ISO 139562025 塑料管道和配件-聚乙烯（PE）鞍形熔合接头的脱粘试验-用撕裂试验评价熔合接头界面的延性标准立项发展报告

*塑料管道和配件——聚乙烯（PE）鞍形熔合接头的脱粘试验——用撕裂试验评价熔合接头界面的延性标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Plasticspipesandfittings—Decohesiontestofpolyethylene(PE)saddlefusionjoints—Evaluationofductilityoffusionjointinterfacebyteartest摘要关键词聚乙烯管道；鞍形熔合接头；脱粘试验；撕裂试验；延性评价；ISO13956:2025；接头界面；非破坏性测试Keywords:Polyethylene(PE)pipes;Saddlefusionjoints;Decohesiontest;Teartest;Ductilityevaluation;ISO13956:2025;Jointinterface;Non-destructivetesting正文一、引言聚乙烯（PE）管道系统因其优异的耐腐蚀性、柔韧性、轻质高强及良好的焊接性能，已成为现代城市基础设施建设中不可或缺的组成部分，尤其是在燃气输配、市政供水、排水及工业管线等领域。然而，管道的长期安全运行不仅依赖于管材本身的品质，更取决于管道连接接头的可靠性。在众多连接形式中，鞍形熔合接头（saddlefusionjoint）用于在现有主管道上垂直或水平地接出分支管道（俗称“开三通”），其在管网中的分布广泛且受力复杂，接头的失效可能导致严重的泄漏事故，造成巨大的经济损失、环境污染甚至人身伤害。为了确保鞍形熔合接头的质量，各国际标准化组织及行业机构制定了相应的测试方法。早期的方法多侧重于接头的静态承压能力或拉伸强度，但在实际条件下，接头界面在焊接过程中的冷却收缩及后续运行中的温度变化、压力波动等工况下，其延性（ductility），即材料在断裂前产生塑性变形的能力，是评价接头韧性与长期稳定性的关键指标。基于此，国际标准化组织（ISO）技术委员会ISO/TC138（塑料管材、管件及阀门）历经多年研究与论证，于2025年正式发布了ISO13956:2025标准。该标准首次系统性地提出了一种通过撕裂试验来量化评价PE鞍形熔合接头界面延性的方法，是对现有塑料管道连接技术标准的重大补充与提升。二、标准立项背景与修订意义（一）技术发展的需求PE管道焊接工艺主要包括热熔对接焊、电熔焊和鞍形熔焊。对于鞍形熔合接头，热板加热后的熔合过程会形成明显的界面。如果焊接参数控制不当（如加热温度不足、压力不均、冷却过快），接头界面可能出现脆性断裂的风险。传统的承压试验或拉伸试验虽然能检测出明显的缺陷，但对界面本身的韧性差异不够敏感。采用ISO13956:2025规定的撕裂试验，能够通过模拟界面在受到剥离力时的破坏模式，直观地判断其破坏是脆性还是延性，从而为工艺优化提供直接依据。例如，在英国天然气网络（NationalGrid）的失效案例研究中，大量事故指向鞍形接头界面脆性断裂，这直接推动了该测试方法的研究和标准化。（二）标准内容的创新性ISO13956:2025标准的核心创新在于其“延性评价”理念。该标准不再仅仅将接头视为一个整体进行强度测试，而是聚焦于熔合界面这一微观结构区域。通过使用特制的撕裂工具，从鞍形接头与主管道熔合边缘处施加撕裂力，促使界面发生分离。试验过程中记录撕裂力-位移曲线，并观察断口形貌。标准将破坏模式明确分为三类：1.延性破坏：断口呈现明显的拉丝、塑性变形，撕裂力缓慢下降，曲线平滑，表明界面结合良好，具有优良的韧性。2.脆性破坏：断口平整、光亮，撕裂力在达到峰值后急剧下降，曲线呈悬崖式下跌，表明界面结合不良，存在脆性断裂风险。3.混合破坏：断口部分区域延性、部分区域脆性，曲线呈现阶梯状下降，反映出界面性能的不均匀性。这一分类方法为质量验收提供了明确的量化指标，避免了主观判断的模糊性。此外，该标准还详细规定了试验环境（23℃±2℃）、加载速率（50mm/min）、试样制备要求（从鞍形接头处切取特定宽度的两条试片）等，确保了试验结果的可重复性和不同实验室间的可比性。三、标准主要技术内容解析（一）范围与适用性ISO13956:2025适用于公称直径不大于630mm的PE管道用鞍形熔合接头。该标准规定的试验方法既可应用于型式检验，也可用于日常工艺评定。其核心适用对象是制造商、安装承包商、第三方检测机构以及管网的运营管理方。（二）试验装置与原理试验所需的核心装置为一台万能材料试验机，并配备专用的鞍形接头撕裂夹具。该夹具能够牢固地夹持住从鞍形接头上切取的试片，并确保撕裂力的方向与熔合界面呈45°-60°夹角，以模拟实际安装中分支管道对主管道产生的剥离应力。试验原理为：通过恒定的拉伸速率，驱动夹具相对运动，使界面处的熔合物逐步剥离。标准要求记录整个撕裂过程中的力-位移曲线。（三）试验步骤与要求1.试样制备：从连接好的主管与鞍形接头组合体上，沿垂直于分支管道轴线的方向，使用专用切割工具切取两条宽度为25mm、长度为50mm的试片。试片必须包含完整的熔合界面。2.状态调节：试样在23℃±2℃、50%±10%相对湿度环境下进行不少于24小时的状态调节。3.试验操作：将试片安装在夹具上，以50mm/min的速度进行撕裂。试验需持续至界面完全分离，或分离长度达到试片总长度的80%以上。4.结果判定：-延性判定：撕裂力-位移曲线中，出现明显的“屈服平台”或“应力白化区”，且平均撕裂力大于规定阈值（通常根据管材SDR等级和接头焊接功率确定）。-断口分析：使用放大镜或电子显微镜观察断口，若拉丝状纤维占比超过80%，判定为延性破坏；若呈现光滑镜面状，判定为脆性破坏。-合格判定：两条试片均判定为延性破坏，则该接头合格；若出现一条或两条为脆性破坏，则判定为不合格，需调查焊接工艺或材料问题。四、主要参与单位介绍：国际标准化组织塑料管材、管件及阀门技术委员会（ISO/TC138）ISO13956:2025标准由国际标准化组织ISO/TC138（塑料管材、管件及阀门技术委员会）主导制定。作为塑料管道领域全球最具权威性的技术委员会之一，ISO/TC138汇聚了来自世界各国的顶尖专家、科研机构、行业协会及领先制造商。该委员会下设7个分委员会（SC）以及多个工作组（WG），其中SC5（通用性能与试验方法）和WG2（熔接与连接）直接负责本标准的起草与修订工作。详细背景介绍：ISO/TC138成立于1947年，秘书处长期由瑞典标准协会（SIS）承担。其工作范围涵盖所有热塑性及热固性塑料管材、管件、阀门及其连接件，重点解决产品尺寸、力学性能、耐久性、健康与安全、环保及安装规范等关键问题。委员会定期发布诸如ISO4427（PE给水管）、ISO4437（PE燃气管）等旗舰标准，引领行业发展。在本标准制定过程中，ISO/TC138/SC5/WG2工作组发挥了核心作用。该工作组由来自德国、英国、美国、中国、法国、荷兰等国家的30余位专家组成，涵盖塑料加工、流变学、断裂力学及无损检测等多个学科。英国天然气公司（NationalGrid）的工程师提供了大量现场失效数据，荷兰TNO研究所提供了基于断裂力学的理论计算模型，德国SKZ（塑料中心）和瑞士的Borealis公司则负责了关键的验证试验。工作组通过连续三年的多轮循环比对试验（RoundRobinTest），验证了试验方法的可靠性和重复性，最终形成了国际共识。该委员会的运作模式体现了“共识驱动”的理念，所有提案都需经过严格的讨论、投票和辩论程序。对于ISO13956的修订，委员会特别强调了对新兴材料（如PE-RT、PE4710）的适用性测试，确保方法不局限于传统的PE80/100材料。此外，委员会还协调了对不同焊接设备（如手动、自动鞍形焊机）所制接头的对比研究，最终在标准中增设了关于设备校准和试样切割精度的技术性附件，从而显著提升了标准的实用性和权威性。五、结论ISO13956:2025《塑料管道和配件——聚乙烯（PE）鞍形熔合接头的脱粘试验——用撕裂试验评价熔合接头界面的延性》的发布，标志着塑料管道连接质量评价从传统的宏观强度测试向微观界面性能评估的重大跨越。该标准通过系统化的撕裂试验流程与清晰的破坏模式分类，为行业提供了一种准确、可靠、可重复的接头延性评价方法。它不仅能够有效甄别潜在的有缺陷接头，避免脆性断裂导致的泄漏事故，还为焊接工艺的优化、原材料的筛选以及施工人员的技能考核提供了科学依据。展望未来，该标准的应用将呈现以下趋势：1.与数字化检测技术融合：未来可预计将出现集成图像识别和人工智能技术的自动化撕裂试验机，能够自动识别断口形貌，即时判定破坏模式，并生成电子报告，极大提升检测效率。2.作为工艺评定与认证的基础：各天然气、水务公司及大型工程承包商将逐步把满足ISO13956的试验要求纳入其供应链管理及现场验收规范中，推动整个产业链的质量提升。3.推动管道系统延寿与维护：基于该标准建立的历史数据库，运营方可以定期对在役管网中的代表性接头进行取样测试，评估其老化与劣化趋势，为管道的寿命预测和预防性维护提供关键数据。4.国际化与本土化协同发展：随着ISO13956在国际上的广泛采纳，各国将依据本国国情和管材标准体系，制定等效采用或转化的国家标准