ASTM-D2412-2002

塑料管平行板外载特性测试方法塑料管平行板外载特性测试方法 1 1 概述概述 1 1 本测试方法讲述了塑料管平行板外载特性测试方法 1 2 这种测试方法可用于热塑性树脂管 增强 热固性树脂管 RTRP 增强聚 合物 夹砂管 RPMP 的测定 1 3 此测试方法确定的管特性有 管体刚度 刚度系数 载荷 变形曲线 1 4 以英寸磅做单位的数值将被视为标准 括号中的值是仅供参考 注释 1 虽然这种测试方法可用于测量管道塑料波纹管或油管刚度 但是需采 用特定的条件和程序 这些细节都包含在产品标准中 例如 规范 F 405 1 5 这个测试方法参考注释和文字脚注提供解释性材料 这些注释和脚注 不 包括表和数字 不考虑作为测试方法的要求 1 6 此标准并非旨在解决所有安全问题 如果有的话 与它一并使用 本标准 的使用者有责任制定适当的安全和医疗措施 并确定适用性监管限制后才能使 用 2 2 参考文献参考文献 2 1 ASTM 标准 D695 刚性塑料伸缩性能试验方法 D1600 与塑料有关的术语的缩写术语 D2122 测定热塑性管线及管件的尺寸的测试方法 E177 ASTM 测试方法中实践条款使用精密度和偏差 E691 为确定某种试验的精密度开展的多个实验室间的展开实践研究 F405 聚乙烯 PE 波纹管及管件的规范 F412 与塑料管线体系相关的术语 3 3 术语术语 3 1 定义 除非另有说明 定义与 F412 的术语一致 缩写术语与 D1600 术语一 致 3 2 本规范中特定用语的定义 3 2 1 y 负载加载方向上内径的变化值 用英寸 毫米 表示 3 2 2 初始内径值 d 多个测试样内径的平均值 用英寸 毫米 表示 3 2 3 负载 F 使管体产生一定变形的负载值 用 N M 或英镑 英寸表示 3 2 4 平均半径 r 管壁中心半径等于外径与壁厚的差值的 1 2 用英寸 毫米 表示 3 2 5 管体挠度 P 管径变化量与初始内径比值的百分数 3 2 6 管体典型事件 3 2 6 1 内衬开裂或龟裂 在管内衬上出现可见裂纹或网状细裂纹 3 2 6 2 断裂 沿整个管壁或部分管壁方向的裂纹或开裂 注释 2 上述典型缺陷在某种特定管子上可能存在也可能不存在 3 2 6 3 管壁开裂 在管壁上出现可见裂纹 3 2 6 4 管体分层 肉眼可见的管体组合体的分离 3 2 7 管体刚度 PS 线载荷除以相应管径变化量 3 2 8 刚度系数 SF 管体刚度与 0 149r3 的乘积 3 2 9 讨论 管体刚度和刚度系数的关系如下 PS F y 1 SF EI 0 149 Fr3 y 0 149 r3 PS 2 注释 3 查看附件 X2 获取更多 PS E y 的信息 4 4 测试方法摘要测试方法摘要 4 1 将一截短管置于硬性平行板上控制加载速率均匀加载 便可获得负载 变形 曲线 当管体出现裂纹 开裂 分层或者断裂时 记录下负载 形变值 5 5 重要性和使用规范重要性和使用规范 5 1 塑料管外加载性能的测试方法的用途如下 5 1 1 测试管体刚度 管体尺寸与原材料物理性能的结合 5 1 2 测试负载 变形曲线和用于工程设计 见附件 X1 的管体刚度 5 1 3 比较不同塑料管的性能 5 1 4 研究塑料管和水管形变性能与尺寸的相关性 5 1 5 测试过程中有典型事件发生时 测试其形变和负载电阻 6 6 仪器仪器 6 1 测试仪器 应使用合适的带十字机头的有恒定速率的压缩试验机测试一满 足 D695 测试要求 十字机头前进速率应为 0 50 0 02in 12 5 0 5mm min 注释 4 极限速率有微小波动的液压测试仪器通常用于管径大于等于 24 英寸 610mm 的 RTRP 和 RPMP 管体的测试 6 2 加载板 负载通过两块平行的钢板作用到试样上 钢板必须是干净的 光 滑的 平整的 钢板应该足够厚以防测试过程中发生变形或弯曲 钢板的厚度 不应少于 0 25in 6 0mm 钢板的长度应大于等于测试样的长度 钢板的宽度 应至少比管体发生最大弯曲时钢板与管体接触面宽度值大 6in 150mm 注释 5 对于某些测试仪器 钢板厚度需更大以防止钢板弯曲 6 3 弯曲 变形 测试仪 内径的变化或沿加载方向的水平变形应采用符合 D695 测试要求的仪器检测 除此之外仪器的精度应能达到 0 010in 0 25mm 仪器不予支持测试样或平板 或在测试时影响负载变形 加载过程中连续或周 期性记录平板的移动以测量直径的变化 7 7 测试试样 测试试样 7 1 对于热塑性管线而言 测试样长度应为 6 1 8in 150 3mm 7 2 对于树脂增强热固性管线而言 试样的最小长度应是管的公称直径的3倍 或12 0in 300mm 取其中较小值 对公称直径大于60in 1524mm 的试样 其取小长度为公称直径的20 应修约为整数 1in 25 4mm 7 3 应垂直切割试样端部 其切割面应无毛剌和锯齿边缘 7 4 每组试样至少为三根 7 5 某些PTRP管线表面不规则 因为生产过程主要是以控制内径为主 为防止 沿试样长度方向载荷分布不均匀 在不损伤增强材料条件下 若试样与加载板 接触部位不平整应予打磨或喷砂 喷砂只在于平板接触线的方向执行 8 8 实验条件 实验条件 8 1 试样至少在温度为23 2 环境中存放4h 并在相同环境下进行试验 8 2 仲裁试验时 试样至少在温度为23 2 和相对湿度为50 5 的环境中存放 40h 并在同样环境下进行试验 9 9 实验步骤 实验步骤 9 1 每个试样按下述步骤测量 9 1 1 测量试样尺寸 测量长度精度为1mm或更高 至少沿圆周四等分间隔测量 试样长度 取平均值 9 1 2 任取一端面至少八等分间隔测量壁厚 取平均值 9 1 3确定沿试样长度方向是否有最小壁厚线存在 如果存在 在9 2 1使用它 注释7 RTRP和RPMP管线需测试管体两端的数据 9 1 4 用环包装胶带测量平均外径 精确到0 2mm 或者用千分尺或卡尺测量 最大外径和最小外径 取两者的平均值作为平均外径 9 1 5 对于外径控制管 内径值由平均外径 9 1 4 减去2倍壁厚 9 1 2 得 到 对于内径控制管 通过测量最大 最小内径得到平均内径值作为计算试样 弯曲百分比的基础 9 2 测试样沿纵向平行于钢板放置在测试仪器的中心上 9 2 1 假如试样存在最小壁厚线 让最小壁厚线在最上面放置试样 旋转试样 35度和70度 假如没有最小壁厚线 确定任一条线为基准 9 3 安装变形测量仪表于合适位置 施加初载使上加载板与试样接触 检查调 整变形测量系统 使整个系统处于正常工作状态 此时作为测量变形的起点 9 4 以0 5 0 02in 12 5 0 5mm min的速率给试样加载 注释8 用低模量的材料制备的大管径的管子 在一定加载速率下的蠕变可能会 影响到测试结果 9 5 测定载荷 变形曲线时可采用连续测量或间隔测量 间隔测量的变形增量应 不大于试样平均内径的5 参考附件A1 9 6 当下面的典型事件首次发生时 注意观察并记录载荷和变形 9 6 1 内衬开裂或龟裂 9 6 2 管壁开裂 9 6 3 管体分层 9 6 4 断裂 9 7 记录每个显著事件的位置和类型及相应的负载和变形 当发生如下时间时 终止试验 9 7 1 变形增加而载荷不增加 9 7 2 试样变形已达到平均内径的30 或所规定的最大变形 1010 计算 计算 10 1 管体刚度按 3 计算 PS F y lbf in in kPa 3 注释9 参考附件X3获取更多有关单位的信息 10 2 刚度系数按 4 计算 SF 0 149 r3 PS in 3 lbf in 2 Pa m3 4 10 3 管体弯曲百分数按 5 计算 P y d 100 5 11 试验报告 试验报告 11 1 报告包含如下信息 11 1 1 完成原材料的检测 包括材料类型 来源 制造商编码 使用记录 如 果有 和产品编码 11 1 2 测试样的尺寸 包括平均内径 平均壁厚 平均外径 内衬层厚 增强 体厚 如果有 平均长度 11 1 3 测试样的外径是否喷砂过 11 1 4 测试温度 时间及环境条件 11 1 5 如下事件发生时的负载和变形 11 1 5 1 内衬开裂或龟裂 11 1 5 2 管壁开裂 11 1 5 3 管体分层 11 1 5 4 断裂 11 1 6 终止试验的原因 11 1 7 如有要求 当发生如下事件时 每个试样笛卡尔坐标曲线上负载 英镑 英寸或N M 与变形 in 或mm 的值应在曲线上标记 11 1 7 1 内衬开裂或龟裂 11 1 7 2 管壁开裂 11 1 7 3 管体分层 11 1 8 每个试样发生5 10 的变形时的管体刚度 当管体在小于5 的变形范 围内发生开裂 分层 记录开裂分层的位置和计算管体刚度 并在报告中说明 11 1 9 当有要求 测量每个试样发生5 10 的变形时的管体刚度系数 当管体 在小于5 的变形范围内发生开裂 分层 记录开裂分层的位置和计算管体刚度 系数 并在报告中说明 11 1 10 试验的时间 12 准确性和偏差 准确性和偏差 12 1 准确性 按照E691测试方法 要求有7个实验室参与管体刚度的测定试验 每个实验室获取三个测试样在三种不同程度弯曲变形下的9组数据 管道样品 C 4in PE波纹管 A 6in SDR 26 ABS dwv 管 B 12in SDR 35 PVC 下水管 准确性信息见表1 12 2 偏差 通过此试验方法获得的数据被认为是可靠的 因为此种分析技术是 可接受的 但是因为没有对比方法可用 故报告中无偏差出现 附件 强制性信息 A1 负载 变形曲线 A1 1负载 变形曲线为平滑的曲线 某些情况下 例如 曲线自动生成 0点位 置有误 例如 图A1 1 最初的直线部分应采用曲线外推 外推点被用来作为 0 0 点 图A1 1 估计零点的方法 附件 强制性信息 X1 工程设计管体刚度应用方法 X1 1此测试方法确定的PS可以用来计算地球负载下的近似计算挠度 因此 以 下修改斯潘格勒方程式可以用来计算地球负载下的近似计算挠度 x De KWc 0 149 PS 0 061 E x 管体水平挠度in 或mm 可以被视为垂直挠度 K 常数 并不依赖于来自海沟底部的支撑管 Wc 单位长度上的垂直载荷 lbf in N m PS 管体刚度 lbf in in kpa De 挠度滞后系数 E 土壤反应模量 psi kpa X1 2 管体周围土壤硬固早期 管体刚度还跟管体安装特性有关 当管体刚度在 最小刚度以下时难于安装 在某个特殊项目中必须根据当地的条件和安装现场 选择最小刚度并给上述管体挠度计算公式分配特定的数值 X2 刚度 刚度系数与挠度 X2 1 管体EI值就是弯曲模量E和壁厚t的组合值 因此I t 3 12 因此给定材料和尺寸 管体EI是一个定值 但是管体刚度PS和刚度系数 FS是一个计算值 这些值高度依赖于弯曲程度 因为随着管体弯曲 曲率半径 发生了变化 弯曲程度越大 EI的偏差值越大 只要管体保持椭圆状 通过C 1 y 2d 3得到的 PS FS值与管体真实EI值相关联 PS F y C F y 1 y 2d 3 EI SF 0 149 r 3 PS X2 2 用于计算弯曲模量的采用本试验测得的挠