塑性管材、管件耐压测试设备校准方法

李冬艳 邹成厚 王万盛

0 引言

建筑用塑料管材、管件以其独有的卫生、防腐、寿命长等优点，已成为建筑行业液体输送用的首选产品。然而，往往很多该类产品的质量不满足国家标准要求，导致建筑物内的暖气管道或自来水管道发生爆裂。爆破强度和耐内压强度性能是反应塑料管材、管件质量的重要指标，是引起管道发生爆裂的关键因素，塑性管材、管件耐压测试设备就是对该两项指标进行检测的设备，设备的检测结果是否准确，直接影响到对产品质量的判定，因此对该设备的校准就显得尤为重要。本文结合实际的工作经验，谈谈塑性管材、管件耐压测试设备主要技术指标的校准方法。

1 设备组成及主要技术指标

1.1 设备组成

塑性管材、管件耐压测试设备是根据GB/T 15560—1995《流体输送用塑料管材液压瞬时爆破和耐压试验方法》和GB/T 6111—2003《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》标准要求设计，包括：恒温浴槽、控制流程柜、微机控制系统及5个测试管路和不同规格夹具组成。能够实现任意设定温度(常温～95℃)自动控制，任意设定加压值(自动控制压力)、保压、补压、自动瞬时隔离及破裂试件破裂计时等多项功能，实现塑性管材、管件爆破强度和耐内压强度的测试。

1.2 主要技术指标

1)压力范围：0.3～10MPa；准确度：±0.2%。

2)控温范围：常温～95℃；准确度：±2℃。

3)一次试验被测试件数量：1～5个。

2 校准项目及校准使用计量标准

根据GB/T 15560—1995、GB/T 6111—2003，该设备的主要校准项目为水浴温度和各分路压力，所用计量标准为：数字温度指示器，0.05级；精密压力表，0.4级，0～10MPa。

3 水浴温度校准及不确定度分析

3.1 校准方法

将恒温水槽内注满水，设置控制柜上温度仪表的显示温度为95℃，启动加热系统，待温度表升至95℃，稳定后，将数字温度指示器的各路传感器分布在水槽的不同位置。如图1所示。待数字温度指示器的各路温度稳定后，每隔2min记录各测试点的温度，共记录15次。

图1 各测试点的分布示意图

用温度偏差反映水浴温度的计量性能，计算模型如下：

Δtd=td-tO

式中：Δtd为温度偏差，℃；tO为中心点n次测量的平均值，℃；td为设备显示温度平均值，℃。

如果Δtd≤±2℃，则设备温度指标符合标准要求。

3.2 校准结果及不确定度分析

3.2.1 校准结果

设备控制柜温度显示仪显示值tdi为：95.0，94.9，95.0，94.8，94.9，95.0，94.8，95.0，95.0，94.8，94.9，94.8，95.0，95.0，94.9℃。恒温水槽中心点的测量结果tOi为：94.3，94.2，94.3，94.1，94.2，94.3，94.1，94.3，94.3，94.1，94.2，94.1，94.3，94.3，94.2℃

td=94.9℃，tO=94.2℃，Δtd=0.7℃，符合标准要求的±2℃范围内。

3.2.2 温度偏差不确定度分析

由温度偏差的计算公式知，不确定度来源有以下三个：

1)由td引入的不确定度：对水浴温度作15次独立重复测量，从控制柜温度显示仪上读取15次显示值，记为td1，td2，…td15，平均记为td，由不确定度的A类评定分析，知td引入的不确定度为：

2)由tO引入的不确定度：从数字温度指示器上读取15次显示值，记为tO1，tO2，…tO15，平均值记为tO，由不确定度的A类评定分析，知tO引入的不确定度为：

3)根据不确定度的B类评定，从检定证书知：由数字温度指示器装置的修正值ΔtO引入的扩展不确定度为：

uΔ=0.1℃

4)温度偏差的合成标准不确定度为：

5)温度偏差的扩展不确定度为：

U=ku=0.2℃

k=2

4 各分路压力校准及不确定度分析

4.1 校准方法

校准前，将标准精密压力表装上快换接头，以便实现与各路的高压胶管实现方便、快速连接。

启动设备的控制程序，进入“恒压试验”界面，先通过“冲水排气”程序，将各管路里的空气排净。然后，将精密压力表与1路高压胶管连接，设定好校准压力为7.0MPa，启动“试验开始”程序，则系统开始往管路里加压，检查压力表与高压胶管连接处是否有渗漏，如有渗漏，可调节快换接头的螺母。待系统压力稳定后，保压5min，并观察压力表的指针，记下实际压力值。

用同样的方法，对2、3、4、5管路的压力进行校准。各分路压力校准示意图如图2所示。重复以上步骤，对各分路压力测试3次。压力表实测值与设备压力显示值之差在±2%范围内，则设备压力系统符合标准要求。

图2 各分路压力校准示意图

4.2 校准结果及不确定度分析

4.2.1 校准结果

各分路压力校准结果如表1所示。

表1 各分路压力校准结果 MPa

各分路压力校准结果的平均值与设备显示值之差在±2%范围内，符合标准要求。

4.2.2 不确定度分析

对1路的压力校准结果进行不确定度分析，不确定度的分量由以下两个来源组成：

1)由测量重复性引入的标准不确定度分量

测量3次的压力平均值为：

由不确定度的A类评定分析知，测量重复性引入的标准不确定度为：

2)精密压力表的误差引入的标准不确定度分量

根据压力表的准确度等级可得压力表的允许误差为0.04 MPa，并经检定合格，假设测量值在允许误差极限范围内的概率密度分布服从矩形分布，根据不确定度的B类评定，标准不确定度分量为：

3)合成标准不确定度

4)扩展不确定度

1路压力平均值的校准结果扩展不确定度：

U=kup=0.04MPa

k=2

5 结论

结合实际在设备校准工作中的管理经验和不确定度评定的分析，对塑性管材、管件耐压测试设备的温度和压力两个主要技术指标进行校准，并进行不确定度的分析，两项技术指标满足GB/T 15560—1995、GB/T 6111—2003标准的要求，所以以上校准方法有效，能够为塑性管材、管件耐压测试设备的校准提供参考。

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