ISO 104682023 玻璃钢热固性塑料管在潮湿或干燥条件下环蠕变性能的测定标准立项发展报告

玻璃钢热固性塑料管在潮湿或干燥条件下环蠕变性能的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Glass-reinforcedthermosettingplastics(GRP)pipes—Determinationoftheringcreeppropertiesunderwetordryconditions摘要环蠕变性能是玻璃钢热固性塑料管（GRP管）长期结构设计和服役安全评估的关键力学参数，直接关系到埋地管道在持续荷载作用下的变形控制和承载能力。随着GRP管在城市给排水、市政基础设施建设及油气输送等领域的广泛应用，国际社会对其长期性能评价方法的一致性和可比性提出了更高要求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年7月28日正式发布ISO10468:2023《玻璃钢热固性塑料管在潮湿或干燥条件下环蠕变性能的测定》标准。该标准在充分吸收ISO10468:2003前期版本实践经验的基础上，系统规定了GRP管环蠕变性能测定的试验原理、试验装置、试样制备、试验条件（涵盖湿态与干态两种环境）、试验步骤及结果计算方法，进一步完善了国际通行的GRP管长期性能评价技术体系。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订要点及应用价值进行系统梳理与分析，并结合参与单位的工作实践，展望该标准在未来工程建设与管道标准化领域的发展前景。报告认为，该标准的发布实施对提升我国GRP管产品质量水平、推动管道工程长期设计方法与国际接轨具有重要意义，也为我国相关标准体系的完善提供了国际参考。关键词：玻璃钢热固性塑料管；环蠕变性能；长期性能；国际标准；ISO10468；湿态条件Keywords:Glass-reinforcedthermosettingplastics(GRP)pipes;Ringcreepproperties;Long-termperformance;Internationalstandard;ISO10468;Wetconditions1引言玻璃纤维增强热固性塑料管（Glass-reinforcedthermosettingplasticspipes，简称GRP管）因其比强度高、耐腐蚀性能优异、水力特性良好及使用寿命长等显著优点，自20世纪中叶以来在全球范围内得到了广泛应用，尤其在城市给排水、污水处理、海水输送、农田灌溉及工业介质输送等领域表现突出。与传统的混凝土管和金属管相比，GRP管在耐腐蚀性和全寿命周期成本方面具有明显优势，已成为现代管道工程中的重要管材之一。然而，塑料管材本质上是黏弹性材料，其力学性能具有显著的时间依赖性。在持续内压或外压荷载作用下，GRP管会发生随时间发展的蠕变变形，这一特性直接决定了管道在长期服役过程中的结构安全性和使用寿命。环向蠕变性能（即管材在环向荷载作用下的长期变形行为）是埋地管道设计中最重要的控制参数之一，它直接影响管道的长期变形量、屈曲稳定性以及接口密封性能。因此，建立科学、统一、可比的环蠕变性能测定方法，对于保障GRP管工程设计质量和服役安全至关重要。由于GRP管的应用具有高度的国际性，各主要工业国家在长期实践中形成了不尽相同的试验方法和评价体系，这给国际贸易和技术交流带来了障碍。为此，国际标准化组织ISO/TC138（流体输送用塑料管材、管件及阀门技术委员会）自20世纪90年代起着手制定统一的环蠕变性能测定国际标准，并于2003年首次发布ISO10468:2003。随着材料技术的发展和工程实践经验的积累，ISO/TC138于2023年对该标准进行了系统修订，正式发布ISO10468:2023版本，以适应新的技术需求和工程应用形势。2标准立项背景与修订历程2.1国际标准化需求分析GRP管的环蠕变性能测试方法标准化工作始于20世纪后期。在此之前，各国采用不同的试验方法评价GRP管的长期环向变形性能，例如美国ASTMD5365、英国BS5480等标准均有各自的规定。这些方法在试样尺寸、加载方式、试验环境、数据外推方法等方面存在显著差异，导致不同国家之间测试结果难以直接比较，严重制约了GRP管的国际贸易和工程应用。在ISO框架下，GRP管相关标准的制定工作主要由ISO/TC138/SC6（增强塑料管材分技术委员会）负责。该分技术委员会汇集了来自全球各主要工业国家的专家，长期致力于GRP管产品标准和试验方法标准的制修订工作。环蠕变性能测定标准的制定被列为优先事项，因为该性能直接关系到GRP管的结构设计方法和长期安全评估体系。2.2标准发展历程ISO10468标准的研制工作经历了多轮讨论与修改。第一版ISO10468:2003于2003年正式发布，该版本确立了以环向拉伸蠕变试验为基础的GRP管长期变形性能测试方法框架，被全球业界广泛采用。该标准的发布对于统一GRP管环蠕变测试方法、促进国际贸易和技术交流起到了重要的推动作用。但随着应用领域的不断拓展和材料技术的持续进步，ISO10468:2003在实施过程中也逐渐暴露出一些需要改进和完善之处。例如，原标准中湿态条件下试验的温控精度要求有待细化，蠕变应变的测量精度和长期数据外推方法需要更新，试样端面处理及环境调节的规范性要求亦需加强。此外，随着有限元分析技术和长期性能预测方法的发展，业界对环蠕变试验数据的应用深度提出了更高的要求，需要标准在结果表达和数据应用方面提供更明确的指导。在此背景下，ISO/TC138/SC6于2019年正式启动对ISO10468:2003的系统修订工作，经过多轮委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）阶段的讨论和投票，最终于2023年7月28日正式发布ISO10468:2023。3标准技术内容解析3.1标准适用范围ISO10468:2023适用于玻璃纤维增强热固性塑料管道系统，包括玻璃纤维增强不饱和聚酯（UP）、环氧（EP）等热固性树脂基体的管道。标准涵盖了公称直径范围内GRP管的环蠕变性能测定，所涉及的管道类型包括但不限于离心浇注成型管和纤维缠绕成型管。该标准规定的试验方法适用于在潮湿或干燥两种条件下测定管材的环向蠕变性能，为管道长期变形预测提供数据基础。值得注意的是，该标准与ISO10466（玻璃纤维增强热固性塑料管—表观环向初始拉伸强度的测定）和ISO7684（玻璃纤维增强热固性塑料管—干燥条件下蠕变系数的测定）等标准在技术内容上形成了有机补充，共同构成GRP管长期力学性能评价的标准体系。3.2术语与定义标准对以下关键术语进行了明确定义：-环蠕变性能（ringcreepproperties）：管材试样在恒定环向荷载作用下，其环向变形随时间持续发展的特性，通常以蠕变应变或蠕变模量的形式表征。-湿态条件（wetconditions）：试样在规定温度的水中持续浸泡至规定时间后进行的蠕变试验条件。-干态条件（dryconditions）：试样在标准实验室环境条件下进行状态调节后进行的蠕变试验条件。-蠕变应变（creepstrain）：在恒定应力作用下，试样在特定时刻的应变与初始应变的差值。-蠕变模量（creepmodulus）：恒定应力与相应时刻总应变的比值，反映材料在持续荷载作用下的有效刚度。3.3试验原理与方法试验原理：该标准基于平板加载试验原理，将规定尺寸的管环试样放置于两平行加载板之间，施加恒定的环向压缩荷载，并连续记录试样内径在竖直和水平方向的变形随时间的变化规律。通过获取不同荷载水平下蠕变应变-时间曲线，评价GRP管的环向长期变形性能。试验装置：标准对试验装置提出了严格的技术要求，包括加载系统应能保持恒定荷载（荷载波动不超过±1%），变形测量系统应采用精度不低于0.01mm的位移传感器或千分表，水浴温控系统应将温度稳定在（23±2）℃或（60±2）℃范围内，并配备水位保持装置。试样制备：标准规定了详细的试样截取方法和尺寸要求，试样的宽度、直径及端面加工精度均有明确规定，确保试验结果的准确性和可重复性。3.4湿态与干态试验条件新标准在试验环境条件的控制方面给出了更为明确的技术要求。对于湿态条件，试样需在规定温度的洁净水中浸泡至少至饱和状态后方可进行加载试验，试验过程中应持续保持浸水状态以保证环境条件的一致性。对于干态条件，试样需在（23±2）℃、相对湿度（50±10）%的标准环境中进行状态调节，调节时间不得少于24小时。3.5试验步骤标准对试验步骤进行了系统规定，包括试样尺寸测量、初始读数记录、加载速率控制、变形数据采集频率等关键环节。试验过程中应至少记录初始变形、1小时、6小时、24小时、100小时、1000小时等特征时间点的变形数据。对于长期试验（超过1000小时），还需定期检查荷载的稳定性并及时调整。3.6结果计算与表达标准要求以蠕变应变-时间对数曲线和蠕变模量-时间对数曲线的形式表达试验结果。基于短期试验数据（通常为1000小时或10000小时），可采用双对数线性回归方法外推长期（如50年）蠕变性能值。标准对外推方法、数据点选择、回归系数要求等均作出了明确规定。4主要修订内容与ISO10468:2003相比，ISO10468:2023在以下方面进行了重要修订和补充：（1）术语体系的更新与完善：新增了部分术语定义，使术语体系更加完整和规范，并与ISO/TC138体系下其他相关标准保持一致性。（2）湿态试验条件的技术改进：细化了湿态条件下水浴温度控制精度的要求，增加了水质要求和换水频率的规定，提高了湿态试验的可靠性和可重复性。（3）变形测量系统的升级：对变形测量装置的精度要求和安装方式进行了修订，增加了数据自动采集系统的技术要求和校准规定，适应了测试技术数字化的趋势。（5）精密度数据的补充：增加了基于实验室间比对试验（round-robintest）得到的精密度数据，为使用者的试验结果质量评估提供了参考依据。5主要起草单位介绍ISO10468:2023的修订工作由ISO/TC138/SC6主导，汇集了来自全球多个国家的技术专家共同参与。在参与单位中，北京玻璃钢研究设计院有限公司（以下简称“北京玻钢院”）作为我国玻璃钢/复合材料领域历史悠久、技术力量雄厚的专业研究机构，深度参与了本标准的相关技术工作。北京玻璃钢研究设计院有限公司始建于1958年，前身为建材部玻璃纤维工业设计院，是中国最早从事玻璃钢/复合材料研究的国家级科研机构之一。该院长期担任全国纤维增强塑料标准化技术委员会（SAC/TC263）主任委员单位和秘书处承担单位，在纤维增强塑料领域的标准制修订方面积累了极为丰富的经验。截至目前，该院主持或参与制定并归口管理的国家标准和行业标准已超过百项，涵盖纤维增强塑料的试验方法、产品规范及工程应用等各领域。在ISO10468:2023的修订过程中，北京玻钢院的技术专家充分发挥了其在GRP管长期性能评价领域的深厚技术积累，重点参与了湿态试验条件的技术论证和数据处理方法的研讨工作，结合我国在GRP管工程应用和型式检验方面的实践经验，提出了多项具有建设性的技术建议。该院还建有先进的管道长期性能检测实验室，配备有完善的蠕变试验系统和自动化数据采集设备，具备按照ISO10468:2023开展全项试验的技术能力，其研究成果为我国GRP管标准的制定和工程应用提供了有力的技术支撑。6标准实施意义与应用前景6.1对国际贸易的促进作用ISO10468:2023作为国际通用的GRP管环蠕变性能测定方法标准，其发布实施将进一步提升各国之间GRP管产品性能测试结果的可比性和互认程度。对于我国的GRP管生产企业和检测机构而言，直接采用该国际标准进行产品性能评价和型式检验，有利于减少贸易摩擦和技术壁垒，提升我国产品在国际市场上的竞争力。6.2对工程设计的指导价值环蠕变性能是GRP管埋地敷设设计中最重要的设计参数之一。通过ISO10468:2023规定的试验方法获得的蠕变模量和蠕变应变数据，是管道长期变形预测、屈曲稳定性验算及使用寿命评估的核心输入参数。该标准的实施将有助于设计人员获得更为可靠和完整的长期性能数据，从而优化管道结构设计，在保证安全性的前提下充分发挥材料的承载潜力。6.3对标准体系的完善作用我国目前已建立了较为完善的GRP管标准体系，包括产品标准GB/T21238、试验方法标准GB/T5351等。然而，在环蠕变性能测定方面，我国尚未出台专门的国家标准。ISO10468:2023的发布为我国制定相应的国家标准或行业标准提供了重要的技术参考和采标依据，有利于我国GRP管标准体系与国际标准体系的进一步对接和协调。7结论与展望ISO10468:2023《玻璃钢热固性塑料管在潮湿或干燥条件下环蠕变性能的测定》的发布，标志着GRP管长期环向变形性能评价国际标准体系的进一步完善。该标准在继承前版标准成功经验的基础上，充分吸纳了近年来在试验技术、数据处理和工程应用领域的最新成果，在试验条件控制、测量精度要求、数据外推方法和精密度表述等方面实现了系统性提升。我国作为全球GRP管生产和应用大国，应积极跟踪和研究该标准的技术内容，加快推进该标准的转化和采用工作。建议相关标准化技术委员会适时启动该标准的采标程序，将其转化为我国国家标准，以促进我国GRP管产品质量评价体系与国际接轨。同时，有关检测机构和生产企业应加强环蠕变试验能力建设，积累不同工况条件下GRP管的长期性能数据，为完善设计方法和保障工程安全提供更为坚实的数据基础。随着玻璃纤维增强热固性塑料管在更大口径、更高压力等级和更复杂服役环境下应用的不断拓展，环蠕变性能评价技术也将持续发展。未来，该领域的研究方向将更深入地融合长期性能加速评价技术，包括时温等效原理的应用和数值模拟方法的发展，逐步构建材料-构件-工程多层次、多尺度的长期性能评价体系。与此同时，随着智能制造与大数据分析技术的不断渗透，基于结构健康监测的原位长期性能反演与验证方法亦有望逐步纳入标准体系，从而为GRP管道的智能化运维管理和全寿命周期安全保障提供更加精准的技术支撑。中国在该领域的技术积累和实践经验，也将在国际标准化工作中发挥日益重要的作用。参考文献[1]ISO10468:2023,Glass-reinforcedthermosettingplastics(GRP)pipes—Determinationoftheringcreepproperties