PE（100）級給水管材靜液壓試驗檢測方法的探討

江騰壽 ，張亞濤 （水利部淮河水利委員會，安徽 蚌埠 233000）

1 PE給水管材發(fā)展及前景

隨著我國塑料管道快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提高。目前，已初步形成以聚氯乙烯(PVC-U)管、聚乙烯(PE)管和聚丙烯(PP-R)管為主的塑料管產(chǎn)業(yè)。其中聚乙烯(PE)管由于其獨特的優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于建筑給水、埋地給水、建筑采暖、燃?xì)廨斉洹⑤敋夤堋㈦姽づc電訊保護(hù)套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等，其主要應(yīng)用于城市供水、城市燃?xì)夤?yīng)及農(nóng)田灌溉等。PE100管材是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂材料，由于其具有重量輕、運輸、安裝便捷且耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕和無電化學(xué)腐蝕性能。在正常使用條件下，使用壽命可達(dá)50年，因而被廣泛的使用。PE管材靜液壓強(qiáng)度是衡量管材性能的一項重要指標(biāo)，也是檢驗管材在恒定溫度和環(huán)向應(yīng)力下的耐壓性能，PE管材靜液壓強(qiáng)度不合格，在一定工作壓力下管材極易破裂、滲水，導(dǎo)致供水系統(tǒng)無法正常運行，嚴(yán)重影響人民的生活和財產(chǎn)安全。因此將靜液壓強(qiáng)度作為檢驗管材耐壓性能的重要指標(biāo)。然而由于現(xiàn)行規(guī)范不全面，也給檢驗工作者在檢測靜液壓強(qiáng)度時帶來諸多困擾，本文通過對靜液壓強(qiáng)度檢測方法的探討，總結(jié)了在檢測工作中遇到的問題，并提出了有針對性的意見和處理方法。

2 靜液壓強(qiáng)度檢測原理及方法

通過對PE熱塑性管材在恒定溫度、時間環(huán)境條件下，檢驗管材是否破壞和滲漏，判斷管材靜液壓強(qiáng)度是否合格。PE管材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/13663-2000中規(guī)定靜液壓強(qiáng)度試驗方法按照GB/T6111-2003進(jìn)行，其計算試驗壓力公式為：

σ：指由試驗壓力引起的環(huán)應(yīng)力，單位為（MPa）

dem:測量得到的試樣平均外徑，單位為（㎜）

emin：測量得到的試樣自由長度部分壁厚的最小值，單位為（mm）

3 烯管材公稱壓力和規(guī)格尺寸要求

表1

4 管材靜液壓強(qiáng)度試驗檢測

4.1 管材壁厚的不均勻性

管材壁厚是管材的最基本幾何尺寸，常見不同的公稱壓力等級管材對應(yīng)都有一個最小公稱壁厚要求。從表1可知，管材公稱壓力越大，最小公稱壁厚要求越厚（管材壁厚控制在規(guī)范要求偏差范圍內(nèi)），而實際檢測過程中，常出現(xiàn)測量時管材壁厚結(jié)果偏差較大，不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重，且實測管材最小壁厚小于其設(shè)計的公稱壓力管材壁厚要求，主要原因為生產(chǎn)廠家工藝、技術(shù)水平不高，生產(chǎn)時壁厚控制不均勻。

4.2 平均外徑、不圓度值偏大

管材的平均外徑、不圓度值偏大，由于產(chǎn)品規(guī)范中對平均外徑偏差作了具體要求和規(guī)定，管材生產(chǎn)廠家生產(chǎn)時也會重點控制，而不圓度規(guī)范中未做相應(yīng)技術(shù)規(guī)定，且材料堆放時過高、擠壓都會造成管材不圓度偏大，常導(dǎo)致管材靜液壓試驗夾具無法安裝的狀況出現(xiàn)。

5 靜液壓強(qiáng)度檢測方法探討

管材靜液壓強(qiáng)度是檢測管材在恒定溫度下的耐壓性能，也是控制管材質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。若管材靜液壓強(qiáng)度指標(biāo)不合格，在一定工作壓力下管材易爆管出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程使用壽命，存在較大的安全隱患。因此管材用于供水用途時，應(yīng)將管材靜液壓強(qiáng)度作為重點指標(biāo)檢測。針對當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和試驗方法規(guī)定，筆者認(rèn)為檢測時存在以下幾點問題：①表1中對公稱外徑32mm及以上的管材公稱壓力、公稱壁厚做了相應(yīng)規(guī)定，而在實際檢測過程中，常遇到工程設(shè)計送檢樣品公稱外徑25mm、20mm、16mm的管材，由于標(biāo)GB/T13663-2000表6中最小壁厚未做規(guī)定要求，導(dǎo)致管材尺寸壁厚檢測項目結(jié)果無法判定。②靜液壓強(qiáng)度按公式1計算結(jié)果無準(zhǔn)確性，由于規(guī)范中靜液壓強(qiáng)度檢測按GB/T6111-2003中進(jìn)行，試驗壓力計算見上述公式（1），由上述公式（1）可知，自由長度最小壁厚對計算結(jié)果影響很大，由于標(biāo)準(zhǔn)中有些管材壁厚未做具體要求，生產(chǎn)廠家生產(chǎn)時壁厚控制也無章可循，且壁厚測量時人為測量因素偏差也較大，導(dǎo)致計算試驗壓力結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。因此對于公稱外徑32以下管材進(jìn)行靜液壓強(qiáng)度檢測時，按計算試驗壓力檢測的結(jié)果是否能滿足工程中其公稱壓力等級設(shè)計要求，是否能投入使用，值得探討和驗證。③管材靜液壓強(qiáng)度指標(biāo)檢測，壁厚、環(huán)境溫度是影響靜液壓強(qiáng)度測量結(jié)果是否合格最主要的因素。例如，檢測中常遇到管材最小壁厚小于公稱壁厚，而試驗壓力計算公式中，是按照管材最小壁厚計算，導(dǎo)致檢測結(jié)果就是靜液壓強(qiáng)度符合要求，而委托方未要求檢測管材尺寸，因此檢測報告合格，但是否滿足其設(shè)計公稱壓力等級要求無可判斷且在工程中使用也存有隱患。

表2

6 試驗壓力與公稱壓力之間的關(guān)系

為了探討管材靜液壓強(qiáng)度試驗壓力與公稱壓力之間的關(guān)系，避免人為測量壁厚誤差對計算試驗壓力結(jié)果的影響，通過對試驗數(shù)據(jù)的積累和公式（1）及表1中公稱壓力、壁厚規(guī)定進(jìn)行推導(dǎo)，得出了不同試驗壓力與公稱壓力之間的換算系數(shù)。

7 解決方法和建議

針對上述問題，筆者認(rèn)為為了加強(qiáng)管材的質(zhì)量控制，更好發(fā)揮檢測的重要性和指導(dǎo)意義，提出以下建議：①由于管材靜液壓強(qiáng)度檢測與管材實測壁厚具有關(guān)聯(lián)性，因此當(dāng)要求檢測靜液壓強(qiáng)度指標(biāo)時，將管材尺寸（壁厚、平均外徑）納入必檢項目，進(jìn)行雙重項目控制。②為了避免人為測量壁厚誤差對計算試驗壓力結(jié)果的影響，靜液壓強(qiáng)度試驗壓力可采用：P=PN×C(式中P為計算試驗壓力，PN管材公稱壓力，C換算系數(shù)），經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計取值C為1.58,進(jìn)行檢測較為合理，同時也解決了公稱外徑32mm以下管材靜液壓強(qiáng)度檢測無章可循的難題。③管材壁厚不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重是靜液壓強(qiáng)度檢測不合格的最主要原因之一，因此生產(chǎn)廠家要加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量控制，提高生產(chǎn)技術(shù)水平，確保產(chǎn)品合格銷售。

本文主要對管材靜液壓強(qiáng)度試驗方法進(jìn)行了探討，結(jié)合檢測中常遇到的問題，通過試驗比較計算，提出了較為合理的計算公式，解決了規(guī)范中尚未規(guī)定的難題，滿足了日常檢測的需要，可供檢測人員進(jìn)一步深入分析探討。同時，PE100管材應(yīng)用前景十分廣闊，廣泛運用于農(nóng)村飲水改造工程和城市供水工程，農(nóng)村飲水安全大力改善了人民群眾的生活條件和健康狀況，減少了水介傳染病的發(fā)病率，促進(jìn)了社會和諧和穩(wěn)定，實現(xiàn)了老百姓引用健康水的夢想，對提高老百姓的生活質(zhì)量和飲水安全意義深遠(yuǎn)。因此生產(chǎn)、施工、檢驗單位要本著“以人為本，服務(wù)為民”的理念，認(rèn)真做好份內(nèi)工作，提高生產(chǎn)質(zhì)量，搞好安全施工、當(dāng)好“檢驗醫(yī)生”的本職服務(wù)于廣大人民，使飲水工程健康穩(wěn)定長足發(fā)展，飲水安全源源流長。