对国家标准草案的意见.doc

对给水用钢丝网增强聚乙烯复合管道国家标准草案的意见 北京塑料工业协会 张玉川2013-1 在2013年1月14日TC48组织的标准讨论会议上见到了给水用钢丝网增强聚乙烯复合管道 （以下简称SRTP）国家标准的草案和编制说明。知道国标草案中去除了建设部行业标准CJ/T 189-2007钢丝网骨架增强聚乙烯复合管道中要求在多个测试点下进测试短期静液压强度的要求，我认为是不对的。国标草案把对于SRTP管材的耐压试验（包括型式试验和出厂检验）减为爆破压力试验和试验时间只有1小时的20短期静液压试验是不足以判断管材的耐压能力和使用寿命，不能保证产品质量的。在会议上听到起草者的解释是认为SRTP的破坏方式都是钢丝断裂，管材的耐压能力和使用寿命就决定在钢丝是否断裂，可以钢丝断裂作为爆破失效的依据。起草者认为：根据SRTP管材的爆破压力会下降(因为初期聚乙烯能少量分担部分负载，聚乙烯随即松驰，使钢丝承受应力增加)，但是经过几千小时下降10%左右后就稳定下来（以后内压负载几乎完全由钢丝承受）的规律，对SRTP管材只要进行初期爆破压力试验就可以判断管材的耐压能力（取安全系数2.7）和保证50年使用寿命。换句话说国标草案完全不考虑其他破坏方式的可能，认为聚乙烯的作用只是影响到钢丝承受的应力大小。我认为是错误的。十多年实践证明SRTP的破坏方式有多种：最多见的是增强钢丝断裂，但也可能在钢丝之间没有被增强的塑料部分（以下简称塑料窗）破裂，还可能因为钢丝和聚乙烯的粘合破坏使钢丝从管端后抽造成所谓灯笼形破坏。所以SRTP的耐压能力和使用寿命不仅仅取决于钢丝（强度，直径，数量，位置分布，张力均匀），而且取决于聚乙烯（材质，厚度，塑料窗尺寸）和粘接树脂（材质，用量，分布）。聚乙烯和粘接树脂都是热塑性塑料。众所周知热塑性塑料的短期性能和长期性能有很大差别。SRTP标准中必须有检验聚乙烯和粘接树脂部分质量的测试来证明能够安全使用50年。国标草案中规定的测试不能检验出聚乙烯和粘接树脂这两部分的质量。钢丝缝隙部分的菱形塑料窗在承受内部液压下形成的应力和应变（包括在周边的剪切应力，在中央部分的弯曲应力等）很复杂。因为难以计算只能根据经验设计并依靠测试来检验。粘接树脂部分同样如此。最现实的方法是借鉴聚乙烯管的标准通过在几个测试点进行耐压试验检验SRTP中塑料部分的质量。确认聚乙烯管能够安全使用50年的公认方法是在几个测试点进行耐压试验，即在提高温度或应力下的加速试验。这些测试点是从其所用材料的长期性能曲线上选择的。如果管材能够通过这些试验就判断其质量是合格的，认为此管材使用在公称压力（即工作在规定设计应力下）下可有50年寿命（在其他性能也都合格下）。为了可靠，最好是多选择几点和选较长试验时间，为了经济实用，塑料管通常选三点以上，至少有一点到1000小时。国家标准GB/T13661-2000给水用聚乙烯管材中6.4条表10管材的静液压强度中规定测试条件如下：序号项目环向应力要求PE63PE80PE100120静液压强度（100h）8.09.012.4不破裂，不渗漏280静液压强度（165h）3.54.65.5不破裂，不渗漏380静液压强度（1000h）3.24.05.0不破裂，不渗漏 在此表中规定的是测试中的环向应力（单位MPa）。GB/T13661-2000规定的设计应力（即在公称压力下的环应力）是：5 MPa（PE63），6.3 MPa （PE80），8MPa （PE100）。所以管材的静液压强度的测试条件也可以用测试压力和公称压力的比例值表示。序号项目测试压力和公称压力PN的比例要求PE63PE80PE100120静液压强度（100h）1.6PN1.43PN1.55PN不破裂，不渗漏280静液压强度（165h）0.7PN0.73PN0.69PN不破裂，不渗漏380静液压强度（1000h）0.64PN0.64PN0.63PN不破裂，不渗漏我们有理由相信同样是热塑性塑料，同样是由于承受内压形成应力，同样要防止蠕变破坏（因为材料性能差或因为应力过大不到50年提前破坏）的SRTP可以同样通过在几个测试点进行的耐压试验判断质量。建设部行业标准CJ/T 189-2007规定在多个测试点下进测试短期静液压强度试验是正确和必要的。尽管当年因为没有经验对于测试点的选择和要求不尽合适，在十年应用中造成不少困扰。但是从这些测试和常常出现的问题，促进了对聚乙烯和粘接树脂质量的重视（如粘接树脂的耐热性能），部分阻止了假冒伪劣产品。测试点的选择和要求不尽合适应该修正完善，但是全盘否定这些测试就无理了。CJ/T 189-2007规定是：用途符号试验温度短期静液压力及爆破压力/MPa试验时间/h性能要求L,T20公称压力x 21不破裂，不渗漏80公称压力x 2 x0.616520爆破压力公称压力x 3爆破Q燃气用20公称压力x1.6 x 21不破裂，不渗漏80公称压力x1.6 x 2 x 0.616520爆破压力公称压力x 3.3x1.6爆破注：当dn250时爆破压力试验不作强制性要求 CJ/T 189-2007借鉴塑料管标准的原则是正确的，但是存在不足和不当处：1）测试塑料部分质量的只有两个测试点：20 1小时和80165小时。应该要有三个测试点。1小时的测试点时间太短，此外还应该有1000小时的。2）规定在80 165小时 公称压力x 2 x0.6（1.2PN）测试不合理。聚乙烯应该在80 165小时0.7PN下测试（根据聚乙烯长期性能曲线）。另一方面，粘接树脂耐热性能较差，在80测试可能因为粘接树脂软化造成钢丝后抽造成破坏，换句话说这个测试点选的温度偏高。3） dn250时爆破压力试验不作强制性要求完全没有道理，不做爆破压力试验怎么能保证大直径SRTP的质量？ 我建议输水用SRTP的静液压力试验条件借鉴国家标准GB/T13661-2000给水用聚乙烯管材选择以下三个测试点（不包括检验钢丝部分的爆破压力试验）。测试点是从PE100的长期性能曲线上选择的：试验温度试验时间h试验压力201001.5 PN型式检验601651.1 PN出厂检验 型式检验6010001 PN型式检验说明：1）我是根据我手中的PE100 长期性能曲线图选择的测试点（见附图），仅供参考。建议测试点的选择要请塑料树脂专家和标准工作专家研究后商定。2）选择60是因为粘接树脂耐热性能较差，选择比其软化点低一些的温度。3）把60165小时作为出厂检验是借鉴GB/T13661。在CJ/T189和国标草案中出厂检验只做20 1小时是不能检验出塑料长期性能的。 国标草案起草人认为SRTP不是塑料管所以借鉴塑料管标准是不科学的，严重影响该行业的发展（编制说明10页）。以ISO 9080为代表的一整套理论（以下简称9080理论）是为了解决判断塑料管长期寿命发展起来的。但是作为其基础的时温等效原理和外推的统计学方法是适用于所有热塑性塑料的。这套建立在大量试验研究上的理论是国际公认的，是已经为塑料管50年实践验证的。发展增强塑料管可以和应该借鉴。 可以设想，如果一SRTP管材的塑料部分有质量缺陷，例如 塑料窗的某处壁厚过薄，或用的材料性能差，该处的应力就会大于其材料的容许应力（保证50年寿命的应力），在爆破压力试验中不一定会暴露，但在三个测试点的静液压力试验中，通过提高温度或提高压力的加速试验下就会失败。 （有一个其他塑料制品借鉴9080理论通过短期试验推断长期性能的实例：塑料检查井欧洲标准EN 13598。塑料检查井的关键性能是承受外压下抗压屈失稳和变形，采用的试验方法是1000小时的真空试验。为什么1000小时的试验可以判断50年使用寿命呢，就是借鉴了9080理论对测试结果进行外推。） 国标草案起草提出要以时压等效方法作为SRTP长期性能预测的方法（编制说明12页）的新理论作为国家标准依据。国家标准不是学术论文，一个国家的标准的依据必须是经过充分验证（试验验证和实践验证），在业内取得共识的理论。时压等效方法新理论显然是难以让人信服的。例如：国标起草者得出的爆破压力和时间的关系只是根据时间不长的少量试验（提供的曲线图到5x103小时，据说目前最长到20000小时），而管材要求的使用寿命是50年（438000小时）。又如新理论认为只有聚乙烯的应力松弛可能影响钢丝的应力，其实在粘接树脂失效造成灯笼形局部膨胀时钢丝中的应力也会增大（因为管径增加）。 可以设想，如果这个国标草案被通过，没有了能够检验塑料部分质量的测试，必然为假冒伪劣产品打开了方便之门。塑料业者都知道很多质量低劣的聚乙烯和粘接树脂（包括回收