给水管材doc.docx
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给水管材doc
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/T18742-2002，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，管系列越小。
或者说对于同样的管径，壁厚越大，管系列越小。
表2-1PP-R管材管系列选择
设计压力MPa
管系列
级别1
σd=3.09MPa
级别2
σd=2.13MPa
级别4
σd=3.30MPa
级别5
σd=1.90MPa
0.4
5
5
5
4
0.6
5
3.2
5
3.2
0.8
3.2
2.5
4
2
1.0
2.5
2
3.2
—
以下是GB/T18472.1-2002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/T18472.1-2002；
2、《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：
管材》GB/T18472.2-2002；
3、《冷热水用聚丙烯管道系统第3部分：
管件》GB/T18472.2-2002；
4、《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》GB/T6111–2003；
5、《热塑性塑料管材纵向回缩率的测定》GB/T6671–2001；
6、《流体输送用热塑性塑料管材简支梁冲击试验方法》GB/T18743–2002。
三、仪器设备及环境
应在管材（件）下线48h后取样。
按GB/T2918规定，在温度为（23±2）℃，湿度（50±10）%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2-2PP-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%（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
20
16.0
1
95
4.2
22
95
3.8
165
95
3.5
1000
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
110
1.9
8760
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、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
S5
20
3.11
1
S2
20
7.51
S5
95
0.68
1000
S2
95
1.64
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
110
1.9
8760
卫生性能
符合GB/T17219
表2-4PP-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/T8806-2008中4.2.1、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/T8806-2008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2-4PP-R给水管材（件）检测用主要仪器设备
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/T2828采用正常检验一次抽样方案（表2-5），取一般检验水平Ⅰ，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dn≤32mm时，每批数量不超过1万件，dn＞32mm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2-5PP-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Re
≤150
8
1
2
151-280
13
2
3
281-500
20
3
4
501-1200
32
5
6
1201-3200
50
7
8
3201-10000
80
10
11
表2-6PP-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
①管材
当管材外径dn≤315mm时，每个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dn＞315mm时，其最小自由长度大于等于1000mm。
②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，mm
≤75
200
>75
300
③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2-8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
emin＜3
1h±5min
3≤emin＜8
3h±15min
8≤emin＜16
6h±30min
16≤emin＜32
10h±1h
emin≥32
16h±1h
（3）试验步骤
①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/T18742.3-2002直接给出，试验参数见表2-10，压力偏差为（+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。
②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；
③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0.1L0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）。
表2-9PP-R管材试验参数
试验温度，℃
试验时间，h
静液压应力，MPa
指标
20
1
16.0
无破裂，无渗漏
95
22
4.2
95
165
3.8
95
1000
3.5
表2-10PP-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
S5
3.11
1
20
无破裂，无渗漏
S4
3.88
S3.2
5.05
S2.5
6.01
S2
7.51
S5
0.68
1000
95
无破裂，无渗漏
S4
0.80
S3.2
1.11
S2.5
1.31
S2
1.64
2、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2-11PP-R烘箱试验的试验参数
热塑性材料
烘箱温度，℃
壁厚，mm
试样在烘箱中放置时间，min
聚丙烯无规共聚物（PP-R）
135±2
e≤8
60
8＜e≤16
120
e＞16
240
3、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
①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小试样的冲击刀刃和支座
图2-3弧形试样的冲击刀刃和支座
（3）试样
①外径小于25mm的管材其试样为（100±2）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2-12PP-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
1
100±2
整个管段
70±0.5
2
50±1
6±0.2
e
40±0.5
3
120±2
15±0.5
e
70±0.5
注：
e为管材的加工厚度
②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（10±0.5）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。
③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
①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e
mm
预处理时间（min）
水浴
空气浴
e≤8.6
15
60
8.6＜e≤14.1
30
120
e＞14.1
60
240
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。
②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。
③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2-14PP-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，mm
de＜25
全部
1
图2-1
0±2
10
15
破坏率＜试样的10%
25≤de＜75
≤4.2
2
图2-2
25≤de＜75
4.2＜e≤10.5
3
图2-3
de≥75
e≤4.2
2
图2-2或2-3
de≥75
4.2＜e≤10.5
3
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16MPa，根据公式
计算得出压力值为3.27MPa。
4、在温度23±2℃，湿度50±10%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1h±5min。
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3.27MPa，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？
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