玄武岩纤维复合管道及管件.docx

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CMCA XXX—20XX

中国冶金建设协会标准
玄武岩纤维复合材料管道及管件
Basalt fiber composite pipes and fittings
201X-XX-XX发布 201X-XX-XX实施
中国冶金建设协会 发布
CMCA XXX—20XX
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玄武岩纤维复合材料管道及管件
1 范围
本标准规定了玄武岩纤维复合材料管道及管件（以下简称BFRP管道及管件）的术语及定义，分类和标记，原材料，要求，试验方法，检验规则，产品标志及运输，其他。
本标准适用于以玄武岩纤维为增强材料，热固性树脂为基体，采用缠绕工艺制成的玄武岩纤维复合材料管道和管件。
本标准适用于公称直径为100 mm～4 000 mm， MPa～ MPa，适用于地下和地面管道工程用玄武岩纤维复合材料管道，介质最高温度不超过50℃。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。
GB/T 1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法
GB/T 2576 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法
GB/T 2577 玻璃纤维增强塑料树脂含量实验方法
GB/T 3854 增强塑料巴柯尔硬度试验方法
GB/T 5351 纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法
GB/T 5352 纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法
GB/T 5721 橡胶密封制品标志、包装、运输、贮存的一般规定
GB/T 6483 柔性机械接口灰口铸铁管
GB/T 8237 纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂
GB 13115 食品容器及包装材料用不饱和聚酯及其玻璃钢制品卫生标准
GB/T 25045 玄武岩纤维无捻粗纱
GB/T 32491 玻璃纤维增强热固性树脂管及管件长期静水压实验方法
3 术语及定义
下列术语和定义适用于本文件。
fiber composite pipes
以玄武岩纤维及或其织物为增强材料，热固性树脂为基体，采用缠绕工艺制成的玄武岩纤维复合材料管道。
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fiber composite fittings
以玄武岩纤维及或其织物为增强材料，热固性树脂为基体，经缠绕成型的内衬橡胶密封圈的套管接头以及从符合本文件要求的管道上截取的管段，经手糊成型的弯头、三通、异型管等产品。
basalt winding
由玄武岩纤维无捻粗纱在模具轴或衬垫上缠绕制备管道的方法。
ring stiffness
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。
initial ring stiffness
管环在外压作用下，在一定的加载速度下下，管直径变化量达到试样计算直径的3%时，测出的管环的环刚度。
pressure design basis；PDB
对一组规格相同的玄武岩纤维复合材料管道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（×105h）后管道能承受的静水内压值。
4 分类和标记
分类
产品按照公称直径、压力等级、环刚度、用途进行分类。
公称直径DN见表1。
： 、、、 MPa、、 MPa、、、 MPa、 MPa、 MPa、 MPa。
：1250 N/m2、2500 N/m2、5000 N/m2、7500 N/m2、10000 N/m2、12500 N/m2、15000 N/m2等。
用途：A—污水排水； B—饮水供水； C—农田灌溉；D—其他

BFRP管的标记方法如下：
BFRP-□-□-□-□

用途；
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环刚度等级；
压力等级；
公称直径；
产品代号。
示例：公称直径为1200mm，、、环刚度等级为5000 N/m2，用途为城市饮水供水，按照本标准生产的BFRP管标记为：BFRP-1200--5000-B
5 原材料要求
树脂
制作管道及管件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或行业标准的规定。
管道及管件用于贮存或输送化学介质时，应选择合适的耐化学树脂体系。
树脂通常应不含有颜料、染料、着色剂或填料。但下述情况除外：
a) 如供需双方同意，树脂中可以加入颜料，染色或着色剂；
b) 管道及管件长期暴露紫外线下时，可加入紫外线吸收剂以应提高抗紫外线辐射能力；
c) 外表层喷涂胶衣或刷漆以提高表面耐老化能力。
。
增强材料
25045的规定，玄武岩纤维毡、布等制品应符合相应的国家或行业标准的规定。
制作管道及管件用的增强材料与树脂系统应具有化学相容性。
6要求
外观
管道及管件内表面应光滑平整，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。
尺寸
内径
管道的公称直径以内径表示，不同规格管道内径及其偏差应符合表1的规定。
表 1 管道内径及其偏差 单位为毫米
公称直径DN
偏差
100≤DN≤250
±
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250＜DN≤350
±
350＜DN≤450
±
450＜DN≤550
±
550＜DN≤700
±
700＜DN≤1000
±
1000＜DN≤2200
±
2200＜DN≤3600
±
DN＞3600
±
长度
管道的有效长度为3m、6m、9m、12m。如果需要特殊长度的管道，由供需双方商定。长度偏差按有效长度的±%，且不超过±60mm。
壁厚
管道及管件的最小厚度不得小于设计厚度的90%，平均厚度不得小于设计厚度。
端部垂直度
不带法兰的管道端部垂直度偏差应符合表4的要求。
表4 管端面垂直度偏差 单位为毫米
公称直径DN
管端面垂直度偏差
DN＜600
±
600≤DN＜1000
±
1000≤DN
±
管壁组分质量百分含量
直管段管壁中玄武岩纤维、树脂和填料的含量由管材设计确定，并应在设计文件中明确给出。各组分的质量百分含量允许偏差为±3。
巴柯尔硬度
管道及管件外表面的巴柯尔硬度不小于40。
树脂不可溶分含量
管壁中树脂的不可溶分含量应不小于90%。
力学性能
管道及管件的结构层力学性能应满足表5的规定。当轴向拉伸强度有特殊要求时，由设计双方商量确定。
表5 管道及管件力学性能
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项目
管道
管件
环向拉伸强度/MPa
≥250
≥130
环向拉伸弹性模量/GPa
≥20
≥13
轴向拉伸强度/MPa
≥40
≥130
轴向拉伸弹性模量/GPa
≥10
≥13
水压渗漏
，保压2min，管体及连接部位应无渗漏。
短时失效水压
短时失效水压应不小于管道压力等级的C1倍（若管道生产厂家没有长期静水压设计压力基准试验结果，C1=；若有长期水压设计压力基准试验结果，C1应不小于4）。
初始环刚度
初始环刚度S0应不小于相应的环刚度等级值SN。
初始挠曲性
初始挠曲水平A和挠曲水平B均应满足表6要求。
表6 初始挠曲性的径向变形率及要求
挠曲水平
%
环刚度等级
N/mm2
要求
1250
2500
5000
7500
10000
A





管内壁无裂纹
B





管壁结构无分层、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）对于环刚度等级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形插值的方法确定；
b）对于环刚度等级≤1250 N/mm2或≥10000 N/mm2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=18×（1250/S0）1/3
挠曲水平B对应的径向变形率=30×（1250/S0）1/3。

压力设计基准PDB应满足式（1）要求：
PDB≥C3·PN ·····················（1）
式中：
PDB——长期静水压力设计基准，单位为兆帕（MPa）；
PN——压力等级，单位为兆帕（MPa）；
C3——长期环向拉伸强度安全系数，见表7。
表7 长期环向拉伸强度安全系数C3
压力等级PN
系数C3
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MPa
≤





















7 试验方法
外观
用肉眼观察产品的内、外表面和两端面。
尺寸
内径
。
长度
用精度为1mm的钢卷尺沿管道及管件轴线方向测量产品长度。
壁厚
厚度测量可按下列方法之一进行：
a）用精度为1mm的π尺绕管外部一周（确保其垂直于管轴线），测出管的周长，算出管外直径，取2次测量的平均数。，用内径之差的方法计算出管道壁厚。对于直径较小的管，。
b)垂直切割管道或管件，，测点均布，取7次测量的算术平均数。
椭圆度
用精度为1mm的钢卷尺测量。
管端面垂直度
用精度为1mm的直角尺加钢卷尺测定管端面的垂直度。
管壁组分质量百分含量
按GB/T 2577的规定进行测试，其中试样的厚度为整个管壁厚度，长度和宽度取（20±2）mm。在完成煅烧并对带有残余物的坩埚称量后，剔除坩埚中的玄武岩纤维，再次称量，前后两次的质量差可作为试样中的玄武岩纤维质量，玄武岩纤维质量与试样质量的比值即为玄武岩纤维含量；坩埚中剩下的材料作为填料，填料质量与试样质量的比值即为填料的含量。
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巴柯尔硬度
按GB/T 3854的规定进行测试。
树脂不可溶分含量
按GB/T 2576的规定进行测试。

环向拉伸强度及环向拉伸弹性模量
按GB/T1447进行测试，试样型式和试样尺寸见附录A,加载速度取2mm/min～5mm/min，每根管的有效试样不少于5个，所有有效试样测试结果的算术平均值作为测试结果。
轴向拉伸强度及轴向拉伸弹性模量
按GB/T 1447进行测试。
水压渗漏
按照GB/T 5351进行试验，试样为1根整管。如果管道在使用中不承受由内压产生的轴向力时，其密封型式应采用约束端密封；若承受由内压产生的轴向力，则其密封型式应采用自由端密封。，保压2min。
短时失效水压
按GB/T 5351的规定进行测试。

测试设备、测试环境及试样按照GB/T 5352的规定，加载速度按式（2）确定。初始环刚度S0按式（3）进行计算，取3个试样环刚度的算数平均值作为测试结果。
····················（2）
式中：
——加载速度，取整数，管径大于500mm时可修约到个位数为0或5，单位为毫米每分（mm/min）；
t——管壁实际测试厚度，单位为毫米（mm）；
D——管的计算致敬，单位为毫米（mm），D=Dn+t；
Dn——管的内直径，单位为毫米（mm）。
····················（3）
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式中：
S0——初始环刚度，单位为牛每平方米（ N/m2）；
DY——管直径变化量，取试样计算直径的3%，单位为米（m）；
F——与DY相对应的线载荷，单位为牛每米（N/m）。
初始挠曲性
测试设备、测试环境及试样按GB/T 5352的规定，加载速度同式（2）。当加载至挠曲水平A后保持2min，观察试样情况，然后继续加载至挠曲水平B，保持2min，观察试样情况。
注：可根据环刚度实测值S0按表6确定挠曲水平A和挠曲水平B。

按GB/T 32491的规定进行。
8 检验规则
检验分类
检验分出厂检验和型式检验
出厂检验
检验项目
外观、尺寸、巴柯尔硬度、水压渗漏。
检验方案
、尺寸、巴柯尔硬度的检验。
对于连续缠绕工艺生产的BFRP管，公称直径不大于1400mm时，每根BFRP管均需进行水压渗漏检验；公称直径大于1400mm、而不大于2400mm时，应按50%的比例抽样进行水压渗漏检验；公称直径大于2400mm时，水压渗漏检验的数量由供需双方商量确定，但不应少于5%。
定长缠绕工艺生产的BFRP管，水压渗漏检验的数量由供需双方商量确定，但应不小于1%。
判定规则
外观、尺寸、巴柯尔硬度、水压渗漏均应达到相应的要求，否则判该根管不合格。如果水压渗漏检验时出现不合格，则对该批管逐根进行水压渗漏检验，通过的判该根管该项目合格。
型式检验
检验条件
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有下列情况之一时应进行型式检验：
a）产品定型鉴定时；
b) 正式投产后，当产品的材料、结构、工艺有较大改变可能影响产品性能时；
c) 正常生产时，应每年至少进行一次型式检验；
d) 产品长期停产（3个月以上）再恢复生产时；
e) 出厂检验结果与最近一次型式检验结果有较大差异时；
检验项目
第6章中除压力设计基准外的所有项目。
检验方案
外观、尺寸、巴柯尔硬度
以相同材料、相同工艺、相同规格的100根BFRP管为一批（不足100根的也作为一个批），随机抽样6根。
管壁组分含量、树脂不可溶分含量、力学性能、短时失效水压、初始环刚度、初始挠曲性
对以相同材料、相同工艺、相同规格的100根BFRP管为一批（不足100根的也作为一个批），采用两次抽样法，样本数均为2。
判定规则
所有样本的外观、尺寸、巴柯尔硬度和水压渗漏均达到相应的要求，判相应项的型式检验合格，否则判型式检验不合格。
第一次所抽检的管壁组分含量、树脂不可溶分含量、力学性能、短时失效水压、初始环刚度、初始挠曲性均达到相应要求的，判型式检验合格；2根均不符合要求判型式检验不合格；如有1根不合格且不合格项（力学性能各分项均作一项）不超过2项时，可对不合格项进行第二次抽样检验，第二次抽样检验仍不合格项，判型式检验不合格。

新产品投产后或产品的材料、结构、工艺有较大改变后，各生产厂应在3年内完成压力设计基准试验
9 产品标志及运输
标志
每件产品至少应在一处做上标志，在正常装卸和安装中字迹仍应保持清楚。标志应包括下列内容：