管材耐内压性能的测定》，计算管材试验压力P的基本公式为：P=σ×2emin/（dem- emin）
 
式中：P是指计算出的试验压力；σ是指由试验压力引起的环向应力，按照GB/T13663.2-2018《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》规定，在进行静液压强度试验（20℃，100h）时，PE80环应力为10.0MPa，PE100环应力为12.0MPa；dem是指实际测量得到的管材试样的平均外径，单位为毫米（mm）；emin是指实际测量得到的管材试样自由长度壁厚的最小值，单位为毫米（mm）。尺寸测量应GB/T8806-2008《塑料管道系统塑料部件尺寸的测定》来测量，这里要把握的是dem是实际测量得到的平均外径，不是管材的公称外径。
 
为保证尺寸测量的准确度，在实际操作中要把握住以下几点：
1）测量使用的游标卡尺精度至少为0.02mm、壁厚仪精度0.01mm；
2）测量器具、试样的温度和周围环境的温度均在（23±2）℃；
3）检查试样表面是否有影响尺寸测量的现象，如标志、合模线、气泡或杂质；
4）尺寸测定是应距试样的边缘不小于25mm且最小壁厚测量时应测量密封接头间的管材自由长度部分的最小壁厚。
 
2、仪器压力系统的稳定性及压力测量装置的精度
静液压试验仪是静液压试验完成的的重要硬件保证，仪器本身的压力控制系统的稳定性及压力测量装置的精度对试验的准确度至关重要。静液压试验仪器的加压加压装置应该能够保证在整个试验过程中持续并且均匀地向试样施加试验所需要的压力，如果仪器加压装置的稳定性不够，就可能造成试验压力的发生较大的偏差，从而导致检测结果不准确。所以在国家标准中对仪器加压装置的压力偏差做了明确规定，要求在试验过程中的加压装置的压力偏差应该保持在要求值的规定范围内。
   
压力测量装置应能真实地反映试验压力值，以保证试验压力与规定压力的一致性。如果测量装置精度不够，就有可能造成压力测量装置显示的压力值与实际试验压力值的不一致，从而导致试验结果缺乏真实性，所以对静液压试验仪的压力测量装置必须定期进行检定以确保仪器的精度。
 
3、试样状态调节
高聚物的力学性能很大程度上与温度相关，并且在聚合物发生聚集态转变时表现特别突出。在试验前对管材试样进行状态调节，就是为了实现试样与状态调节环境或温度之间温度和含湿量平衡状态的再现，可见试验前对管材试样进行状态调节是非常必要的。
 
在进行管材试样状态调节时，应擦除试样表面存在的油渍、污渍以及其他污染物，以使试样表面达到清洁干燥，然后按照规定的方法将密封接头装在试样的两端与其连接起来，并向试样中注满与试验温度接近的水。试样调节时的水温度不能超过试验温度5℃，试样状态调节时间应符合GB/T6111所规定的时间。
 
4、恒温水浴的温控精度以及温度场的均匀性
管材静液压试验的条件和塑料管道的使用条件是不一样的，在一般情况下，静液压试验的条件与塑料管道所具有的故障温度以及故障压力比较接近。如果受到的压力比较大时，就会导致温度的升高。由于温度对静液压试验结果的影响很大，因此必须使恒温水浴的温度偏差控制在标准范围内，根据GB/T6111-2018《流体输送用热塑性塑料管道系统 耐内压性能的测定》相关规定，当恒温环境为液体时，平均温差保持在±1℃，最大偏差为±2℃。在整个试验过程中应始终保持试验介质处于恒温状态。
   
5、密封接头
在静液压试验过程中，只有破坏发生在密封接头不小于0.1倍自由长度之内才算有效试验，才可以较为真实地表现塑料管材的质量。在GB/T6111-2018《流体输送用热塑性塑料管道系统 耐内压性能的测定》中对管道的自由长度作了明确要求，当管材公称外径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。
 
除此之外，在使用密封接头与管材试样进行连接前，一定要检查密封接头与试样接触的部位是否有尖锐的部分，并且要对锐边进行修整，以避免试验时由于尖锐部分产生的应力集中对试样产生破坏，影响试验结果的准确性。
 
结语
通过对GB/T6111-2018、GB/T8806-2008、GBT 13663.2-2018这些标准中的详细规定进行分析，对静液压试验检测结果的因素有许多，例如尺寸测量的准确度、试样状态调节、静液压试验仪所具有的精度、恒温水浴所具有的温控精度与温度场的均匀性以及密封接头等。
 
因此，在实际试验工作中，一定要把保证测量准确度以及仪器设备的精度作为试验的基础性工作，严格按照标准中的技术要求进行试验，进而保证静液压试验的质量。