专利名称：基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法
技术领域：
本发明涉及增强热塑性塑料复合管的设计与检验领域，特别是涉及基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法。
背景技术：
增强热塑性塑料复合管(Reinforced Thermoplastic Pipe，简称RTP)是近年来新发展起来，相对传统的金属管道或塑料管道具有显著优势的新型管材。它结合了增强材料的高强度和基体材料的柔韧性和耐腐蚀性等特点，因此它不仅能够承受很高的工作压力，而且同时保持着类似聚乙烯管道般的韧性。RTP通常为三层结构内层是高密度聚乙烯 (HDPE)等热塑性材料；中间层是由钢丝或其他高强度纤维构成的增强层；外层是HDPE等热塑性塑料构成的保护层。由于RTP独特的结构特点，使它集传统金属管道与塑料管道的优势于一体，因此能应用于各种高压、腐蚀及大变形等恶劣环境工况的工程。目前，RTP管已大量应用于我国的石油、化工、市政建设等相关领域，如油气输送、 泥浆矿产输送以及供水等。随着“十二五”规划中发展海洋经济，制定和实施海洋发展战略的提出，我国着手开发300万平方公里的海域下丰富的海洋油气和矿产等资源。输送海底资源的管道由于面临着海底暗流扰动、高压、微生物侵蚀以及化学腐蚀等一系列恶劣条件， 因而要求RTP管道具有更高的可靠性。近年来，天津工业大学谢霞等对纤维缠绕复合管进行了理论分析与试验研究，提出了复合管轴线抗压强度的预测方法。浙江大学郑津洋、唐任仲等开展了对钢丝缠绕增强塑料复合管的力学性能、基于强度的设计和优化方法的研究工作，提出了复合管的强度和稳定性分析方法，从而为复合管的安全应用奠定了理论基础。这些理论模型和研究成果已逐渐用于指导生产实践，为RTP管的安全使用提供了技术支持。然而，随着RTP使用范围的扩大和使用年限的增加，其长时使用寿命的问题也越来越受到关注。现阶段RTP管道的设计和检验还是主要参考借鉴钢管或塑料管的设计或检验方法。如建设部标准CJ/T 189-2007《钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材及管件》中检验钢丝缠绕增强塑料复合管仍参照GB15558. 1《燃气用埋地聚乙烯管道系统第1部分管材》中对PE管的检验要求，做20°C和80°C的16 耐压试验。RTP相关的国内外研究也大多采用高温加速试验方法，然后采用标准外推法(IS09080 Plastics piping and ducting systems—Determination of the long-term hydrostatic strength of thermoplastics materials in pipe form by extrapolation，对应中国标准为 GB/T 18252 塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定)预测管材是否能达到50年的使用寿命。但实际上RTP管和HDPE管的承载机理是不相同的RTP管在服役过程中主要由增强材料承担载荷，其中的基体材料随着使用时间增加逐渐发生松弛；而HDPE管在服役过程中一直由HDPE本体承担载荷，其在使用过程中慢慢蠕变并伴随着壁厚减薄等现象。因此，现有的这种针对RTP长时寿命的检验方法只能徒增加产品的成本，却对质量控制起不到有益的作用。RTP迫切需要有合适的寿命预测与检验方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法。为解决技术问题，本发明采取的技术方案是提供一种基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法，包括以下步骤(1) RTP爆破试验通过快速爆破试验，测量RTP的平均爆破压力Pb及其对应的平均爆破时间tb ；(2) RTP耐压试验将RTP迅速打压至某一设定压力，然后维持该压力直至RTP爆破，调整设定压力以控制耐压时间在72 10000小时；测量平均爆破压力Pn、对数爆破时间均值tln以及对数平方爆破时间均值、η ；(3)对RTP的增强材料进行拉伸试验，测量其断裂伸长率的平均值ε f ；(4)对RTP的基体材料进行拉伸试验，先以恒定的应变率aS拉伸至应变ε g后，再保持30min，测量基体材料在松弛前后的力比h ；所述ε g按如下方法选取(a)若RTP的增强材料为正反错绕的钢丝或芳纶纤维材料，则
权利要求
1.基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法，包括以下步骤(1)RTP爆破试验通过快速爆破试验，测量RTP的平均爆破压力Pb及对应的平均爆破时间tb ；(2)RTP耐压试验将RTP迅速打压至某一设定压力，然后维持该压力直至RTP爆破，调整设定压力以控制耐压时间在72 10000小时；测量平均爆破压力Pn、对数爆破时间均值 tln以及对数平方爆破时间均值t2n ；(3)对RTP的增强材料进行拉伸试验，测量其断裂伸长率的平均值￡f;(4)对RTP的基体材料进行拉伸试验，先以恒定的应变率劣拉伸至应变εg后，再保持 30min，测量基体材料在松弛前后的力比h ；所述ε g按如下方法选取(a)若RTP的增强材料为正反错绕的钢丝或芳纶纤维材料，则
2.根据权利要求1所述的检验方法，其特征在于，在RTP爆破试验和RTP耐压试验中， 试验温度设定为RTP实际使用时的环境温度Ta，试验在空气中进行，试样内的介质为水或实际输送介质。
3.根据权利要求1所述的检验方法，其特征在于，在对RTP增强材料和基体材料的拉伸试验中，试验温度设定为RTP实际使用时的环境温度Ta。
全文摘要
本发明涉及增强热塑性塑料复合管的设计与检验领域，旨在提供一种基于设计寿命的增强热塑性塑料复合管的检验方法。该方法包括以下步骤RTP爆破试验、RTP耐压试验、对RTP的增强材料进行拉伸试验、对RTP的基体材料进行拉伸试验、得到基于设计寿命的RTP长时爆破压力Plife，最后比较长时爆破压力Plife与设计压力Pdesign的关系，如果Plife≥K′·Pdesign，则判断产品为合格。通过本发明的方法，可实现通过短时试验预测与检验RTP管长时使用年限下的爆破压力，避免了传统基于外推法的长时静液压强度测量方法需要做大量长时静液压试验测试的工序，节约了RTP生产成本，缩短了生产周期，增加RTP的可靠性与产品竞争力。
文档编号G01N3/08GK102183407SQ20111006335
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者施建峰, 郑津洋, 郭伟灿, 饶静 申请人:浙江大学