热塑性塑料管材 耐液体化学品 分级 第 1 部分：浸没试验方法 征求意见稿

1热塑性塑料管道系统耐化学性初步评价第1部分：试验方法本文件规定了用于输送化学品的热塑性塑料管材、管件、片材和阀门部件的耐化学性初步评价方法。本方法提供了无压力或应力（如土壤载荷、动态应力和内应力）条件下热塑性塑料管材、管件、片材和阀门部件输送化学品的适用性信息。注：评价塑料材料耐液体、气体及其混合物或多相流体相容性的检测方法见GB/T34903.1[GB/T11547给出了适用于塑料材料耐化学性的完整的评价方法，而不仅限于塑料管道系统中管材、管件、片材和阀门部件的耐化学性评价。本文件不考虑抗疲劳性、抗渗透性、抗快速气体减压性。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分：总则GB/T1040.2塑料拉伸性能的测定第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件GB/T8804.2热塑性塑料管—拉伸性能的测定—第2部分：硬聚氯乙烯(PVC-U)、氯化聚氯乙烯(PVC-C)和高抗冲聚氯乙烯(PVC-HI)管材GB/T8804.3热塑性塑料管材拉伸性能的测定第3部分：聚烯烃管材GB/T11547塑料耐液体化学试剂性能的测定GB/T17200橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机（恒速驱动）技术规范3术语和定义、符号、缩略语3.1术语与定义本文件没有需要界定的术语与定义。3.2符号、缩略语下列符号、缩略语适用于本文件。ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（Acrylonitrile-butadiene-styrene）ECTFE乙烯-三氟氯乙烯共聚物（Ethylene-ChlorotrifluoroethyleneCopolymer）PA-U:未增塑聚酰胺（PolyamideUnplasticized）PA-U11:未增塑聚酰胺-11（PolyamideUnplasticized11）PA-U12:未增塑聚酰胺-12（PolyamideUnplasticized12）PB聚丁烯（Polybutylene）PE聚乙烯(Polyethylene)PE-X交联聚乙烯(Cross-linkedpolyethylene)2PEX-Xa：过氧化物交联聚乙烯（Peroxidecross-linkedpolyethylene）PEX-Xb：硅烷交联聚乙烯（Silanecross-linkedpolyethylene）PEX-Xc：辐照交联聚乙烯（Radiationcross-linkedpolyethylene）PP聚丙烯（Polypropylene）PP-B嵌段共聚聚丙烯（Polypropyleneblockcopolymer）PP-H均聚聚丙烯（Polypropylenehomopolymer）PP-R无规共聚聚丙烯（Polypropylenerandomcopolymer）PP-RCT耐高温β-晶型聚丙烯（Polypropylenerandomcrystallinitytemperature）PVC聚氯乙烯（Polyvinylchloride）PVC-C氯化聚氯乙烯（Polyvinylchloride-chlorinated）PVC-HI高抗冲聚氯乙烯（Polyvinylchloride-highimpact）PVC-U硬质聚氯乙烯（Polyvinylchloride-unplasticized）PVDF聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride)PFA四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（Perfluoroalkoxy）PTFE聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene）4原理优选用待测原材料制备的壁厚为1.8mm～3.2mm的管材或板材，并从其上制取标准拉伸样条（见图1）将一组试样在试验室环境（室内，23℃±2℃,相对湿度50%±5%）中存放，以便与浸没试验后的样品进行性能对比；将其他试样完全浸没于试验用的化学品中。根据GB/T11547选择标准化的测试周期。当有下列情况时，管材、管件、片材和阀门部件输送特定介质的适用性需进一步评估：——输送液体可渗透进材料时；——输送介质会受表面静电危害时（例如，闪点低于55℃的液体；闪点测定方法见ISO1516）；——浸没液体能对试样产生特殊效应时（例如应力开裂现象此时可按GB/T43316系列标准评价。GB/T11547不仅涵盖液体化学品，也包括挥发性流体。因此，认为本方法也适用于气态流体。5材料5.1试验流体当需要了解用于输送特定化学品的热塑性塑料管材、管件、片材和阀门部件的性能信息时，应使用其在正常工作条件下输送的流体。工业流体的成分通常不是绝对恒定的；因此应尽可能使用指定的化学流体进行试验，无论其为单组分或混合物，以便尽可能代表相关化学品的作用。浸没试样所需的流体体积应符合GB/T11547的规定。5.2辅助材料用于干燥试样的滤纸或类似材料。6实验仪器6.1容器3在浸没温度下，当试验液体的蒸气压可以忽略时使用带盖或塞子的容器来盛放试样液；当在试验温度下试验介质为气态或为易挥发液体，应使用带有回流冷凝器的容器，或者可以密封的容器（例如高压釜），并能在注入试验介质前抽真空。容器应能够对所盛装的流体具有化学耐受性。容器宜透明并带有刻度。6.2可控的密封环境、恒温水浴或恒温烘箱能够将容器的温度维持在所需温度范围内，精度为±2℃。6.3天平分度值不低于0.1mg。6.4高型称量瓶6.5千分尺或等效仪器用于测量试样的厚度和宽度，测量精度为0.02mm。6.6拉伸试验机测试速度为1mm/min，25mm/min和100mm/min，配备精度为±2.5%的引伸计和夹具。载荷能力和测量精度应符合GB/T17200规定。载荷和伸长率数据应通过自动记录的曲线或直接观察获得。容器应得到适当保护，以确保周围环境和参与试验人员的安全。在涉及气体试验或需要防止挥发性介质泄漏时，应在通风橱内进行。7试样7.1形状和尺寸试样的形状和尺寸应如图1所示。注：本试样为GB/T1040.2规定的1BA型试样尺寸。符号说明：b窄平行边部分的宽度：5mm±0.5mmb1两端宽度:10mm±0.5mm48804.38804.3d厚度：见GB/T8804.2和GB/Tl0标距：25mm±0.5mml1窄平行边部分的长度：30mm±0.5mml2夹持点间的初始距离：60mm±5mml3总长度，最小值：75mmR半径，最小值：30mm1标距标识7.2试样数量取三组试样用于浸没，每组至少五个试样。从（7天、14天、28天、56天、112天）序列中选择连续的三个时长（天数），分别作为三组试样的浸没时长。试样在试验温度下与试验介质完全接触。达到时长后按第10章的规定进行测试。注：对于氟化热塑性塑料（如PVDF、ECTFE、P），另取一组至少五个试样在空气中保存（室内，23℃±2℃,相对湿度50%±5%用于确定初始拉伸性能。试样的使用见8.2。7.3试样的准备用于制备试样的管材、管件、板/片或阀门部件，应符合下列条件：—应至少提前3天完成制造，其中聚丁烯（PB）应至少提前10天制造，聚偏二氟乙烯（PVDF）则应至少提前7天制造；—试样应在最佳加工条件下制备，以避免任何可能影响耐化学性测试结果的缺陷，并应符合GB/T1040.1和GB/T1040.2规定；—优选塑料管材、管件、片材和阀门部件的壁厚在1.8mm～3.2mm之间，外径优选在75mm～110mm之间。），试样在制备时应使其轴线平行于管材、管件、片材和阀门部件的轴线，并应均匀地从其圆周方向取样。试样可通过可用的任何方法（例如冲裁、机械加工等）获得，需确保试样的性能和试样尺寸。7.4试验前试样的状态调节试验前，试样应在(23±2)℃和（50±5）%的相对湿度下保持至少24小时。根据原材料制造商的说明，试样可以在浸没之前接受退火处理。8浸没过程8.1通则按照GB/T11547中规定试验步骤和以下要求进行试验。58.2试样数量和预期用途a)用1组（至少5个）试样来测定初始拉伸性能；b)用3组（每组至少5个）试样来确定8.5中定义的浸没时间t1,t2和t3后的质量变化和拉伸性能的变化（见8.5）；8.3每次浸没前的步骤在浸没前测量标距内试样的宽度和厚度，精确到0.02mm，并对试样进行清晰的标记，防止混淆。8.4试验温度用适当的方法将测试液体保持在表1中“√”符号所示的温度之一。表1试验温度材料浸没温度℃23±240±260±280±2100±2120±2PE√√√ ---PP(PP-R,PP-H,PP-B和PP-RCT)√√√√ ---PB√√√√ ---PE-X(PE-Xa,PE-Xb,PE-Xc)√√√√—---ABS√√√ ---PVC(PVC-U,PVC-HI)√√√ PVC-C√√√√ PVDF√√√√√√PA-U(PA-U11,PA-U12)√√√√ ECTFE√√√√√√PFA√√√√√√PTFE√√√√√√如果测试液体的沸点低于表1中给出的温度，则应在该液体的沸点处进行测试。注1：这些试验温度是标准测试温度。还可以根据预期应用中的使用温度和被测试材料的物理性能使用其他测试温8.5浸没时间从以下浸没时间中选择3个连续的浸没时间t1,t2和t3，将试样浸没在试验液中，达到所选择的浸没时间时试样从测试流体中取出，按照第9、10和11章进行外观、物理和机械性能评估：（112±1.0）天（7±1.0）天（14±1.0）天（28±1.0）天（56±1.0）天注：可根据原材料制造商的建议，可以按GB/T1154（112±1.0）天8.6使用的流体量6如果试样不含可萃取或易侵蚀成分，浸没用试验液体量可按试样总表面积计算，每cm2最少使用4mL，或每个试样最少使用30mL（取大者）。如果在试验温度下化学品为气态，则应首先排除容器中的空气，然后再充入试验介质直至1个大气压。8.7试样放置在下列条件下完全浸没试样，并记录开始浸没的时间：a)对于同种试样可以放置在同一个容器中，各试样不允许互相接触；b)试样与容器壁接触的面积应尽可能小，例如试样的一边在容器底部，另一边靠在容器壁上，或悬挂试样；c)如果有需要，容器应被盖住或塞住，并放置在恒温箱中。注：如果环境光线可能影响液体对样品的作用，建议将浸没试样的容器放至暗8.8试样液维护浸没试样时，每天搅拌试验液体，至少每30天更换一次。根据需要补充试验液体以保持试样面积与液体的体积比。如果液体不稳定（例如次氯酸钠溶液），则应频繁补充。如果发生泄漏，应适量补充以恢复试验初始状态。8.9试样干燥在浸没期结束时，等待试样完全冷却至环境温度，然后从液体中取出试样，并按照以下方法进行干燥：——如果是液体，用滤纸或不掉绒的布擦干；——如果是挥发性溶剂或湿气，需快速干燥试样。在处理试样时，应穿戴个人防护装备。9浸没后试样的外观检查按8.9干燥后对试样进行外观检查，观察试样是否有裂纹、气泡、颜色变化，或出现质地变化（如软化、硬化等）、膨胀、腐蚀等现象。第11章试验后也应进行试样的外观检查。注1：通常，当长度或直径的尺寸变化超过“2%”时，认为发生了严重膨胀，但可直接目测或借助显微镜进行外观检查。按8.9干燥后发生碎裂的试样被认为不具有耐化学性，不能进行进一步的力学测试。颜色变化本身不作为化学侵蚀的标志。10测定质量变化与浸没时间的关系10.1步骤在浸没前确定每个试样的质量m1，精确到mg。7根据第5章选择试验介质，并根据第8.4条选择试验温度。按照第8章所述浸没试样。在浸没期结束时（见8.5），将每个干燥的试样放入一个已称量的称量瓶中，盖上盖子，并确定试样浸没后的质量m2，精确到mg。如果用于测试的液体在环境温度下易挥发，则试样暴露在大气中的时间不得超过30s。称重完成后，将试样重新浸入试验介质中。10.2测量频率试样浸没24h、3天、7天、14天和28天后从试样介质中取出，测定每次的质量变化。如有必要，还需要测定浸没56天和112天的质量变化。10.3质量变化百分比的计算使用以下公式计算每个试样的质量增加（或减少）百分比：式中：m1——试样的初始质量（浸没前），mg；m2——试样浸没后的质量，mg。Δm——每个试样在相同温度、相同浸没时间下的质量变化百分比。计算同组试样（在相同温度下浸没相同时长）质量变化百分数的算术平均值∆m。10.4结果的图形表示在每次测定后，绘制质量变化∆m与时间平方根的关系图（附录A给出了适用的格式）。10.5结果的应用浸没时间与质量变化的关系曲线可以有多种形式，其中最常见的是附录B中图示的形式。如果曲线型式为示例中的No.4或No.7，即曲线出现平台期，则可确定一个时间t1，这之后的质量变化可以忽略不计（即认为试样表示达到饱和或平衡）。以t1作为第9章中拉伸试验前试样的初始浸没时间，它可能是7天、14天或28天。达到t1后再进行拉伸性能试验。如果得到的曲线没有出现平台(如图B.1中曲线1，2,3,5或6)，则时间t1应至少为28天。11拉伸性能变化的测试11.1一般规定参见GB/T1040.2。11.2浸没后试样的状态调节拉伸性能的测定应按组进行，每组至少5个试样并具有相同的试验经历：要么全部未经浸没，保持原始状态；要么全部在同一温度、同一试验液中浸没相同的时长。8当试样浸没试验的温度超过23℃时，进行拉伸试验前应先将试样在23℃±2℃的该试验液中状态调节3小时，然后进行拉伸试验。当试样在23℃温度下浸没时，试样应在从液体中取出后2小时内进行测试，在此期间应保持在23℃如果用于测试的液体在环境温度下易挥发，则应在将试样从液体中取出后的2min-3min内开始测试。11.3测试速度测试速度即在测量过程中设备夹具的分离速度，应符合如下规定：a)测定弹性模量时：1mm/min；b)测定其他拉伸性能：除非另有规定，按表2选择不同材料的测试速度。c)对于测试a)和b)应使用不同组试样。注1：可使用一组试样进行测试，以较低的速度（1mm/min）确定弹性模量，然后将测试速度提高到表2中给出的速表2测定除弹性模量外其他拉伸性能的试验速度材料速度mm/minPEPP（PP-R,PP-B,PP-H和PP-RCT）PBPE-X(PE-Xa,PE-Xb,PE-Xc)ABSPA-U(PA-U11andPA-U12)PVC(PVC-UandPVC-HI)PVC-CECTFEPVDFPFA25(？)PTFE25(？)注2：PPS和PPU除弹性模量外的其他性能的测11.4步骤使用拉伸试验机（6.6）在（23±2）℃下进行测试。将试样装夹至试验机的夹具中。设置引伸计，指示夹点之间的距离为（25±0.5）mm。按照表2设置试样的测试速度，或设置1mm/min的速度测定弹性模量。启动机器。记录以下详细信息：a)伸长率为0.05%时的载荷F1；b)伸长率为0.25%时的载荷F2；c)是否存在引起颈缩效应的屈服点；d)屈服点载荷Fy或Fy0（下标0表示未经浸没的试样原始值）；9y0；f)如果屈服点处伸长率测试值离散，需记录断裂载荷Fb和断裂伸长率εb（断裂伸长率可由断裂夹点之间的距离获得）。11.5弹性模量的计算使用以下公式计算每个试样的弹性模量Et：σ=F/A0...............................................................................(2)式中：1——伸长率为0.05%时的应力，MPa；2——伸长率为0.25%时的应力，MPa；1——用∆l/l0表示的伸长率，0.05%2——用∆l/l0表示的伸长率，0.25%F——力，N；A0——初始横截面，mm2；Δl——由力F作用产生的长度变化，mm；L0——初始标距长度，mm。11.6屈服强度和断裂强度的计算对于每个试样，使用以下公式计算拉伸屈服应力和拉伸断裂应力，其中Fy可以被Fy0取代（见11.4d）:......................................................(3)式中：y——拉伸屈服应力，MPa；b——拉伸断裂应力，MPa；Fy——屈服载荷，N；Fb——断裂载荷，N；b——试样初始宽度，mm；d——试样初始厚度，mm。结果表示为三位有效数字。11.7屈服和断裂伸长率的计算对于每个试样，使用以下公式计算屈服和断裂伸长率，其中εy可以被εy0取代（见11.4e）:........................................................................(4)........................................................................(4)式中：y——屈服伸长率，以%表示；b——断裂伸长率，以%表示；y——试样屈服时的标距，mm；0——试样的初始标距，mm；b——试样断裂时的标距，mm。结果表示为二位有效数字。12试验报告试验报告应包括以下信息：a)本文件编号；b)标识受测管材、管件、片材或阀门部件所需的所有细节信息，包括材料、牌号、尺寸；c)所用的试验介质信息，包括类型、浓度、成分；d)浸没温度，℃;e)浸没时间，天；f)外观检查结论g)质量变化百分数（个体值和平均值）；h)弹性模量；i)拉伸性能（拉伸屈服和断裂应力，屈服和断裂伸长率）（个体值和平均值）；j)任何经同意的与本文件不一致的细节；k)试验实验室；l)试验日期。（资料性附录）附录A质量变化图的格式示例图A.1质量随浸没时间的变化曲线图示例（资料性附录）质量随浸没时间的变化图—常见曲线类型a）曲线1b)曲线2g）曲线7 图B.1质量随浸没时间的变化曲线图类型示例（资料性）本文件与ISO4433-1:1997技术差异及其原因表C.1与ISO4433-1:1997技术差异及其原因的一览表。本文件结构编号技术差异原因1“热塑性塑料管”修改为“热塑性塑料管材、管件、片材和阀门部件”。增加了“本文件不考虑抗疲劳性、抗渗透性、抗快速气体减压性。”参考ISOWD4433-1:20253增加了“术语和定义、符号、缩略语”方便标准使用。5.1浸没介质由“液体”扩展到“流体”，包括液体和气体，并对使用介质为气体的情况补充了相应说明。参考ISOWD4433-1:20257.2增加了不同测试条件下试样的组数和每组的具体数量，并增加对照组说明。参考ISOWD4433-1:20258.4PP(PP-R,PP-H,PP-B和PP-RCT)、PE-X(PE-Xa,PE-Xb,PE-Xc)”。增加了“PA-U(PA-U11,PA-U12)、ECTFE、PFA、PTFE”。增加了注：注2：PFA和PTFE可以在高达250℃的温度下进行测试。注3：PPS和PSU材料的测试条件根据制造商的说明制定。注4：本文件中提到的PE是指HDPE，其最小密度值为0.935g/cm³（例如：PE63、PE80、PE100、PE100-RC、PE-RT）。注5：因长链PA-U11和PA-U12符合ISO16486-1规定，本文件仅涉及这两类材料；短链（例如PA66）和增塑PA未用于实壁塑料管道部件。注6：本文件涉及的PVDF为均聚PVDF。参考ISOWD4433-1:20258.6修改为“8.6使用的流体量试样每平方厘米至少使用4mL液体，或者每件试样至少使用30mL液体，以数值较大者为准（例如，对于热塑性塑料不含可萃取出的或非常容易受到侵蚀的成分的材料）。注2mm厚的1BA型试样总面积约为7.5cm2。注每个试样至少需要浸泡30mL液体，15个试样需要0.45L液体。对于与气态流体的接触，应在移除容器中的空气后，用气体填充至相当于1atm的压力。”参考ISOWD4433-1:20258.8修改为“至少每30天更换一次”参考ISOWD4433-1:20258.9删除了试样冲洗参考ISOWD4433-1:20259增加了第9章根据实际试验过程补充了外观检查相关内容增加了“注：聚酰胺会吸水，根据调节处理条件的不同，材料湿度分为不同的水平：干燥成型≤0.2%，非热带地区（23°C/50%见I0.8%,热带地区(23°C/65%见ISO291[11])参考ISOWD4433-1:20250.9%或完全饱和时为1.5±1%，数值大小取决其材质(PA-U11或PA-U12);详见DVS2205-1补充文件8[13]或者ISO16486-1[12]。”修改了材料名称“PE、PP(PP-R,PP-H,PP-B和PP-RCT)、PE-X(PE-Xa,PE-Xb,PE-Xc)”。增加了PA-U(PA-U11,PA-U12)、ECTFE、PFA、PTFE的测试速度。参考ISOWD4433-1:2025参考文献[1]GB/T34903.1石油、石化与天然气工业与油气开采相关介质接触的非金属材料第1部分：热塑性塑料.[2]ISO1516,Paints,varnishes,petroleumandrelatedproducts—Flash/noflashtest—Closedcupequilibriummethod.[3]GB/T43316.1塑料耐环境应力开裂(ESC)的测定第1部分：通则.[4]GB/T43316.2塑料耐环境应力开裂(ESC)