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关于塑料管道静液压试验检测影响因素分析

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：陈占军

[导读] 摘要：塑料管道具有优良的化学和物理特性，因此在给水与排水系统中塑料管道受到了广泛地应用，并逐渐取代了在建筑管道领域广泛使用的传统管道，如铸铁管道和镀锌钢管。

        天津市贰拾壹站检测技术有限公司天津市 300000
        摘要：塑料管道具有优良的化学和物理特性，因此在给水与排水系统中塑料管道受到了广泛地应用，并逐渐取代了在建筑管道领域广泛使用的传统管道，如铸铁管道和镀锌钢管。目前，塑料水管的安全性和可靠性主要通过水压试验进行评估。本文阐述了塑料水管水压试验的基本方法，分析了影响塑料水管水压试验结果的几个因素，并针对影响因素给出了简要的解决方法，有效保证了试验结果的准确性和可靠性。
        关键词：塑料管道；静液压试验；检测；影响因素；探讨；
        前言
        近年来，随着塑料管道生产以及应用数量的不断增加，我们国家依据国际标准，结合实际的使用情况，针对塑料管道制定了相应的标准，这些标准为塑料管道的生产质量以及实际应用提供了可靠的依据。一般情况下，在国家给出的产品标准里面，对塑料管道的安全性、可靠性进行评价的主要手段是进行静液压实验。
        一、塑料管道系统的静液压试验概述
        塑料管道的水压试验原理：试样经状态调节后，在规定的恒定静液压（内水压）下保持一个规定的时间或直到试样破坏；在整个试验过程中，试样应保持在规定的恒温环境中，这个恒温环境可以是水（水-水试验），空气（水-空气试验），或者其他液体（水-其他液体试验）。直到测试管道损坏，整个过程中保证测试介质的唯一，以便提高试验信息的准确性与真实性。研究表明，影响塑料管道水压的因素是材料，这些材料是影响塑料管道质量的重要因素，例如树脂性质、材料添加剂以及加工过程中引起的管道性能变化。还有塑料管道中使用的环境因素，如有氧化剂和破坏因素，管道内运输的液体等。另外塑料管道还受到外界工作环境的影响，例如温度、载荷、外部载荷、流体运输压力等。管道静液压试验方法通常用于测试流体输送的塑料管的安全性和稳定性。在试验过程中，多数按照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》方法进行试验。整个塑料管道系统的耐内压性能的评定必须综合考虑各种因素。当不同的参数和影响因素发生变化时，会直接或间接地影响塑料管道的使用寿命。
        二、管材的主要破坏型式
        1.韧性破坏
        管道在大量塑性变形或局部出现球形膨胀现象后损坏。弹性模量低、断裂伸长率高的塑料管容易造成韧性破坏。例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、交联聚乙烯（PE-X）、聚丙烯（PPR、PPB、PPH等）。对大量试验的分析表明，水压试验的弹性不仅取决于材料的固有特性，而且直接取决于塑料管壁厚测量的精度、压力控制的精度和持久性、温度控制的精度。
        2.脆性破坏
        压缩和失败之间没有显着的外观变化，此时试验压力不出现屈服现象，试样瞬时破裂，压力快速下降为零。树脂弹性模量大、断裂伸长率低的塑料管会产生脆性破坏，如PVC-U管材，容易受到轻微损坏。大量实验表明，除了样品中的物质因素外，管道处理缺陷以及管道内壁和外壁上的可见条纹也是造成脆弱损害的重要因素。
        3.渗漏和渗出
        是指在压力作用下，试样内的液体通过管壁微小的破裂处渗出。此时若降低试验压力，通常能使管材试样不出现液体流失现象。
        三、塑料管道静液压试验检测影响因素
        1.塑料管道压力分析。根据塑料管试样的试验方法，压力试验采用塑料管试验压力的基本计算方法，结合流体输送用塑料管内压强度试验方法的具体试验要求。公式见下，其中P代表塑料管材的试验压力，σ代表由试验压力引起的环应力，也称为感应应力，emin代表管材试样自由长度部分的最小壁厚，dem代表试样的平均外径。在具体试验过程中，需要能够根据实际情况进行试验，影响环应力的因素是样品壁厚的实际测量和样品平均外径的测量方法，它们直接影响试验结果如果内径和外径测试结果不准确，可能会影响最终测试结果。

        2.静液压试验仪器的精度应满足温度、压力和时间测量的要求。温度和压力控制系统及用于测量温度、压力和时间的仪器都应与所使用的量程一致，且应校准。影响静液压试验结果的因素主要有测量仪器的使用，以及在试验过程中仪器的压力的控制和仪器的稳定性。为了减少液体流动对特定试验过程中测量的塑料管压力的影响，有必要合理控制仪器产生的压力，以尽可能避免试验过程中压力过大造成试样失效的影响。一般而言，将状态调节后的试样与加压设备连接，并排净试样内的空气，根据试样材料、规格尺寸和加压设备的性能情况，在30s～1h之间用尽可能短的时间，均匀平稳地施加试验压力，根据上面公式计算出压力值，测量并记录试样的加压时间。达到试验压力时开始计时，必要时重置计时器开始记录试样维持规定压力的时间。用于塑料管道水压试验的仪器各项指标要符合标准。如果测试过程中出现系统设计错误，水压测试仪器测试也可能不准确。在某些情况下，仪器测试输出数据与测试点的压力大不相同，会导致测试仪器表中显示的压力值与实际测试输出值之间存在很大差异，从而使整个测试数据不切实际。在正常情况下，如果测试过程符合要求，则可以保证测试数据的真实性，但如果测试压力未得到适当控制，也会对试验结果造成影响。
        3.恒温浴温度控制的进展及温度场对测试结果的影响。恒温水浴控制温度的准确度和温度位置的均匀性是保证正确测试效果的前提条件。恒温水浴保持恒定的温度，其平均温差为±1℃，由于温度对试验结果影响很大，试验温度偏差应控制在规定范围内并尽可能小。但实际使用的塑料管水压试验条件与塑料管理环境略有不同，因此塑料管水压试验条件应接近实际工作环境，故障处理温度应接近恒温水箱温度，控制精度和温度场一致性保证了塑料管道的稳定工作环境，否则影响水压试验的结果，因此将特别注意具体试验。一旦温度大幅度波动，水压试验的效果和最终试验数据都会受到影响。对几项试验结果的分析表明，高温、低压或高压、低温塑料管的静压试验往往会对塑料管的强度产生不利影响，并影响正常的数据试验结果。因此，在塑料管道上进行水压试验时，如果发现管道的硬度受到危害，应使用更精确的测量和试验设备对管道温度进行试验和验证，以确保试验结果的准确性。对于大型水浴，为了保证水浴温度场的稳定性，水浴温度必须均匀。为了确保温度场的一致性，通常使用循环系统，以确保整个温度场的一致性，并且应使用经处理的水，且水中不得含有可能影响试验结果的杂质，如清洁剂、润滑剂等。
        4.设备配件及安装操作的影响。对塑料管进行液压试验时，应检查塑料管的实际质量，并在自由长度范围内进行损伤控制，安装夹具步骤严格按照国家标准进行，当管材的公称外径dn≤315mm时，自由长度应不小于公称外径dn的3倍，且不应小于250mm；当管材公称外径dn＞315mm时，其自由长度应不小于dn的2倍。在自由长度范围内，要确保塑料管和设备之间没有锋利的部分，否则它会在后续测试中导致应力集中，这可能会损坏塑料管，并且测试结果不符合要求。因此，在安装样品时必须确保夹具和管道之间的密封，选择符合要求的密封圈。在夹具拧紧过程中，力应适中，不应过大，否则可能导致管压力过度集中，影响后续试验的效果。
        5.液压设备测试软件功能对结果的影响。随着人工智能的发展，当前液压控制机一般采用电脑软件微机控制，测试软件可以自动记录水压试验的温压时间曲线。设备意外断电、水箱温度低、测试压力超过设备量程时，禁止连续测量测试时间。因此，测试软件会自动消除无效的测试时间，并确保同步的准确性。如果测试设备没有此功能，则测试结果无法得到有效保障。
        结束语
        总之，影响水压试验结果的因素有很多。为了尽可能消除这些因素，减少试验误差，进一步提高试验的准确性，需要利用适当的技术提高试验质量，同时检测人员要严格按照标准要求去进行试验。
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