一種用于檢測竹復合壓力管環(huán)剛度的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于管道環(huán)剛度測量技術領域，更具體地，涉及一種用于檢測竹復合壓力 管環(huán)剛度的方法。
【背景技術】
[0002] 竹復合壓力管為一種新型的壓力管道，其沿管徑方向，由內到外依次為內襯層、增 強層和外防護層，其中，內襯層為內壁涂有防腐樹脂的竹纖維無紡布；增強層為竹片纏繞在 內襯層上形成的竹片層，竹片之間采用粘結劑粘結；外防護層為外壁涂有防水防腐樹脂的 竹纖維無紡布或棉質網格布，該新型壓力管道有耐壓強度高、剛度好、絕緣、耐腐、水流性能 佳、重量輕、安裝方便、成本低廉、使用壽命長等特性，可廣泛應用于城市給排水、水利、農田 灌溉、石油污水處理、工業(yè)循環(huán)水等領域。
[0003] 環(huán)剛度是竹復合壓力管抗外壓負載能力的綜合參數，為了保證竹復合壓力管在外 壓負載下安全工作，環(huán)剛度的選擇是設計中的關鍵之一，如果管材的環(huán)剛度太小，管材可能 發(fā)生過大變形或出現壓屈失穩(wěn)破壞，反之，如果環(huán)剛度太高，需采用過大的截面慣性矩，將 造成材料用料太多，成本過高，因此，竹復合壓力管的環(huán)剛度是否合適對其具體應用具有至 關重要的影響。而由于竹復合壓力管的材料組成與其他種類管道不同，現有技術中并沒有 一種用于測試竹復合壓力管環(huán)剛度，并檢測竹復合壓力管環(huán)剛度是否滿足抗壓性能要求的 方法，因此，無法對室溫環(huán)境下，尤其是低溫環(huán)境下的竹復合壓力管的環(huán)剛度以及環(huán)剛度變 化規(guī)律進行有效的測試與分析，無法對竹復合壓力管在低溫環(huán)境下的應用提供數據支撐。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明的實施例提供了一種用于檢測竹復 合壓力管環(huán)剛度的方法，其中結合竹復合壓力管自身的特點，相應的設計了適用于測量其 環(huán)剛度，并檢測其環(huán)剛度是否滿足抗壓性能要求的方法，同時對其關鍵工藝參數如加載變 形量、取樣方式等進行研究和設計，相應的可有效的實現竹復合壓力管在低溫環(huán)境下環(huán)剛 度的快速測量，同時，還針對竹復合壓力管的應用環(huán)境，設計了與其應用環(huán)境相符的狀態(tài)調 節(jié)環(huán)境，以對試驗機進行狀態(tài)調節(jié)，從而獲得符合實際環(huán)境要求的竹復合壓力管的環(huán)剛度， 具有測量和檢測結果準確，效率高等優(yōu)點，為竹復合壓力管在低溫環(huán)境的應用提供參考。
[0005] 為實現上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種用于檢測竹復合壓力管環(huán)剛度的方 法，其包括如下步驟：
[0006] (1)制備試樣：將待檢測的竹復合壓力管沿其徑向切割出多個軸向長度不同的試 樣，其中，所述試樣的軸向長度均不小于150_ ;分別在上述每個試樣的不同位置處測量其 軸向長度、管壁厚度和內徑，從而計算獲得所述每個試樣各自的平均長度L、平均壁厚t、平 均內徑Dn和計算直徑D ;
[0007] ⑵環(huán)剛度的測試與判定：
[0008] (2. 1)常溫狀態(tài)調節(jié)：將用于測試竹復合壓力管環(huán)剛度的試驗機以及上述每個試 樣置于20°C~25°C的環(huán)境下進行24h~48h的狀態(tài)調節(jié)；
[0009] (2. 2)常溫加載測試：分別將所述每個試樣放置于上述狀態(tài)調節(jié)后的試驗機中， 并使其軸向與所述試驗機中的上、下壓板平行；所述上、下壓板用于夾持住所述試樣，并且 上述上、下壓板沿著所述試樣軸向的邊長不小于該試樣的軸向長度；所述試驗機以恒定加 載速度V對試樣進行加載測試，直到所述試樣徑向的變形量A y達到3 % D，記錄該變形量 Δ y對應的力值F ;根據公式計算所述每個試樣各自的環(huán)剛度S，并取上述多個試樣環(huán)剛度 的算術平均值作為竹復合壓力管的初始環(huán)剛度；然后將所述每個試樣以其軸線為旋轉軸旋 轉90°后繼續(xù)置于所述試驗機上進行上述加載測試，當所述試樣徑向的變形量Ay達到 3% D時，記錄該變形量Δ y對應的力值F' ；
[0010] (2. 3)環(huán)剛度的判定：當所述初始環(huán)剛度不小于該竹復合壓力管的環(huán)剛度等級值 時，且所述F'不小于90% F時，判定該竹復合壓力管的環(huán)剛度合格，否則不合格。
[0011] 作為進一步優(yōu)選的，當所述待檢測的竹復合壓力管應用于低溫環(huán)境時，所述步驟 (2. 3)由如下步驟代替：
[0012] (2. 4)低溫下狀態(tài)調節(jié)與加載測試：將上述試驗機和每個試樣置于-30°C~-18°C 的環(huán)境下進行24h~48h的狀態(tài)調節(jié)；然后在上述低溫環(huán)境下重復所述步驟（2. 2)的操作；
[0013] (2. 5)再次常溫狀態(tài)調節(jié)與加載測試：再次將經過步驟（2. 4)后的所述試驗機和 每個試樣放置于20°C~25°C環(huán)境下進行狀態(tài)調節(jié)；然后再在常溫環(huán)境下重復步驟（2. 2)的 操作；
[0014] (2. 6)環(huán)剛度的判定：若所述步驟（2. 4)中獲得的低溫環(huán)境下的初始環(huán)剛度大于 步驟（2.2)中得到的初始環(huán)剛度，且所述步驟（2.5)得到的初始環(huán)剛度不小于所述竹復合 壓力管的環(huán)剛度等級值，且所述步驟（2. 2)中的F和F'、步驟（2. 4)中的F和F'、步驟（2. 5) 中的F和F'均滿足F'不小于90% F時，判定該竹復合壓力管的環(huán)剛度合格。
[0015] 作為進一步優(yōu)選的，所述環(huán)剛度S由式（1)確定：
[0017] 式中：S是與Ay相對應的管的環(huán)剛度，單位為N/m2;
[0018] F是與Ay相對應的力值，單位為N ;
[0019] L是試樣的軸向長度，單位為m;
[0020] Λ y是管的計算直徑D的變化量，單位為m ;
[0021] D是管的計算直徑，單位為m，D = Dn+t，Dn是管的平均內徑，t是管的平均壁厚。
[0022] 作為進一步優(yōu)選的，所述加載速度V由式（2)確定：
[0023] V = O. 35 X D2A (2)；
[0024] 式中：V是加載速度，取整數，單位為mm/min ;
[0025] D是管的計算直徑，單位為m ;
[0026] t是管的平均壁厚，單位為m。
[0027] 作為進一步優(yōu)選的，測量長度時，根據所述試樣的公稱直徑沿其圓周方向等分測 量多個長度，然后取平均值作為平均長度。
[0028] 作為進一步優(yōu)選的，長度的測量個數采用如下方式確定：當試樣公稱直徑 DN < 200mm，長度測量個數為3個；當試樣公稱直徑200mm < DN < 500mm，長度測量個數為 4個；當試樣公稱直徑DN多500_，長度測量個數為6個。
[0029] 作為進一步優(yōu)選的，測量壁厚時，任取試樣一端面的至少八等分間隔測量，然后取 平均值作為其平均壁厚。
[0030] 作為進一步優(yōu)選的，測試過程中，所述試樣的變形量通過測量所述壓板的位置得 到，當管壁厚度變化超過10 %時，則直接測量試樣的內徑變化得到。
[0031] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的 技術優(yōu)點：
[0032] 1.本發(fā)明結合竹復合壓力管以竹材為基體材料、以熱固性樹脂為膠黏劑、采用纏 繞工藝制成的特點，相應的設計了適用于測量具有該結構的竹復合壓力管的環(huán)剛度，尤其 是在低溫環(huán)境下的環(huán)剛度，并對其環(huán)剛度是否滿足抗壓性能的要求進行檢測與判斷，為竹 復合壓力管在低溫環(huán)境下的應用提供數據支撐，具有檢測效果好，判斷速度快，效率高等優(yōu) 點。
[0033] 2.本發(fā)明還對測試中的關鍵工藝參數如取樣方式、加載變形量進行研究和設計， 充分結合竹復合壓力管的結構特點，設計符合其結構要求的取樣方式和加載變形量，以實 現竹復合壓力管在低溫環(huán)境下環(huán)剛度的快速測量，同時，本發(fā)明還針對竹復合壓力管的應 用環(huán)境（如深季節(jié)性凍土），設計了與其應用環(huán)境相符的狀態(tài)調節(jié)環(huán)境，以對試驗機等設 備進行長達24小時以上的狀態(tài)調節(jié)，使得測試環(huán)境與竹復合壓力管的實際應用環(huán)境接近， 從而獲得符合實際環(huán)境要求的竹復合壓力管的環(huán)剛度，測量結果準確可靠，為竹復合壓力 管在低溫環(huán)境下的應用提供參考。
【具體實施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案