CN105136580A - 一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，包括以下步骤：将试样管卡上密封装置，然后与加压系统连通并充水，对试样管进行加压直至失效；其中作为试样管的竹复合压力管既可以是待测的竹复合压力管，也可以是与该待测竹复合压力管对应的竹复合压力管缩比管。本发明通过对试样的检测步骤、试样的选取规则等进行改进，与现有技术相比能够有效解决竹复合压力管在检测过程中受损致使短时失效水压结果不准确的问题，并且该方法避免了直接检测大管径竹复合压力管，大大降低了对大管径竹复合压力管的试验条件要求，能够达到简化实际检测的技术效果。

Description

一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法

技术领域

本发明属于竹复合压力管技术领域，更具体地，涉及一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法。

背景技术

竹材料是可再生的绿色环保材料，近年来随着竹复合压力管相关技术的日益成熟(例如，中国专利文献CN101571213A、CN202327397U)，竹复合管作为一种能够承受一定压力的管道，在给排水工程、农田灌溉、石油化工防腐等场合中能够普遍替代聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢管、水泥类管、螺旋焊管、球墨铸铁管等传统管道，具有良好的应用前景。

管道在内水压作用下出现以下任意一种情况即为失效：(1)瞬时或快速泄压现象(如爆破等)；(2)可观察到的管壁漏水现象；(3)引起均匀连续加压过程中断的降压现象(如渗漏等)。输水管道的短时失效水压(即短时水压失效压力，short-timehydraulicfailurepressure)参数是管道的重要参数之一，它体现了管道的内压承受性能；由于短时失效水压参数是管道性能的重要体现，为规范短时失效水压的检测，相关现有技术也对短时失效水压的试验方法进行了相关规定，例如，为规范纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法出台的GB/T5351。

尽管现有技术中已对短时失效水压的检测方法进行了相关国家规定，但与包括纤维增强热固性塑料管在内的管道不同，竹复合压力管由于是采用竹材料缠绕工艺，现有的短时失效水压检测方法在检测过程中非常容易对竹复合压力管(如竹复合压力管中的竹材料层、树脂粘接剂等)造成破坏(这种破坏并非由短时失效水压检测方法本身的破坏性操作，如加压操作造成)，影响短时失效水压结果的准确性。而另一方面，在利用现有的检测方法在对竹复合压力管进行检测时，由于短时失效水压的试验过程中需要配备安全防护设施，而管径越大，短时失效水压试验的条件就越苛刻，非常不利于短时失效水压的实际操作。此外，大管径的竹复合压力管在进行短时失效水压试验时，由于短时失效水压试验对试样端面的几何参数要求严格，而在试验中大管径的竹复合压力管也存在装卸不便的困难。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其中通过对其关键的工艺步骤譬如试样的检测步骤、试样的选取规则等进行改进，与现有技术相比能够有效解决竹复合压力管在检测过程中受损致使短时失效水压结果不准确的问题，并且该方法避免了直接检测大管径竹复合压力管，大大降低了对大管径竹复合压力管的试验条件要求，能够达到简化实际检测的技术效果。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一段竹复合压力管作为试样管，在所述试样管的两端卡上密封装置，所述密封装置为约束端密封装置；然后，将所述密封装置与加压系统连通，并向所述试样管中充水，控制水流量，使所述试样管在5min内充满水并排除空气；支撑所述密封装置使所述试样管处于水平状态；接着，通过所述加压系统对所述试样管均匀连续的加压，直至所述试样管失效，记录失效时的压力P_，该压力P即为该试样管的短时失效水压。

作为本发明的进一步优选，所述竹复合压力管试样管为待测竹复合压力管或者与该待测竹复合压力管对应的竹复合压力管缩比管，记所述待测竹复合压力管的公称直径为D_N，

当D_N小于等于500mm时，则将所述待测竹复合压力管作为所述试样管，所述压力P即为该待测竹复合压力管的短时失效水压；

当D_N大于500mm时，则将所述竹复合压力管缩比管作为所述试样管；

所述待测竹复合压力管的公称直径D_N与所述竹复合压力管缩比管的公称直径D_N’的比值λ满足λ＝D_N:D_N’＝(2～6)，所述待测竹复合压力管的环刚度与所述竹复合压力管缩比管环刚度的比值为λ；λ×P即为所述待测竹复合压力管的短时失效水压。

作为本发明的进一步优选，所述待测竹复合压力管的压力等级与所述竹复合压力管缩比管压力等级的比值为λ。

作为本发明的进一步优选，所述竹复合压力管缩比管的公称直径D_N’不小于200mm。

作为本发明的进一步优选，所述加压系统为电动试压泵或者带有压力调节器和液压蓄存器的氮气瓶供压系统。

作为本发明的进一步优选，所述加压所用的加压时间为60s～70s。

作为本发明的进一步优选，所述试样管在卡上所述密封装置之前，在21℃～25℃的空气环境中至少放置了16h。

作为本发明的进一步优选，所述约束端密封装置采用密封塞密封时，所述密封塞与所述试样管相接触的边缘进行倒角处理。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过对短时失效水压检测方法的各个操作步骤进行改进，使该检测方法能够结合竹复合压力管的特点，得到更为准确的短时失效水压结果。

本发明将竹复合压力管的进水时间控制在5min之内，在确保充水效果的基础上，减小了水体对竹复合压力管的干扰，排除了检测过程中常规的非破坏性操作(除加压外的其他操作)对竹复合压力管的结构(如竹材料层、树脂层等)的不利影响。现有的管道短时失效水压检测中，进水时间往往是根据单位时间内向管道里充水的水流量和待测管径及长度的大小而变化。本发明通过对竹复合压力管的进水时间进行限制，能够减少水体对竹复合压力管造成压力的时间，进而减少对其内层结构的影响，使检测得出的短时失效水压更加准确。

优选的，本发明对于大管径的待测竹复合压力管，采用与其对应的竹复合压力管缩比管作为试样管，通过检测该竹复合压力管缩比管的短时失效水压，就能够得出待测的大管径竹复合压力管的短时失效水压，降低了对检测条件的要求，试样管装卸方便，可大大减少检测成本，简化实际检测操作。竹复合压力管缩比管除公称直径外，其他参数(如环刚度、压力等级等)也与待测竹复合压力管呈等比例缩小。此外，本发明还进一步限定了竹复合压力管缩比管的公称直径不小于200mm，因此可将大部分试样管的公称直径控制在200mm～500mm的范围内，并且最大可用于检测公称直径达3000mm的待测竹复合压力管，能够满足大部分竹复合压力管的检测需求。另外，将试样管的公称直径范围与进水时间控制在5min之内的检测条件相对应，无须对短时失效水压检测系统中的进水系统作大的改进即可满足各种大管径竹复合压力管的检测需要，并且进水系统的充水速率相对稳定，非常便于实际操作。另外，约束端密封装置采用密封塞密封时，所述密封塞与所述试样管相接触的边缘进行倒角处理，以使该密封塞卡入时不会破坏竹复合压力管内衬层。

综上，本发明通过对竹复合压力管试样的检测步骤进行改进，将进水时间控制在5分钟之内，并且对于大管径的待测竹复合压力管采用与其对应的竹复合压力管缩比管作为试样管进行检测，通过对试样管均匀、连续加压，直至试样失效(如管壁漏水，瞬时或快速泄压)，得到失效压力即短时失效水压的数据。

附图说明

图1是检测竹复合压力管短时失效水压方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

图1所示为检测竹复合压力管短时失效水压方法的流程示意图。

待测竹复合压力管G1公称直径D_N为300mm，压力等级0.8MPa，则G1即为试样S1。

将S1在25℃的空气环境中放置16h，然后在试样S1两端卡上密封装置，该密封装置带有密封塞，该密封塞与S1相接触的边缘做了倒角处理。支撑所述密封装置使试样S1处于水平状态，所述密封装置为约束端密封装置；接着，将密封装置与加压系统连通，该加压系统为电动试压泵，然后向试样里充水，使试样里充满水并排尽空气；试样从开始充水到充满水的进水时间为5min；

通过所述加压系统均匀连续的加压，直至试样S1失效，加压时间为60s；记录失效时的压力P，P即为待测竹复合压力管G1的短时失效水压。

S1的P为3.325MPa，不小于管道压力等级(0.8MPa)的4倍。

实施例2

待测竹复合压力管G2公称直径D_N为800mm，压力等级0.6MPa，测得其环刚度为8240N/m²，将G2作为试样S2。另外，选取缩比比例为2：1(即比例因子λ＝D_N:D_N’＝2)的竹复合压力管作为管G2的缩比管G2’，管G2’的公称直径D_N’为400mm，压力等级为0.3MPa，环刚度为4120N/m²，将G2’作为试样S2’；

将S2和S2’在25℃的空气环境中放置16h，然后分别在试样S2和S2’的两端卡上密封装置，支撑所述密封装置使试样S2和S2’均处于水平状态，所述密封装置均为约束端密封装置；接着，将密封装置与加压系统连通，该加压系统为带有压力调节器和液压蓄存器的氮气瓶供压系统，然后分别向试样S2和S2’里充水，使试样S2和S2’里均充满水并排尽空气；试样S2和S2’从开始充水到充满水的进水时间均为3min；

通过所述加压系统均匀连续的加压，直至所述试样S2和S2’失效；试样S2和S2’的加压时间均为70s；分别记录试样S2和S2’失效时的压力P₀为2.509MPa_，P为1.256MPa，P₀和P即为管G2和管G2’的短时失效水压。可以看出，P₀和P均大于相应压力等级的四倍(管G2’的压力等级为0.3MPa)，并且P₀与P的比值为1.998，几乎等于比例因子2，与比例因子相差比例因子的0.1％，小于1％，可见，用缩比管G2’进行短时失效水压试验结果乘以比例因子λ后(即λ×P)则为管G2的短时失效水压(P₀)。

实施例3

待测竹复合压力管G3，公称直径D_N为800mm，压力等级为0.6MPa，测得其环刚度为8240N/m²，将G3作为试样S3。另外，选取管G3的竹复合压力管缩比管G3’，G3’管的公称直径D_N’＝200mm，缩比比例为4:1(即比例因子λ＝D_N:D_N’＝4)，G3与G3’两者的公称直径、压力等级、环刚度比值均为4，将G3’作为试样S3’；

将S3和S3’在25℃的空气环境中放置16h，然后分别在试样S3和S3’的两端卡上密封装置，支撑所述密封装置使试样S3和S3’均处于水平状态，所述密封装置均为约束端密封装置；接着，将密封装置与加压系统连通，然后分别向试样S3和S3’里充水，使试样S3和S3’里均充满水并排尽空气；试样S3和S3’从开始充水到充满水的进水时间均为5min；

通过所述加压系统均匀连续的加压，直至所述试样S3和S3’失效；试样S3和S3’的加压时间均为60s；分别记录试样S3和S3’短时失效水压P₀为2.509MPa，P为0.625MPaP₀是P的4.0144倍，该倍数与比例因子4相差比例因子的0.36％，差异小于1％。

实施例4

待测竹复合压力管G4公称直径D_N为1000mm，压力等级为1.2MPa，测得其环刚度为13124N/m²，将G4作为试样S4。另外，选取管G4的竹复合压力管缩比管G4’，缩比比例为3：1(即比例因子λ＝D_N:D_N’＝3)，G4与G4’两者的公称直径、压力等级、环刚度比值均为3，将G4’作为试样S4’；

将S4和S4’在25℃的空气环境中放置16h，然后分别在试样S4和S4’的两端卡上密封装置，支撑所述密封装置使试样S4和S4’均处于水平状态，所述密封装置均为约束端密封装置；接着，将密封装置与加压系统连通，然后分别向试样S4和S4’里充水，使试样S4和S4’里均充满水并排尽空气；试样S4和S4’从开始充水到充满水的进水时间均为3min；

通过所述加压系统均匀连续的加压，直至所述试样S4和S4’失效；试样S4和S4’的加压时间均为60s；分别记录试样S4和S4’短时失效水压P₀为5.136MPa，P为1.708MPa两者比值为3.007，与比例因子3相差比例因子的0.23％，差异小于1％。

实施例5

待测竹复合压力管G5公称直径D_N为1800mm，压力等级为0.4MPa，测得其环刚度为6173N/m²，将G5作为试样S5。另外，选取管G5的竹复合压力管缩比管G5’，G5’管缩比比例为6：1(即比例因子λ＝D_N:D_N’＝6)，G5与G5’两者的公称直径、压力等级、环刚度比值均为6，将G5’作为试样S5’；

将S5和S5’在25℃的空气环境中放置20h，然后分别在试样S5和S5’的两端卡上密封装置，所述密封装置均为约束端密封装置；接着，将密封装置与加压系统连通，分别向试样S5和S5’里充水，使试样S5和S5’里均充满水、排尽空气，并且支撑所述密封装置使试样S5和S5’均处于水平状态；试样S5和S5’从开始充水到充满水的进水时间均为5min。

然后，通过所述加压系统均匀连续的加压，直至所述试样S5和S5’失效；试样S5和S5’的加压时间均为70s；分别记录试样S5和S5’短时失效水压P₀为1.748MPa，P为0.289MPa，两者比值为6.048，与比例因子6相差比例因子的0.8％，差异小于1％。

上述实施例中，作为与待测竹复合压力管对应的竹复合压力管缩比管，除了公称直径需要满足要求外，缩比管的环刚度也需满足要求。例如，竹复合压力管(包括待测竹复合压力管和竹复合压力管缩比管)它们的环刚度可按以下方法检测：

测试设备、测试环境及试样按照GB/T5352的规定，加载速度按式(1)确定。按式(2)进行计算，取3个试样环刚度的算术平均值作为测试结果。

V＝3.5×10^-4D²/t…………………(1)

式中:

V——加载速度，取整数，管径大于500mm时可修约到个位数为0或5，单位为毫米每分钟(mm/min)；

D——管的计算直径(对应外径)，单位为毫米(mm)，D＝D_n+t；

t——管壁实际测试厚度，单位为毫米(mm)；

D_n——管的内直径，单位为毫米(mm)；

S＝0.01935×F/Δy…………………(2)

式中：

S——环刚度，单位为牛每平方米(N/m²)；

Δy——管直径变化量，取试样计算直径的3％，单位为米(m)；

F——与Δy相对应的线载荷，单位为牛每米(N/m)。

当然，本发明中的缩比管也可按生产过程经验，根据缩比管的公称直径、环刚度、压力等级等要求，对缩比管的结构(如壁厚、内部铺层等)进行设计，从而直接生产出符合要求的竹复合压力管缩比管。

上述实施例中未详细说明的地方均为现有技术，可以参见例如GB/T5351；例如，外径的测量可按GB/T5351中的方法将外径的平均值作为外径测量的最终结果；试样管两密封段间长度等均可参照GB/T5351中记载的方式设置。尽管根据竹复合压力管的应用条件，竹复合压力管的短时失效水压的要求可能会发明变化，但一般通过本发明检测得到的竹复合压力管短时失效水压应不小于管道压力等级的4倍，以满足管道应用中的突发例外情况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一段竹复合压力管作为试样管，在所述试样管的两端卡上密封装置，所述密封装置为约束端密封装置；然后，将所述密封装置与加压系统连通，并向所述试样管中充水，控制水流量，使所述试样管在5min内充满水并排除空气；支撑所述密封装置使所述试样管处于水平状态；接着，通过所述加压系统对所述试样管均匀连续的加压，直至所述试样管失效，记录失效时的压力P，该压力P即为该试样管的短时失效水压。

2.如权利要求1所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述竹复合压力管试样管为待测竹复合压力管或者与该待测竹复合压力管对应的竹复合压力管缩比管，记所述待测竹复合压力管的公称直径为D_N，

当D_N小于等于500mm时，则将所述待测竹复合压力管作为所述试样管，所述压力P即为该待测竹复合压力管的短时失效水压；

当D_N大于500mm时，则将所述竹复合压力管缩比管作为所述试样管；

所述待测竹复合压力管的公称直径D_N与所述竹复合压力管缩比管的公称直径D_N’的比值λ满足λ＝D_N:D_N’＝(2～6)，所述待测竹复合压力管的环刚度与所述竹复合压力管缩比管环刚度的比值为λ；λ×P即为所述待测竹复合压力管的短时失效水压。

3.如权利要求2所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述待测竹复合压力管的压力等级与所述竹复合压力管缩比管压力等级的比值为λ。

4.如权利要求2所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述竹复合压力管缩比管的公称直径D_N’不小于200mm。

5.如权利要求1所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述加压系统为电动试压泵或者带有压力调节器和液压蓄存器的氮气瓶供压系统。

6.如权利要求1所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述加压所用的加压时间为60s～70s。

7.如权利要求1-6任意一项所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述试样管在卡上所述密封装置之前，在21℃～25℃的空气环境中至少放置了16h。

8.如权利要求1-7任意一项所述用于确定竹复合压力管短时失效水压的检测方法，其特征在于，所述约束端密封装置采用密封塞密封时，所述密封塞与所述试样管相接触的边缘进行倒角处理。