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給水管材發展及前景

隨著我國塑料管道快速發展，生產工藝不斷提高。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)管為主的塑料管產業。其中聚乙烯(PE)管由于其獨特的優點被廣泛的應用于建筑給水、埋地給水、建筑采暖、燃氣輸配、輸氣管、電工與電訊保護套管、工業用管、農業用管等，其主要應用于城市供水、城市燃氣供應及農田灌溉等。PE100管材是一種結晶度高、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介質的腐蝕和無電化學腐蝕性能。在正常使用條件下，使用壽命可達50年，因而被廣泛的使用。PE管材靜液壓強度是衡量管材性能的一項重要指標，也是檢驗管材在恒定溫度和環向應力下的耐壓性能，PE管材靜液壓強度不合格，在一定工作壓力下管材極易破裂、滲水，導致供水系統無法正常運行，嚴重影響人民的生活和財產安全。因此將靜液壓強度作為檢驗管材耐壓性能的重要指標。然而由于現行規范不全面，也給檢驗工作者在檢測靜液壓強度時帶來諸多困擾，本文通過對靜液壓強度檢測方法的探討，總結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、時間環境條件下，檢驗管材是否破壞和滲漏，判斷管材靜液壓強度是否合格。PE管材產品標準GB/13663-2000中規定靜液壓強度試驗方法按照GB/T6111-2003進行，其計算試驗壓力公式為：

σ：指由試驗壓力引起的環應力，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格尺寸要求

表1

4 管材靜液壓強度試驗檢測

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（管材壁厚控制在規范要求偏差范圍內），而實際檢測過程中，常出現測量時管材壁厚結果偏差較大，不均勻現象嚴重，且實測管材最小壁厚小于其設計的公稱壓力管材壁厚要求，主要原因為生產廠家工藝、技術水平不高，生產時壁厚控制不均勻。

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，由于產品規范中對平均外徑偏差作了具體要求和規定，管材生產廠家生產時也會重點控制，而不圓度規范中未做相應技術規定，且材料堆放時過高、擠壓都會造成管材不圓度偏大，常導致管材靜液壓試驗夾具無法安裝的狀況出現。

5 靜液壓強度檢測方法探討

管材靜液壓強度是檢測管材在恒定溫度下的耐壓性能，也是控制管材質量的一項重要指標。若管材靜液壓強度指標不合格，在一定工作壓力下管材易爆管出現滲水現象，嚴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，應將管材靜液壓強度作為重點指標檢測。針對當前標準規范和試驗方法規定，筆者認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、公稱壁厚做了相應規定，而在實際檢測過程中，常遇到工程設計送檢樣品公稱外徑25mm、20mm、16mm的管材，由于標GB/T13663-2000表6中最小壁厚未做規定要求，導致管材尺寸壁厚檢測項目結果無法判定。②靜液壓強度按公式1計算結果無準確性，由于規范中靜液壓強度檢測按GB/T6111-2003中進行，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果影響很大，由于標準中有些管材壁厚未做具體要求，生產廠家生產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，導致計算試驗壓力結果也不夠準確。因此對于公稱外徑32以下管材進行靜液壓強度檢測時，按計算試驗壓力檢測的結果是否能滿足工程中其公稱壓力等級設計要求，是否能投入使用，值得探討和驗證。③管材靜液壓強度指標檢測，壁厚、環境溫度是影響靜液壓強度測量結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，導致檢測結果就是靜液壓強度符合要求，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系

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

7 解決方法和建議

針對上述問題，筆者認為為了加強管材的質量控制，更好發揮檢測的重要性和指導意義，提出以下建議：①由于管材靜液壓強度檢測與管材實測壁厚具有關聯性，因此當要求檢測靜液壓強度指標時，將管材尺寸（壁厚、平均外徑）納入必檢項目，進行雙重項目控制。②為了避免人為測量壁厚誤差對計算試驗壓力結果的影響，靜液壓強度試驗壓力可采用：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），經過試驗數據統計取值C為1.58,進行檢測較為合理，同時也解決了公稱外徑32mm以下管材靜液壓強度檢測無章可循的難題。③管材壁厚不均勻現象嚴重是靜液壓強度檢測不合格的最主要原因之一，因此生產廠家要加強生產質量控制，提高生產技術水平，確保產品合格銷售。

本文主要對管材靜液壓強度試驗方法進行了探討，結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，解決了規范中尚未規定的難題，滿足了日常檢測的需要，可供檢測人員進一步深入分析探討。同時，PE100管材應用前景十分廣闊，廣泛運用于農村飲水改造工程和城市供水工程，農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病率，促進了社會和諧和穩定，實現了老百姓引用健康水的夢想，對提高老百姓的生活質量和飲水安全意義深遠。因此生產、施工、檢驗單位要本著“以人為本，服務為民”的理念，認真做好份內工作，提高生產質量，搞好安全施工、當好“檢驗醫生”的本職服務于廣大人民，使飲水工程健康穩定長足發展，飲水安全源源流長。