玻璃钢夹砂管国标.docx

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玻璃钢夹砂管国标

玻璃纤维增强塑料夹砂管

1        范围

本标准规定了玻璃纤维增强塑料夹砂管（以下简称FRPM管）的分类和标记、原材料、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。

本标准适用于公称直径为100mm至4000mm，压力等级为0.1MPa至2.5MPa，环刚度等级为1250N/m2至10000N/m2地下和地面用给排水、水利、农田灌溉等管道工程用FRPM管，介质最高温度不超过50℃。

非夹砂玻璃纤维增强塑料管及公称直径、压力等级、环刚度等级不在本标准规定范围内的FRPM管也可参照使用。

2        规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB／T1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法

GB／T1449 纤维增强塑料弯曲性能试验方法

GB／T1458 纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法

GB／T1634.2－2004 塑料负荷变形温度的测定第2部分：

塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料

GB／T2576 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法

GB／T2577 玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法

GB／T3854 增强塑料巴柯尔硬度试验方法

GB／T5349 纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法

GB／T5351 纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法

GB／T5352 纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法

GB5749    生活饮用水卫生标准

GB／T8237 纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂

GBl3l15   食品容器及包装材料用不饱和聚酯树脂及其玻璃钢制品卫生标准

GB／T18369玻璃纤维无捻粗纱

ISO10928:

1997  塑料管系统—玻璃纤维增强热固性塑料管和管件—回归分析方法及其应用

3        术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

GB/T21238-2007

3.1

玻璃纤维增强塑料夹砂管glassfiberreinforcedplasticsmortarpipes

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、离心浇铸工艺、连续缠绕工艺方法制成的管道。

3.2 

环刚度 ringstiffness

指单位长度的管环在外压作用下，在一定径向变形下所承受的荷载大小。

它表征管环抵抗外荷载能力。

以下式计算：

S＝EI/D3，通常以N／m2作单位。

其中EI为沿管轴方向单位长度内管壁环向弯曲刚度，D为管道计算直径。

3.3 

定长缠绕工艺 filamentwindingprocess

在长度一定的管模上，采用螺旋缠绕和/或环向缠绕工艺在管模长度内由内至外逐层制造管材的一种生产方法。

3.4 

离心浇铸工艺 centrifugalcastingprocess

用喂料机把玻璃纤维、树脂、石英砂等按一定要求浇铸到旋转着的模具内，固化后形成管材的一种生产方法。

3.5 

连续缠绕工艺 continuousadvancingmandrelmethod

在连续输出的模具上，把树脂、连续纤维、短切纤维和石英砂按一定要求采用环向缠绕方法连续铺层，并经固化后切割成一定长度的管材产品的一种生产方法。

3.6 

长期静水压设计压力基准HDP  long-termhydrostaticdesignpressurebasis

对一组规格相同的FRPM管试样分别施加不同的静水内压，测出每个试样的失效时间，再由回归曲线外推至50年（4.38×105h）后管能承受的静水内压值即为长期静水压设计压力基准。

3.7 

长期静水压设计应力基准HDB  long-termhydrostaticdesignstressbasis

对一组规格相同的FRPM管试样分别施加不同的静水内压，测出每个试样的失效时间，再由回归曲线外推至50年（4.38×105h）后管壁所能承受的应力值即为长期静水压设计应力基准。

3.8 

长期弯曲应变Sb   long-termring-bendingstrain

对一组规格相同的FRPM管试样，通过平行板施加不同的恒定外载荷，或通过平行板施加外载荷并保持不同的恒定直径变化值，测出每个试样的破坏时间，换算出相应的弯曲应变，再由回归曲线外推至50年（4.38×105h）后管弯曲应变即为长期弯曲应变。

4 分类和标记

GB/T21238-2007

4.1 分类

产品按工艺方法、公称直径、压力等级和环刚度等级进行分类。

4.1.1 工艺方法

I—定长缠绕工艺；Ⅱ—离心浇铸工艺；Ⅲ—连续缠绕工艺。

4.1.2 公称直径DN

   公称直径见表2。

4.1.3 压力等级PN

 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。

4.1.4 环刚度等级SN

 环刚度等级（N／m2）：

1250、2500、5000、10000。

4.2 标记

FRPM管的标记方法如下：

FRPM-□-□-□-□ GB/T21238-2007×

                                      标准号

                                      环刚度等级；

                                      压力等级；

                                      公称直径；

                                      生产工艺；

                                      产品代号。

示例：

采用定长缠绕工艺生产、公称直径为l200mm、压力等级为0.6MPa、环刚度等级为5000N/m2，按本标准生产的FRPM管标记为：

FRPM-I-1200-0.6-5000 GB/T21238-2007×。

5 原材料

5.1 增强材料

应采用无碱玻璃纤维及其制品制造FRPM管。

所采用的无碱无捻玻璃纤维纱应符合GB/T18369的规定。

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。

注：

在需要输送特定介质的场合，经供需双方商定后，可采用性能能满足要求的其他增强材料。

5.2 树脂

5.2.1 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。

5.2.2 内衬层树脂应采用间苯型不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂或双酚A型树脂。

5.2.3 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。

5.2.4 树脂浇铸体的性能应达到下列要求：

a）内衬层树脂

    对于定长缠绕工艺和连续缠绕工艺：

拉伸强度：

≥60MPa；

GB/T21238-2007

拉伸弹性模量：

≥2.50GPa；

断裂伸长率：

≥3.5%。

    对于离心浇铸工艺：

拉伸强度：

≥10MPa；

断裂伸长率：

≥15%。

b）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℃。

 注：

热变形温度按GB/T1634.2－2004中A法进行测试。

5.3 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％。

6 要求

6.1 外观质量

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。

6.2 尺寸

6.2.1 直径

外径系列的应符合表1的规定，内径系列的应符合表2的规定。

为方便与其它材质管道的连接，经供需双方协商确定，可套用其它材质管道的尺寸并满足相应要求。

     表1外径系列FRPM管的尺寸和偏差                单位为毫米

公称直径DN

外直径

偏差

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

208.0

259.0

310.0

361.0

412.0

463.0

514.0

616.0

718.0

820.0

924.0

1026.0

+1.0,-1.0

+1.0,-1.0

+1.0,-1.0

+1.0,-1.2

+1.0,-1.4

+1.0,-1.6

+1.0,-1.8

+1.0,-2.0

+1.0,-2.2

+1.0,-2.4

+1.0,-2.6

+2.0,-2.6

GB/T21238-2007

                     表1 （续）                    单位为毫米

公称直径DN

外直径

偏差

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

1229.0

1434.0

1638.0

1842.0

2046.0

2250.0

2453.0

2658.0

2861.0

3066.0

3270.0

3474.0

3678.0

3882.0

4086.0

+2.0,-2.6

+2.0,-2.8

+2.0,-2.8

+2.0,-3.0

+2.0,-3.0

+2.0,-3.2

+2.0,-3.4

+2.0,-3.6

+2.0,-3.8

+2.0,-4.0

+2.0,-4.2

+2.0,-4.4

+2.0,-4.6

+2.0,-4.8

+2.0,-5.0

注1：

可根据实际情况采用其他外径系列尺寸，但其外径偏差应满足相应要求。

注2：

对于DN300的FRPM管，外直径也可采用323.8mm，对于DN400的FRPM管，外直径也可采用426.6mm，该两种规格的正偏差为1.5mm，负偏差为0.3mm。

表2 内径系列FRPM管的尺寸和偏差                 单位为毫米

公称直径DN

内直径范围

偏差

最小

最大

100

125

150

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

97

122

147

196

246

296

346

396

446

496

595

659

795

103

128

153

204

255

306

357

408

459

510

612

714

816

±1.5

±1.5

±1.5

±1.5

±1.5

±1.8

±2.1

±2.4

±2.7

±3.0

±3.6

±4.2

±4.2

GB/T21238-2007

表2（续）                       单位为毫米

公称直径DN

内直径范围

偏差

最小

最大

900

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

895

995

1195

1395

1595

1795

1995

2195

2395

2595

2795

2995

3195

3395

3595

3795

3995

918

1020

1220

1420

1620

1820

2020

2220

2420

2620

2820

3020

3220

3420

3620

3820

4020

±4.2

±4.2

±5.0

±5.0

±5.0

±5.0

±5.0

±5.0

±6.0

±6.0

±6.0

±6.0

±6.0

±6.0

±6.0

±7.0

±7.0

注：

管两端内直径的设计值应在本表的内直径范围内，两端内直径的偏差应在本表规定的偏差范围之内。

6.2.2 长度

a）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。

b）FRPM管的长度偏差：

有效长度的±0.5%。

6.2.3 管壁厚度

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％。

6.2.4 管壁结构

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。

6.2.5 管端面垂直度

管端面垂直度应符合表3的规定。

表3管端面垂直度要求                     单位为毫米

公称直径DN

管端面垂直度偏差

DN＜600

4

600≤DN＜1000

6

DN≥1000

8

6.3 巴氏硬度   

FRPM管外表面的巴氏硬度应不小于40。

6.4树脂不可溶分含量

GB/T21238-2007

管壁中树脂的不可溶分含量应不小于90％。

6.5直管段管壁组分含量

   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给出。

6.6 初始力学性能

6.6.1 初始环刚度S0

初始环刚度S0应不小于相应的环刚度等级值SN。

6.6.2 初始环向拉伸强力Fth

a）初始环向拉伸强力Fth应根据工程设计来确定，但其最小值根据式

（1）确定：

                Fth=C1·PN·DN/2               …………………………

（1）

式中：

Fth—管的初始环向拉伸强力，单位为千牛每米（kN／m）；

C1—系数，见表4；

PN—压力等级，单位为兆帕（MPa）；

DN—公称直径，单位为毫米（mm）。

表4    系数C1

压力等级PN

（MPa）

1.5

1.75

2.0

2.5

3.0

0.1

0.25

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

2.0

2.5

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4.2

4.2

4.1

4

4

4

4

4

4

4

4

5.3

5.3

5.1

5.0

4.9

4.8

4.7

4.6

4.5

4.3

4

6.3

6.3

6.2

6.0

5.9

5.7

5.6

5.5

5.4

5.1

4.8

注1：

α=P0/HDP；其中：

P0为短时失效水压；HDP为长期静水压设计压力基准。

注2：

当管的环向拉伸强力值的离散系数CV>9.0%时，C1应取为表中值乘以0.8236/（1-1.96CV）。

b）当无长期静水压设计压力基准试验（HDP）结果时取C1＝6.3，取C1＝6.3时初始环向拉伸强力的最小值见表5。

          表5  无HDP时初始环向拉伸强力Fth的最小值                    单位为千牛每米

公称直径

DN（mm）

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

100

125

150

200

250

300

32

39

47

63

79

95

79

98

118

158

197

236

126

158

189

252

315

378

189

236

284

378

473

540

252

315

378

504

630

756

315

394

473

630

788

900

378

473

567

756

945

1134

441

551

662

882

1103

1323

504

630

756

1008

1260

1440

630

788

945

1260

1575

1800

788

984

1181

1575

1969

2250

GB/T21238-2007

表5（续）                         单位为千牛每米

公称直径

DN（mm）

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

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

110

126

142

158

189

221

252

284

315

378

441

504

567

630

693

756

819

882

945

1008

1071

1134

1197

1260

276

315

354

394

473

551

630

709

788

945

1103

1260

1418

1575

1733

1890

2048

2205

2363

2520

2678

2835

2993

3150

441

504

567

630

756

882

1008

1134

1260

1512

1764

2016

2268

2520

2772

3024

3276

3528

3780

4032

4284

4536

4788

5040

662

756

851

945

1134

1323

1512

1701

1890

2268

2646

3024

3402

3780

4158

4536

4914

5292

5670

6048

6426

6804

7182

7560

882

1008

1134

1260

1512

1764

2016

2268

2520

3024

3528

4032

4536

5040

5544

6048

6552

7056

7560

8064

8568

9072

9576

10080

1103

1260

1418

1575

1890

2205

2520

2835

3150

3780

4410

5040

5670

6300

6930

7560

8190

8820

9450

10080

10710

11340

11970

12600

1323

1512

1701

1890

2268

2646

3024

3402

3780

4536

5292

6048

6804

7560

8316

9072

9828

10584

11340

12096

12852

13608

14364

15120

1544

1764

1985

2205

2646

3087

3528

3969

4410

5292

6174

7056

7938

8820

9702

10584

11466

12348

13230

14112

14994

15876

16758

17640

1764

2160

2268

2520

3024

3528

4032

4536

5040

6048

7056

8064

9072

10080

11088

12096

13104

14112

15120

16128

17136

18144

19152

20160

2205

2520

2835

3150

3780

4410

5040

5670

6300

7560

8820

10080

11340

12600

13860

15120

16380

17640

18900

20160

21420

22680

23940

25200

2756

3150

3544

3938

4725

5513

6300

7088

7875

9450

11025

12600

14175

15750

17325

18900

20475

22050

23625

25200

26775

28350

29925

31500

6.6.3 初始轴向拉伸强力及拉伸断裂应变

a）当管道不承受由管内压直接产生的轴向力或未受到特殊轴向力时，其管壁初始轴向拉伸强力FtL应不小于表6的规定值；管壁轴向拉伸断裂应变应不小于0.25%。

b）当管道承受由管内压产生的轴向力时，其管壁初始轴向拉伸强力FtL应满足式

（2）的要求。

FtL≥C1·PN·DN/4                        ………………………………………

（2）

式中：

FtL—管的初始轴向拉伸强力，单位为千牛每米（kN／m）；

C1—系数，见表4，当无长期静水压设计压力基准试验结果时取C1＝6.3；

PN、DN―同式

（1）。

GB/T21238-2007

注：

承受由管内压产生轴向力的管主要有一端与阀门、盲堵等连接而又没有设置可靠的支墩的