玻璃纤维增强塑料夹砂管检验员培训.ppt

玻璃纤维增强塑料夹砂管检验员培训,国家玻璃纤维产品质量监督检验中心二零一零年六月,第一章玻璃纤维增强塑料夹砂管的介绍,一、概述玻璃纤维增强塑料夹砂管是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料，采用定长缠绕工艺、连续缠绕工艺、离心浇铸工艺方法制成的一种复合结构管道。,二、玻璃纤维增强塑料夹砂管的分类和标记,分类按工艺方法、公称直径、压力等级和环刚度等级进行分类。表示定长缠绕工艺表示离心浇铸工艺表示连续缠绕工艺公称直径分外径系列和内径系列，两个系列的直径范围不同，偏差要求也不同，详见标准中表1和表2。压力等级（MPa）：0.1、0.25、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0、2.5。,环刚度等级（N/m2）：1250、2500、5000、10000标记方法见如下示例：FRPM-1200-0.6-5000GB/T21238-2007其中：FRPM是产品代号是表示生产工艺1200表示公称直径0.6表示压力等级5000表示环刚度等级GB/T21238-2007表示产品执行的标准号,三、原材料,1、增强材料应采用无碱玻璃纤维及其制品制造FRPM管。所采用的无碱玻璃纤维无捻粗纱应符合GB/T18369的规定,其中含水率应不大于0.2%。无碱玻璃纤维制品应符合相应的国家标准或行业标准的规定。,2、树脂所采用的不饱和聚酯树脂应符合GB/T8237的规定。其他树脂应符合相应的国家标准或行业标准的规定。内衬层树脂应采用间苯型不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂或双酚A型树脂。给水工程用FRPM管的内衬层树脂的卫生指标必须满足GB13115的规定。树脂浇铸体的性能应达到下列要求。内衬层树脂（对于定长缠绕和连续缠绕工艺）：拉伸强度60MPa；拉伸弹性模量2.50GPa；断裂伸长率3.5%。内衬层树脂（对于离心浇铸工艺）：拉伸强度10MPa；断裂伸长率15%；结构层树脂：拉伸强度60MPa；拉伸弹性模量3.0GPa；断裂伸长率2.5%；热变形温度70。,3、颗粒材料颗粒材料的最大粒径不得大于2.5mm和五分之一管壁厚度之间的较小值。其中石英砂的SiO2含量应大于95%，含水量应不大于0.2%；碳酸钙的CaCO3含量应大于98%，含水量应不大于0.2%。,第二章玻璃纤维增强塑料夹砂管产品质量检测,第一节常用仪器设备一、万能材料试验机万能材料试验机一般由主机、测试控制系统、微机系统组成。可对各种金属、非金属及复合材料进行力学性能测试和分析研究，可进行拉伸、压缩、弯曲等各种实验，可检测出试样的抗拉（压、弯）强度、伸长率、弹性模量等参数。一般具有应力、应变、位移三种控制方式，控制方式间可随机切换，自动采集处理试验数据，绘制多种曲线并打印试验报告等功能。针对玻璃纤维增强塑料夹沙管检测试验机需要满足示值误差1%，应能获得恒定的试验速度，当试验速度大于10mm/min时，速度误差不大于20%；当试验速度大于10mm/min时速度误差不大于10%。试验机需要配套的设备有玻璃钢的拉伸夹具、弯曲夹具以及变形测量系统（引伸计、应变计）等。,二、管道水压试验装置,水压试验机装置一般包括试验机架、增压泵及压力指示装置。压力指示装置一般采用压力表，压力表的指标要求：等级1级，分度值0.05MPa。由于水压试验有一定的危险性，为避免发生意外试验机架在设计时应保证足够高的安全系数，建议请有资质或专业的设计单位进行设计。,三、电热鼓风干燥箱,简称烘箱，一般用于测定试样的含水率，也可能用试样的烘干和加热处理。使用温度最高300，常用温度在1OO180。根据用途和要求不同，各种类型的干燥箱构造略有差异，但主要由以下4部分构成：箱体、电热系统、自动控温系统换气传热系统,四、箱式电阻炉,箱式电阻炉又俗称马弗炉，马弗炉常用于试样的灼烧，用于测定试样的可燃物含量，也可用于有机物的灰化等处理。使用温度一般为6001200。炉子的加热靠炉膛四周的电阻丝，也有用硅碳捧来加热的。测温使用热电偶，恒温是依靠毫伏计所带的自动控制装置来进行的，控温精度一般在20。马弗炉使用时应注意：1.要按炉子的要求接电源、外壳要接地线。2.炉膛内保持清洁，炉子周围不要堆放易燃、易爆物品。3.试样灼烧完毕后从炉子中取出时，用长柄坩埚钳取出被烧物件。开关炉门速度要快。4.马弗炉在使用时要经常照看，防止自控失灵造成电炉烧坏等事故。,五、索氏萃取仪,所用的仪器与试剂有：索氏萃取器：规格250mL或其他具有相同功能的合适仪器；电热恒温水浴：温度范围室温100，控温精度2；丙酮试剂：化学纯或工业级。,玻璃纤维增强塑料夹砂管的检测除了需要用到以上主要的设备之外，还需要用到的仪器有标准筛（0.4mm）、天平(最小分度值0.1mg)、内径千分尺（分度值1mm）、游标卡尺（分度值0.02mm）、尺或卷尺（分度值1mm）、直角尺（分度值1mm）等仪器。,六、其他常用仪器,第二节玻璃纤维增强塑料夹砂管的测试技术,一、外观质量标准要求：FRPM管的内表面应光滑平整，无对使用性能有影响的龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区、气泡和纤维浸润不良等现象；管端面应平齐；边棱应无毛刺；外表面无明显缺陷。测试方法：目测FRPM管的内外表面及两端面情况。,二、尺寸（1）直径标准要求：外径控制系列管道直径应符合表1的要求；内径控制系列直径应符合表2的要求。测试方法：（a）在FRPM管两端处用精度为1mm的尺或钢卷尺（尺面应为平面）绕管一周（确保其垂直于管轴线）测出管的周长，计算出外直径。对于直径较小的管，可采用精度为0.02mm的游标卡尺直接测出同一截面相互垂直的两个方向的外直径，取2次测量结果的平均值。（b）FRPM管的内直径用精度为0.1mm的内径测量尺测出同一截面的垂直和水平方向的内直径，取2次测量结果的算术平均值。也可以采用游标卡尺按上述要求测量。,（2）长度标准要求：FRPM管的有效长度为3m、4m、5m、6m、9m、10m、12m。如果需要特殊长度的管，在订货时由供需双方商定。管的长度偏差为有效长度的0.5%。测试方法：将FRPM管放在平面上，用精度为1mm的钢卷尺沿管的母线测量其长度，取4条母线长度的算术平均值作为管材长度（含接头）。如果测量的是有效长度时，上述测量的长度再减去承插口长度才为有效长度。,（3）管壁厚度标准要求：任一截面的管壁平均厚度应不小于规定的设计厚度，其中最小管壁厚度应不小于设计厚度的90%。管壁通常由内衬层、结构层和外表层组成。内衬层的厚度应不小于1.2mm。测试方法：对于离心浇铸工艺和连续缠绕工艺生产的FRPM管，垂直切割管的端部，用精度为0.02mm的游标卡尺沿圆周测量7次，测点均匀分布，取7次测量结果的算术平均值。对于定长缠绕工艺生产的FRPM管可采用上述测试内外直径的方法测出同一截面的内外直径，然后计算出该截面的管壁厚度作为平均厚度，每根管至少测3个截面。环刚度检测时测出的管壁厚度应首选作为管壁厚度的测试结果。内衬层厚度采用垂直切割管的端部，用砂细度为0.074mm（或更细）的砂纸把切断口打磨平滑，用水除去粉尘，将扎磨处完全洗净后，用精度为0.02mm的游标卡尺测量内衬层的厚度，至少测量4次，测点均布，取每次测量结果的算术平均值。,（4）管端面垂直度标准要求：管端面垂直度要求符合以下要求：DN6004600DN10006DN10008测试方法：用直角尺和精度为1mm的钢板尺测定管端面垂直度。,三、巴氏硬度标准要求：FRPM管外表面的巴氏硬度应不小于40。测试方法：按照GB/T3854的规定进行，依据该标准FRPM管的巴氏硬度推荐测定次数最少为22次。,四、直管段管壁组分含量标准要求：直管段管壁中玻璃纤维、树脂和颗粒材料的含量由管材设计确定，并应在相关技术文件中明确规定。测试方法：按照GB/T2577-2005玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法进行测试。标准中直管段管壁组分含量通常是指内衬层树脂含量、夹砂层树脂含量、结构层或增强层树脂含量，因此FRPM管的生产过程中要对各层的树脂含量进行严格控制，产品生产出来以后就要对各层的树脂含量进行测试以便考查管材的树脂含量是否已满足设计要求。试验原理：试样经称量，并在一定温度下烧失，然后试样再称量。试样烧失前后的质量差即为树脂含量。试验方法要求重复烧失并干燥至恒重。试验步骤：a.用合适的切割工具分别裁取内衬层、夹砂层、结构层或增强层试样，每一份试样质量最佳为（25）g，试样数量每组至少3个。b.将试样在（802）烘箱中干燥2小时，放入干燥器，冷却至室温。c.在（62520）的马弗炉内加热坩埚10min20min，然后放在干燥器中冷却至室温，称重。如此重复操作直至连续两次称量结果相差不超过1mg。d.把经干燥后的试样放在坩埚中称量，然后放入马弗炉中，升温至（350400），恒温30分钟，再升温至（62520）直至全部碳消失。e.把带有残余物的坩埚从马弗炉中取出，放入干燥器中，冷却至室温，称量，精确到0.1mg。f.计算每组试样的算术平均值，取3位有效数字。,五、树脂不可溶分含量(固化度)标准要求：管壁中树脂的不可溶分含量应不小于90%。测试方法：依据标准GB/T2576-2005。方法原理：用接近沸点温度的丙酮提取增强塑料树脂不可溶成分，不可溶成分被认为是已固化的树脂,萃取装置见图。试验步骤：用锉刀或其他合适工具将试样加工成粉末，注意不可引起树脂过热。将粉末试样用0.4mm的标准筛过筛，筛上剩余物可再进行粉碎，直至全部过筛搅匀后备用。对于固化度太低，粉碎时感到粘滞或粉碎后纤维呈棉绒状的样品，可不比过筛。在（802）烘箱中干燥2小时，放入干燥器，冷却至室温。称量滤纸筒或滤纸，精确值0.1mg；接着称取试样为（10.2）g；总计称取一组即3份试样且要包好。将装有试样的滤纸筒或滤纸包放入萃取器内，滤纸筒或滤纸包要稍低于萃取器虹吸管，装上冷凝器、萃取器、烧瓶。烧瓶中注入150ml丙酮，在（802）恒温水浴上连续萃取3小时。萃取液在虹吸管中每小时回流次数为（610）次。如果需要，可在一个萃取器内同时萃取几份试样，但萃取时间可适当延长（2份试样萃取4h，3份试样萃取6h）。取出萃取过的滤纸筒或滤纸包，晾干片刻后即放入温度为（1052）烘箱中干燥2小时。将干燥至恒重的滤纸筒或滤纸包放入称量瓶中盖好，然后放入干燥器内冷却至室温，取出滤纸筒或滤纸包进行称量，精确至0.1mg，称取的重量即为萃取后滤纸与剩余物总质量。按上述相同条件做一空白试验，计算时用以校正装样滤纸筒或滤纸包。计算每组试样的算术平均值，取3位有效数字。,六、初始力学性能,初始力学性能包括：1.初始环刚度;2.初始挠曲性;3.初始环向拉伸强力;4.初始轴向拉伸强力及拉伸断裂应变;5.初始环向弯曲强度;6.水压渗漏;7.短时失效水压.,1、初始环刚度标准要求：初始环刚度S0不小于相应的环刚度等级值SN。测试方法：依据GB/T5352-2005进行测试。试验步骤：a.裁取合适长度的管段，试样的最小长度应是管材公称直径的3倍或300mm取其中较小值；对于公称直径大于1500mm的管材，其最小长度为公称直径的20%，3个管段为一组。b.测量试样尺寸，长度测量至少沿圆周四等分间隔测量试样长度，精确到1mm，厚度和直径的测量按照本章条款2中的方法进行测量，厚度至少沿着圆周8等分间隔进行测量取其平均值；直径分别在相互垂直两个方向上进行测量取其平均值。c.根据测量的尺寸按下式计算环刚度试验加载速度。V=3.5010-4D2/t式中：V加载速度取整数，管径大于500mm时可修约到个位数为0或5，单位为mm/min；D试样的计算直径，单位mm；t实测管壁厚度，单位mm。d.将试样置于加载板的中心位置，施加初始小载荷，使加载板与试样接触，检测载荷和变形测量系统处于正常工作状态后按上述计算得到的速度对试样进行加载。e.连续记录载荷-变形曲线，到达试验规定的变形量后结束试验。f.在载荷-变形曲线上读取计算直径的3%变形时的载荷，并记录。g.按下面公式计算环刚度：S0=0.01935F/Y式中:S0是初始环刚度，单位为N/m2；Y管直径变化量，取试样计算直径的3%，单位为m；F与Y相对应的线载荷，单位为N/m。,2、初始挠曲性标准要求：达到挠曲水平A时，管内壁无裂纹；达到挠曲水平B时，管壁结构无分层、无纤维断裂及屈曲。测试方法：依据GB/T5352-2005进行测试。试验步骤：a.制样、测量尺寸、试验速度步骤与上述测环刚度试验相同，按照上述1测试完环刚度试验后，采用相同的速度继续加载直至达到挠曲水平A的变形。b.当变形达到A水平时保持2分钟，观察试样情况，若管内壁未出现裂纹则认为试样达到A水平要求。c.试样达到A水平要求后仍然以相同的速度继续加载直至B水平，到达B水平时保持2分钟观察试样情况，若管壁结构未出现分层、无纤维断裂及屈曲则认为达到B水平要求。注：根据环刚度实测值S0按标准中的表1径向变形率计算公式计算挠曲水平A和B的变形率。,表1初始挠曲性的径向变形率及要求,3、初始环向拉伸强力标准要求：（1）初始环向拉伸强力Fth应根据工程设计来确定，但其最小值根据下式来确定：Fth=C1PNDN/2式中Fth管的初始环向拉伸强力，kN/m；C1系数见标准中表5；PN压力等级，单位MPa；DN公称直径，单位mm。（2）当无长期静水压设计基准试验（HDP）结果时取C1=6.3,取应C1=6.3时初始环向拉伸强力的最小值见标准中表5。测试方法：初始环向拉伸断裂强力可采用三种测试方法，分别如下：方法A：按GB/T1458进行测试，其中试样厚度为管壁厚度，试样直径为管环直径，试样宽度为20mm，并且在水平直径的两端试样两侧各开一个直径为10mm的半圆，每根管的有效试样不少于5个，所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。方法B：按GB/T1447进行测试，试样型式和试样尺寸见标准中附录A；加载速度取（2-5）mm/min，每根管的有效试样不少于5个，所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。方法C：按GB/T5351进行测试，有效试样不少于5个，所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。,试验步骤：方法A：a.用合适的切割刀具裁取宽度为20mm的管环，再沿水平直径的两端做好标记，在直径两端的两侧各加工直径为10mm的半圆，加工好并干燥后放在实验室条件下。b.用游标卡尺测量两个半圆处的宽度，并在试样上做好标记。c.将试样安装在夹具上，设置好试验速度(3-5)mm/min进行试验。d.以恒定的试验速度加载直至试样破坏，记下断裂载荷及试样断裂位置。e.计算拉伸断裂强力，用断裂载荷除以试样断裂位置的宽度的2倍即得到拉伸断裂强力，以五个试样的平均值为测试结果。注：采用该方法的前提时要有相应规格管材的分离盘。方法B：a.用合适的切割刀具裁取试样。b.用游标卡尺测量试样中间开口处的宽度。c.将试样安装在合适的夹具中，设置好试验速度(2-5)mm/min开始试验。d.以恒定的试验速度加载直至试样破坏，记下断裂载荷。e.计算拉伸断裂强力，用断裂载荷除以试样宽度即得到拉伸断裂强力，以五个试样的平均值为测试结果。注：装夹试样时，夹持面为试样的侧面；若需提高试样夹持段的强度，可对试样夹持面进行加强。方法C：依据标准：按GB/T5351进行测试，由于本试验方法可操作性差，此方法在此不再赘述。,4、初始轴向拉伸强力标准要求：初始轴向拉伸强力应满足标准中表6中的要求。测试方法：方法A：按GB/T5349进行测试，试样数量为1个。方法B：按GB/T1447进行测试，试样为直条状，宽度取20mm，长度250mm。每根管的有效试样不少于5个，所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。试验步骤：方法A：按GB/T5349进行测试，由于本试验方法可操作性差，实际过程中不推荐采用该方法测试，此方法在此不作介绍。方法B：a.用合适的切割刀具裁取宽度为20mm，长度为250mm的直条状试样。b.用游标卡尺测量试样的宽度，取三个测量值的平均值。c.将试样安装在合适的夹具中，设置好试验速度5mm/min开始试验,当测拉伸断裂应变时速度为2mm/min。d.以恒定的试验速度加载直至试样破坏，记下断裂载荷。e.计算拉伸断裂强力，用断裂载荷除以试样宽度即得到拉伸断裂强力，以五个试样的平均值为测试结果。,5、初始环向弯曲强度标准要求：管道的初始环向弯曲强度应不小于工程设计所确定的最小值。测试方法：方法A：按GB/T1449进行测试，试样宽度取20mm，当管壁厚度超过20mm时，试样宽度取为管壁厚度（个位数取约为0或5的整数）。试验时试样的凹面向下放置在支座上，支承跨距为20倍的管壁厚度。每根管的有效试样不少于5个，以所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。方法B：依据GB/T5352-2005进行测试，加载速度即为环刚度试验采用的速度。每根管的有效试样不少于3个，以3个试样的平均值作为测试结果。试验步骤：方法A：a.用合适的切割刀具裁取宽度为20mm，弦长为大于20倍试样厚度的弧段试样。b.用游标卡尺测量试样的厚度和宽度，各测量3次取平均值。c.将试样放在支座上，设置好试验速度及其他参数即可进行试验。d.将试样直接压到破坏为止，读取破坏载荷。e.计算弯曲强度，以所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。式中：Ftm管壁环向初始弯曲强度，单位MPa；F破坏载荷，单位kN/m；L跨距，单位mm；b试样宽度，单位mm；t管壁实测厚度，单位mm；,方法B：a.与测环刚度试验步骤一样完成制样、测量尺寸、安装试样和设置试验参数等步骤。b.采用与测环刚度试验相同的速度加载直至试样破坏，记录最大载荷。c.依据左边计算公式计算弯曲强度，以所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。式中：Ftm管壁环向初始弯曲强度，单位MPa；F1管沿环向单位长度所承受的最大线载荷，单位kN/m；D管道计算直径，即等于管道内径加上管壁实测厚度，单位mm；t管壁实测厚度，单位mm；,6、水压渗漏标准要求：对整管或带有接头连接好的整管施加该压力等级1.5倍的静水压，保持2min，管体及连接部位应不渗漏。测试方法：按GB/T5351进行试验