一种用于检测竹复合压力管环刚度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于管道环刚度测量技术领域，更具体地，涉及一种用于检测竹复合压力 管环刚度的方法。
【背景技术】
[0002] 竹复合压力管为一种新型的压力管道，其沿管径方向，由内到外依次为内衬层、增 强层和外防护层，其中，内衬层为内壁涂有防腐树脂的竹纤维无纺布；增强层为竹片缠绕在 内衬层上形成的竹片层，竹片之间采用粘结剂粘结；外防护层为外壁涂有防水防腐树脂的 竹纤维无纺布或棉质网格布，该新型压力管道有耐压强度高、刚度好、绝缘、耐腐、水流性能 佳、重量轻、安装方便、成本低廉、使用寿命长等特性，可广泛应用于城市给排水、水利、农田 灌溉、石油污水处理、工业循环水等领域。
[0003] 环刚度是竹复合压力管抗外压负载能力的综合参数，为了保证竹复合压力管在外 压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的关键之一，如果管材的环刚度太小，管材可能 发生过大变形或出现压屈失稳破坏，反之，如果环刚度太高，需采用过大的截面惯性矩，将 造成材料用料太多，成本过高，因此，竹复合压力管的环刚度是否合适对其具体应用具有至 关重要的影响。而由于竹复合压力管的材料组成与其他种类管道不同，现有技术中并没有 一种用于测试竹复合压力管环刚度，并检测竹复合压力管环刚度是否满足抗压性能要求的 方法，因此，无法对室温环境下，尤其是低温环境下的竹复合压力管的环刚度以及环刚度变 化规律进行有效的测试与分析，无法对竹复合压力管在低温环境下的应用提供数据支撑。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的实施例提供了一种用于检测竹复 合压力管环刚度的方法，其中结合竹复合压力管自身的特点，相应的设计了适用于测量其 环刚度，并检测其环刚度是否满足抗压性能要求的方法，同时对其关键工艺参数如加载变 形量、取样方式等进行研究和设计，相应的可有效的实现竹复合压力管在低温环境下环刚 度的快速测量，同时，还针对竹复合压力管的应用环境，设计了与其应用环境相符的状态调 节环境，以对试验机进行状态调节，从而获得符合实际环境要求的竹复合压力管的环刚度， 具有测量和检测结果准确，效率高等优点，为竹复合压力管在低温环境的应用提供参考。
[0005] 为实现上述目的，本发明的实施例提出了一种用于检测竹复合压力管环刚度的方 法，其包括如下步骤：
[0006] (1)制备试样：将待检测的竹复合压力管沿其径向切割出多个轴向长度不同的试 样，其中，所述试样的轴向长度均不小于150_ ;分别在上述每个试样的不同位置处测量其 轴向长度、管壁厚度和内径，从而计算获得所述每个试样各自的平均长度L、平均壁厚t、平 均内径Dn和计算直径D ;
[0007] ⑵环刚度的测试与判定：
[0008] (2. 1)常温状态调节：将用于测试竹复合压力管环刚度的试验机以及上述每个试 样置于20°C~25°C的环境下进行24h~48h的状态调节；
[0009] (2. 2)常温加载测试：分别将所述每个试样放置于上述状态调节后的试验机中， 并使其轴向与所述试验机中的上、下压板平行；所述上、下压板用于夹持住所述试样，并且 上述上、下压板沿着所述试样轴向的边长不小于该试样的轴向长度；所述试验机以恒定加 载速度V对试样进行加载测试，直到所述试样径向的变形量A y达到3 % D，记录该变形量 Δ y对应的力值F ;根据公式计算所述每个试样各自的环刚度S，并取上述多个试样环刚度 的算术平均值作为竹复合压力管的初始环刚度；然后将所述每个试样以其轴线为旋转轴旋 转90°后继续置于所述试验机上进行上述加载测试，当所述试样径向的变形量Ay达到 3% D时，记录该变形量Δ y对应的力值F' ；
[0010] (2. 3)环刚度的判定：当所述初始环刚度不小于该竹复合压力管的环刚度等级值 时，且所述F'不小于90% F时，判定该竹复合压力管的环刚度合格，否则不合格。
[0011] 作为进一步优选的，当所述待检测的竹复合压力管应用于低温环境时，所述步骤 (2. 3)由如下步骤代替：
[0012] (2. 4)低温下状态调节与加载测试：将上述试验机和每个试样置于-30°C~-18°C 的环境下进行24h~48h的状态调节；然后在上述低温环境下重复所述步骤（2. 2)的操作；
[0013] (2. 5)再次常温状态调节与加载测试：再次将经过步骤（2. 4)后的所述试验机和 每个试样放置于20°C~25°C环境下进行状态调节；然后再在常温环境下重复步骤（2. 2)的 操作；
[0014] (2. 6)环刚度的判定：若所述步骤（2. 4)中获得的低温环境下的初始环刚度大于 步骤（2.2)中得到的初始环刚度，且所述步骤（2.5)得到的初始环刚度不小于所述竹复合 压力管的环刚度等级值，且所述步骤（2. 2)中的F和F'、步骤（2. 4)中的F和F'、步骤（2. 5) 中的F和F'均满足F'不小于90% F时，判定该竹复合压力管的环刚度合格。
[0015] 作为进一步优选的，所述环刚度S由式（1)确定：
[0017] 式中：S是与Ay相对应的管的环刚度，单位为N/m2;
[0018] F是与Ay相对应的力值，单位为N ;
[0019] L是试样的轴向长度，单位为m;
[0020] Λ y是管的计算直径D的变化量，单位为m ;
[0021] D是管的计算直径，单位为m，D = Dn+t，Dn是管的平均内径，t是管的平均壁厚。
[0022] 作为进一步优选的，所述加载速度V由式（2)确定：
[0023] V = O. 35 X D2A (2)；
[0024] 式中：V是加载速度，取整数，单位为mm/min ;
[0025] D是管的计算直径，单位为m ;
[0026] t是管的平均壁厚，单位为m。
[0027] 作为进一步优选的，测量长度时，根据所述试样的公称直径沿其圆周方向等分测 量多个长度，然后取平均值作为平均长度。
[0028] 作为进一步优选的，长度的测量个数采用如下方式确定：当试样公称直径 DN < 200mm，长度测量个数为3个；当试样公称直径200mm < DN < 500mm，长度测量个数为 4个；当试样公称直径DN多500_，长度测量个数为6个。
[0029] 作为进一步优选的，测量壁厚时，任取试样一端面的至少八等分间隔测量，然后取 平均值作为其平均壁厚。
[0030] 作为进一步优选的，测试过程中，所述试样的变形量通过测量所述压板的位置得 到，当管壁厚度变化超过10 %时，则直接测量试样的内径变化得到。
[0031] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的 技术优点：
[0032] 1.本发明结合竹复合压力管以竹材为基体材料、以热固性树脂为胶黏剂、采用缠 绕工艺制成的特点，相应的设计了适用于测量具有该结构的竹复合压力管的环刚度，尤其 是在低温环境下的环刚度，并对其环刚度是否满足抗压性能的要求进行检测与判断，为竹 复合压力管在低温环境下的应用提供数据支撑，具有检测效果好，判断速度快，效率高等优 点。
[0033] 2.本发明还对测试中的关键工艺参数如取样方式、加载变形量进行研究和设计， 充分结合竹复合压力管的结构特点，设计符合其结构要求的取样方式和加载变形量，以实 现竹复合压力管在低温环境下环刚度的快速测量，同时，本发明还针对竹复合压力管的应 用环境（如深季节性冻土），设计了与其应用环境相符的状态调节环境，以对试验机等设 备进行长达24小时以上的状态调节，使得测试环境与竹复合压力管的实际应用环境接近， 从而获得符合实际环境要求的竹复合压力管的环刚度，测量结果准确可靠，为竹复合压力 管在低温环境下的应用提供参考。
【具体实施方式】
[0034] 为了使本发明的目的、技术方案