浅谈塑料管道系统耐内压试验的影响因素

中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013

0 引言

近年来，随着石油化学的技术发展，石化深加工产品塑料管道也得到了广泛的应用。其根本原因在于塑料管比铸铁管、钢管、水泥管等传统管材有许多优点。随着市场占有量的进一步扩大，管道系统的质量问题变得日益凸显。为了进一步控制塑料管道规范发展，塑料管道系统的耐内压试验在控制管道系统质量方面变得尤为重要。

本文就通过对塑料管道系统的耐内压试验检测过程中发现问题进行分析，对检测过程中的影响因素做简单探讨。

1 塑料管道系统耐内压试验的基本原理

塑料管道系统耐内压试验需参照国家标准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》。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至试样破坏。在整个试验过程中，试样应保持在规定的恒温环境下，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）［1］。从原理中不难发现，耐内压试验涉及到的的关键参数有压力、温度、时间。

2 塑料管道系统耐内压试验检测影响因素分析

2.1 试验压力的正确选取

根据塑料管道系统的不同产品，管材组件和组合件，依据标准《流体输送用热塑性塑料管道系统耐内压性能的测定》选取合适的公式进行试验压力的计算。公式选取不正确容易造成压力的过大或者过小，不能真实反应产品的性能。

公式（1）：P=σ×2emin/（dem-emin），其中σ 是指环应力，一般塑料管道的产品标准里是直接给出来的，通过这个就可以算出试验压力P，但是得注意emin是指最小壁厚，dem是指平均外径，都是实测的，不是指公称尺寸。

公式（2）：P=σ×2en/（dn-en），en是指公称壁厚，dn是指公称外径。举例说明：选取PE100 给水管材（规格：dn110×10.0mm）进行静液压试验（20℃，100h），实测管材的平均外径为110.1mm、壁厚为10.4mm～10.8mm，通过查阅PE给水管的产品标准GB/T 13663.2-2018，环应力为12.0MPa，按公式（1）换算P=2×12.0×10.4/（110.1-10.4）=2.50（MPa），按公式（2）换算P=2×12.0×10/（110-10）=2.40（MPa）。

根据两者结果比较，公式（1）试验压力比公式（2）试验压力大0.1MPa，管材内部承压不同势必会对检测结果产生影响，容易造成结果的误判。因此试验压力选取是检测可靠性的重中之重。

2.2 压力控制主机

试验的核心仪器为压力控制主机。主机的精度和稳定性将直接影响到试验结果的准确性。应选择适合的压力传感器，试样的试验压力应在传感器量程的5%-95%之间。试验压力过大，超过传感器量程就会损坏传感器。试验压力过小，传感器显示示值过低，造成显示精度偏低，也不利于分析试验结果。举例说明，选用两台不同精度的压力控制主机对同一塑料管材进行（20℃，1h）耐内压试验，同时在管材终端安装测压表，设定相同的试验压力5.0MPa，当管材终端压力表都显示5.0MPa时，压力主机一显示5.05MPa，压力主机二显示5.13MPa。通过观察主机显示压力与测试管材终端压力发现，精度偏差大的设备两者之间的显示数值也偏差较大，测试压力与实际作用在管材上的压力区别很大，影响了试验数据，造成检测结果欠缺真实性。因此应定期对主机进行校准，以确保检测结果的准确性。

2.3 试样中的加水状态

实验前应排掉此试样管中的空气，如果不排除试样中的空气，在试样加压过程中，会造成试样中的空气不断被压缩，产生更大的试验压力，一旦发生破裂，会释放积聚的能量，破坏力极大。而水几乎没有被压缩性，测试结果更接近真实的测试结果。尤其是PVC 管材耐内压测试，如果发生破裂管材会发生脆性破坏。对水箱的清理及试样的完整取出都存在一定的影响。

2.4 恒温水浴箱

恒温箱内充满水，保持恒定的温度，其平均温差为±1℃。因为塑料这种材质本身的性质决定，其在不同温度下的抗老化程度不尽相同。恒温水浴箱越大，箱体内的温度场就越大，试样摆放在箱体不同的部位会造成实际测试温度的不同，给试验带来很大的风险。为了避免温度偏差带来的问题，对试样的试验结果产生不必要的影响。应对恒温箱加装水循环系统，一方面保证了试验用水的恒温，减少温度的波动，另一方面也保证了整个箱体内的温度均匀性。恒温水箱也应定期维护，制定校准计划，确保使用周期内的影响因素降到最低［2］。

2.5 试样的状态调节时间

试样的状态调节时间不容忽视，是试验开始前较为主要的准备阶段。首先需在试验所用恒温箱内充满水，在此过程中，要确保恒温箱的基本清洁，避免其杂质对试验结果产生不良影响。将装满水的试样浸入恒温水箱中，状态时间应根据试样的壁厚选择不同的时间。状态调节时间不够或者过长，检测结果也可能不一样。

2.6 密封接头

密封接头用于塑料管道耐内压试验的密封装置。密封接头主要由加紧块、椭圆端头、硅胶密封圈、压圈等主要零部件组成。在塑料管道系统耐内压试验过程中，管道系统的密封是试验正常进行的关键一环。由于塑料管道的特性，管道会随着试验时间的进行发生一定的蠕变，因此对密封接头提出了更高的要求。由于在耐内压试验时，过于尖锐的部分有可能导致应力集中，随着时间的进行从而使塑料管道发生破裂。在对试样进行安装的过程中，需要在卡压过程中要确保力度适中，切不可用力过度，以免导致应力集中。

3 结语

塑料管道耐内压测试是保障塑料管道安全使用的关键性能，所以其检测结果的准确性尤为重要。在试验检测工作实际开展过程中，影响其检测准确性的因素较多，诸如压力、温度、时间等等。通过对这些影响因素的分析，可以在具体试验检测过程中更好的规避这些因素带来的影响，提高试验结果的准确性，提升检测水平，以便对塑料管道的良性发展保驾护航。