GB/T 40967-2021 核电厂用聚乙烯(PE)管材及管件
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资料介绍
ICS 83 . 140 . 30 CCS G 33
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 40967—2021
核电厂用聚乙烯(PE)管材及管件
Polyethylene(PE)pipesandfittingsfornuclearpowerplants
2021-1 1-26 发布 2022-06-01 实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 40967—202 1
GB/T 40967—202 1
前 言
本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国轻工业联合会提出。
本文件由全国塑料制品标准化技术委员会(SAC/TC 48)归口 。
本文件起草单位:沧州明珠塑料股份有限公司、上海纳川核能新材料技术有限公司、上海中塑管业有限公司、亚大塑料制品有限公司、上海核工程研究设计院有限公司、中国核电工程有限公司、中国石油化工股份有限公司北京化工研究院、江苏星河集团有限公司、浙江伟星新型建材股份有限公司、北京工商大学。
本文件主要起草人:池永生、冯建、冯飞、李瑜、吴双、李海珠、华晔、匡红卫、陆国强、项爱民、孙晋、徐海云、常文成。
GB/T 40967—202 1
引 言
目前国内塑料管道采用公制系列,但核电厂使用的冷却水管道大多采用 IPS 系列,为了与现有管道配套使用,本文件的管道尺寸同时给出了公制系列和 IPS 系列,供用户选择使用。
GB/T 40967—202 1
核电厂用聚乙烯(PE)管材及管件
1 范围
本文件规定了以聚乙烯(PE)混配料为原料,经挤出成型的聚乙烯管材(以下简称管材)、注塑成型或机加工成型或焊接成型的聚乙烯管件(以下简称管件)的材料、管件分类、要求、系统适用性、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本文件适用于水温不大于 60 ℃、静液压设计应力(HDS)不大于 6 . 90 MPa 的核电厂冷却水及一般用途的压力输水的聚乙烯管材及管件。
注 1 :参考工作温度为 23 ℃ ,附录 A给出了工作温度在 0 ℃ ~60 ℃之间的聚乙烯管道的静液压设计应力(HDS) 。
本文件适用于 DN(IPS 系列)1/2 in(21.3 mm) ~54 in( 1 371. 1 mm) 和 dn(公制系列)16 mm~ 1 600 mm 的聚乙烯管材及管件。
注 2:选购方有责任根据其特定应用需求,结合相关法规、标准或规范要求,恰当选用本文件规定的产品。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中,注 日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
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GB/T 2828 . 1 计数抽样检验程序 第 1 部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 2918 塑料 试样状态调节和试验的标准环境
GB/T 3682 . 1 塑料 热塑性塑料熔体质量流动速率( MFR) 和熔体体积流动速率( MVR) 的测定 第 1 部分:标准方法
GB/T 6111—2018 流体输送用热塑性塑料管道系统 耐内压性能的测定
GB/T 8806 塑料管道系统 塑料部件 尺寸的测定
GB/T 13021 聚乙烯管材和管件炭黑含量的测定(热失重法)
GB/T 13663 . 1—2017 给水用聚乙烯(PE)管道系统 第 1 部分:总则
GB/T 13663 . 3 给水用聚乙烯(PE)管道系统 第 3 部分:管件
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GB/T 19807 塑料管材和管件 聚乙烯管材和电熔管件组合试件的制备
GB/T 40967—202 1
GB/T 19808 塑料管材和管件 公称外径大于或等于 90 mm 的聚乙烯电熔组件的拉伸剥离试验GB/T 19809 塑料管材和管件 聚乙烯(PE)管材/管材或管材/管件热熔对接组件的制备
GB/T 19810 聚乙烯(PE)管材和管件 热熔对接接头拉伸强度和破坏形式的测定
GB/T 32434—2015 塑料管材和管件 燃气和给水输配系统用聚乙烯(PE) 管材及管件的热熔对接程序
SH/T 1770 塑料 聚乙烯水分含量的测定
ISO 13478 流体输送用热塑性塑料管材 耐快速裂纹扩展的测定 全尺寸试验(FST 试验)
[Thermoplastics pipes for the conveyance of fluids—Determination of resistance to rapid crack propa- gation(RCP)—Full-scale test (FST)]
ISO 21751 塑料管材和管件 聚乙烯电熔组件的剥离试验 弯曲剥离试验(Plastics pipes and fittings—Decohesion test of electrofusion assemblies—Strip-bend test)
ASTM D 638-14 塑料抗拉强度的标准试验方法(Standard Test Method for Tensile Properties of
Plastics)
ASTM D 790-17 未增强和增强塑料及电绝缘材料弯曲性能的标准试验方法 ( Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Ma- terials )
ASTM D 2290 用 分 裂 圆 盘 法 测 定 塑 料 或 增 强 塑 料 管 表 观 环 向 抗 拉 强 度 的 标 准 试 验 方 法
(Standard Test Method for Apparent Hoop Tensile Strength of Plastic or Reinforced Plastic Pipe by Split Disk Method)
ASTM D 2837 获得热塑性管道材料的流体静力学设计基础或热塑性管道产品的压力设计基础
的标准试验方法 ( Standard Test Method for Obtaining Hydrostatic Design Basis for Thermoplastic Pipe Materials or Pressure Design Basis for Thermoplastic Pipe Products)
ASTM F 1473 测量聚乙烯管和树脂抗缓慢裂纹增长的缺口拉伸试验的标准试验方法(Standard Test Method for Notch Tensile Test to Measure the Resistance to Slow Crack Growth of Polyethylene Pipes and Resins)
ASTM F 2634 用拉伸冲击法对聚乙烯对接熔合接头进行实验室试验的标准试验方法[Standard
Test Method for Laboratory Testing of Polyethylene (PE) Butt Fusion Joints using Tensile-Impact
Method]
3 术语和定义
GB/T 13663 . 1、GB/T 13663 . 3、GB/T 19278 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
径厚比 dimensionratio
DR
平均外径与最小壁厚的无量纲比值。
注:其他标准中,一般使用标准尺寸比 SDR;本文件中,IPS系列中使用 DR,公制系列中使用 SDR。
3.2
静液压设计基准 hydrostaticdesignbasis
HDB
在一定温度下,按照 ASTM D 2837 确定的长期静液压强度,并按照 ASTM D 2837 进行分类。
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3.3
静液压设计应力 hydrostaticdesignstress
HDS
在一定的温度下,确保管道不会发生破坏条件下,预计管道能够持续承受的最大环应力。 由静液压设计基准 HDB乘以一个小于 1 的设计因子 DF确定。
3.4
设计因子 designfactor
DF
在置信下限所包含因素之外考虑的安全裕度,其值小于 1,取值时需综合考虑使用条件的影响和管道部件在系统中的特性。
注:其他标准中,一般使用设计系数 C,设计系数 C 和设计因子 DF 的物理意义相同,其在计算方面互为倒数关系。
3.5
最大工作压力 maximum operatingpressure
式中:
HDB — 静液压设计基准;
DR — 径厚比;
DF — 设计因子;
SDR — 标准尺寸比。
4 符号和缩略语
4 . 1 符号
下列符号适用于本文件。
c:中心距
D:直径
D1 :热熔对接管件管状部分的平均外径
D2 :管件通径,测量时不包括焊接形成的卷边(若有)
D3 :电熔管件熔融区的平均内径
D4 :聚乙烯法兰连接类管件头部的最小平均直径
D5 :聚乙烯法兰连接类管件柄(颈)部的平均直径
de:任一点外径
dem :平均外径
dem, max. :最大平均外径
dem, min. :最小平均外径
dn:公称外径
E:管件主体壁厚
E1 :热熔对接管件管状部分的壁厚
e:壁厚
emin. :最小壁厚
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en:公称壁厚
ey:任一点的壁厚
ey, max. :任一点的最大壁厚
ey, min. :任一点的最小壁厚
L:试样长度
L0 :自 由长度
L11 :热熔对接管件的管状长度,即熔接段的初始长度
L12 :法兰连接头颈部长度
L21 :管材或插口管件的插入深度
L22 :承口内部的熔接区长度,即熔接区的标称长度
L23 :管件口部与熔接区域开始处之间的距离,即管件承口口部非加热长度
Pc:临界压力
Pm :焊制弯头的设计压力
R:半径
R1 :弯头或弯管的公称弯曲半径
r2 :管道平均半径
T:聚乙烯法兰接头压紧面的厚度
Tmin. :聚乙烯法兰接头压紧面的最小厚度
Telbow:焊制弯头的主体最小壁厚
ty:壁厚公差
∞:试样宽度
σLTHS:长期静液压强度
σLPL:置信下限
θ:切割角
ε:变化率
4 . 2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
DF:设计因子(design factor)
DN:公称尺寸(nominal size)
DR:径厚比(dimension ratio)
HDB:静液压设计基准(hydrostatic design basis)
HDS:静液压设计应力(hydrostatic design stress)
IPS:钢管系列(Iron Pipe Standard)
MFR:熔体质量流动速率(melt mass-flow rate)
MOP:最大工作压力(maximum operating pressure)
MRS:最小要求强度(minimum required strength)
PE:聚乙烯(polyethylene)
SDR:标准尺寸比(standard dimension ratio)
5 材料
5 . 1 生产管材、管件所用的材料应为经过定级的聚乙烯混配料。
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5.2 按 ASTM D 2837 进行定级时,23 ℃的 HDB不小于 11.03 MPa, 60 ℃的 HDB 不小于 6.90 MPa,并且:
a) 23 ℃回归曲线至少可以线性外推至 50 年,无拐点;
b) σLPL/σLTHS不小于 0 . 9 。
5.3 按 GB/T 18252 进行定级时,20 ℃的 MRS不小于 10.0 MPa,并且:
a) 80 ℃回归曲线在 5 000 h前不出现拐点;
b ) 由曲线方程外推 23 ℃ 、100 000 h下的长期静液压强度 σLTHS值不小于 10 . 55 MPa;
c) 由曲线方程外推 60 ℃ 、100 000 h下的长期静液压强度 σLTHS值不小于 6 . 62 MPa;
d) σLPL/σLTHS不小于 0 . 9 。
注:ASTM D 2837 与 GB/T 18252 的对比和应用见附录 B。
5 . 4 设计因子应不大于 0 . 63 。23 ℃时设计应力 HDS 的最大值为 6 . 90 MPa。 对于核安全级管道,设计因子一般不大于 0 . 5 。
5 . 5 聚乙烯混配料的性能应符合表 1 的要求。
表 1 聚乙烯混配料的性能
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表 1 聚乙烯混配料的性能(续)
5 . 6 聚乙烯混配料的熔接兼容性应符合以下要求。
a) 同一混配料应为可熔接的。 混配料制造商应证实 自 己产品范围内同一混配料的熔接兼容性,将混配料加工成管材,在环境温度(23±2)℃ 下,按 GB/T 32434 规定的参数,将两段管材制备成对接熔接接头,然后按 ASTM F 2634 或 GB/T 19810 测试,检测结果应满足表 2 中快速拉伸试验或对接熔接拉伸强度的要求。
b ) 不同混配料彼此熔接需要验证。 用户要求时,混配料制造商应证实 自 己产品范围内不同混配料的熔接兼容性。 将不同混配料加工成管材,在环境温度(23±2) ℃条件下,按 GB/T 32434规定的参数,将两段管材制备成对接熔接接头,然后按 ASTM F 2634 或 GB/T 19810 试验,试验结果应满足表 2 中快速拉伸试验或对接熔接拉伸强度的要求。
表 2 混配料的熔接兼容性
5 . 7 聚乙烯混配料颗粒应均匀、无杂质,颜色为黑色。
5 . 8 管材、管件的生产不应使用回用料和回收料。
5 . 9 管件中非聚乙烯部件材料不应对聚乙烯材料的性能产生负面影响,并且应满足管道系统的总体要求 。 当管件中使用不同的金属材料且可能与水分接触时,应采取防止电化学腐蚀的措施。
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6 管件分类
管件类型包括以下三种:
— 熔接连接类管件(熔接连接类管件又分为热熔对接管件和电熔管件);
— 构造焊制类管件(本文件仅适用于焊制弯头);
— 法兰连接类管件。
7 要求
7 . 1 管材
7 . 1 . 1 颜色
管材颜色应为黑色。
7 . 1 . 2 外观
管材内外表面应清洁、平滑,不应有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。 管材两端应切割平整并与管材轴线垂直。
7 . 1 . 3 规格及尺寸
7 . 1 . 3 . 1 IPS系列管材的平均外径和不圆度应符合表 3 的规定。
7 . 1 . 3 . 2 公制系列管材的平均外径和不圆度应符合表 4 的规定。
7 . 1 . 3 . 3 允许管材端口处的平均外径小于表 3 或表 4 中的规定,但应不小于距管材末端 1 . 5 DN(dn) 或300 mm(取两者之中较小者)处测量值的 98 . 5%。
表 3 IPS系列管材的平均外径及最大不圆度
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表 3 IPS系列管材的平均外径及最大不圆度(续)
表 4 公制系列管材的平均外径及最大不圆度
单位为毫米
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表 4 公制系列管材的平均外径及最大不圆度(续)
单位为毫米
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7 . 1 . 3 . 4 IPS系列管材的最小壁厚应符合表 5 的规定。 允许使用根据径厚比推算出的其他系列。
7 . 1 . 3 . 5 公制系列管材的最小壁厚应符合表 6 的规定。 允许使用根据 GB/T 10798 和 GB/T 4217 中规定的管系列推算出的其他标准尺寸比。
7 . 1 . 3 . 6 管材的任一点壁厚公差应符合表 7 的规定。
7 . 1 . 3 . 7 管材长度一般为 6 m、9 m 或 12 m,也可由供需双方协商确定。 管材长度不应有负偏差。
表 5 IPS系列管材的最小壁厚
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表 6 ISO公制系列管材的最小壁厚
单位为毫米
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表 7 任一点壁厚公差
单位为毫米
7 . 1 . 4 物理力学性能
管材的物理力学性能应符合表 8 的规定。
表 8 管材的物理力学性能
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表 8 管材的物理力学性能(续)
表 9 静液压强度(80 ℃)试验 —环应力/最小破坏时间关系
7 . 2 管件
7 . 2 . 1 颜色
管件颜色应为黑色。
7 . 2 . 2 外观
管件内外表面应平滑,不应有裂纹、气泡、脱皮、明显的杂质、严重的变形、色泽不均、分解变色以及其他影响产品性能的表面缺陷。
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7 . 2 . 3 电熔管件的电阻偏差
电熔管件电阻值范围应为:标称值× (1±10%)。
7 . 2 . 4 规格及尺寸
7 . 2 . 4 . 1 一般规定
管件的 DN(dn) 以及 DR(SDR)是指与管件相连接管材的 DN(dn) 以及 DR(SDR) 。
如果电熔管件中同时具有一个或多个热熔对接端,应符合热熔对接管件要求。
7 . 2 . 4 . 2 热熔对接管件
7 . 2 . 4 . 2 . 1 IPS 系列热熔对接管件管状部分平均外径、管状长度应符合表 10 的规定。 公制系列热熔对接管件管状部分平均外径、管状长度应符合表 11 的规定。 同时,管状长度应满足焊机夹具的宽度以及可能出现的重新焊接所需要的额外长度。 管件示意图见图 1 。
7 . 2 . 4 . 2 . 2 IPS 系列热熔对接管件管状部分最小壁厚应符合表 5 的规定。 公制系列热熔对接管件管状部分最小壁厚应符合表 6 的规定,公差应符合表 7 的规定。
7 . 2 . 4 . 2 . 3 热熔对接管件管状部分的不圆度应不超过 0 . 015 倍最小平均外径。
7 . 2 . 4 . 2 . 4 热熔对接管件的通径 D2 应不小于管状部分最小平均外径与 2ey, max. 的差值。 计算 D2 时,舍去计算值的小数部分,保留整数。
表 10 IPS系列热熔对接管件管状部分尺寸
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表 10 IPS系列热熔对接管件管状部分尺寸(续)
表 1 1 公制系列热熔对接管件管状部分尺寸
单位为毫米
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表 1 1 公制系列热熔对接管件管状部分尺寸(续)
单位为毫米
图 1 热熔对接管件连接端示意图
7 . 2 . 4 . 3 电熔管件
7 . 2 . 4 . 3 . 1 IPS 系列电熔管件的承口尺寸应符合表 12 的规定,公制系列电熔管件的承口尺寸应符合表 13 的规定,示意图见图 2 。制造商宜说明图 2 中 D3 和 L21 的最大及最小实际值以便确定是否影响装夹及连接装配。
7 . 2 . 4 . 3 . 2 管件熔接区域中间的平均内径 D3 应不小于相应管材的最小平均外径。
7 . 2 . 4 . 3 . 3 管件通径 D2 应不小于管件承口端公称直径与 2emin. 的差值,emin.为表 5 或表 6 规定的相应管材的最小壁厚。
7 . 2 . 4 . 3 . 4 管件承口口部非加热长度,即管件口部端面与熔接区开始处之间的距离 L23 应不小于 5 mm。
7 . 2 . 4 . 3 . 5 管件承口最大不圆度应不超过 0 . 015 倍最小平均外径。
7 . 2 . 4 . 3 . 6 如果管件具有不同公称尺寸的承口,每个承口均应符合相应的公称尺寸的要求。
7 . 2 . 4 . 3 . 7 电熔管件的主体壁厚,应大于相应规格系列管材的最小壁厚。 为了避免应力集中,管件主体壁厚的变化应是渐变的。
图 2 电熔管件承口示意图
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表 12 IPS系列电熔管件承口尺寸
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表 13 公制系列电熔管件承口尺寸
单位为毫米
7 . 2 . 4 . 4 构造焊制类管件
7 . 2 . 4 . 4 . 1 管件主体壁厚至少为与之相连接管材公称壁厚的 1 . 25 倍,管件内径与相连接管材内径相同。
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7 . 2 . 4 . 4 . 2 管件连接端的平均外径和不圆度应符合表 10 或表 11 的要求、最小壁厚应符合表 5 或表 6 的要求,壁厚公差应符合表 7 的要求。
7 . 2 . 4 . 4 . 3 管件连接端管状长度应满足焊接/设计要求。 管状长度应满足焊机夹具的宽度以及可能出现的重新焊接所需要的额外长度。
7 . 2 . 4 . 4 . 4 管件内壁的翻边应去除。
7 . 2 . 4 . 4 . 5 切割角 θ≤11.25°,管段设计示意图见图 C. 1,例如 90°弯头需至少采用 5 节焊接,示意图见图 C. 2,并符合设计要求。
注:构造类焊制管件的无损检测参照 ASME BPVC. Ⅲ.A XXVI-5000 的要求。
7 . 2 . 4 . 4 . 6 构造类焊制管件的压力核算应符合附录 C 的要求。
7 . 2 . 4 . 4 . 7 弯头预制过程需要经评定合格的人员按照评定后工艺规程开展预制工作。
注:焊制管件的焊接要求参照 ASME BPVC. Ⅲ.A XXVI-2300 , 4000 的要求。
7 . 2 . 4 . 5 法兰连接头
IPS 系列法兰连接头头部的平均直径和压紧面的厚度应符合表 14 的规定,颈部长度应符合表 15的规定,同时,颈部长度应满足焊机夹具的宽度以及可能出现的重新焊接所需要的额外长度。 管状部分最小壁厚应符合表 5 的规定,壁厚公差应符合表 7 的规定,示意图见图 3 。
公制系列法兰连接头头部的平均直径、颈部的平均直径、压紧面的厚度和管状长度应符合表 16 的规定,同时,管状长度应满足焊机夹具的宽度以及可能出现的重新焊接所需要的额外长度。 管状部分最小壁厚应符合表 6 的规定,壁厚公差应符合表 7 的规定,示意图见图 3 。
表 14 IPS系列聚乙烯法兰接头尺寸(1)
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表 14 IPS系列聚乙烯法兰接头尺寸(1)(续)
表 15 IPS系列聚乙烯法兰接头尺寸(2)
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表 15 IPS系列聚乙烯法兰接头尺寸(2)(续)
表 16 公制系列聚乙烯法兰接头尺寸
单位为毫米
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表 16 公制系列聚乙烯法兰接头尺寸(续)
单位为毫米
标引序号说明:
1 — 聚乙烯法兰连接类管件;
2 — 金属法兰盘。
图 3 聚乙烯法兰连接头示意图
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7 . 2 . 5 物理力学性能
管件的物理力学性能应符合表 17 的要求。
表 17 管件的物理力学性能
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8 系统适用性
8 . 1 总则
8 . 1 . 1 相同牌号混配料以及不同牌号混配料制造的部件应分别进行热熔对接的系统适用性试验。 系统适用性试验报告应给出混配料牌号。
8 . 1 . 2 部件采用电熔连接时应进行电熔连接的系统适用性试验。
8 . 1 . 3 当系统的部件由不同制造商或供应商提供时,选购方应进行系统适用性验证,系统制造商或系统供应商应根据工程应用实际,提供与连接方式相对应的系统适用性证明文件。
8 . 2 热熔对接的系统适用性试验要求
8 . 2 . 1 在环境温度(23±2) ℃下,按 GB/T 32434—2015 附录 E规定的参数,将两段管材制备成对接熔接接头。 对接熔接接头制备的条件为:
— 熔接温度 204 ℃ ,界面压力 0 . 41 MPa;切换时间为允许的最大值;
— 熔接温度 204 ℃ ,界面压力 0 . 62 MPa;切换时间为允许的最大值;
— 熔接温度 232 ℃ ,界面压力 0 . 41 MPa;切换时间在允许范围内尽可能短;
— 熔接温度 232 ℃ ,界面压力 0 . 62 MPa;切换时间在允许范围内尽可能短。
注:热熔对接接头按 ISO 11414 制备时,由双方协商确定。
8 . 2 . 2 对接熔接接头的系统适用性应满足表 18 的要求。
表 18 对接熔接接头的系统适用性
8 . 3 电熔连接的系统适用性试验要求
按 GB/T 19807 在环境温度(23±2) ℃、极限条件下制备的电熔接头应满足表 19 性能要求。注 1 :电熔接头制备的最低温度为(-5±2)℃;最高温度为(40±2)℃ 。
注 2 :电熔接头按 ISO 11413 制备时,由双方协商确定。
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表 19 电熔连接接头的系统适用性
9 试验方法
9 . 1 一般要求
9 . 1 . 1 在产品生产 24 h后取样。
9 . 1 . 2 除非另有规定,试样按 GB/T 2918 规定,在温度为(23±2) ℃条件下进行状态调节,时间不少于24 h,并在此温度下进行试验。
9 . 2 管材
9 . 2 . 1 外观和颜色目测。
9 . 2 . 2 尺寸
按 GB/T 8806 的规定测量,测量时以毫米为计量单位。
9 . 2 . 3 熔体质量流动速率
按 GB/T 3682 . 1 试验。 变化率的计算按式(3)进行:
ε =[(MFR2 -MFR1)/MFR1] × 100 …………………………( 3 )
式中:
ε —变化率,% ;
MFR2 —加工后管材的熔体质量流动速率,单位为克每十分(g/10 min) ;
MFR1 —加工前原料的熔体质量流动速率,单位为克每十分(g/10 min) 。
9 . 2 . 4 炭黑含量
按 GB/T 13021 试验。
GB/T 40967—202 1
9 . 2 . 5 炭黑分散
按 GB/T 18251 试验。
9 . 2 . 6 氧化诱导温度
按 GB/T 19466 . 6 进行试验。 试样数量为 3 个,试验结果取最小值。 试样分别包含管材内表面和外表面,试验时将内表面/外表面朝上。
9 . 2 . 7 静液压强度
按 GB/T 6111—2018 试验。 试验条件按表 8 中规定进行,试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 GB/T 6111—2018 中的 A 型密封接头。
当管材公称外径 DN<6 in(dn<160 mm) 时,自 由长度不小于管材公称外径的 5 倍,且不应小于12 in(或 300 mm) 。 当管材公称外径 DN≥6 in(dn ≥ 160 mm) 时,自 由长度不小于管材公称外径的3 倍,且不应小于 760 mm。
9 . 2 . 8 爆破试验
按 GB/T 15560—1995 试验,试样数量为 3 个,试验温度为(23±2)℃ ,试验前至少状态调节 1 h。试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 GB/T 15560—1995 中图 A1 规定的封头。
当管材公称外径 DN<6 in(dn<160 mm)时,自 由长度不小于管材公称外径的 5 倍,且不小于 12 in (或 300 mm) 。 当管材公称外径 DN≥6 in(dn≥160 mm)时,自 由长度不小于管材公称外径的 3 倍,且不小于 760 mm。
按照试样的原始尺寸和规定的环应力计算所需要达到的压力。
试验应均匀且连续地增加压力,在 60 s 至 70 s 之间升压到试样破坏,用秒表测量时间。
9 . 2 . 9 不失效试验
按 GB/T 6111—2018 试验,试样数量为 3 个,试验温度为(23±2)℃ ,试验前至少状态调节 1 h,试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 GB/T 6111—2018 中的 A 型密封接头。
当管材公称外径 DN<6 in(dn<160 mm)时,自 由长度不小于管材公称外径的 5 倍,且不小于 12 in (或 300 mm) 。 当管材公称外径 DN≥6 in(dn≥160 mm)时,自 由长度不小于管材公称外径的 3 倍,且不小于 760 mm。
按照试样的原始尺寸和规定的环应力计算所需要达到的压力。
逐步提高到试验压力(环应力 22 . 07 MPa)并维持 5 s。
9 . 2 . 10 环向拉伸屈服应力
按 ASTM D 2290 试验。
9 . 3 管件
9 . 3 . 1 样品的制备
9 . 3 . 1 . 1 热熔对接管件样品的制备
按 GB/T 19809 制备试样,样品的热熔对接参数符合 GB/T 32434—2015 的要求。
9 . 3 . 1 . 2 电熔管件样品的制备
按 GB/T 19807 制备试样。 管件的任何一侧的自由长度不小于公称外径的 3 倍,且不小于 300 mm。
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9 . 3 . 1 . 3 静液压强度、爆破试验、不失效试验样品的制备
试样为单个管件或由管材和管件组合而成,焊接完成后,在 (23±2)℃ 条件下放置至少 24 h,管材的自由长度 L0 及试样根据情况如下规定:
— 两根一定长度的管材通过对接熔接组合,密封接头之间的 L0 为 dn的 3 倍,且最小为 250 mm;
— 在单个管件的情况下,密封接头到每个承(插)口的自由长度 L0 为 dn的 2 倍 ;
— 几个管件通过一个组合件进行试验的情况下,管件之间管材的自由长度 L0 为 dn的 3 倍 。
在所有的情况下,自 由长度 L0 的最大值为 1 000 mm。 若试验中管材破裂则重新取样试验。
9 . 3 . 2 外观和颜色
目测。
9 . 3 . 3 电阻偏差
使用电阻仪对管件电阻进行测量,电阻仪工作特性应满足表 20 的要求。
表 20 电阻仪工作特性
9 . 3 . 4 尺寸
按 GB/T 8806 的规定测量。 测量时以毫米为计量单位,测量热熔管件的通径时,舍去测量值的小数部分,保留整数。 测量平均外径、壁厚、不圆度等其他尺寸时,小数点后第二位非零数字进位,保留 1位小数。
9 . 3 . 5 熔体质量流动速率
按 GB/T 3682 . 1 试验。 变化率的计算按式(4)进行:
ε =[(MFR3 -MFR1)/MFR1] × 100 …………………………( 4 )
式中:
ε —变化率,% ;
MFR3 —加工后管件的熔体质量流动速率,单位为克每十分(g/10 min) ;
MFR1 —加工前原料的熔体质量流动速率,单位为克每十分(g/10 min) 。
9 . 3 . 6 炭黑含量
按 GB/T 13021 试验。
9 . 3 . 7 炭黑分散
按 GB/T 18251 试验。
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9 . 3 . 8 氧化诱导温度
按 GB/T 19466 . 6 进行试验。 试样数量为 3 个,试验结果取最小值。 试样分别包含管件内表面和外表面,试验时将内表面/外表面朝上。
9 . 3 . 9 静液压强度
按 GB/T 6111—2018试验。试样数量为 3 个,试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 GB/T 6111— 2018 中的 A型密封接头。
9 . 3 . 10 短期耐压试验
按 GB/T 15560—1995 试验。 试样数量为 3 个,试验温度为(23±2)℃ ,试验前至少状态调节 1 h,试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 GB/T 15560—1995 中图 A1 规定的密封接头。
按照试样的原始尺寸和规定的环应力计算所需要达到的压力。
试验应均匀且连续地增加压力,在 60 s 至 70 s 之间升压到试样破坏或达到规定的试验压力,用秒表测量时间。
9 . 3 . 1 1 剖面试验
将熔接样品沿管道中心剖开,观察熔接界面处是否存在孔洞。 如果存在孔洞,测量孔洞的长度,并对样品进行横向切割,确保测量孔洞的最大长度。
9 . 3 . 12 挤压剥离试验
按 GB/T 19806 试验。
9 . 3 . 13 弯曲剥离试验
按 ISO 21751 试验 。
9 . 3 . 14 拉伸剥离试验
按 GB/T 19808 进行试验。
9 . 3 . 15 抗拉强度试验
将熔接好的试样安装在拉伸试验机上。
以 (5±1) mm/min 的速度拉伸试样直到管材屈服且横梁位移不小于 25%试样长度为止。
观察管件及接头有没有破坏现象。
若由于试验机的限制不允许自由长度为 3 倍公称外径的管道试样有 25%的延伸率,管材自由长度
至少为 300 mm。
9 . 4 系统适用性试验
9 . 4 . 1 静液压强度
按 GB/T 6111—2018 试验。 试样内外的介质均为水(水-水类型),采用 A 型密封接头。
9 . 4 . 2 快速拉伸试验
按 ASTM F 2634 试验。
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9 . 4 . 3 对接熔接拉伸强度
按 GB/T 19810 试验。
9 . 4 . 4 弯曲试验
按附录 D试验。
9 . 4 . 5 挤压剥离试验
按 GB/T 19806 试验。
9 . 4 . 6 弯曲剥离试验
按 ISO 21751 试验 。
9 . 4 . 7 拉伸剥离试验
按 GB/T 19808 进行试验。
9 . 4 . 8 抗拉强度试验
将熔接好的试样安装在拉伸试验机上。
以 (5±1)mm/min 的速度拉伸试样直到管材屈服且横梁位移不小于 25%试样长度为止。
观察管件及接头有没有破坏现象。
若由于试验机的限制不允许自由长度为 3 倍公称外径的管道试样有 25%的延伸率,管材自由长度
至少为 300 mm。
10 检验规则
10 . 1 检验分类
检验分为出厂检验和型式检验。
10 . 2 组批和尺寸分组
10 . 2 . 1 组批
10 . 2 . 1 . 1 管材
同一原料牌号、同一原料批号、同一设备和工艺且连续生产的同一品种规格管材作为一批,并按表 21 的规定进行分批。
表 2 1 管材的分批规则
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10 . 2 . 1 . 2 管件
同一原料和工艺且连续生产的同一品种规格管件作为一批,并按表 22 的规定进行分批。
表 22 管件的分批规则
10 . 2 . 2 分组
同一类型管材(或管件)按表 23 进行尺寸分组。 型式检验时,在每一尺寸组中任选一个品种规格的管材(或管件)进行检验。
表 23 尺寸分组
10 . 3 出厂检验
10 . 3 . 1 管材
10 . 3 . 1 . 1 管材出厂检验项目为外观、颜色、尺寸、熔体质量流动速率、炭黑含量、氧化诱导温度和静液压强度(80 ℃ , 200 h)试验、短期耐压试验/环向拉伸屈服应力试验。
10 . 3 . 1 . 2 管材的颜色、外观、尺寸按 GB/T 2828 . 1 采用正常检验一次抽样方案,取一般检验水平 Ⅰ ,接收质量限(AQL)4 . 0 。抽样方案见表 24 。
表 24 抽样方案
单位为根/个
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表 24 抽样方案(续)
单位为根/个
10 . 3 . 1 . 3 在 10 . 3 . 1 . 2 抽样合格的产品中,随机抽取足够数量的样品进行熔体质量流动速率、炭黑含量、氧化诱导温度和静液压强度(80 ℃ , 200 h)试验、短期耐压试验/环向拉伸屈服应力试验。 其中静液压强度(80 ℃ , 200 h)、短期耐压试验/环向拉伸屈服应力的试样数量均为 1 个,氧化诱导温度的试样从内表面取样,试样数量为 1 个 。
10 . 3 . 2 管件
10 . 3 . 2 . 1 管件出厂检验项目为外观和颜色、尺寸、电阻、熔体质量流动速率、炭黑含量、氧化诱导温度和静液压强度(80 ℃ , 200 h)、短期耐压试验、剖面试验、挤压剥离试验和抗拉强度试验。
10 . 3 . 2 . 2 对于电熔管件,电阻值应逐个检验。
10 . 3 . 2 . 3 管件的颜色、外观、尺寸按 GB/T 2828 . 1 采用正常检验一次抽样方案,取一般检验水平 Ⅰ ,接收质量限(AQL)4 . 0 。抽样方案见表 24 。
10 . 3 . 2 . 4 在 10 . 3 . 2 . 3 计数抽样合格的产品中,随机抽取足够数量的样品进行熔体质量流动速率、炭黑含量、氧化诱导温度、静液压强度(80 ℃ , 200 h)、短期耐压试验、剖面试验和挤压剥离试验。 其中静液压强度(80 ℃ , 200 h)、短期耐压试验、挤压剥离试验的试样数量均为 1 个,氧化诱导温度的试样从内表面取样,试样数量为 1 个 。
10 . 4 型式检验
10 . 4 . 1 总则
10 . 4 . 1 . 1 型式检验按 10 . 2 . 2 规定分组进行。 每次型式检验的规格在每个尺寸组内轮换。
10 . 4 . 1 . 2 一般情况,每三年进行一次型式检验。
若有下列情况之一,也应进行型式检验:
a) 正式生产后,若结构、材料、工艺、设备有较大变化时;
b ) 因任何原因停产一年以上恢复生产时;
c) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。
10 . 4 . 2 管材
10 . 4 . 2 . 1 管材型式检验项目为 7 . 1 和 8 . 2 中的所有项 目 。
10 . 4 . 2 . 2 按 10 . 3 . 1 . 2 对颜色、外观、尺寸进行检验,在检验合格的样品中随机抽取规定数量的样品,进行其他项目的检验。
10 . 4 . 3 管件
10 . 4 . 3 . 1 管件型式检验项目为 7 . 2 和 8 . 3 中的所有项 目 。
10 . 4 . 3 . 2 按 10 . 3 . 2 . 3 对颜色、外观、尺寸进行检验,在检验合格的样品中随机抽取规定数量的样品,进
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行其他项目的检验。
10 . 5 判定规则
颜色、外观、尺寸按表 24 进行判定。 其他要求有一项或多项不合格时,随机抽取双倍样品进行不合格项的复检,如仍有不合格项,则判定为不合格批。
1 1 标志、包装、运输和贮存
1 1 . 1 标志
1 1 . 1 . 1 管材
标志内容应打印或直接成型在管材上,标志不应引发管材破裂或其他形式的失效;并且在正常的贮存、气候老化、加工及允许的安装使用后,在管材的整个寿命周期内,标记字迹应保持清晰可辨。
标志至少应包括下列内容:
a) 制造商名称或商标;
b) 聚乙烯混配料牌号;
c) 内部流体;
d) 公称压力;
e) 规格及尺寸,如:IPS DN30/DR9、dn710/SDR9 ;
f) 产品用途缩写,如:PE核电;
g) 本文件号;
h) 生产日期;
i) 生产批号。
1 1 . 1 . 2 管件
1 1 . 1 . 2 . 1 总则
管件应有永久、清晰的标志,标志不应诱发裂纹或其他形式的破坏。 并且在正常的贮存、操作、搬运和安装后,保持字迹清楚。
标志和标签内容在目视的情况下应清晰可辨。
对于热熔对接管件,标志不应位于管件的管状部分长度范围内。
注:除按制造商规定或由其认可之外,在安装和使用过程中对部件进行涂刷、刮擦,覆盖或使用清洁剂等造成的标志不清晰,制造商不负责任。
1 1 . 1 . 2 . 2 管件上的标志内容
管件上应有下列永久性标志:
a) 制造商名称缩写或商标;
b) 产品用途缩写,如:PE核电;
c) 规格及尺寸,如:IPS DN30/DR9、dn 710/SDR9 ;
d) 生产批号。
1 1 . 1 . 2 . 3 管件包装或标签内容
管件包装或标签上应有下列标志:
a) 制造商名称及产品生产地址;
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b) 聚乙烯混配料牌号;
c) 规格及尺寸,如:IPS DN30/DR9、dn 710/SDR9 ;
d) 产品用途缩写,如:PE核电;
e) 本文件号;
f) 生产日期;
g) 生产批号。
1 1 . 1 . 2 . 4 附加标志
与熔接条件相关的附加信息,例如熔接和冷却时间,可以在管件所附标签或单独的标签上给出。
1 1 . 1 . 2 . 5 熔接系统识别
电熔管件应具备熔接参数可识别性,如数字识别、电流/电压识别、机电识别或 自调节系统识别,在熔接过程中用于识别熔接参数。
使用条形码识别时,条形码标签应粘贴在管件上并应被适当保护以免污损。
注:条形码识别参见 ISO 13950,可追溯性参见 GB/T 20674 . 4 。
1 1 . 2 包装
管件应包装,包装方式可由供需双方协商确定。
1 1 . 3 运输
管材、管件在装卸和运输时,不应受到剧烈的撞击、划伤、抛摔、曝晒、污染,另外管件不应受到雨淋,以避免对管材、管件造成损伤。 如果管材未包装,则应采用有效的防止表面划伤的措施。
1 1 . 4 贮存
管材、管件应堆放在地面平整、通风良好的库房内,远离热源并避免阳光直射。 管材如需室外堆放应采用有效的遮盖措施。
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附 录 A
(资料性)
不同工作温度下的 HDS
聚乙烯管道在使用寿命为 50 年时不同工作温度下的 HDS见表 A. 1 。
表 A.1 使用寿命为 50 年时不同工作温度下的 HDS
表 A. 1 为 DF等于 0 . 5 时不同工作温度下的 HDS, DF为其他数值时不同工作温度下的 HDS 可将表 A. 1 的数值除以 0 . 5 再乘以相应的 DF 即可。 非核级管道,DF 一般不大于 0 . 63;核安全级管道,DF一般不大于 0 . 5 。
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附 录 B
(资料性)
两种分级方法的对比和应用
B.1 两种分级方法的对比
目前管材料长期静液压强度的分级方法和应用体系有两种:1 . 采用 ISO 9080 方法(GB/T 18252)得到材料的最小要求强度(MRS) ; 2 . 采用 ASTM D 2837 方法得到材料的静液压设计基准(HDB) 。两种分级方法的原理相似,都是通过静液压试验得到管材料所受应力和破坏时间的一系列数据点,并对不同温度或单一温度下的试验数据进行回归分析,进而外推计算得到在特定温度和时间下的长期静液压强度(σLTHS)和置信下限值(σLPL),并按照相应的标准体系进行分级。
表 B. 1 列出了 ISO 9080 和 ASTM D 2837 两种方法在数据要求、外推计算、拐点验证和结果等方面的区别。 ISO 9080 方法选择多个( ≥2)试验温度,其高温试验 目 的是尽可能在较短时间内收集足够的数据来反映材料应力破坏曲线的变化,即韧性破坏和脆性破坏的拐点。 为建立与试验数据最吻合的拟合方程,对多个试验温度下应力破坏曲线进行统一的多元线性回归分析,采用 4 参数或 3 参数方程进行拟合计算。 采用 ASTM D 2837 方法的前提假设是材料在特定温度下的应力与破坏时间曲线呈双对数线性关系,且线性关系应可以连续外推到 100 000 h 以上,即材料在可预测时间范围内均为韧性破坏形式 。 因此采用单一温度下的长期静液压试验数据进行 2 参数方程的线性回归分析得到其在 100 000 h的 σLTHS值 。 同时考虑到材料不同的应力破坏行为,ASTM D 2837 方法提出了几种方法来验证 HDB 的可靠性。 对于在测试时间范围内出现拐点或无法确定是否存在拐点的材料和试验条件,ASTM D 2837也推荐采用 ISO 9080 的多元线性回归分析方法。
表 B.1 两种分级方法的区别
B.2 管材最大工作压力的计算
在 ISO 9080 和 ASTM D 2837 两种标准体系中,MRS 和 HDB值均作为管材的最大工作压力、压
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力等级和壁厚选择等设计计算的理论基础。
在 ISO体系中,管材的最大工作压力 MOP 可采用式(B. 1)计算:
MOP = 2 × MRS/[(SDR - 1) × C]…………………………( B.1 )
式中:
MOP —最大工作压力,单位为兆帕(MPa) 。
MRS —最小要求强度,单位为兆帕(MPa) 。
SDR — 标准尺寸比。
C —设计系数,在 ISO体系中,给水领域 C=1 . 25,燃气领域 C= 2 。根据实际应用,也可采用其他设计系数。
在 ASTM体系中,管材的最大工作压力 MOP 可采用式(B. 2)计算:
MOP = 2 × HDB × DF/(DR - 1) …………………………( B.2 )
式中:
MOP —最大工作压力,单位为兆帕(MPa) 。
HDB —静液压设计基准,单位为兆帕(MPa) 。
DF —设计因子,在 ASTM体系中,给水领域 DF=0.63 或 0.5,燃气领域 DF= 0.4 或 0.32。根
据实际应用,也可采用其他设计因子。
DR — 径厚比。
设计系数 C 和设计因子 DF 的物理意义相同,均是在设计方面考虑材料在实际生产、安装和使用过程中可能受到不同的应力作用(不只是静液压环应力)提供适当缓冲区间的强度折减系数。 由于使用习惯,其在计算方面互为倒数关系,但不同标准体系中的折减系数取值也有所不同。 对于给定规格的HDPE管材,按照不同领域下的设计因子或系数,可分别通过式(B. 1)和式(B. 2)计算得到管材在两种体系下的 MOP值。 以 SDR11 规格管材为例,表 B. 2 和表 B. 3 分别列出了 HDPE在给水领域和燃气领域中 MOP值的差异。
表 B.2 HDPE给水管材(SDR11) 的 MOP值的计算
表 B.3 HDPE燃气管材(SDR11) 的 MOP值的计算
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附 录 C
(规范性)
焊制管件压力核算
C.1 管段设计示意图见图 C. 1,焊制 90°弯头示意图见图 C. 2 。
图 C.1 管段设计示意图
图 C.2 焊制 90。弯头示意图
C.2 焊制弯头的设计压力 犘m 应按照式( C. 1 ) 和式( C. 2 ) 计算,取较小值。
犘 犘 ……………………( C.2 )
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式中:
Pm —焊制弯头的设计压力,单位为兆帕(MPa) ;
HDS —静液压设计应力,符合表 A. 1,单位为兆帕(MPa) ; Telbow —焊制弯头的主体最小壁厚,单位为毫米(mm) ;
r2 —管道平均半径,单位为毫米(mm) ;
θ —切割角,单位为度(°) ;
R1 —焊制弯头的公称弯曲半径,单位为毫米(mm) 。 C.3 焊制弯头的设计压力 Pm 应不小于管道的设计压力。
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附 录 D
(规范性)
热熔对接接头的弯曲试验方法
D.1 总则
本附录规定了热熔对接接头的弯曲试验方法,包括反向弯曲试验和导向弯曲试验。
反向弯曲试验适用于壁厚不大于 25 mm 的热熔对接接头,导向弯曲试验适用于壁厚大于 25 mm的热熔对接接头。
D.2 反向弯曲试验
D.2 . 1 试样制备
应在热熔对接 24 h 后制样。 在热熔接头上沿管材轴向截取试样,试样宽度为管材公称壁厚的1 . 5 倍,最小为 25 mm,试样长度为管材壁厚的 30 倍,最小为 300 mm,示意图见图 D. 1 。
单位为毫米
标引序号说明:
1 — 管材;
2 — 试样;
3 — 热熔对接接头的翻边。
图 D.1 弯曲试验试样制备示意图
D.2 . 2 试样状态调节及试验环境
试样应在(23±2) ℃的环境温度下进行状态调节不少于 6 h,并在(23±2) ℃的环境温度下立即进行试验。
D.2 . 3 试验步骤
D.2 . 3 . 1 试验最少需要两个试样,其中一个试样向接头内侧弯曲,另外一个试样向接头外侧弯曲。
D.2 . 3 . 2 待试样弯曲至两端接触,观察接头处有无破坏、裂缝。
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D.3 导向弯曲试验
D.3 . 1 试样制备

