GB／T 40937-2021  塑料管道系统 塑料复合管材和管件长期强度的测定方法

6.1方法I——计算方法

GB/T 40937—2021

料的长期静液压试验数据

验货标准6.1.2长期强度的计算

按照附录A中公式（A.1)计算P型多层管的长期强度。 计算过程应采用6.1.1所获得的长期静液压强度数据，按照GB/T18252方法分析得到参与应力设 计的每层聚合物材料的置信下限值LPL（T，t，0.975）。 如在相关产品标准中已有某一层聚合物材料的参照曲线，可根据该参照曲线来确定该层聚合物材 科的长期强度。 如果该材料没有可参考的参照曲线，应按照GB/T18252测定其长期强度

按照附录A中公式（A.1)计算P型多层管的长期强度。 计算过程应采用6.1.1所获得的长期静液压强度数据，按照GB/T18252方法分析得到参与应力设 计的每层聚合物材料的置信下限值aLPL（T，t，0.975）。 如在相关产品标准中已有某一层聚合物材料的参照曲线，可根据该参照曲线来确定该层聚合物材 科的长期强度。 如果该材料没有可参考的参照曲线，应按照GB/T18252测定其长期强度

附录A中公式（A.1)未考虑到每层聚合物材料之间可能存在的相互影响，因此需要为不同设计的 多层管验证其计算方法的有效性。 利用附录A中公式（A.1)以及每一种聚合物材料的长期静液压强度数据，计算下列验证条件对应 的试验压力： a)T=80 C,t=3000 h; b)或 T=95℃,t=1 000 h。 为避免某些聚合物材料降解并保持与相关产品标准要求的一致性，可采用更低的测试温度（例如 60℃，3000h)进行验证。 P型多层管应通过上述条件下的验证试验。 对于特定的管道结构，如验证试验未通过，应采用方法IⅡ测定P型多层管的长期强度。 计算时，各承压层厚度按制造商给出的公差范围的中值考虑。 注：多层管不同长期强度测定方法的选择流程见附录B

利用材料的参照线方程或按GB/T18252分析得到的aLPL（T，t，0.975），计算得到控 压力。

6.2方法I多温度耐压试验外推法

该方法适用于P型多层管、M型多层管和RTP 管，用于直接测定复合管道的长期静液压压力 GB/T6111的规定制备试样，并进行试验

在每个尺寸分组内应选取一个规格的管材进行一系列压力试验直至管材破坏，试验数据的处 推分析应按照GB/T18252方法

6.2.3.1除非相关产品标准另有规定，尺寸分组应按照6.2.3.2进行。

.十陈非相天厂 品标准： 8.2在下列的每个尺寸分组中，对每种近似结构的管道，至少选择一个规格进行试验； a）尺寸分组1：公称直径≤26mm

b）尺寸分组2:26mm<公称直径<63mm； c）尺寸分组3：公称直径≥63mm。 .3根据6.2.2中的试验结果和GB/T18252分析方法，得到试样的长期静液压压力。将试验结 关产品标准中的技术要求进行比较。

6.2.4.1除非相关产品标准中另有规定，应对未经完整试验（见6.2.3）的其他规格管道进行确认试验， 即测试并外推其与5年对应的长期静液压压力PLTHS：此数值应大于完整试验（见6.2.3)所得5年长期 静液压压力值的90%。通过确认试验，评估按照6.1.2或6.2.2得到的长期静液压压力是否适用于同一 尺寸分组内其他规格的管道。 6.2.4.2除非相关产品标准中另有规定，试验温度应为80℃。至少需要18个破坏点，从10h到 10000h范围内均匀分布。每一段时间间隔（10h～100h、100h～1000h和1000h～10000h）内应 至少有6个破坏点，在4000h以上至少有3个破坏点。 注：根据GB/T18252，未发生破坏的数据在满足相关条件下可视为破坏点。 6.2.4.3每种规格管材外推5年的长期静液压压力值PLTHS,5年应大于完整试验（见6.2.3）得到的外推 5年长期静液压压力值PLTHS.5年的90%。

控制点试验温度和时间按 的95%计算确定。每种规格的控 000h(或其他时间）

6.3方法Ⅲ—特定温度耐压试验外推法

6.3.1 ± 一般要求

该方法适用于RTP管，用于测定复合管道的长期静液压压力。 GB/T6111执行。 除非相关标准中另有规定,所采用的试验温度应不低于产品在所有应用环境中的设计温度

在每个产品族内应选取一个规格的管材进行一系列压力试验直至管材破坏，试验数据的回归分析 应按照GB/T18252方法，最终得到复合管在特定温度和时间下的长期静液压压力PLTHs和置信下 限PLPL。 在方法Ⅲ中，允许的主要失效模式为增强层材料在拉伸方向的失效，从而引起整体结构的失效。例 如，如果增强材料由纤维组成，则允许的主要失效模式是增强纤维的拉伸失效；增强层材料为线材或带 材，则允许的主要失效模式是增强线材或带材的拉伸失效。 如试验过程中发生其他失效模式，制造商应找出原因并加以改进。复合管的设计应确保在内部压 力条件下，主要失效模式应先于其他模式发生。 不允许的失效模式包括（并不仅限于）： a）内衬层的破坏，导致增强层压力局部上升或外护层破坏； b）连接处的失效，尤其是管体从接头或套筒中脱出； c）在管道系统任何部位出现的流体渗漏现象； d）外护层的破坏，导致增强层暴露在外部环境中过早失效。

6.3.3.1产品族与产品族代表

结构近似、尺寸规格和耐压能力相近的产品，可以分成若干分组，每组称为一个产品族（PF）。从产 品族中选择产品代表(PFR)并进行特定温度下的完全试验，得到的测定结果可按一定规则折算后适用 于族内其他产品单体（PV）。 除非产品标准另有规定，一个产品族的尺寸范围可由PFR公称直径为基准，最小值向下减少 51mm，最大值向上扩大102mm；族的压力等级范围可在PFR的压力等级的1/2倍至2倍之间。超出 上述尺寸/压力范围时，应作为新的产品族。 在每个产品族中至少选择一个规格的管道作为产品族代表PFR进行完整试验。除非相关产品标 准另有规定，产品族代表PFR的公称直径应不小于51mm。

6.3.3.2试验数据点的分布和获得

在每个温度下的试验曲线至少需要18个破坏点数据，其分布情况如表1所示。

表1测试数据点的分布

样品超过10000h试验未失效，此数据点可视为失效点。失效时间在10h以内的数据点都应 舍弃。 当试样在距端口一倍直径的长度范围内发生泄漏时，可选用下列三种处理方式： a）如果数据点在97.5%置信下限曲线以上，可视为失效点数据； b）修复泄露后继续试验，直至在距端口一个直径的长度范围外发生泄漏为止； C舍奔。 6.3.3.3按照GB/T18252规定的单温度双参数模型进行数据分析，得到管道试样的长期静液压压力 PLTHs和置信下限PLPL。 注：需要进行长期寿命评估时(例如>50年)，增加测试数据点或延长测试时间(>10000h)可提高测试结果的准 确性。

样品超过10000h试验未失效，此数据点可视为失效点。失效时间在10h以内的数据点都应 舍奔。 当试样在距端口一倍直径的长度范围内发生泄漏时，可选用下列三种处理方式： a）如果数据点在97.5%置信下限曲线以上，可视为失效点数据； b）修复泄露后继续试验，直至在距端口一个直径的长度范围外发生泄漏为止； C舍奔。 6.3.3.3按照GB/T18252规定的单温度双参数模型进行数据分析，得到管道试样的长期静液压压力 PLTHs和置信下限PLPL。 注：需要进行长期寿命评估时（例如>50年)，增加测试数据点或延长测试时间(>10000h)可提高测试结果的准 确性。

产品单体PV进行确认试验，以验证各PV性能不低于PFR。 确认试验的温度应与完整试验的温度相同，试验时间1000h。产品单体PV的试验压力Ppv10o和 PFR在1000h下的PLPL压力值PpFR1000成正比，按附录C计算。基于不同增强层结构，耐压能力的比 例缩放系数的计算见附录C。 每个PV选择两个试样进行试验，任意一个试样在1000h内失效，均应对该PV进行完整试验

控制点试验温度和时间按相关标准执行，试验压力按完整试验得到PLPL值的95%确定。每种规 制点试验时间可为22h，165h和1000h（或其他时间）

7最大压力等级MPR和最大工作压力MOP的确定

制造商应提供管道的最大压力等级MPR。 除非相关产品标准另有规定，按照方法Ⅱ或方法Ⅲ测定得到管道的长期静液压压力PLTHs和置信 下限 Pie.值,再通过一系列安全系数可计算得到管道的MPR值和MOP值(见附录 D)。

试验报告应包括下列内容： a）本文件编号和制造商的说明； b）复合管样品的完整信息，包括制造商、材料种类、代码、尺寸、来源和其他重要内容； c）试验样品的尺寸； d）样品数量； e 破坏点数据表，包括每个破坏点、测试温度（℃C）、压力（MPa)、应力（适用于P型管，MPa）、破坏 时间（h）、破坏类型和其他相关内容； 显示破坏点数据的图和回归曲线的图； g）试验期间可能影响结果的任何因素，包括任何意外情况或本文件中未提及的操作细节； h）测试日期。

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本附录给出的公式，适用于计 型复合管长期静液压压力、验证试验压力和控制点试验压力 计算验证试验压力时，各承压层材料的环向应力值应在相同的温度T和时间t下计算。 P型多层管的静液压压力应按式（A.1)计算

PT. 多层管在温度T和时间t下的计算压力，单位为兆帕（MPa)； 设计承压层的数量； e 设计承压层的壁厚，单位为毫米（mm）； 6元 按照相关产品标准或系统标准，在温度T和时间t下确定的材料环应力，单位为兆 帕(MPa); d. 设计承压层的外径，单位为毫米（mm）。 注：式（A1)不适用于多层管件长期静液压压力的计算。 当相关的产品标准未给出验证试验的时间和温度时，推荐使用下列参数：T=80℃，t=3000h；或 T= 95 C,t=1 000 h,

多层管设计过程中测定长期强度的试验流程如图B.1所示。

多层管设计过程中测定长期强度的试验流程如图B.1所示。

型多层管和M型多层管长期强度的流程图

多层管设计过程中测定长期强度的试验流程图

对压能力基于增强层结构的比例缩放系数

B一一某个相对系数漆包线标准，在管道的材料、工艺和结构等设计参数相同时为一定值； A一一增强层的最小有效截面积； D增强层的平均直径。 PV与PFR试验压力之间的相对关系可用式(C.2)表示： PpV100=PPFR1 000X (Apv/ApFR)X (DPFR/Dev) （C.2) 对于特定RTP管结构，A（面积)可能难以测量或者定义，特别是当增强体的结构是非均质时，如彼 此间有间隙的未浸胶的纱线或带材。 因此在特定情况下，也可分别采用式(C.3）、式(C.4)和式（C.5)计算PV的试验压力：

PV和PFR在单位长度管体中增强层的最小总重量。 P pV1 000 =P pFR1 000 X (LDpv/LDpFR) X(DPFR/D2v)

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最大压力等级和最大工作压力的确定程序

在得到复合管的PLTHs和PLPL值后，可按照图D.1计算得到样品的最大压力等级（MPR）和最大 力（MOP）。本程序不适用于方法I。 最大压力等级MPR按照式（D.1）计算得到

fD一产品的设计系数。 制造商应提供具体的产品设计系数fp值，推荐的最大值为0.67，且应基于以下条件： a）最高设计温度不高于试验温度； b）流体介质为水； c）承受静态载荷； d）安装完全符合制造商的建议和要求（搬运、安装和运行等）。 如果运行条件超出了上述基础条件，应考虑采取附加的试验或分析。 最大工作压力MOP按照式(D.2)计算得到：

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螺丝标准图D.1管道最大压力等级和工作压力的确定