摘要：静液压强度是衡量热塑性塑料管材安全性、可靠性的一个重要力学指标之一，目前我国的技术标准对此类产品主要利用静液压试验来对其性能进行评价。本文以给水用聚乙烯（PE）管材静液压试验为例，对管材静液压试验进行了简要阐述，并分析了影响静液压试验检测结果的影响因素，目的在于提高静液压试验的准确性。
关键词：给水用聚乙烯管材；静液压试验；环应力；标准
给水用聚乙烯（PE）管材是以食品卫生级聚乙烯树脂为主要材料，加入无毒专用助剂，经混合、塑化、挤出而成。PE给水管材主要特性有：1、强度高、耐环境应力开裂性能优良、抗蠕变性能好；2、韧性、挠性好，对基础不均和错位的适应能力强；3、耐腐蚀，无需做防腐处理，使用寿命长；4、内壁光滑，水流阻力小，流通能力大；5、耐磨性好；6、抗低温冲击性能好，冬季施工不受影响；7、易安装，密封性好。可采用柔性连接，胶圈密封，安装方便，施工和维护简便；8、使用寿命长，在正常条件下使用可以达到50年；9、无毒卫生：符合饮水标准，输送的水不受二次污染。目前PE管材已广泛的应用于城镇供水、食品、化工等领域。
1.静液压试验方法
静液压试验是用将经过状态调节后的管材通过适当的方法，用密封接头进行密封并将其与压力装置进行连接，然后放入恒温环境中，对试样施加一定的恒定压力并且保持一定的时间或者到试样破坏。我们对PE管材进行静液压试验的恒温环境通常采用恒温箱，试验介质为水。
2.静液压试验的影响因素
2.1尺寸测量的准确性
通过实际试验得知，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/T6111-2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》，计算管材试验压力P的基本公式为：
P=σ×2emin/（dem-emin） ..........（1）
式中：P是指计算出的试验压力，结果取三位有效数字，单位为MPa；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。
现以实际试验数据示例：对PE100管材（规格为d110×10.0）进行静液压试验，各项试验参数为：试验温度20℃、试验时间100h、环应力12.0MPa。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆管材公称外径为110mm，实测平均外径为110.5mm；自由长度最小壁厚为10.6mm。依据公式（1）计算试验压力，P=12.0×2×10.6/（110.5-10.6）=2.56MPa。如果将dem值和emin值按公称尺寸来计算，则试验压力P=2.40MPa。由此可以看出，平均外径和最小壁厚的数值均对试验压力P的确定有着重要的影响，因此必须保证尺寸测量的准确性。
为保证尺寸测量的准确度，在实际操作中要把握住几下几点：
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（232）℃；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。
2.2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+2 -1%范围内。
压力测量装置应能真实的反映试验压力值，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。
2.3 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/或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。
2.3.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，也就是说，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，我们必须使恒温水浴的温度偏差控制在标准范围内，根据GB/T6111相关规定，恒温箱中水介质的平均温差为1℃，最大偏差为2℃。同时我们还可以通过采用流体强制循环系统，使得水浴里面的水充分地搅拌，以保证温度场处于均匀状态。
2.4 密封接头
密封接头是装在管材试样两端密封试样并连接压力装置用于压力输送的装置，分为两种类型，通常称为A型和B型。一般情况下我们进行PE管材静液压试验都使用A型密封接头，并且按照国家标准规定，当进行仲裁试验时均应采用A型密封接头。
我们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。
3.结语
通过上面的叙述我们了解到，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，我们在实际试验工作中，一定要把保证测量准确度以及仪器设备的精度做为试验的基础性工作，进而保证静液压试验的质量。
参考文献：
[1]GB/T6111-2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》
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[3]汪盛超，浅析冷热水用塑料管材静液压试验及使用压力的关系[J].广东化工，2013（40）
[4]谢建玲，塑料管道技术标准新进展[J].专论与综述，2013（01）
[5]徐振明，进口PE100级管材的剖析[J].高分子材料科学与工程，2004（5）
论文作者:孙玮含
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
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