熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定
Thermoplastics pipes—Determination of ring stiffness

前  言

本標(biāo)準(zhǔn)按照 GB/T 1.1—2009 給出的規(guī)則起草。
本標(biāo)準(zhǔn)代替 GB/T 9647—2003《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定》。
本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T9647—2003相比較，技術(shù)內(nèi)容變化如下∶
——將表1中的管材公稱直徑400<DN≤1000mm 修改為400<DN≤710 mm;DN>1000 mm修改為DN>710 mm，壓縮速率（50 ± 5）mm/min 修改為（0.03×d_i）± 5% mm/min;
——規(guī)定了大直徑結(jié)構(gòu)壁管材試樣的取樣長度;
——增加使用內(nèi)徑π尺測量管材的內(nèi)徑;
——試驗(yàn)中增加了預(yù)負(fù)荷F₀;
——涉及了環(huán)柔性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容;
——將試驗(yàn)中如管壁厚度e_c的變化超過10%則測量試樣的內(nèi)徑變化，修改為如管壁厚度e_c的變化超過5%則測量試樣的內(nèi)徑變化。
本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用ISO 9969∶2007《熱塑性塑料管材 環(huán)剛度的測定》。與本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應(yīng)關(guān)系的我國文件如下∶
——GB/T8806—2008《塑料管道系統(tǒng) 塑料部件 尺寸的測定》（ISO31262005，IDT）請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不應(yīng)承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國輕工業(yè)聯(lián)合會提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC 48）歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位∶輕工業(yè)塑料加工應(yīng)用研究所、廣東聯(lián)塑科技實(shí)業(yè)有限公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人∶凌偉、張慰峰、孫秀慧。
本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為∶
——GB/T 9647—1988、GB/T9647—2003.
——GB/T 9647—2015/ISO 9969:2007

熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定

1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了具有環(huán)形橫截面的熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定方法。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
ISO 3126  塑料管道系統(tǒng)        塑料部件    尺寸的測定（Plastics piping systems—Plastics components—Determination of dimensions)
3 符號
本標(biāo)準(zhǔn)用到下列符號∶
DN      管材的公稱直徑，單位為毫米;
d_i          管材的平均內(nèi)徑，單位為毫米;
e_c         結(jié)構(gòu)壁厚度，單位為毫米;
F        負(fù)荷，單位為千牛;
L        試樣的長度，單位為毫米;
P        肋或螺旋的節(jié)距，單位為毫米;
S        環(huán)剛度，單位為千牛每平方米;
y        垂直變形量，單位為毫米。
4 原理
以管材在恒速變形時所測得的負(fù)荷和變形量確定環(huán)剛度。
用兩個相互平行的平板對一段水平放置的管材以恒定的速率在垂直方向進(jìn)行壓縮，該試驗(yàn)速率由管材的直徑確定，得到負(fù)荷-變形量的關(guān)系曲線，以管材直徑方向變形量為3%時的負(fù)荷計(jì)算環(huán)剛度。
5儀器
5.1 壓縮試驗(yàn)機(jī)
能夠按表1的規(guī)定對不同公稱直徑的管材試樣提供相應(yīng)的恒定的橫梁移動速率，通過兩個相互平行的平板（見5.2）對試樣施加足夠的負(fù)荷并達(dá)到規(guī)定的直徑變形量（見第8章）。負(fù)荷測量裝置能夠測定試樣在直徑方向產(chǎn)生1%～4%變形量時所需的負(fù)荷，精確到試驗(yàn)負(fù)荷的2%。

表1  壓縮速率

 
5.2 壓縮平板
能夠通過試驗(yàn)機(jī)對試樣施加規(guī)定的負(fù)荷 F。
接觸試樣的平板的表面應(yīng)平整、光滑、潔凈。
平板應(yīng)具有足夠的硬度和剛度，以防正在試驗(yàn)中發(fā)生彎曲和變形而影響試驗(yàn)結(jié)果。
每塊平版的長度應(yīng)不小于試樣的長度，寬度應(yīng)至少比試樣在承受負(fù)荷時與壓板的接觸表面寬25 mm。
5.3 測量量具
能夠測定：
——式樣的長度（見6.2），精確到1mm。
——試樣的內(nèi)徑，精確到內(nèi)徑的0.5%;
——在負(fù)荷方向上試樣的內(nèi)徑變形量，精確到0.1mm或變形量的1%，取較大值。以測量波紋管內(nèi)徑的量具為例，見圖1. 

 
6試樣
6.1標(biāo)記和數(shù)量
在待測管材的外表面，沿軸向在全長畫一條直線作為標(biāo)記，對該段做過標(biāo)記的管材分別截取3個試樣a、b和c,使試樣的端面垂直于管材的軸線并符合6.2的長度。
6.2試樣的長度 6.2.1每個試樣按表2的規(guī)定沿圓周方向等分測量3~6個長度值，計(jì)算其算術(shù)平均值作為試樣的長度，測量應(yīng)精確到1 mm。每個試樣的長度應(yīng)符合6.2.2、6.2.3、6.2.4或6.2.5的要求。
對于每個試樣，在所有的測量值中，最小值不應(yīng)小于最大值的0.9倍。

表2  長度測量的數(shù)量

 
6.2.2 公稱直徑小于或等于1500mm的管材，試樣的平均長度應(yīng)為（300±10)mm。 
6.2.3 公稱直徑大于 1500mm的管材，試樣的平均長度應(yīng)不小于0.2 DN.
6.2.4 對有垂直的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，切割試樣時應(yīng)至少包含一個完整的肋、波紋或其他的規(guī)則結(jié)構(gòu)，切割部位應(yīng)在肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)之間的中點(diǎn)。
試樣的長度應(yīng)有最少的完整的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)，其長度應(yīng)不小于290mm，對公稱直徑大于1500mm的管材，長度應(yīng)不小于0.2DN，見圖2。

6.2.5對于有螺旋的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，試樣的長度應(yīng)等于（d_i±20）mm,但不小于290 mm,也不大于1 000 mm。
6.3內(nèi)徑的測定
用下列任一方法測定a、b和c三個試樣（見6.1）的內(nèi)徑d_ia、d_ib和d_ic。
a) 在試樣長度中部的橫截面處，間隔45°依次測量4次,取算術(shù)平均值，每次測量應(yīng)精確到0.5%。
b) 在試樣長度中部的橫截面處，用內(nèi)徑π尺按ISO 3126進(jìn)行測量。
記錄經(jīng)計(jì)算或測量得到的a、b和c 3個試樣的平均內(nèi)徑d_ia、d_ib和d_ic。
按式(1)計(jì)算3個值的平均值d_i:
                         ⁽¹⁾
6.4試樣的陳化
試樣應(yīng)至少放置24 h后才可按第8章進(jìn)行試驗(yàn)。
對于型式檢驗(yàn)或在發(fā)生爭議的情況下，試樣應(yīng)放置(21 + 2)d_。
7狀態(tài)調(diào)節(jié)
在按第8章進(jìn)行試驗(yàn)前，試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度(見8.1)下狀態(tài)調(diào)節(jié)至少24 h_o
8試驗(yàn)步驟
8.1除非在其他標(biāo)準(zhǔn)中有特殊規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在(23±2)℃下進(jìn)行。
注：試驗(yàn)溫度有可能對環(huán)剛度結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。
8.2如果能確定試樣在某個位置的環(huán)剛度最小，將第一個試樣a的該位置與試驗(yàn)機(jī)的上平板相接觸。否則放置第一個試樣a時,將其標(biāo)線與上平板相接觸。在負(fù)荷裝置中對另兩個試樣b,c的放置位置應(yīng)相對于第一個試樣依次旋轉(zhuǎn)120°和240°放置。
8.3對于每一個試樣，放置好變形測量儀并檢査試樣與上平板的角度位置。
放置試樣時，應(yīng)使試樣的軸線平行于平板,其中點(diǎn)垂直于負(fù)荷傳感器的軸線。
注：為獲得負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確讀數(shù)，必須將試樣放置在合適的位置，使作用力的方向與負(fù)荷傳感器的軸線盡量一致。
8.4下降平板直至接觸到試樣的上部。
施加一個包括平板質(zhì)量的預(yù)負(fù)荷F₀,F₀用下列方法確定：
a) d_i≤100 mm 的管材,F₀為 7.5N。
b) d_i＞100 mm的管材，用式(2)計(jì)算F₀,結(jié)果圓整至1 N。
           F₀=250×10^-6 × DN ×L ( 2 )
式中：
         DN ——管材的公稱直徑，單位為毫米(mm)；
            L——試樣的實(shí)際長度，單位為毫米(mm)。
試驗(yàn)中負(fù)荷傳感器所顯示的實(shí)際預(yù)負(fù)荷的準(zhǔn)確度應(yīng)在設(shè)定預(yù)負(fù)荷的95%?105%之間。
將變形測量儀和負(fù)荷傳感器調(diào)節(jié)至零。
如發(fā)生爭議,零點(diǎn)的調(diào)節(jié)見8.6。
8.5根據(jù)表1的規(guī)定以恒定的速率壓縮試樣，按照8.6的規(guī)定連續(xù)記錄負(fù)荷和變形值,直至達(dá)到至少0.03d_i的變形量。
注：當(dāng)要求測定環(huán)柔性時，繼續(xù)壓縮試樣直至達(dá)到環(huán)柔性所要求的變形量。
8.6通常,負(fù)荷和變形量的測量是通過一個平板的位移得到，但如果在試驗(yàn)的過程中，管材的結(jié)構(gòu)壁厚度e_c(見圖3)的變化超過5%,則應(yīng)通過測量試樣的內(nèi)徑變化得到。
在有爭議的情況下，應(yīng)測量試樣的內(nèi)徑變化。

典型的負(fù)荷/變形量曲線是一條光滑的曲線，否則表明零點(diǎn)可能不正確，如圖4所示，可用曲線初始的直線部分倒推至和水平軸相交于(0,0)點(diǎn)(零點(diǎn))。

9環(huán)剛度的計(jì)算
用式(3)?式(5)計(jì)算3個試樣a、b和c各自的環(huán)剛度S_a、S_b、S_c，單位為kN/m² ；
 
            
式中：
          F——相對于管材3.0%變形時的負(fù)荷，單位為千牛（kN）；
          L——試樣的長度，單位為毫米（mm）；
          y——相對于管材3.0%變形時的變形量，單位為毫米（mm）,如：
          
d_i計(jì)算管材的環(huán)剛度s ,單位為kN/m²,在求三個值的平均值時，用式（6）計(jì)算：
                            （ 6）
10試驗(yàn)報(bào)告
試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下信息：
a） 注明參考本標(biāo)準(zhǔn)；
b） 熱塑性塑料管材的信息,包括：
——生產(chǎn)企業(yè)名稱；
——管材的類型（包括材料）；
——尺寸；
——公稱環(huán)剛度和（或）壓力等級；
——生產(chǎn)日期；
——試樣的長度；
c） 試驗(yàn)溫度；
d） 每個試樣環(huán)剛度的計(jì)算值S_a、S_b和S_c,保留小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)字；
e） 環(huán)剛度的計(jì)算值S,保留小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)字；
f） 如果需要，每個試樣的負(fù)荷/變形量曲線圖；
g） 任何可能影響試驗(yàn)結(jié)果的因素，如本標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定的偶然性因素和操作細(xì)節(jié);
h） 試驗(yàn)時間。