《冷热水用聚丙烯管道系统第1部分:总则 GB/T18742.1-2017》

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《冷热水用聚丙烯管道系统第1部分:总则 GB/T18742.1-2017》

中华人民共和国国家标准
冷热水用聚丙烯管道系统 第1部分:总则

Polypropylene(PP)piping systems for hot and cold water installations-Part 1:General
(ISO 15874-1:2013,Plastics piping systems for hot and cold water installations-Polypropylene(PP)-Part 1:General,MOD)
GB/T 18742.1-2017

发布日期:2017年10月14日
实施日期:2018年5月1日

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
         中国国家标准化管理委员会                  发布

前言

    GB/T 18742《冷热水用聚丙烯管道系统》分为3个部分:
    ——第1部分:总则;
    ——第2部分:管材;
    ——第3部分:管件。
    本部分为GB/T 18742的第1部分。
    本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
    本部分代替GB/T 18742.1-2002,与GB/T 18742.1-2002相比,除编辑性修改外主要技术变化如下:
    ——增加了以下术语和定义:允许偏差(3.1.14)、管系列计算值(3.1.16)、设计压力(3.2.2)、最大允许工作压力(3.2.3)、静液压应力(3.2.4)、冷水温度(3.2.8)、采暖系统用的处理水(3.2.9)、设计应力(3.3.3)、聚丙烯混配料(3.3.4)、有阻隔层的管材(3.3.5);
    ——增加了PP-RCT的缩略语(见4.2);
    ——增加了聚丙烯管材和管件用混配料的其他要求(见6.1.5);
    ——增加了PP-RCT的预测强度参照曲线(见附录A)。
    本部分使用重新起草法修改采用国际标准ISO 15874-1:2013《冷热水设备用塑料管道系统 聚丙烯 第1部分:总则》(英文版)。
    本部分与ISO 15874-1:2013相比,在结构上增加了两个附录(规范性附录A和资料性附录B)。
    本部分与ISO 15874-1:2013的技术性差异及其原因如下:
    ——将标准适用范围限定在管材和管件,以适应国内使用的习惯;
    ——采用现行有效的国家标准,替代了ISO 15874-1:2013中的引用文件;
    ——删除了国内不采用的“公称名义尺寸(nominal size,DN/OD)”的定义;
    ——增加了聚丙烯管材和管件用混配料的其他要求表,以便于生产、研究和质量监督使用。
    请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
    本部分由中国轻工业联合会提出。
    本部分由全国塑料制品标准化技术委员会(SAC/TC 48)归口。
    本部分主要起草单位:中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司树脂应用研究所、上海白蝶管业科技股份有限公司、国机通用机械科技股份有限公司、爱康企业集团(上海)有限公司、金德管业集团有限公司、日丰企业集团有限公司、北京工商大学、北京北化高科新技术股份有限公司。
    本部分主要起草人:陈宏愿、柴冈、吴文利、邱强、王士良、彭晓翊、项爱民、程红原。
    本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
    ——GB/T 18742.1-2002。

1 范 围

1 范 围

    GB/T 18742的本部分规定了冷热水用聚丙烯管道系统的术语和定义、符号、代号和缩略语、使用条件级别、材料要求和卫生要求。
    本部分与GB/T 18742.2、GB/T 18742.3一起适用于建筑物内冷热水管道系统,包括饮用水和采暖管道系统等。
    注1: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,恰当选用本产品。
    注2:涉及与冷热水设备用聚丙烯管材和管件的连接件,以及聚丙烯管材和管件与其他塑料或非塑料部件连接方面的信息可查阅ISO 15874有关部分(见参考文献[6])以及其他标准文件。
    本部分不适用于灭火系统。

2 规范性引用文件

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 1033.1-2008 塑料 非泡沫塑料密度的测定 第1部分:浸渍法、液体比重瓶法和滴定法(ISO 1183-1:2004,IDT)
    GB/T 1040.2-2006 塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件(ISO 527-2:1993,IDT)
    GB/T 1043.1-2008 塑料 简支梁冲击性能的测定 第1部分:非仪器化冲击试验(ISO 179-1:2000,IDT)
    GB/T 1634.2-2004 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(ISO 75-2:2003,IDT)
    GB/T 1844.1-2008 塑料 符号和缩略语 第1部分:基础聚合物及其特征性能(ISO 1043-1:2001,IDT)
    GB/T 3682-2000 热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定(idt ISO 1133:1997)
    GB/T 4217-2008 流体输送用热塑性塑料管材 公称外径和公称压力(ISO 161-1:1996,IDT)
    GB/T 6111-2003 流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法(ISO 1167:1996,IDT)
    GB/T 9345.1-2008 塑料 灰分的测定 第1部分:通用方法(ISO 3451-1:1997,IDT)
    GB/T 17219 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准
    GB/T 18251-2000 聚烯烃管材、管件和混配料中颜料或炭黑分散的测定方法
    GB/T 18252-2008 塑料管道系统 用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度
    GB/T 18742.2-2017 冷热水用聚丙烯管道系统 第2部分:管材(ISO 15874-2:2013,MOD)
    GB/T 18742.3-2017 冷热水用聚丙烯管道系统 第3部分:管件(ISO 15874-3:2013,MOD)
    GB/T 18743-2002 流体输送用热塑性塑料管材 简支梁冲击试验方法(eqv ISO 9854-1~ISO 9854-2:1994)
    GB/T 18991-2003 冷热水系统用热塑性塑料管材和管件(ISO 10508:1995,IDT)
    GB/T 19278-2003 热塑性塑料管材、管件及阀门通用术语及其定义
    GB/T 19466.3-2004 塑料 差示扫描量热法(DSC) 第3部分:熔融和结晶温度及热焓的测定(ISO 11357-3:1999,IDT)
    GB/T 19466.6-2009 塑料 差示扫描量热法(DSC) 第6部分:氧化诱导时间(等温OIT)和氧化诱导温度(动态OIT)的测定(ISO 11357-6:2008,MOD)
    GB/T 21300-2007 塑料管材和管件 不透光性的测定(ISO 7686:2005,IDT)

3 术语和定义

3 术语和定义

    GB/T 19278-2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T 19278-2003中的某些术语和定义。

3.1 几何尺寸相关的术语和定义

3.1.1
    公称尺寸 nominal size
    DN
    表示部件尺寸的名义数值。
    [GB/T 19278-2003,定义3.4]

3.1.2
    公称外径 nominal outside diameter
    dn
    管材或管件插口外径的规定数值,单位为毫米。
    注:与管材外径相配合的管件的公称直径也用管材公称外径表示。
    [GB/T 19278-2003,定义3.5]

3.1.3
    任一点外径 outside diameter(at any point)
    de
    通过管材任一点横断面测量的外径,单位为毫米。

3.1.4
    平均外径 mean outside diameter
    dem
    管材或管件插口端任一横断面的外圆周长除以3.142(圆周率)并向大圆整到0.1mm得到的值,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.8]

3.1.5
    平均内径 mean inside diameter
    相互垂直的两个或多个内径测量值的算术平均值,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.11]

3.1.6
    最小平均外径 minimum mean outside diameter
    dem,min
    平均外径(3.1.4)的最小允许值,单位为毫米。
    注:在符合GB/T 4217-2008的管材产品标准中,最小平均外径等于其公称外径(3.1.2)。

3.1.7
    最大平均外径 maximum mean outside diameter
    dem,max
    平均外径(3.1.4)的最大允许值,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.9]

3.1.8
    承口平均内径 mean inside diameter of socket
    dsm
    承口规定部位的平均内径(3.1.5),单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.12]

3.1.9
    不圆度 out-of roundness;ovality
    在管材或管件的管状部位的同一横截面上,最大和最小外径测量值之差,或最大和最小内径测量值之差。
    [GB/T 19278-2003,定义3.14]

3.1.10
    公称壁厚 nominal wall thickness
    en
    管材壁厚的规定值,等于最小允许壁厚ey,min,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.16]

3.1.11
    任一点壁厚 wall thickness(at any point)
    ey
    管材或管件圆周上任一点的壁厚,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.17]

3.1.12
    最小壁厚 minimum wall thickness(at any point)
    ey,min
    管材或管件圆周上任一点壁厚(3.1.11)的最小允许值,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.19]

3.1.13
    最大壁厚 maximum wall thickness(at any point)
    ey,max
    管材或管件圆周上任一点壁厚(3.1.11)的最大允许值,单位为毫米。
    [GB/T 19278-2003,定义3.20]

3.1.14
    允许偏差 permissibledeviation
    极限偏差
    允许极限数值与规定数值之间的差值。最大允许值与规定值之差称为上偏差,最小允许值与规定值之差称为下偏差。
    [GB/T 19278-2003,定义3.1]

3.1.15
    管系列 pipe series
    S
    与公称外径(3.1.2)和公称壁厚(3.1.10)有关的无量纲数,可用于指导管材规格的选用。S值可由下列任一公式计算,并按一定规则圆整:


    式中:
        dn——管材公称外径(3.1.2);
        en——公称壁厚(3.1.10);
        SDR——标准尺寸比;
        p——管材内压;
        σ——诱导应力(环向应力)。
        [GB/T 19278-2003,定义6.8]

3.1.16
    管系列计算值 calculated pipe value
    Scalc
    式(4)计算出的某种管系列的值,向上圆整至最接近的0.1:


    式中:
        dn——公称外径,单位为毫米(mm);
        en——公称壁厚,单位为毫米(mm)。

3.2 与使用条件有关的术语和定义

3.2.1
    公称压力 nominalpressure
    PN
    与管道系统部件耐压能力有关的参考数值,为便于使用,通常取R10系列的优先数。
    [GB/T 19278-2003,定义6.12]

3.2.2
    设计压力 design pressure
    PD
    管道系统压力的最大设计值,单位为兆帕。

3.2.3
    最大允许工作压力 maximum allowable operating pressure
    PPMS
    管道系统中允许连续使用的流体最大工作压力,单位为兆帕。

3.2.4
    静液压应力 hydrostatic stress
    σ
    以水为介质,管材受内压时管壁内的环应力,单位为兆帕。用式(5)近似计算:


    式中:
        p——管材所受内压,单位为兆帕(MPa);
        dem——管材的平均外径,单位为毫米(mm);
        ey,min——管材的最小壁厚,单位为毫米(mm)。

3.2.5
    设计温度 design temperature
    TD
    管道系统设计的流体输送温度,单位为摄氏度。
    [GB/T 19278-2003,定义6.16]     注:一般认为包括系统设计的输送水的温度或温度组合。

3.2.6
    最高设计温度 maximum design temperature
    Tmax
    仅在短时间内出现的,可以接受的最高温度,单位为摄氏度。
    [GB/T 19278-2003,定义6.15]

3.2.7
    故障温度 malfunction temperature
    Tmal
    管道系统超出控制极限时出现的最高温度,单位为摄氏度。
    [GB/T 19278-2003,定义6.17]

3.2.8
    冷水温度 cold water temperature
    Tcold
    输送冷水的温度,单位为摄氏度,最高接近25℃。
    注:管道设计时采用20℃。

3.2.9
    采暖系统用的处理水 treated water for heating installations
    采暖系统使用的含添加剂的水,对系统无有害影响。

3.3 与材料性能有关的术语和定义

3.3.1
    预测静液压强度置信下限 lower confidence limit of the predicted hydrostatic strength
    σLPL
    置信度为97.5%时,对应于温度T和时间t的静液压强度预测值的下限,σLPL=σ(T,t,0.975),与应力有相同的量纲。
    [GB/T 19278-2003,定义5.9]

3.3.2
    总体使用(设计)系数 overall service(design)coefficient
    C
    一个大于1的数值,它的大小考虑了使用条件和管路其他附件的特性对管道系统的影响,是在置信下限所包含因素之外考虑的管道系统的安全裕度。
    注:GB/T 18475-2001规定了特定材料的总体使用(设计)系数的最小值。
    [GB/T 19278-2003,定义6.10]

3.3.3
    设计应力 design stress
    σD
    规定条件下的允许应力,单位为兆帕。用式(6)近似计算:


式中:
    σD——设计应力,单位为兆帕(MPa);
    MRS——最小要求强度,单位为兆帕(MPa);
    C——总体使用(设计)系数(3.3.2),大于1的无量纲的数值(见3.3.2)。
    注:GB/T 19278-2003中6.11采用“σS”。管材材料设计应力代号为σDP,管件材料设计应力代号为σDF

3.3.4
    聚丙烯混配料 polypropylene compound
    由基础聚合物聚丙烯(PP)和抗氧剂、着色剂等添加剂经挤出加工而成的符合预测强度参照曲线的颗粒料。

3.3.5
    有阻隔层的管材 pipes with barrier layer
    具有一层很薄阻隔层的聚丙烯管材,例如用于阻止或减少气体和光线通过管壁,管材设计应力要求完全靠聚丙烯材料层承担。
    注:典型的有阻隔层的管材外部阻隔层厚度(含胶黏剂层)最大0.4mm。外层厚度超过0.4mm的管材称为多层管材(见参考文献[7]~[10]),最外层常被认为是多层管的第一层,而不仅仅作为阻隔功能层。

4 符号、代号和缩略语

4 符号、代号和缩略语

    GB/T 1844.1-2008界定的以及以下符号、代号和缩略语适用于本文件。

4.1 符号和代号
    C:总体使用(设计)系数
    DN:公称尺寸
    de:外径(任一点)
    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
    dsm:承口的平均内径
    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
    LPL:置信下限
    MDP:最大设计应力
    p:管材内压
    PD:设计压力
    PN:公称压力
    PPMS:最大允许工作压力
    S:管系列
    T:温度
    t:时间
    Tcold:冷水温度
    TD:设计温度
    Tmal:故障温度
    Tmax:最高设计温度
    σ:静液压应力
    σcold:20℃时的设计应力
    σD:设计应力
    σDF:塑料管件材料的设计应力
    σDP:塑料管材料的设计应力
    σF:塑料管件材料的静液压应力
    σLPL:预测静液压强度的置信下限
    σP:塑料管材料的静液压应力

4.2 缩略语
    PP 聚丙烯 (polypropylene)
    PP-H 均聚聚丙烯 (polypropylene homopolymer)
    PP-B 耐冲击共聚聚丙烯 (polypropylene block copolymer)
    PP-R 无规共聚聚丙烯 (polypropylene random copolymer)
    PP-RCT 结晶改善的无规共聚聚丙烯 (polypropylene random copolymer with modified crystallin-ity)

5 使用条件级别

5 使用条件级别


    聚丙烯管道系统采用GB/T 18991-2003的规定,按使用条件选用其中的四个应用等级,见表1。
    每个级别均对应于一个特定的应用范围及50年的使用寿命,在具体应用时,还应考虑0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa和1.0MPa等不同的设计压力。
    表1中所列各使用条件级别的管道系统应同时满足在20℃、1MPa条件下输送冷水50年使用寿命的要求。
    所有采暖系统仅应使用水或者处理过的水作为传输流体。
    注:水处理类型和特殊用途(如氧渗透等)的适用性宜由塑料管材和管件的制造商给出意见。


表1 使用条件级别

6 材料要求

6 材料要求

6.1 聚丙烯混配料

6.1.1 管材和管件用聚丙烯混配料应使用以下四种适用于管道的基础树脂:
    a) 均聚聚丙烯(PP-H):丙烯均聚物。
    b) 耐冲击共聚聚丙烯(PP-B):由PP-H和(或)PP-R与橡胶相形成的两相或多相丙烯共聚物。橡胶相是由丙烯和另一种烯烃单体(或多种烯烃单体)的共聚物组成。该烯烃单体无烯烃外的其他官能团。
    c) 无规共聚聚丙烯(PP-R):由丙烯与另一种烯烃单体(或多种烯烃单体)共聚而成的无规共聚物,烯烃单体中无烯烃外的其他官能团。
    d) 结晶改善的无规共聚聚丙烯(PP-RCT):结晶改善的PP-R。
    注1:基础树脂的分类命名参见参考文献[1]。
    注2:差示扫描量热仪(DSC)曲线上,传统的PP-R材料有且仅有一个熔融峰,β晶型PP-H和β晶型PP-RCT材料显示有两个熔融峰。

6.1.2 管材和管件用聚丙烯混配料中仅应含有必需的添加剂,添加剂应均匀分散。管材和管件用聚丙烯混配料不应含有碳酸钙、硫酸钡和荧光增白剂等成分。

6.1.3 管材和管件用聚丙烯混配料颗粒应均匀、无杂质,一般为灰色,也可为其他颜色。

6.1.4 聚丙烯管材和管件用混配料应制成管,按GB/T 6111-2003进行长期静液压试验,按GB/T 18252-2008进行数据处理并给出预测强度曲线。PP-H、PP-B、PP-R和PP-RCT的预测强度参照曲线见附录A。
    按GB/T 18252-2008进行数据处理计算出的不同温度、不同时间的σLPL值,与附录A中给出的预测强度参照曲线相比较,σLPL值在全部时间及温度范围内不应低于参照曲线上的对应值。
    注1:一个等效的方法是分别计算每个温度(例如20℃、60℃和95℃)下的σLPL值。
    注2:预测强度曲线也称为蠕变破坏曲线。以PP-RCT类型的混配料制造的管材进行长期静液压试验获得预测强度曲线时,任何温度下(包括110℃)在8760h之前的试验值均不出现脆性破坏,即曲线无拐点。

6.1.5 聚丙烯管材和管件用混配料的其他要求见表2和表3。


表2 聚丙烯管材和管件用混配料的其他要求(颗粒料及其制备试样的测定)



表3 聚丙烯管材和管件用混配料的其他要求(以管材形式测定)

6.2 回用料
    聚丙烯管材生产中,制造商可少量使用本厂正常生产和检验控制形成的同牌号的洁净回用料,但不应使用其他来源的回用料和任何回收料。
    聚丙烯管件生产中不应使用回用料。
    注:本厂回用料用于管材生产时,管材制造商宜与用户协商一致并采用合适标识。

7 卫生要求

7 卫生要求

    用于输送饮用水的聚丙烯管道系统以及制造该系统所用的混配料均应符合GB/T 17219的要求。

附录A 预测强度参照曲线

附录A 预测强度参照曲线

    PP-H、PP-B、PP-R和PP-RCT的预测强度参照曲线分别见图A.1~图A.4。图A.1~图A.4中10℃~95℃范围内的管材预测强度参照曲线分别来自下列方程[见式(A.1)~式(A.7)],其中:
    第一条支线(即图A.1、图A.2、图A.3中拐点左边部分和图A.4):


    式中:
        t——破坏时间,单位为小时(h);
        T——温度,单位为开尔文(k);
        σ——静液压应力,单位为兆帕(MPa)。

    长期静液压试验应至少在20℃、60℃~70℃、95℃三个温度下,以不同环应力水平试验,使试样破坏时间点落在下述区间内,每个区间至少有三个破坏点。这些区间是:(10h~100h)、(100h~1000h)、(1000h~8760h)以及超过8760h。

    试验时间内超过8760h仍未破坏的试样,如果其试验应力不低于参照曲线上的对应值,可将其试验时间视为破坏时间。
    将各个试验结果的点绘入参照曲线的坐标图中以验证与参照曲线的符合性,要求至少97.5%的试验点应位于或高于参照曲线对应的位置。


    说明:         X
1——时间,t
1,至破坏,单位为小时(h);         X
2——时间,t
2,至破坏,单位为年(y);         Y——环应力,σ,单位为兆帕(MPa)。
图A.1 PP-H预测强度参照曲线


    说明:         X
1——时间,t
1,至破坏,单位为小时(h);         X
2——时间,t
2,至破坏,单位为年(y);         Y——环应力,σ,单位为兆帕(MPa)。

图A.2 PP-B预测强度参照曲线


    说明:         X
1——时间,t
1,至破坏,单位为小时(h);         X
2——时间,t
2,至破坏,单位为年(y);         Y——环应力,σ,单位为兆帕(MPa)。
图A.3 PP-R预测强度参照曲线


    说明:         X
1——时间,t
1,至破坏,单位为小时(h);         X
2——时间,t
2,至破坏,单位为年(y);         Y——环应力,σ,单位为兆帕(MPa)。

图A.4 PP-RCT预测强度参照曲线

附录B 本部分与ISO 15874-1:2013主要技术性和编辑性差异对照表

附录B 本部分与ISO 15874-1:2013主要技术性和编辑性差异对照表

    表B.1列出了本部分与ISO 15874-1:2013的主要技术性和编辑性差异。


表B.1 本部分与ISO 15874-1:2013主要技术性和编辑性差异对照表

参考文献

参考文献

    [1] GB/T 2546.1-2006 塑料 聚丙烯(PP)模塑和挤出材料 第1部分:命名系统和分类基础
    [2] GB/T 2546.2-2003 塑料 聚丙烯(PP)模塑和挤出材料 第2部分:试样制备和性能测定
    [3] GB/T 17037.1-1997 热塑性塑料材料注塑试样的制备 第1部分:一般原理及多用途试样和长条试样的制备
    [4] GB/T 18475-2001 热塑性塑料压力管材和管件用材料分级和命名 总体使用(设计)系数
    [5] SH/T 1750-2005 冷热水管道系统用无规共聚聚丙烯(PP-R)专用料
    [6] ISO 15874 冷热水用聚丙烯(PP)管道系统
    [7] ISO 21003-1 建筑物内冷热水设备用复合管道系统 第1部分:总则
    [8] ISO 21003-2 建筑物内冷热水设备用复合管道系统 第2部分:管材
    [9] ISO 21003-3 建筑物内冷热水设备用复合管道系统 第3部分:管件
    [10] ISO 21003-5 建筑物内冷热水设备用复合管道系统 第5部分:系统的适应性

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