给水管材.docx

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1、第二部分 给水管材(件)一、概述 给水管材是建筑工程中广泛使用的材料。给水管有多种形式，主要分为金属类如不锈钢管、铜管；塑料类如PP-R管、PE管、PVC-U管；复合类如钢塑复合管。其中塑料类由于材料轻、运输方便、连接方便、价格低等优势，得到广泛应用。这里主要介绍冷热水用聚丙烯管道系统，标准代号GB/T 18742-2002，该标准适用于建筑物内冷热水管道系统，包括工业及民用冷热水、饮用水和采暖系统等，它不适用于灭火系统和不使用水作为介质的系统。冷热水用聚丙烯管道系统管材管件按使用原料的不同分为PP-H、PP-B、PP-R管三类，PP-H为均聚聚丙烯、PP-B为耐冲击共聚聚丙烯（曾称为嵌段共聚

2、聚丙烯）、PP-R为无规共聚聚丙烯；按尺寸分S5、S4、S3.2、S2.5、S2五个管系列；管件按连接方式的不同分为热熔承插连接管件和电熔连接管件。 聚丙烯管道系统按使用条件选用四个应用级别，分别为级别1、级别2、级别4、级别5，每个级别均对应于一个特定的应用范围，典型的应用范围分别为供应热水（60）、供应热水（70）、地板采暖和低温散热器采暖、高温散热器采暖，每一应用级别均要满足在20、1MPa条件下输送冷水50年的使用寿命。在具体使用时，还要考虑0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa不同的使用压力或者说选择不同的管系列（见表2-1）。对于同样的使用级别，设计压力越大，管系列

3、越小。或者说对于同样的管径，壁厚越大，管系列越小。表2-1 PP-R管材管系列选择设计压力MPa管系列级别1d=3.09MPa级别2d=2.13MPa级别4d=3.30MPa级别5d=1.90MPa0.455540.653.253.20.83.22.5421.02.523.2 以下是GB/T 18472.1-2002给出的几个主要定义： 1、公称外径（dn）：规定的外径，单位为毫米（标准给出12mm至160mm共14种规格）； 2、公称壁厚（en）：管材或管件壁厚的规定值，单位为毫米； 3、最小壁厚（emin）：管材或管件圆周上任一点壁厚的最小值，它等于公称壁厚； 4、管系列（S）：用以表示管

4、材规格的无量纲数值系列，可按公式S=计算； 5、公称压力（PN）：管材在20使用时允许的最大工作压力，单位为兆帕；6、设计压力（PD）：管道系统压力的最大设计值，单位为兆帕；7、静液压应力（）：以水为介质，管材受内压时管壁内的环应力，用式（2-1）近似计算，单位为兆帕；= （2-1）式中：P管道所受内压，MPa；管的平均外径，mm；管的最小壁厚，mm。8、设计应力（D）：对于给定的使用条件所允许的应力，单位为兆帕。管材的技术要求见表2-2，管件的技术要求见表2-3。二、检测依据1、冷热水用聚丙烯管道系统 第1部分：总则GB/T 18472.1-2002；2、冷热水用聚丙烯管道系统 第2部分：管

5、材GB/T 18472.2-2002；3、冷热水用聚丙烯管道系统 第3部分：管件GB/T 18472.2-2002；4、流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法GB/T 61112003；5、热塑性塑料管材纵向回缩率的测定GB/T 66712001； 6、流体输送用热塑性塑料管材简支梁冲击试验方法GB/T 187432002。三、仪器设备及环境 应在管材（件）下线48h后取样。按GB/T 2918规定，在温度为（232），湿度（5010）%条件下进行状态调节，时间不少于24h，并在此条件下进行试验。管材（件）检测用主要仪器设备见表2-4。四、检验规则 1、管材同一原料、配方和工艺连续生产的同一规

6、格管材作为一批，每批数量不超过50t.如果生产7天仍不足50t，则以7天产量为一批。一次交付可由一批或多批组成，交付时应注明批号，同一交付批号产品为一个交付检验批。出厂检验项目为外观、尺寸、纵向回缩率、简支梁冲击试验和静液压试验中20/1h和95/22h（或95/165h）试验。表2-2 PP-R管材产品指标产品名称试验项目指 标冷热水用聚丙烯（PP-R）外观管材的色泽应基本一致。内外表面应光滑、平整，无凹陷、气泡和其他影响性能的表面缺陷。管材不应含有可见杂质。管材断面应切割平整并与轴线垂直。颜色一般为灰色，其颜色可由供需双方协商确定。不透光性不透光管材尺寸平均外径、壁厚、长度纵向回缩率2%（

7、135）简支梁冲击试验破损率试样的10%（0）静液压试验温度静液压应力MPa时间h无破裂，无渗漏2016.01954.222953.8165953.51000熔体质量流动速率，MFR（230/2.16kg）g/10min变化率原料的30%静液压状态下热稳定性试验温度静液压应力MPa时间h无破裂，无渗漏1101.98760卫生性能符合GB/T17219-1998系统适用性试验管材和管件连接后应通过内压和热循环二项组合试验。无破裂，无渗漏。表2-3 管件产品指标产品名称试验项目指标冷热水用聚丙烯（PP-R）外观、颜色管件表面应光滑、平整，不允许有裂纹、气泡、脱皮和明显的杂质、严重的缩形以及色泽不均

8、、分解变色等缺陷。/由供需双方协商确定。不透光性不透光。同一生产厂家生产的相同原料的管材，且已做过不透光性试验的，则可不做。规格尺寸承口、壁厚等静液压管系列温度试验压力时间无破裂，无渗漏S5203.111S2207.51S5950.681000S2951.64熔体质量流动速率，MFR（230/2.16kg）g/10min变化率原料的30%静液压状态下热稳定性试验温度液压压力时间无破裂，无渗漏1101.98760卫生性能符合GB/T17219表2-4 PP-R给水管材（件）检测用主要仪器设备项 目主要仪器设备颜色、外观目测不透光性目测规格尺寸平均外径要求详见GB/T 8806-2008中4.2.

9、1、4.2.2条，公称直径600mm的管材，单个结果准确度0.1mm。壁厚要求详见GB/T 8806-2008中4.2.1、4.2.2条，精确到0.1mm。长度精度1mm钢卷尺同一截面壁厚偏差同壁厚平均内径0.001mm内径量表承口深度0.02mm游标卡尺不圆度同平均内径纵向回缩率1、烘箱2、划线器（保证两标线间距为100mm）简支梁冲击试验1、冲击试验仪2、0恒温空间或浴槽静液压试验1、管材耐压试验仪（配有密封接头、恒温箱、支承或吊架、加压装置、压力测量装置、温度计或测温装置、计时器）2、测量平均外径和壁厚的仪器熔体质量流动速率熔体流动速率仪续表2-4 PP-R给水管材（件）检测用主要仪器设

10、备项 目主要仪器设备静液压状态下热稳定性试验循环控温烘箱卫生性能符合GB/T17219规定系统适用性内压试验同静液压试验热循环试验符合GB/T18742.2-2002附录A规定外观、尺寸按GB/T 2828采用正常检验一次抽样方案（表2-5），取一般检验水平，合格质量水平6.5。 在外观尺寸抽样合格的产品中，随机抽取足够的样品，进行纵向回缩率、简支梁冲击试验和20/1h的静液压试验。选择95/22h的静液压试验时，每24h做一次；选择95/165h静液压试验时，每168h做一次。外观尺寸按表2-4进行判定。卫生指标有一项不合格判为不合格批。其他指标有一项达不到规定时，则随机抽取双倍样品进行该项

11、复验。如仍不合格，则判该批为不合格批。 2、管件用同一原料和工艺连续生产的同一规格的管件作为一批。当dn32mm时，每批数量不超过1万件，dn32mm规格的管件每批不超过5000件。如果生产7天仍不足上述数量，则以7天产量为一批。一次交付可由一批或多批组成，交付时应注明批号，同一交付批号产品为一个交付检验批。出厂检验项目为外观、尺寸和20/1h液压试验。抽样、判定同管材。PP-R管材、管件样品数量见表2-6。表2-5 PP-R给水管材（件）抽样方案批量范围N样本大小n合格判定数Ac不合格判定数Re150812151-2801323281-5002034501-120032561201-3200

12、50783201-10000801011表2-6 PP-R给水管材（件）样品数量项 目样品数量外观、规格尺寸计数检验，见表2-5颜色、不透光性未做规定纵向回缩率3个简支梁冲击试验10个静液压试验3个熔体质量流动速率3个静液压状态下热稳定性试验1个卫生性能GB/T17219规定系统适用性内压试验3个热循环试验1个四、试验方法1、静液压试验（1）原理试样经状态调节后，在规定的恒定静液压下保持一个规定时间或直到试样破坏。在整个试验过程中，试样应保持在规定的恒温环境中，这个恒温环境可以是水（水-水试验），其他液体（水-液体试验）或者是空气（水-空气试验）。（2）试样管材当管材外径dn315mm时，每个

13、试样在两个密封接头之间的自由长度应不小于试样外径的三倍，但最小不得小于250mm；当管材dn315mm时，其最小自由长度大于等于1000mm。管件试样为单个管件或由管件与管材组合而成。管件与管材相连作为试样时，应取相同或更小管系列S的管材与管件相连，如果试验中管材破裂则试验应重做。所取管材长度应符合表2-7规定。表2-7 所取管材的长度管材公称外径，mm管材长度，mm7520075300状态调节擦除试样表面的污渍、油渍、蜡或其他污染物以使其清洁干燥，然后选择密封接头与其连接起来，并向试样中注满接近试验温度的水，水温不能超过试验温度5。把注满水的试样，放入水箱或烘箱中，在试验温度条件下放置表2-

14、8所规定的时间，如果状态调节温度超过100，应施加一定压力，防止水分蒸发。表2-8 静液压状态调节时间壁厚emin/mm状态调节时间emin31h5min3emin83h15min8emin166h30min16emin3210h1hemin3216h1h（3）试验步骤将经过状态调节后的试样与加压设备连接起来，排净试样内的空气，然后根据试样的材料、规格尺寸和加压设备的情况，在30s至1h之间用尽可能短的时间，均匀平稳地施加到试验压力，PP-R管材的试验压力按公式2-2计算，试验参数见表2-9，PP-R管件的试验压力由GB/T 18742.3-2002直接给出，试验参数见表2-10，压力偏差为(

15、+2%，-1%）。当达到试验压力时开始计时； P= （2-2）式中 由试验压力引起的环应力，单位为兆帕（MPa）；测量得到的试样平均外径，单位为毫米（mm）；测量得到的试样自由长度部分壁厚的最小值，单位为毫米（mm）。注：在确定试验压力时，一定要看清产品标准中对环应力、试验压力的要求。把试样悬放在恒温箱中，整个试验过程中试验介质都应保持恒温，温度要求见表2-9、2-10，恒温环境为液体时，保持其平均温差为1，最大偏差为2；恒温环境为烘箱时，保持其平均温差为（+3，-1），最大偏差为（+4，-2），直至试验结束；当达到规定时间或试样发生破坏、渗漏时，停止试验，记录时间。如试样发生破坏，则应记录其

16、破坏类型，判断是脆性破坏还是韧性破坏。注：在破坏区域内，不出现塑性变形破坏的为“脆性破坏”，在破坏区域内，出现明显塑性变形的为“韧性破坏”。如试验已经进行了1000h以上，试验过程中设备出现故障，若设备在3天内恢复，则试验可继续进行；若试验已超过5000h，设备在5天内能恢复，则试验可继续进行。如果设备出现故障，试样通过电磁阀或其他方法保持试验压力，即使设备故障超过上述规定，试验还可继续进行；但在这种情况下，由于试样的持续蠕变，试验压力会逐渐下降。设备出现故障的这段时间不应计入试验时间内。如果试样在距离密封接头小于0.1 L0处出现破坏，则试验结果无效，应另取试样重新试验（L0为试样的自由长度

17、）。表2-9 PP-R管材试验参数试验温度，试验时间，h静液压应力，MPa指标20116.0无破裂，无渗漏95224.2951653.89510003.5表2-10 PP-R管件试验参数管系列试验压力，MPa试验时间，h试验温度，指标S53.11120无破裂，无渗漏S43.88S3.25.05S2.56.01S27.51S50.68100095无破裂，无渗漏S40.80S3.21.11S2.51.31S21.642、纵向回缩率试验同排水管材。按GB/T6671-2001标准中方法B（烘箱法）测定，试验参数见表2-11。表2-11 PP-R 烘箱试验的试验参数热塑性材料烘箱温度，壁厚，mm试样在

18、烘箱中放置时间，min聚丙烯无规共聚物（PP-R）1352e8608e16120e162403、简支梁冲击试验（1）原理一小段管材或机械加工制得的无缺口条状试样在规定测试温度下进行预处理，然后以规定的跨度将试样在水平方向呈简支梁支撑。用具有给定冲击能量的摆锤在支撑中线处迅速冲击一次。对规定数目的试样冲击后，以试样破坏数对被测试样总数的百分比表示试验结果。（2）仪器设备冲击测试仪：冲击测试仪是具有冲击速度为3.8m/s，摆锤能提供15J或50J冲击能量的仪器。对纵向切割的试样的支撑方式如图2-1、图2-2，对环向切割的试样的支撑方式如图2-3。图2-1标准试样的冲击刀刃和支座图2-2小试样的冲击

19、刀刃和支座图2-3弧形试样的冲击刀刃和支座（3）试样外径小于25mm的管材其试样为（1002）mm长的整个管段；外径大于等于25mm小于75mm的管材，试样沿纵向切割；外径大于等于75mm的管材，试样分别沿环向和纵向切割，其尺寸和形状符合表2-12的要求。表2-12 PP-R简支梁冲击试样尺寸和支座间距试样类型试样尺寸支座间距长宽厚11002整个管段700.5250160.2e400.531202150.5e700.5注：e为管材的加工厚度对PP-R管材，如果所切试样的壁厚e小于等于10.5mm，保留试样厚度，试样无需加工；如果壁厚e大于10.5mm；则外表面起加工至试样成薄片状，其厚度为（1

20、00.5）mm，加工过的表面用细砂纸（颗粒220目）沿长度方向磨光。试样表面应平整、光滑，无毛刺。试样预处理试样应在规定测试温度的水浴或空气浴中对试样进行预处理，时间按表2-13规定。在仲裁检验时，应使用水浴。（4）试验步骤将已测量尺寸的试样从预处理的环境中取出，置于相应的支座上，按规定的方式支撑，在规定时间内（时间取决于测试温度和环境温度之间的温差，若温差小于或等于5，试样从预处理环境中取出后，应在60s内完成冲击，若温差大于5，试样从预处理环境中取出后，应在10s内完成冲击），用规定能量对试样外表进行冲击。试验条件见表2-14。表2-13 简支梁冲击试样预处理时间试样厚度emm预处理时间（

21、min）水浴空气浴e8.615608.6e14.130120e14.160240如果没有在规定时间内完成试验，但超出的时间不大于60s，则可立即在预处理温度下对试样进行再处理至少5min，并按上述步骤重新测试，否则应放弃试样或按要求对试样重新进行预处理。冲击后检查试样破坏情况，记下裂纹或龟裂情况。如有需要可记录相关标准中规定的其他破坏现象。重复以上试验步骤，直到完成规定数目的试样。以试样破坏数对被测试样总数的百分比来表示试验结果。 表2-14 PP-R管材简支梁冲击试验条件 管材尺寸试样类型试样的支撑方式试验温度试样数量冲击能量J指标外径de壁厚e，mmde25全部1图2-1021015破坏率

22、试样的10%25de754.22图2-225de754.2e10.53图2-3de75e4.22图2-2或2-3de754.2e10.53图2-1或图2-3五、实例 冷热水用聚丙烯管道（PP-R），管系列S5，公称外径为32mm、公称壁厚为2.9mm，按GB/T6111检测其1h/20静液压试验。试验步骤 ：1、截取3根长度为350mm的试样（长度根据各试验设备的夹具而定，但要保证自由长度不小于试样外径的三倍且不小于250mm）。2、测量三个试样的平均外径32.4mm和最小壁厚3.0mm(应取最小的壁厚)。3、根据产品标准（GB/T18742.2-2002）中表6中提供的静液压应力为16 MP

23、a，根据公式计算得出压力值为3.27 MPa。4、在温度232，湿度5010%条件下进行状态调节，时间不少于24h，并在此条件下进行试验。清洁试样，选择连接密封接头，向试样中注满接近试验温度（20）的水，水温不能超过试验温度5。把注满水的试样，放入水箱中，在试验温度条件下放置1h5min。5、将状态调节后的试样与与加压设备连接，排尽试样内空气，在30s至1h内均匀稳定的加压至3.27 MPa，开始计时。把试样悬放在恒温水中，整个试验过程要保持恒温，直至试验结束（规定1h）。6、试验过程中注意观察压力变化情况，结束时注意观察记录试样外观变化。思考题1、何为管系列、静液压应力。2、静液压试验的原理。3、静液压试验的检测过程。4、摆锺冲击的测试原理。5、摆锤冲击试验时如果没有在规定的时间内完成冲击应如何处理？