ASTM-D-1598-2002

恒定压力下塑料管的时间-失效标准试验方法1.范围1.1本方法讲述了一定内压下热塑性管和增强热固性管的时间-失效测定方法.1.2本方法提供了一种表征塑料以管状形式存在的特性的方法.1.3以英尺-英镑为单位的数值视为标准值.1.4本标准没有提供所有的安全问题,如有的话,结合使用.使用者有责任制定合适的安全和健康规范并在使用前制定常规应用限制.2.参考文献2.1ASTM标准D2122热塑性管及管件的尺寸测定方法D2837热塑性管材料静水压设计基础测试方法D2992玻璃纤维管及管件静水压或压力设计基础规范D3517玻璃纤维压力管规范D3567玻璃纤维管及管件尺寸测定规范3.术语3.1本标准中的定义3.1.1失效——有或无测试流体穿过管体时的压力连续损失.失效可能是如下一种或几种模式的结合:3.1.2鼓胀——管体样品在内压下的局部扩张。有时也称为延展失效。注释1——长期压力作用下由于蠕变引起的整体膨胀不能归为鼓胀失效。3.1.3自由端封闭——管体样品末端封闭物（帽）封闭管体以抵抗内部流体和压力的损失,固定在管体样品上.3.1.4约束端封闭——管体样品末端封闭物（帽）封闭管体以抵抗内部流体和压力的损失,但是没有固定在管体样品上.约束端封闭物依靠穿过管体样品或在外结构面上的紧固杆（长螺栓）抵抗内压戳刺。3.1.5断裂——管壁的破损，伴随有流体的快速损失和压力的连续损失。假如破损之前无屈服发生，这类被归为非延展失效。3.1.6渗漏或渗出——水或液体穿过管体上的微小破口。压力的缩减将使得流体流过管体而无流体的损失。4.试验方法摘要4.1本实验方法是在可控的环境下，将管体样品暴露在一个恒定的内压下。可控的环境可以通过将样品浸入可控的水浴或空气中，但并不仅限于此法。可进行时间-失效试验。注释2——进行长期强度测试时需测量样品尺寸的变化。使用直径卷尺,应变计和机械延伸计测量。5.重要性和使用5.1利用此方法可以有效的确定应力-失效时间关系，进而计算出塑料管材料的静水压设计基础（参见D2837和D2992）。5.2为获取塑料以管体状态存在时的性能状态，有必要在可控环境喜爱确定管体大于等于20小时的应力-失效时间关系。由于测试和样品本身的特性，没有一条单一的线可以充分代表数据，因此需要确立置信度。注释3——有些材料在短的失效时间内应力和实效时间的对数可能显示非线性关系。在这种情况下，按照短期试验数据计算出的105小时的应力值可能会显著不同于按照方法D2837获取数据点分布得到的应力值。但是，这些数据可能仍然是有用的，对于质量控制和其它应用来说，并提供与长期数据的相关性。5.3到目前为止，尚没有知晓影响塑料管蠕变和长期强度行为的所有因素。本方法把已知的这些因素考虑进来有重要的影响并提供了寻找未知因素的工具。5.4在决定塑料管是否失效时，蠕变或其它未知的变形同漏水具有同等重要的作用。但是显示局部鼓胀的样品可能导致蠕变结果的错误的解释，除非测定蠕变前已确定了一种方法可以排除这种可能性。在样品上选定2或3处测量圆周的数值也不是很充分。5.5为确保样品具有代表性必须小心维护。背离假设将导致和背离测试程序细节一样多的不一致性，假如不比它多的话。6.仪器6.1温度恒定系统——为使浴池的温度均匀应安装水浴或其它流体欲装置。水浴装置可能需要搅拌。假如使用空气或其它的气体环境，需要提供充足的循环条件。试验温度可以是23°C（73°F）或其它要求温度，温度偏差为±2°C(±3.6°F)。6.2压力系统——无论使用何种设备都应为样品提供连续恒定的内部压力。设备应能达到试验需要的压力当不超过此压力，并维持压力在公差范围内，见6.6试验的持续时间.6.3压力计——压力计的精度应能充足满足6.6压力公差的要求6.4时间装置——时间计量装置通过6.5样品末端封闭——自由端或者约束端封闭均需能够承受最大试验压力。封闭物需进行设计以防引起样品失效。热塑性管子自由端封闭应进行仲裁试验。注释4——自由端封闭物紧紧固定到样品上以使得内压既产生环向拉伸应力又产生轴向拉伸应力。相比于自由端封闭样品，约束端封闭样品仅在环向和径向两个方向产生应力。由于负载值的不同，热塑性管固体壁自由端封闭样品的环向应力大概比同压力下约束端封闭样品的低11%。本方法中，每个样品的测试值和LTHS值能反应出这种差异。6.6时间和压力公差——计时器公差与压力计公差之和不应超过±2%。7.测试样7.1管道测试样长度——对于尺寸在6in.（150mm）以内的管子，试样长度应不小于5倍公称外径，而且必须大于12in.(300mm).此长度限制不适用于模压成型的样品。对于更大尺寸的管子，试样尺寸应不小于3倍公称外径且必须大于30in.（760mm）。7.2测量——尺寸应依据测试方法D2122或规范D3567.8.温度调节8.1试样要在23℃下测试。加压前，样品应在测试温度下水浴至少1小时或在空气介质中保温至少16小时。8.2当样品需要在更高温度下测试时，将其放入温升环境中直到样品达到测试温度为止。注释5——管体大小，壁厚，温度改变，镀层的导热系数，温升环境应用到样品的一面或两面都会影响测试时间。82℃（180°F）的水浴中1in或者更小的样品试验时间1小时是充足的。8.3除非另有约定，热塑性管的测试温度应为23±2°C(73±3.6°F).对于热固性管测试温度23±2°C(73±3.6°F)或最大等级的温度依赖于预服役条件。当尽力满足温度公差，临时的超出（+）温度公差将所有再在试验下的样品抛弃是并不是必须要求的。来自这些样品的数据点可能仍然可以使用，参考试验方法D2837或规范D2992决定这些数据点的可适用性。9.程序9.1在试验温度下，将末端封闭物固定到管体测试样上，用测试流体完全充满样品内部。连接样品和加压装置，确保无气体露出，将测试样完全浸在测试媒介中。9.2测试时，采用将样品支起以防由于管体重量导致的变形和弯曲。支撑不应在环向和轴向约束样品。9.3按照第8部分调整样品温度后，调整压力以产生需要的负载。测试样上加压并确保时间装置已打开。9.4记录每个样品的时间-失效数值，时间-失效数值不应包含此时间周期内的数值，样品处于压力损耗或无压力状态。9.4.1假如距末端封闭物一个管径范围内发生失效，有任意证据表明是失效是由于末端封闭物引起的，在计算平均值和绘图时应丢弃失效值。9.4.2由于圆柱体弯曲导致的样品失效值在计算平均值或绘图时应丢弃。注释6——对于特定的材料应按照方法D2837进行蠕变测量。此实验方法讲述了采用环向膨胀作为标准时，确定静水压设计应力的试验方法。9.5压力连接装置——每个样品可以单独施压，也可以通过多头管系加压。采用多头管系加压时，每一个加压连接装置应包含一个检查阀以防一个样品失效导致整个管系压力损耗。多头管系应进行设计防止由于管支路压力的降低导致样品失效的产生，每个样品都应有其自己的时间装置。9.6测试流体——当管体内部采用水填充时，可以使用任何流体。但是假如用气体替代水的话，需格外小心，因为压缩气体内储存着潜能。注释7——试验仪器——具备额外特征的上述设备可以通过assembledstressrupturetesters获得。一些单位使用的液体浴的温度调节范围可以从-20°C到150°C。一些单位使用40支管路的多头管系可以提供单一压力源，每一管路可以设置不同的压力，240个样品位置。应力失效试验设备生产厂家名单可以从ASTM信息中心取得。10.计算10.1采用如下公式计算管体样品的环向应力：或其中：S=环向应力psi（MPa）P=内部压力psig（MPa）D=平均外径in（mm）。对增强热固性管体而言，外径不应包含非增强层。t=最小壁厚in（mm）对增强热固性管体而言，采用最小增强壁厚，并且DR=尺寸系数，DR=D/t。注释8——附件D3517给出了一种可替换的方法，用来计算增强管体环向应力值。10.2采用下面的公式计算管体内压：或字母的定义同10.1.11.报告11.1报告应包含以下内容：11.1.1完成测试样的鉴定，包含材料类型，制造商名称，代码，先前使用记录。11.1.2管体尺寸包含公称大小，最小壁厚，平均外径，封闭两端间测试样长度，封闭端类型。对于增强热固性管，壁厚和外径指的是增强层的尺寸。非增强层厚度也应包含在本报告中。11.1.3测试温度11.1.4测试环境，包括温度调节时间11.1.5测试样内测试流体11.1.6测试压力，环向应力的计算值，每个样品的时间-失效值11.1.7当压力发生损耗时，压力损耗的时间和压力重新恢复的时间。此种情况下的失效时间应被认为是样品处于试验压力下的总时间，见6.2所述。11.1.8环向应力对时间-失效曲线图或计算机输出的应力回归直线截断和置信度。11.1.9失效模型，延长暴露的非常规效应和失效类型。11.1.10测试开始时间和报告时间11.1.11测试实验室的名称和测试指导人11.1.12测试管体，管件和接头的连接体时，应描述失效的位置和类型。12.精度和偏差12.1精度——基于微型实验室时间片轮转用2-in指导。中密度聚乙烯管，试验的精度如下：12.1.1裂缝失效模型：12.1.1.1同一实验室内，±37%（重复性）12.1.1.2不同实验室间，±39%（重复性）12.1.2延展失效模型12.1.2.1同一实验室内，±50%（重复性）12.1.2.2不同实验室内，±100%（重复性）12.2偏差——采用此方法获得的数据是可靠的，因为采用了合格的分析技术。但是，因为没有做仲裁试验，故无法做出偏差的描述。