玻璃纤维增强塑料夹砂管检验员培训

玻璃纤维增强塑料夹砂管检验员培训国家玻璃纤维产品质量监督检验中心方允伟二零一零年六月第一章玻璃纤维增强塑料夹砂管的介绍一、概述玻璃纤维增强塑料夹砂管是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料，采用定长缠绕工艺、连续缠绕工艺、离心浇铸工艺方法制成的一种复合结构管道。二、玻璃纤维增强塑料夹砂管的分类和标记•分类按工艺方法、公称直径、压力等级和环刚度等级进行分类。Ⅰ表示定长缠绕工艺Ⅱ表示离心浇铸工艺Ⅲ表示连续缠绕工艺•公称直径分外径系列和内径系列，两个系列的直径范围不同，偏差要求也不同，详见标准中表1和表2。•压力等级（MPa）：0.1、0.25、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0、2.5。•环刚度等级（N/m2）：1250、2500、5000、10000•标记方法见如下示例：FRPM-Ⅰ-1200-0.6-5000GB/T21238-2007其中：FRPM是产品代号Ⅰ是表示生产工艺1200表示公称直径0.6表示压力等级5000表示环刚度等级GB/T21238-2007表示产品执行的标准号三、原材料1、增强材料•应采用无碱玻璃纤维及其制品制造FRPM管。所采用的无碱玻璃纤维无捻粗纱应符合GB/T18369的规定,其中含水率应不大于0.2%。无碱玻璃纤维制品应符合相应的国家标准或行业标准的规定。2、树脂•所采用的不饱和聚酯树脂应符合GB/T8237的规定。其他树脂应符合相应的国家标准或行业标准的规定。内衬层树脂应采用间苯型不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂或双酚A型树脂。给水工程用FRPM管的内衬层树脂的卫生指标必须满足GB13115的规定。树脂浇铸体的性能应达到下列要求。•内衬层树脂（对于定长缠绕和连续缠绕工艺）：拉伸强度≥60MPa；拉伸弹性模量≥2.50GPa；断裂伸长率≥3.5%。•内衬层树脂（对于离心浇铸工艺）：拉伸强度≥10MPa；断裂伸长率≥15%；•结构层树脂：拉伸强度≥60MPa；拉伸弹性模量≥3.0GPa；断裂伸长率≥2.5%；热变形温度≥70℃。3、颗粒材料•颗粒材料的最大粒径不得大于2.5mm和五分之一管壁厚度之间的较小值。其中石英砂的SiO2含量应大于95%，含水量应不大于0.2%；碳酸钙的CaCO3含量应大于98%，含水量应不大于0.2%。第二章玻璃纤维增强塑料夹砂管产品质量检测第一节常用仪器设备一、万能材料试验机万能材料试验机一般由主机、测试控制系统、微机系统组成。可对各种金属、非金属及复合材料进行力学性能测试和分析研究，可进行拉伸、压缩、弯曲等各种实验，可检测出试样的抗拉（压、弯）强度、伸长率、弹性模量等参数。一般具有应力、应变、位移三种控制方式，控制方式间可随机切换，，自动采集处理试验数据，绘制多种曲线并打印试验报告等功能。针对玻璃纤维增强塑料夹沙管检测试验机需要满足示值误差±1%，应能获得恒定的试验速度，当试验速度大于10mm/min时，速度误差不大于20%；当试验速度大于10mm/min时速度误差不大于10%。试验机需要配套的设备有玻璃钢的拉伸夹具、弯曲夹具以及变形测量系统（引伸计、应变计）等。二、管道水压试验装置•水压试验机装置一般包括试验机架、增压泵及压力指示装置。压力指示装置一般采用压力表，压力表的指标要求：等级≤1级，分度值0.05MPa。由于水压试验有一定的危险性，为避免发生意外试验机架在设计时应保证足够高的安全系数，建议请有资质或专业的设计单位进行设计。三、电热鼓风干燥箱简称烘箱，一般用于测定试样的含水率，也可能用试样的烘干和加热处理。使用温度最高300℃，常用温度在1OO～180℃。根据用途和要求不同，各种类型的干燥箱构造略有差异，但主要由以下4部分构成：箱体、电热系统、自动控温系统换气传热系统四、箱式电阻炉•箱式电阻炉又俗称马弗炉，马弗炉常用于试样的灼烧，用于测定试样的可燃物含量，也可用于有机物的灰化等处理。使用温度一般为600～1200℃。炉子的加热靠炉膛四周的电阻丝，也有用硅碳捧来加热的。测温使用热电偶，恒温是依靠毫伏计所带的自动控制装置来进行的，控温精度一般在±20℃。•马弗炉使用时应注意：1.要按炉子的要求接电源、外壳要接地线。2.炉膛内保持清洁，炉子周围不要堆放易燃、易爆物品。3.试样灼烧完毕后从炉子中取出时，用长柄坩埚钳取出被烧物件。开关炉门速度要快。4.马弗炉在使用时要经常照看，防止自控失灵造成电炉烧坏等事故。五、索氏萃取仪•所用的仪器与试剂有：索氏萃取器：规格250mL或其他具有相同功能的合适仪器；电热恒温水浴：温度范围室温~100℃，控温精度±2℃；丙酮试剂：化学纯或工业级。玻璃纤维增强塑料夹砂管的检测除了需要用到以上主要的设备之外，还需要用到的仪器有标准筛（0.4mm）、天平(最小分度值0.1mg)、内径千分尺（分度值1mm）、游标卡尺（分度值0.02mm）、π尺或卷尺（分度值1mm）、直角尺（分度值1mm）等仪器。六、其他常用仪器第二节玻璃纤维增强塑料夹砂管的测试技术一、外观质量•标准要求：FRPM管的内表面应光滑平整，无对使用性能有影响的龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区、气泡和纤维浸润不良等现象；管端面应平齐；边棱应无毛刺；外表面无明显缺陷。•测试方法：目测FRPM管的内外表面及两端面情况。二、尺寸（1）直径•标准要求：外径控制系列管道直径应符合表1的要求；内径控制系列直径应符合表2的要求。•测试方法：（a）在FRPM管两端处用精度为1mm的π尺或钢卷尺（尺面应为平面）绕管一周（确保其垂直于管轴线）测出管的周长，计算出外直径。对于直径较小的管，可采用精度为0.02mm的游标卡尺直接测出同一截面相互垂直的两个方向的外直径，取2次测量结果的平均值。（b）FRPM管的内直径用精度为0.1mm的内径测量尺测出同一截面的垂直和水平方向的内直径，取2次测量结果的算术平均值。也可以采用游标卡尺按上述要求测量。（2）长度•标准要求：FRPM管的有效长度为3m、4m、5m、6m、9m、10m、12m。如果需要特殊长度的管，在订货时由供需双方商定。管的长度偏差为有效长度的±0.5%。•测试方法：将FRPM管放在平面上，用精度为1mm的钢卷尺沿管的母线测量其长度，取4条母线长度的算术平均值作为管材长度（含接头）。如果测量的是有效长度时，上述测量的长度再减去承插口长度才为有效长度。（3）管壁厚度•标准要求：任一截面的管壁平均厚度应不小于规定的设计厚度，其中最小管壁厚度应不小于设计厚度的90%。管壁通常由内衬层、结构层和外表层组成。内衬层的厚度应不小于1.2mm。•测试方法：对于离心浇铸工艺和连续缠绕工艺生产的FRPM管，垂直切割管的端部，用精度为0.02mm的游标卡尺沿圆周测量7次，测点均匀分布，取7次测量结果的算术平均值。对于定长缠绕工艺生产的FRPM管可采用上述测试内外直径的方法测出同一截面的内外直径，然后计算出该截面的管壁厚度作为平均厚度，每根管至少测3个截面。环刚度检测时测出的管壁厚度应首选作为管壁厚度的测试结果。内衬层厚度采用垂直切割管的端部，用砂细度为0.074mm（或更细）的砂纸把切断口打磨平滑，用水除去粉尘，将扎磨处完全洗净后，用精度为0.02mm的游标卡尺测量内衬层的厚度，至少测量4次，测点均布，取每次测量结果的算术平均值。（4）管端面垂直度•标准要求：管端面垂直度要求符合以下要求：DN6004600≤DN10006DN≥10008•测试方法：用直角尺和精度为1mm的钢板尺测定管端面垂直度。三、巴氏硬度•标准要求：FRPM管外表面的巴氏硬度应不小于40。•测试方法：按照GB/T3854的规定进行，依据该标准FRPM管的巴氏硬度推荐测定次数最少为22次。四、直管段管壁组分含量•标准要求：直管段管壁中玻璃纤维、树脂和颗粒材料的含量由管材设计确定，并应在相关技术文件中明确规定。•测试方法：按照GB/T2577-2005玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法进行测试。标准中直管段管壁组分含量通常是指内衬层树脂含量、夹砂层树脂含量、结构层或增强层树脂含量，因此FRPM管的生产过程中要对各层的树脂含量进行严格控制，产品生产出来以后就要对各层的树脂含量进行测试以便考查管材的树脂含量是否已满足设计要求。•试验原理：试样经称量，并在一定温度下烧失，然后试样再称量。试样烧失前后的质量差即为树脂含量。试验方法要求重复烧失并干燥至恒重。•试验步骤：a.用合适的切割工具分别裁取内衬层、夹砂层、结构层或增强层试样，每一份试样质量最佳为（2~5）g，试样数量每组至少3个。b.将试样在（80±2）℃烘箱中干燥2小时，放入干燥器，冷却至室温。c.在（625±20）℃的马弗炉内加热坩埚10min~20min，然后放在干燥器中冷却至室温，称重。如此重复操作直至连续两次称量结果相差不超过1mg。d.把经干燥后的试样放在坩埚中称量，然后放入马弗炉中，升温至（350~400）℃，恒温30分钟，再升温至（625±20）℃直至全部碳消失。e.把带有残余物的坩埚从马弗炉中取出，放入干燥器中，冷却至室温，称量，精确到0.1mg。f.计算每组试样的算术平均值，取3位有效数字。五、树脂不可溶分含量(固化度)•标准要求：管壁中树脂的不可溶分含量应不小于90%。•测试方法：依据标准GB/T2576-2005。方法原理：用接近沸点温度的丙酮提取增强塑料树脂不可溶成分，不可溶成分被认为是已固化的树脂,萃取装置见图。•试验步骤：–用锉刀或其他合适工具将试样加工成粉末，注意不可引起树脂过热。–将粉末试样用0.4mm的标准筛过筛，筛上剩余物可再进行粉碎，直至全部过筛搅匀后备用。对于固化度太低，粉碎时感到粘滞或粉碎后纤维呈棉绒状的样品，可不比过筛。–在（80±2）℃烘箱中干燥2小时，放入干燥器，冷却至室温。–称量滤纸筒或滤纸，精确值0.1mg；接着称取试样为（1±0.2）g；总计称取一组即3份试样且要包好。–将装有试样的滤纸筒或滤纸包放入萃取器内，滤纸筒或滤纸包要稍低于萃取器虹吸管，装上冷凝器、萃取器、烧瓶。烧瓶中注入150ml丙酮，在（80±2）℃恒温水浴上连续萃取3小时。萃取液在虹吸管中每小时回流次数为（6~10）次。如果需要，可在一个萃取器内同时萃取几份试样，但萃取时间可适当延长（2份试样萃取4h，3份试样萃取6h）。–取出萃取过的滤纸筒或滤纸包，晾干片刻后即放入温度为（105±2）℃烘箱中干燥2小时。–将干燥至恒重的滤纸筒或滤纸包放入称量瓶中盖好，然后放入干燥器内冷却至室温，取出滤纸筒或滤纸包进行称量，精确至0.1mg，称取的重量即为萃取后滤纸与剩余物总质量。–按上述相同条件做一空白试验，计算时用以校正装样滤纸筒或滤纸包。–计算每组试样的算术平均值，取3位有效数字。六、初始力学性能初始力学性能包括：1.初始环刚度;2.初始挠曲性;3.初始环向拉伸强力;4.初始轴向拉伸强力及拉伸断裂应变;5.初始环向弯曲强度;6.水压渗漏;7.短时失效水压.1、初始环刚度•标准要求：初始环刚度S0不小于相应的环刚度等级值SN。•测试方法：依据GB/T5352-2005进行测试。•试验步骤：a.裁取合适长度的管段，试样的最小长度应是管材公称直径的3倍或300mm取其中较小值；对于公称直径大于1500mm的管材，其最小长度为公称直径的20%，3个管段为一组。b.测量试样尺寸，长度测量至少沿圆周四等分间隔测量试样长度，精确到1mm，厚度和直径的测量按照本章条款2中的方法进行测量，厚度至少沿着圆周8等分间隔进行测量取其平均值；直径分别在相互垂直两个方向上进行测量取其平均值。c.根据测量的尺寸按下式计算环刚度试验加载速度。V=3.50×10-4D2/t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mm/min；D——试样的计算直径，单位mm；t——实测管壁厚度，单位mm。d.将试样置于加载板的中心位置，施加初始小载荷，使加载板与试样接触，检测载荷和变形测量系统处于正常工作状态后按上述计算得到的速度对试样进行加载。e.连续记