玻璃钢夹砂管国标

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1、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100 mm至4000 mm,压力等级为O.IMPa至2.5MPa,环刚度等级 为1250 N/m2至10000 N/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50C。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

2、 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。GBT 1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法GBT 1449 纤维增强塑料弯曲性能试验方法GBT 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法GBT 1634.22004 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GBT 2576 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法GBT 2577 玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法GBT 3854 增强塑料巴柯尔硬度试验方法GBT 5349 纤维增强热固性

3、塑料管轴向拉伸性能试验方法GBT 5351 纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法GBT 5352 纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法GB 5749 生活饮用水卫生标准GBT 8237 纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂GB l3l15 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GBT 18369 玻璃纤维无捻粗纱ISO 10928:1997 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/T 21238-20073.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管 glass fiber reinforced plastic

4、s mortar pipes 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 ring stiffness 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 filament winding process 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

5、制造管 材的一种生产方法。3.4离心浇铸工艺 centrifugal casting process 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 continuous advancing mandrel method 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-term hydrostatic design pressure basis对一组规格相同的 FRPM 管试样分别施加

6、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(4.38xl05h)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-term hydrostatic design stress basis 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(4.38x105h)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-term ring-bending strain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

7、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(4.38x105h)后管弯曲应变即为长期弯曲应变。4 分类和标记GB/T 21238-20074.1 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）： 125

8、0、2500、5000、10000。4.2 标记FRPM 管的标记方法如下：FRPM-口 GB/T 21238-2007X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1200mm、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/T 21238-2007X。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/T 18369 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

9、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/T 8237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GB 13115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/T 21238-2007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： 10 MPa

10、；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：70C。注：热变形温度按GB/T 1634.22004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CaCO 3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.

11、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200208.0+1O-1.0250259.0+1O-1.0300310.0+1O-1.0350361.0+1O-1.2400412.0+1O-1.4450463.0+1O-1.6500514.0+1O-1.8600616.0+10,-2.0700718.0+10,-2.2800820.0+1.0,24900924.0+10,-2610001026.0

12、+2.0,-26GB/T 21238-2007表 1 （续） 单位为毫米公称直径DN外直径偏差12001229.0+20,-2614001434.0+2.0,-2.816001800200022002400260028003000320034003600380040001638.01842.02046.02250.02453.02658.02861.03066.03270.03474.03678.03882.04086.0+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+20,-4.0+2.0,-42+2.0,44+

13、2.0,-46+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 径也可米用426.6mm,该两种规格的正偏差为1.5mm,负偏差为0.3mm。表 2 （续）单位为毫米表 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100125150200250300350400450500600700800971221471962462963463964464965956597951031281532042553063

14、574084595106127148161.51.51.51.51.51.82.12.42.73.03.64.24.2GB/T 21238-2007公称直径DN内直径范围偏差最小最大9008959184.2100099510204.21200119512205.01400139514205.01600159516205.01800179518205.02000199520205.02200219522205.02400239524206.02600259526206.02800279528206.03000299530206.03200319532206.03400339534206.0360

15、0359536206.03800379538207.04000399540207.0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

16、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DNV6004600三DNV10006DN100086.3 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/T 21238-2007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 Ftha）初始环向拉伸强力Fth应根据工程设计来

17、确定，但其最小值根据式（1）确定：Fth=ClPNDN/2（1）式中：Fth管的初始环向拉伸强力，单位为千牛每米（kN/m）；Cl系数，见表4；PN压力等级，单位为兆帕（MPa）；DN一公称直径，单位为毫米（mm）。表4 系数C1压力等级PN（MPa）1.51.752.02.53.00.1444.25.36.30.25444.25.36.30.4444.15.16.20.64445.06.00.84444.95.91.04444.85.71.24444.75.61.44444.65.51.64444.55.42.04444.35.12.544444.8注1： a=PO/HDP；其中：P0为短时

18、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CV9.0%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）0.10.250.40.60.81.01.21.41.62.02.510032791261892523153784415046307881253998158236315394473551630788984150471181892843

19、784735676627569451181200631582523785046307568821008126015752507919731547363078894511031260157519693009523637854075690011341323144018002250GB/T 21238-2007表 5 （续） 单位为千牛每米公称直径压力等级（MPa）DN(mm)0.10.250.40.60.81.01.21.41.62.02.53501102764416628821103132315441764220527564001263155047561008126015121764216025

20、203150450142354567851113414181701198522682835354450015839463094512601575189022052520315039386001894737561134151218902268264630243780472570022155188213231764220526463087352844105513800252630100815122016252030243528403250406300900284709113417012268283534023969453656707088100031578812601890252031503780

21、441050406300787512003789451512226830243780453652926048756094501400441110317642646352844105292617470568820110251600504126020163024403250406048705680641008012600180056714182268340245365670680479389072113401417520006301575252037805040630075608820100801260015750220069317332772415855446930831697021108813

22、860173252400756189030244536604875609072105841209615120189002600819204832764914655281909828114661310416380204752800882220535285292705688201058412348141121764022050300094523633780567075609450113401323015120189002362532001008252040326048806410080120961411216128201602520034001071267842846426856810710128

23、521499417136214202677536001134283545366804907211340136081587618144226802835038001197299347887182957611970143641675819152239402992540001260315050407560100801260015120176402016025200315006.6.3 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

24、时，其管壁初始轴向拉伸强力FtL应满足式（2）的要 求。FtLClPNDN/4（2）式中：FtL管的初始轴向拉伸强力，单位为千牛每米（kN/m）；Cl系数，见表4,当无长期静水压设计压力基准试验结果时取Cl=6.3；PN、DN同式（1）。GB/T 2l238-2007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 的管。表6初始轴向拉伸强力最小值FtL单位为千牛每米公称直径DN（mm）压力等级（MPa）0.40.60.81.01.21.41.62.02.510070757880838790100110125758085909397100110120150808

25、593100103107110120130200859510311011311712013014025090105115125128132135150165300951151281401431471501701903501001231371501561621681922154001051301451601681771852132404501101401581751841942032342655001151501701902002102202552906001251651932202322442553003457001351802152502632772903433958001502002402

26、802953103253784509001652152633103253403554305051000185230285340357373390473555120020526032038040743346055865514002252903554204574935306437551600250320390460507553600728855180027535042550055761367081395520003003804605406076737408981055220032541049558065773381098311552400350440530620707793880106812552

27、600375470565660757853950115313552800400505605705810915102012381455300043054064575086397710901323155532004605756857959171038116014081655340049061072584097011001230149317553600520645765885102311621300157818553800550680805930107712231370166319554000580715845975113012851440174820556.6.4 水压渗漏对整管或带有接头连接好的

28、整管施加该管压力等级1.5倍的静水内压，保持2min,管体及 连接部位应不渗漏。6.6.5 短时失效水压短时失效水压应不小于管的压力等级C1倍（C1按表4取值），当无长期静水压设计基准试 验结果时，取C1=6.3。6.6.6 初始挠曲性每个试样初始挠曲水平A和挠曲水平B应满足表7要求。注：表7的规定是建立在安装后长期使用的现场最大挠度为5%的基础上。如果样品管在满 足其中的一项或两项要GB/T 21238-2007求（即水平A和B）下失效，样品管代表的同批管材的长期许用挠曲值必须将规定值按比 例降低。表 7 初始挠曲性的径向变形率及要求挠曲水平环刚度等级（N/mJ血缶1250250050001

29、0000要求A(%)1815129管内壁无裂纹B(%)30252015管壁结构无分层、无纤维断裂及 屈曲注：对于其他环刚度管的初始挠曲性的径向变形率按下述要求执行：a）对于环刚度S0在标准等级之间的管，挠曲水平A和B对应的径向变形率分别按线性插 值的方法确定；b）对于环刚度S0W1250 N/m?或10000 N/m?的管，挠曲水平A和B按下式计算确定：挠曲水平A对应的径向变形率= 18x （1250/S0） 1/3挠曲水平B对应的径向变形率=30x （1250/S0） 1/3。6.6.7 初始环向弯曲强度管壁的初始环向弯曲强度Ftm应根据工程设计确定，但其最小值根据式（3）确定。 （ 3）式

30、中：Ftm一管壁环向初始弯曲强度，单位为兆帕（MPa）； t管壁实际测试厚度，单位为毫米（mm）； D一管的计算直径，单位为毫米（mm）。D=Dn+ t； Dn一管的内直径，单位为毫米（mm）；D管材初始挠曲性检验达到挠曲水平B时的径向压缩变形量，单位为毫米（mm）； Ep管壁环向弯曲弹性模量，单位为兆帕（MPa）；由式（4）确定。Ep=12x10-6S0 D3/t3 （4）其中，S0实测的环刚度，单位为牛每平方米（N/m2）；D、t同式（3）。注1：对于离心浇铸工艺生产的FRPM管，在计算Ep时，其中S0采用挠曲性检验时变形 量达到挠曲水平A时对应的荷载值计算得到的环刚度值。注2：当通过试验

31、得到了长期弯曲应变Sb后，同规格产品检验时可不进行初始环向弯曲强 度的检验。6.7 长期性能6.7.1 长期静水压设计压力基准 HDP 长期静水压设计压力基准HDP应满足下列要求：HDPC3PN (5)式中：HDP长期静水压设计压力基准，单位为兆帕(MPa)；PN同式(1)；C3系数，见表8。GB/T 21238-2007表8 系数C3压力等级(MPa)系数C31400最大层数8765432110.4.3 FRP 管堆放时应设置管座，层与层之间应用垫木隔开。10.5 出厂证明书每批 FRPM 管出厂时应附有出厂证明书。出厂证明书应包括下列内容 a) 生产厂名称；b) 产品规格；c) 生产日期；

32、d) 产品出厂检验证明书。GB/T 21238-2007附录A(规范性附录) 初始环向拉伸强力试样A.l FRPM管的初始环向拉伸强力试样如图A.1所示，试样尺寸见表A.1。A. 2 首先沿管的环向切割出符合规定宽度的板条，然后在其两侧的中间部位开半椭圆形槽 试验时夹持面为试样的侧面。注：若需提高试样夹持段的强度，可对试样夹持面进行加强。L试样长度； W开口长度；B一试样宽度； b开口处宽度。图 A.1 初始环向拉伸强力试样表 A.1 初始环向拉伸强力试样尺寸单位为毫米公称直径DN试样长度L试样宽度B开口长度w开口处宽度bDN 60011013015106600 DN1 20014016020

33、2010GB/T 21238-2007附录B（规范性附录） 长期静水压性能试验及确定方法B.1 试样B.1.1按照GB/T 5351要求进行取样。B. 1.2试样数量不少于18个，并选择静水内压值能确保获得如表B.1所注失效点分布要求。 表 B.1 失效点分布要求失效时间（h）失效点数101000至少4个10006000至少3个600010000至少3个10000以上至少1个总计至少18个B.2 试验条件及设备B. 2.1 按照 GB/T 5351 要求进行试样状态调节。试验所用的水应保持清洁，水温应保持在 23C65C，可将试样置于实验室空气环境中试验。B.2.2试样端部密封方式按照GB/T

34、 5351的规定，宜采用约束端密封方式。B.2.3试验所采用的设备应符合GB/T 5351的规定。B.3 加压B. 3.1均匀连续加压至预先确定的静水内压值，加压时间应控制在0.1h内。B. 3.2 每个试样内的压力值必须保持在（11）预先确定的静水内压值以内，失效时间测 至3%以内或40h，取其中较小者。B.3.3 管试样的失效表现为管内的水以任何形式通过管体渗流出。B.4 HDP值和HDB值的确定B.4.1以失效时的静水内压值P（MPa）的常用对数值为纵轴，以失效时间t（h）的常用对数为横 轴，假定f=1ogP和h=1ogt间成线性关系，采用ISO 10928:1997中A法对试验结果进行

35、回 归计算，得到相应参数，最后可外推至50年（4.38x105h）后管能承受的静水内压值即为HDP 值。B.4.2 HDB 按式（B.1）确定。 （B.1） 式中：HDB长期静水压设计应力基准，单位为兆帕（MPa）；HDP长期静水压设计压力基准，单位为兆帕（MPa）；t管壁实际测试厚度，单位为毫米（mm）；D一管的计算直径，单位为毫米（mm）, D=Dn+ t；Dn一管的内直径，单位为毫米（mm）。GB/T 21238-2007附录C（规范性附录）长期弯曲应变Sb试验及确定方法C.1 试祥C.1.1按照GB/T 5352要求进行取样。C.1.2 试样数量A 法：需要 2 组试样，每组试样不少于

36、18 个；B 法：需要 1 组试样，不少于 18 个；选择一定的恒定荷载或一定的恒定直径变化值应确保获得如表C.1所注失效点分布要求。 表 C.1 失效点分布要求失效时间（h）失效点数101000至少4个10006000至少3个600010000至少3个10000以上至少1个总计至少18个C.2 试验条件及设备C.2.1 试验温度A 法：（235）C。B 法：（232）COC.2.2 试验用溶液A法:1组为PH5的水溶液，另1组为PH9的水溶液；在整个试验过程中应保持溶液浓度在 65%的范围内。B法：0.5MH2S04，在整个试验过程中应保持溶液浓度在5%的范围内。C. 2.3试验设备及加载板

37、、加载形式、加载速度、变形测量等应符合GB/T 5352的要求。C.3 试验步骤C. 3.1按C.1要求取样，试样两端面进行封边处理，进行状态调节，对合格试样编号，测量 壁厚，壁厚精度到0.02mm,测量加载方向及其垂直方向的内直径，准确到0.1mm。C.3.2 加载方法：A 法：将试样置于加载板中心位置并进行加载至预先规划好的恒载值，如图 C.1 所示，然后 在30min内加入试验用水溶液。在整个试验过程中，应确保试样浸泡在溶液中。B 法：将试样置于加载板中心位置并进行加载（若用应变计测量应变，应预先在下加载点管 环试样内壁的1/4、 2/4及3/4宽度处分别沿环向粘贴三个量程不小于1.5%

38、的应变片），使直 径变化量达到预定值（可用一简易加载装置，如图C.2所示，当直径变化达到预定值时，固 定螺栓）。然后在 30min 内，在下加载点试样两侧粘上两块柔性挡板，并把预先调配好的溶 液倒入。在整个试验过程中，溶液深GB/T 21238-2007度不应小于 25mm。1荷载导向环；2、8加载板；3、76mm 厚橡胶片；4 容器；5 试样；6 水溶液；9恒载。图 C.1 A 法试验装置图1拉杆；2槽钢；3、66mm 厚橡胶片；4试样；5、8柔性挡板；7 溶液。图 C.2 B 法试验装置图GB/T 21238-2007C.3.4 加入溶液后开始记时并观察试样，观察间隔时间见表 C.2 表

39、C.2 观察间隔时间试验时间(h)观察间隔时间(h)10 20120 40240 60460 1008100600246006000486000以上168 （一星期）若观察试样时，试样已破坏，则把上次观察时的试验时间作为试样破坏时间，记录该时间点 及相应的直径变化值C.4 长期弯曲应变值 Sb 的确定C. 4.1以试样破坏时间t（h）的常用对数值为横轴，以相应的应变（）的常用对数为纵轴，假 定h=logt和f=log间成线性关系，采用ISO 10928:1997中A法对试验结果进行回归计算， 得到相应参数，最后可外推至50年（4.38x105h）后的应变值即为Sb值。C. 4.2试样的应变值可通过应变计直接测出，也可由式（C.1）计算得到：=（C.1）式中：应变，（%）；t1一下加载点处的平均壁厚，单位为毫米（mm）；直径变化量，单位为毫米（mm）；D一管的计算直径，单位为毫米（mm）, D=Dn+ t；t管壁实际测试厚度，单位为毫米（mm）；Dn一管的内直径，单位为毫米（mm）。同时采用应变计及式（C.1）确定应变时