硬质PVC给水管材性能检测中应注意的问题

张兰华

（河北盛华化工有限公司，河北 张家口 075000）

硬质PVC给水管材性能检测中应注意的问题

张兰华

（河北盛华化工有限公司，河北 张家口 075000）

对PVC-U给水管材国家标准中的物理性能及力学性能项目的检测方法进行了分析，指出了在检测过程中应注意的问题，并提出了建议。

硬质PVC给水管材；检测项目；力学性能；物理性能

硬质聚氯乙烯（PVC-U）管材具有质轻、耐腐蚀、强度好、价格低廉、运输及安装维修方便等优点，在建筑业、市政工程、农业、工业等领域广为应用。但是，PVC-U管材产品的质量参差不齐，有相当一部分产品质量不稳定，主要表现在易漏水、易脆裂、变形严重等问题上。因此，进行管材的性能测试和质量检测必不可少。

本文结合GB/T10002.1-2006《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》，对管材的物理性能和力学性能各项目的检测方法标准进行较为详细的说明，指出在实际检测工作中应注意的问题，并提出一些建议。

1 力学性能

1.1 落锤冲击试验

落锤冲击强度表征管材抵抗外力冲击的能力，这个外力可能来自运输、安装及使用过程，该项目能较好地表征管材的冲击韧性。经验表明，对于刚性管材而言，管材破坏往往不是因为内应力，而是管材损伤缺陷导致的应力集中。所以，管材的抗冲击性能是产品力学性能的重要指标之一。

GB/T14152-2001中落锤冲击方法采用的是真实冲击率法。将整批管材用于冲击试验，冲击破坏总数除以冲击总数即为真实冲击率（TIR），以百分数表示。GB/T10002.1-2006采用≤5%。从GB/T14152-2001中的图C1和表C1中可以查到：5%TIR要求至少进行50次冲击不得有1次破坏，此时，可以判定管材的真实冲击率符合规定要求。

有些厂家和检验机构对TIR的概念不清，仅进行十多次或更少次数的冲击试样没有破坏就判定批量管材的TIR为零。标准引入TIR的概念后，推导所得到的是1个区间。区间有3种情况，也就是标准中的3种质量判定情况。通过标准中给出的区间边界判定值只能确定以下的3种判定情况，而不能得到准确的TIR值，也就是说检验结论只能是≤5%合格、＞5%不合格及不可判定，而不能像维卡软化温度、密度等那样用具体数值来表示结果。

GB/T10002.1-2006中规定进行0℃的低温冲击，冲击之前进行的状态调节有空气浴和水浴2种方式。由于空气浴冷冻时间是水浴的4倍 （水浴为15 min，空气浴为60 min），而且，检测过程中频繁开关门会造成温度波动很大，建议使用冰-水共混系统（0℃），设备简单、温度均匀、冷冻时间短，且试验时间较空气浴充足 （壁厚小于或等于8.6 mm的试样，从空气浴中取出10 s内完成试验，而从水浴中取出，可放宽至20 s内完成）。

1.2 液压试验

液压试验是考核管材力学性能最基本的项目，反映了管材在应用中所能承受的压力和管材寿命。

PVC-U给水管材液压试验按GB/T6111-2003进行，试验原理为，将状态调节后的试样置于规定的恒温环境中并施加恒定的液压，直至规定的时间或试样破坏。管材破坏形式一般有以下3种方式：（1）韧性破坏。在试样破裂时《伴随塑性形变或局部球形膨胀；（2）脆性破坏。试样破坏区无明显变形，试验压力无屈服现象，试样破裂时压力快速下降；（3）渗漏或渗出。在内压力作用下，试样内的水通过管壁微小裂缝渗出（如横向小裂纹），仪器频繁补压、泄压，若降低压力，试样可能不出现水渗出现象。无论出现以上哪一种破坏形式，要求在原始记录上都要标明，以便及时反馈给生产部门改进工艺和配方。

在用夹具固定试样时，有A型和B型2种夹具。A型夹具是2个密封接头之间彼此不连接，内压力产生的拉力作用于管壁与实际应用的受力模式相同，且不会受到试样热胀冷缩的影响；B型夹具是2个密封接头之间有连接，如拉杆，使用此种夹具时，由于两端夹具被拉杆固定，内压力不会传导至管壁，与实际受力模式不同，且受试样热胀冷缩的影响，易发生破裂。所以，除非有特殊规定，一般采用A型夹具。

试验前，需要先测量出管材的平均外径和整个自由段的最小壁厚，可能需要使用长臂测厚仪。有了以上的数据可根据公式P=2×环应力×最小壁厚/（平均外径-最小壁厚）计算出试验压力。之后，将试样进行状态调节后方可加压试验。状态调节的目的是使管材受热均匀，消除内外温差的影响。

进行液压试验的设备除了应能满足GB/T6111-2003中的规定外，还应能够自动测定试样内的压力并记录压力的变化，能自动控制恒温箱的温度并使之均匀，能自动记录试验时间，最好可以记录压力随时间的变化曲线。

试验时，将主压力表的上、下限调整到合适位置。

试验完毕后，试样的装卸也是重要的。对于小口径的试样来说，装卸比较简单，而对于大口径的试样，装卸就比较麻烦。首先，需要排水，例如对于Ø315 mm管径的管材，只是试样中的水量就近80 L；而对于Ø630 mm的管材，水量可达310 L。一些企业开发了排水装置，帮助检验机构实现简单、快速排水。

2 物理性能

2.1 密度

GB/T10002.1-2006中要求管材密度按照GB/T1033-86中的A法测定，也就是浸渍法，测定方法比较简单。通常，用新鲜蒸馏水作为浸渍液，方便制取又经济实用。标准中要求管材密度应为1.35~1.46 g/cm2，但是真正能达到此要求的管材不多。因为纯PVC的密度约为1.4 g/cm2，而无机粉料（如：碳酸钙）的密度都很大，通常是聚氯乙烯的2倍以上。很多企业为了过度追求利润，加大无机填料的用量，导致密度超标；有的厂家根本不重视密度的检测，甚至干脆不检测这一项。企业应该控制像碳酸钙等无机填料或其他低密度原料的用量，使产品符合国家标准要求。

2.2 纵向回缩率

纵向回缩率指标是表征在管材生产工艺中挤出、牵引和冷却工序的工艺合理性与匹配性，可以借此完善挤出生产工艺。适用于测量外壁光滑、横截面恒定的管材，不适用于波纹管等管材。

该指标测定原理及方法比较简单。将规定长度的试样放在一定温度下的加热介质中保持一定的时间，测量加热前后试样标线间的距离变化，以相对原始长度的长度变化百分率来表示。标准中有2种测定方法，方法A为液浴试验（热浴槽内为恒温的液体介质），方法B为烘箱试验（加热介质为空气）。如无特殊要求，一般建议采用B方法（烘箱试验法）。采用该法，成本低，经济实用；操作简便，温度易控制。如采取其中的平放试样测定方法，只需在平板上垫一层滑石粉即可测量。

测量该指标时，划线是一项重要工作，必须保证2条圆周标线间的距离为100 mm，并使其一标线距任一端至少10 mm。建议使用高度游标卡尺来划线，很方便实用，但是要保证试样端面平整，管材轴线与平面垂直良好。另外，对于管径≥400 mm的管材，可沿轴向均匀切成4片进行试验，使凸面朝下放置在有滑石粉的平板上测量。

2.3 维卡软化温度

检测维卡软化温度的目的是控制其增塑行为，可以用来检验管材的生产配方，确保产品的使用温度范围。测定原理是，把试样放在加热介质中，在50℃/h的等速升温和50 N负荷下，1 mm2标准压针压入管材试样1 mm时的温度即为管材的维卡软化温度（VST）。

试样可用能切割管材的试样锯来制备，从管材上纵向裁下，呈弧形管段，尺寸为50×（10~20）mm。对于不同的壁厚，分以下3种情况对待：（1）壁厚为2.4~6.0 mm的试样，可直接进行试验；（2）壁厚小于2.4 mm的试样，采用2片试样叠加试验方法，为了防止叠加时产生的空隙影响测量结果，垫层的试样应压平；（3）壁厚超过6 mm的试样，应加工外表面，使壁厚减至4 mm。应注意的是，无论在哪一个壁厚范围，试样都要求是弧顶朝下，即压针压在凹面里。

2.4 二氯甲烷浸渍试验

二氯甲烷是PVC的溶剂之一，其对塑化不良颗粒的溶解能力明显高于塑化良好的塑料。正是利用这一点，可以考核管材或管材的某个部位的塑化情况及均匀性。PVC管材的塑化质量及均匀性与管材的其他性能密切相关，塑化质量差的管材，其耐内压、抗冲击等指标往往不能满足要求。二氯甲烷浸渍试验测定PVC管材塑化性能不失为简便、快捷的方法。因此，作为管材首要检测目标之一，应首先进行此项试验。

GB/T10002.1-2006中二氯甲烷浸渍试验要求试验温度为15℃，浸渍时间为15 min，采用的是GB/T13526的92版，试样长度不小于100 mm，试验方法比较简单。2007年，国家对此标准进行了重新修订，与92版标准比较起来方法稍稍复杂了一些，主要有如下不同之处。

（1）考核部位不同。92版标准考核内、外表面和横截面（包括圆周和壁厚）三部分。而新版标准则主要考核斜面，同时规定了斜面夹角，切割高度得以确定。

（2）N、L、M、S的表示意义不同。 92版标准表示内、外表面及横截面的破坏程度，而新版标准则表示斜面圆周方向破坏率。

（3）试样浸入深度不同。92版浸入深度规定不小于30 mm，而新版标准规定斜面应全部浸入。

（4）水封层高度不同。92版规定为20 mm，而新版标准的水封层加厚，推荐为25~30 mm。

（5）新版标准中增加了在水封中的停留时间，而92版标准没有此项。

（6）新版标准给出了试验装置示意图，利于实施，而92版标准中没有给出。

（7）试样长度不同。92版标准规定试样长度不小于100 mm，而新版标准规定为160 mm。

切割斜面示意图见图1。在新版标准中，特别应注意的是切割斜面。应先根据壁厚e，确定斜面角度ɑ，再计算出斜面高度H，然后，将其中1个端面沿整个厚度倒成斜面，要求如下：

管材壁厚e(mm)斜面角度ɑ（°）

则斜面高度 （即应浸入二氯甲烷的深度）可以计算如下：

例如，当e为2.0 mm时，H为11.3 mm；e为30 mm时，H为52 mm。通过浸入深度的计算，可以确定二氯甲烷的最少深度。在试样制备时，可以先切割斜面再截取。在斜面切削或打磨时，应避免热量积聚。由于斜面夹角不好控制，可以通过斜面长度L来控制，斜面长度L可依下式计算：

斜面铣削、打磨完成后，还应以800#水磨砂纸轻轻打磨至表面光滑。

需要注意的是，（1）二氯甲烷的沸点较低（约40℃），当环境温度较高时（夏季），在开启瓶盖前应将其置于冷水中冷却一定时间，开启时瓶口不要朝向人；（2）二氯甲烷有毒，会伤及皮肤和眼睛，其蒸汽浓度允许值为100×10-6，因此，在操作过程中应谨慎，尽量在通风橱中或通风良好的环境下操作，不得随意倾倒废弃二氯甲烷。

Performance testing and attentive problems of rigid PVC watersupply pipes

ZHANG Lan－hua
（Hebei Shenghua Chemical Industry Co.，Ltd.，Zhangjiakou 075000，China）

Testing methods of physical properties and mechanical properties in rigid PVC water－supply pipes were stated and analyzed by combining the standards of rigid PVC water supply pipes and practical work experience.Attentive problems during testing were indicated and some suggestions were raised.

rigid PVC；water－supply pipes；test items； attentive problems

TQ325.3

B

1009－1785(2012)04-0023-03

张兰华(1969—)，女，工程师，1992年毕业于河北轻化工学院有机化工专业，河北盛华化工有限公司氯碱工程中心分析检测室从事化工工艺、质量分析20年。

2011-11-08