高密度聚乙烯外護管

聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管

1 范圍

　　本標準規定了由高密度聚乙烯外護管、聚氨基甲酸酯（以下簡稱聚氨酯）硬質泡沫塑料保溫層及鋼管組成的預制直埋保溫管（以下簡稱保溫管）的結構、技術要求、試驗方法和檢驗規則等。

　　本標準適用于輸送介質溫度（連續工作溫度）不高于120℃，偶然峰值溫度不高于140℃，工作壓力不大于2.5MPa保溫管的制造與驗收。工作在不同溫度下氨酯硬質泡沫塑料zui短預期壽命的計算見附錄B（提示的附錄）。

2 引用標準

　　下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用構成為本標準的條文，本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準版本的可能性。

　　GB/T 1033—1986 塑料密度和相對密度試驗方法

　　GB/T 2828—1987 逐批檢查計數抽樣程序及抽樣有（適用于連續批的檢查）

　　GB/T 3682—1983 熱塑性塑料熔體流動速率試驗方法

　　GB/T 4217—1984 熱塑性塑料管材的公稱外徑和公稱壓力（公制系列）

　　GB/T 6342—1996 泡沫塑料與橡膠 線性尺寸的測定

　　GB/T 6343—1995 泡沫塑料和橡膠 表觀（體積）密度的測定

　　GB/T 6671.2—1986 聚乙烯（PE）管材縱向回縮率的測定

　　GB/T 8163—1987 輸送流體用無縫鋼管

　　GB/T 8804.2—1988 熱塑性塑料管提伸性能試驗方法 聚乙烯管材

　　GB/T 8806—1988 塑料管材尺寸測量方法

　　GB/T 8813—1988 硬質泡沫塑料壓縮試驗方法

　　GB/T 8923—1988 涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級

　　GB/T 9711.1—1997 石油天然氣工 輸送鋼管交貨技術條件 第1部分：*鋼管

　　GB/T 10297—1988 非金屬固體材料導熱系數的測定 法

　　GB/T 10799—1989 硬質泡沫塑料開孔與閉孔體積百分率試驗方法

　　GB/T 12811—1991 硬質泡沫塑料平均泡孔尺寸試驗方法

　　GB/T 13018—1991 聚乙烯（PE）管材 外徑和壁厚極限偏差

　　GB/T 13021—1991 聚乙烯管材和管件碳黑含量的測定 熱失重法

　　GB/T 14152—1993 熱塑性塑料管材耐外沖擊性能試驗方法 真實沖擊率法

　　CJ/T　3022—1993 城市供熱用螺旋縫埋弧焊鋼管

3 產品結構

3.1 保溫管的結構見圖1（略）。

3.2 保溫和審由鋼管、聚氨酯硬質泡沫保溫層和高密度聚乙烯外護管緊密結合的預制管。保溫層內可有報警線和支架。

4 技術要求

4.1 鋼管

4.1.1 鋼管的材料、尺寸公差及性能應符合CJ/T 322或GB/T 9711.1或GB/T 8163標準規定。

4.1.2 鋼管的外徑尺寸和zui小壁zui應符合表1（略）的規定。

4.1.3 發泡前鋼管表面應加以清理，去除鐵銹、軋鋼鱗片、油脂、灰塵、漆、水分或其他沾染物。

　　鋼管表面銹蝕等級應符合GB/T 8923—1988中A、B、C規定，除銹等級應符合GB/T 8923——1988中Sa2規定。

4.2 外護管

4.2.1 外護管使用溫度條件應控制在-50℃～+50℃。

4.2.2 外護管原材料性能

4.2.2.1 密度和成分

　　外護管使用高密度聚乙烯塑料制造。聚乙烯樹脂的密度應為935kg/m³～950kg/m^3。

　　應使用有助于外護管生產及提高外護管性能的添加劑，如抗氧劑、紫外線穩定劑、碳黑（或由碳黑預制的色母料）等。

　　所添加的碳黑應滿足下列要求：

　　——密度：1500kg/m³～2000kg/m³；

　　——甲苯萃取量：≤0.1%（質量百分比）；

　　——平均顆粒尺寸：0.01μm～0.25μm。

4.2.2.2 回用料

　　可以使用不超過15%（質量百分比）的潔凈的回用料，但回用料必須是制造商自己的產品產生的。

4.2.3 外護管性能

4.2.3.1 外護管密度不應小于940kg/m³。

　　碳黑含量的應為2.5%±0.5%（質量百分比值，碳黑應均勻分布于母材中。當按5.2.2規定進行試驗時，應滿足下列要求：

　　——碳黑結塊、氣泡、空洞或雜質尺寸不應大于100μm。

　　——外護管不允許出現色差條紋。

4.2.3.2 熔體流動速率

　　外護管供應方就注明外護管的熔體流動速率值，以便于外護管焊接時參考。

　　當兩個外護管焊接時，其熔體流動速率的差值不應大于0.5g/10min。

4.2.3.3 外護管外觀

　　外護管應為黑色，其內外表面目測不應有損失其性能的溝槽。不允許有氣泡、裂紋、凹陷、雜質、顏色不均等缺陷。

　　管兩端應切割平整，并與管的軸線垂直，角度誤差應小于2.5°。

4.2.3.4 拉伸屈服強度及斷裂伸長率

　　外護管任意位置的拉伸屈服強度不應小于19MPa、斷裂伸長率不應小于350%。

4.2.3.5 縱向順縮率

　　外護管任意管段的縱向回縮率不應大于3%。縱向回縮率試驗結束時管材表面不應出現裂紋、空洞、氣泡等缺陷。

4.2.3.6 外護管的長期機械性能

　　外護管的長期機械性能應滿足表2（略）的要求。

4.2.4 外護管規格

4.2.4.1 預制保溫用外護管的公稱外徑和zui小壁厚應符合表3（略）規定。

4.2.4.2 外護管外徑和壁厚允許的極限偏差應符合GB/T 13018規定。

4.3 保溫層

　　保溫層材料采用聚氨酯硬質泡沫塑料。

4.3.1 泡沫結構

　　泡沫體應無污斑、無收縮分層開裂現象。泡孔應均勻細密。按5.3.1的要求試驗時，沿徑向測量的泡孔平均尺寸不應大于0.5mm。

　　按5.3.2的要求試驗時泡沫的閉孔率不應小于88%。

　　泡沫應均勻地充滿工作鋼管與外護管間的環形空間。按5.3.3的要求試驗時，任一保溫層截面上空洞和氣泡的面積總和占整個截面面積的百分比不應大于5%；單個空洞的任意方向尺寸應不*一位置保溫層厚度的1/3。

4.3.2 泡沫密度

　　按5.3.4的要求試驗時，保溫層任意位置的泡沫密度不應小于60kg/m³。

4.3.3 壓縮強度

　　按5.3.5的要求試驗時，保溫層泡沫徑向壓縮強度或徑向相對形變為10%時的壓縮應力不應小于0.3MPa。

4.3.4 吸水率

　　在常壓沸水中浸泡90min后，泡沫的吸水率不應大于10%。

4.3.5 導熱系統

　　未進行老化的泡沫保溫層50℃狀態下導熱系數λ₅₀不應大于0.033W/（m/·K）。

4.4 保溫管

4.4.1 保溫管保溫層厚度應保證外護管在-50℃～+50℃溫度范圍內正常使用。

　　鋼管兩端頭應留出150mm～250mm裸露的非保溫區以備焊接。

4.4.2 外護管外徑增大率

　　保溫管發泡前后，外護管任一位置同一截面的外徑增大率不應大于2%。

4.4.3 軸線偏心距

　　保溫管任一位置外護管軸線與鋼管軸線間的距離應符合表4（略）規定。

4.4.4 預期壽命與剪切強度

4.4.4.1 正常使用的保溫管壽命，在120℃下連續工作至少30年。

4.4.4.2 保溫管軸向剪切強度及試驗方法應符合表5（略）規定。

4.4.5 抗沖擊性

　　按5.4.3測試時，外護管不應有可見裂紋。

4.4.6 報警線與報警線、報警線與鋼管之間的電阻值為20MΩ～∞。

5 試驗方法

5.1 通則

　　若本產品標準中的測試要求與其他標準提供的參考不一致，則本標準規定優先使用。

　　全部試樣應是產品中有代表性的。

5.1.1 試樣

5.1.1.1 外護管性能試樣應從室溫（23℃±2℃）下存放16h后的外護管上提??；保溫層和保溫管試樣應分別在室溫（23℃±2℃）下存放72h后的外護管上提取。

5.1.1.2 為檢測保溫層性能和保溫管總體性能，試樣應在同一根保溫管的兩端頭提取，取樣點距保溫層端面應大于500mm。

5.1.1.3 從保溫管保溫層取樣用以檢測泡沫結構（4.3.1）、泡沫密度（4.3.2）、壓強強度（4.3.3）、吸水率（4.3.4）和導熱系數（4.3.5）時，應去除緊貼鋼管和外護的泡沫皮具，清除層厚度應分別為5mm和3mm。

　　每個測試項目所需試樣至少三個，試樣應均勻分布在環形保溫層的同一截面上。

　　試樣的外形尺寸按GB/T 6342測定。測量精度0.02mm。

5.3 外護管

5.2.1 密度

　　密度測試應按GB/T 1033執行。

5.2.2 碳黑彌散度

　　碳黑彌散度應通過在顯微鏡下觀察塑料切片來確定。切片厚度約25μm，面積約15mm^2。

　　每次試驗制備6個切片，在外護管的同一截在由均勻取樣。顯微鏡的放大倍數應選用100倍。

5.2.3 碳黑含量

　　碳黑含量測試應按GB/T 13021執行。

5.2.4 熔體流動速率

　　熔體流動速率測試應按GB/T 3682—1983中試驗條件4執行。

5.2.5 外觀

　　外護管內外表面無放大目測（見4.2.3.3）。

5.2.6 拉伸屈服強度及斷裂伸長率

　　拉伸屈服強度及斷裂伸長率測試應按GB/T 8804.2執行。

5.2.7 縱向回縮率

　　縱向回縮率測試應按GB/T 6671.2執行。

5.2.8 外護管的長期機械性能

　　試樣按圖2（略）和表6（略）機制面成。在恒溫80℃±1℃、恒定拉力1.0MPa±0.04MPa下浸入含2.0%表面活性劑的水溶液中測試。

　　表面活性劑壬酚聚乙二醇醚或仲辛基聚氯乙烯醚[TX-10]；

　　應對溶液不斷進行攪拌，以確保溶液均一，防止表面活性劑沉淀 ；

　　應切取6個試樣進行測試，試樣沿我護管軸一方向切取，取樣位置應在同一截面均勻分布；

　　記錄破壞時間，計時到±12h；

　　計算出6個試樣的幾何平均值，偏差超過二倍標準偏差的測試數據應刪除。

　　如果試驗進行1500h后試樣沒有破壞，則試驗可以停止，并判定試樣滿足要求。

5.2.9 外護管尺寸

　　外護管尺寸檢測應按GB/T 8806執行。

5.3 硬質泡沫塑料試驗方法

5.3.1 泡孔尺寸

　　泡孔尺寸檢測應按GB/T 12811執行。

　　在保溫層中心沿徑向取樣，試樣長度至少20mm。

5.3.2 泡沫閉孔率

　　泡沫閉孔率檢測應按GB/T 10799執行。

　　可以與GB/T 10799中規定的試樣尺寸存在并異。若按5.1.1.3無法從保溫層上切取滿足尺寸要求的試樣，則尺寸可以是25×25×t（mm），其中t為保溫層徑向zui大允許厚度。

5.3.3 保溫層截面上空洞、氣泡百分率的測定

　　可距外護管端頭1.5m，切5刀形成4個環狀切塊（環狀切塊民括外護管和泡沫保溫層），每個環狀切塊長100mm。要求切面平整完好，并且切面垂直于保溫管軸線。

　　次序肅剝開4個100mm長的環狀切塊，露出保溫層環形切面，測量環形切面上空洞和氣泡尺寸。

　　對大于6mm的空洞和氣泡（平面上任意方向測量），應在兩個相互垂直方向上測量其尺寸，這兩個尺寸的乘積定義為空洞或氣泡的面積。

　　小于6mm的空洞或氣泡的面積。

　　所有被測空洞和氣泡面積之和占保溫層切表面面積的百分率作為測定結果。

5.3.4 泡沫密度

　　泡沫密度測試應按GB/T 6343執行。

　　按5.1.1.3從泡沫中心取3個試樣（含空洞、氣泡的試樣舍棄），每個試磁尺寸為：30×30×t（mm），t為保溫層徑向zui大允許厚度，但不應大于30mm。同樣試樣也可以取成30mm長的圓柱體（按軸線方向），直徑為d，d為保溫層徑向zui大允許尺寸，但不應大于30mm。

5.3.5 壓縮強度

　　壓縮強度測試應按GB/T 8813執行。

　　試樣為30×30×t（mm）的立方體或直徑30mm、高度為t的圓柱體，t為保溫層徑向zui大允許尺寸，但不應小于20mm。

5.3.6 吸水率

5.3.6.1 儀器

　　天平，感量0.01g；

　　干燥箱；

　　干燥器；

　　浸泡桶，敞口容器或水池。

5.3.6.2 試樣

　　試樣尺寸：25mm×25mm×25mm的立方體或直徑30mm、高度為25mm的圓柱體。

　　試樣表面用細砂磨光。

　　每組試樣數為3個。

5.3.6.3 試樣處理

　　a) 把試試樣放入50℃±3℃的干燥箱中干燥24h；

　　b)取出試樣放入干燥器中冷卻到室溫，稱重，到0.01g；

　　c)把試樣重新放入干燥箱中4h，取出放入干燥器中自然冷卻到室溫（23℃±2℃），稱重，到　0.01g；

　　d)將上述兩次稱重的結果相對比，兩次稱重值之差小于0.02g時，則可認為試樣達到恒重，取后者的稱重值作為試樣質量（m₀）。兩次稱重值之差大地0.02g時，應按c)重復進行，直到達到恒重要求。

5.6.3.4 測試步驟

　　測量試樣線性尺寸，到0.02mm。計算出試樣體積（V₀），到0.01cm^{3。把試樣放入浸泡桶內用網壓住試樣。把新鮮蒸餾水倒進浸泡桶仙，水位應高出試樣上表面50mm（必須使樣與水充分接觸，兩試樣之間應保持一不定期距離，不得互相接觸）。用短毛刷除去試樣上的氣泡。加熱蒸餾水使試樣浸在1atm沸水中90min，然一立即浸入23℃±2℃水中1h，取出試樣，用濾紙輕輕吸去表面水，立即稱重（m}₁^{），到0.01g。}

　　按式（1）計算吸水率，數值修約到三位有效位數。

η₀=×100%

式中：η₀——試樣吸水率；

　　　m₀——試樣吸水前質量，g；

^m_{1——試樣吸水后質量，g；}

　　　V₀——試樣原體積，cm³；

　　　P——蒸餾水的密度，g/cm³。

5.3.7 導熱系數

　　導熱系數測定應按GB/T 10297執行。

5.4 保溫管試驗方法

5.4.1 外護管外徑增大率

　　通過測量外護管同一位置在發泡前后的周長，計算出直徑增大量占原直徑的百分比。

外徑增長率=×100%

式中：D₁——發泡后的外徑；

　　　D₀——發泡前的外徑；

5.4.2 預期壽命

5.4.2.1 預期壽命試驗可按保溫管老化試驗進行，計算壽命見附錄A（提示的附錄）。

5.4.2.2 保溫管老化試驗

　　對于輸送介質溫度連續工作溫度）高于110℃的保溫管系統，在測量保溫管軸向剪切強度前，應對保溫管試樣進行如下老化處理：

　　鋼管公稱直徑DN＞500時，保溫管老化試樣長度應為3m；

　　鋼管公稱直徑DN≤500時，保溫管老化試樣長度應為2m；

　　老化過程：外護管應暴露在室溫^23℃±2℃狀態中，鋼管應保持在高溫狀態下。老化條件見表7（略）。

　　鋼管升溫速度：當溫度小于100^℃時，為25^℃/h；當溫度大于100^℃時，為50^℃/h；

　　鋼管溫度在老化過程中應連續記錄，溫度偏差^{±0.5℃；}

　　老化后，試樣自然降溫至室溫^23℃±2℃狀態。

5.4.3 老化后的保溫管剪切強度

5.4.3.1 試驗方法

　　取樣：在符合5.4.2.2規定的保溫和寂截取試樣。試樣應在距離管端至少1000mm處取得，其長度為保溫層厚度的2.5倍，但不得小于200mm。所取試樣端面應垂直于保溫管軸線。

　　試驗過程：在試驗機上進行試驗，試樣按圖3（略）放置向鋼管端施加軸向力，試驗機速度取5mm/min，直至試樣破壞。記錄zui大軸向力并計算出軸向剪切強度。試驗可以在試樣軸線置于水平方向或堅直方向兩種情況下進行。當試橛軸線置于豎直方向時，鋼管的質量應以考慮。

　　三個試樣測試結果的平均值作為測試結果。

　　剪切強度計算公式：

τ_ax=F_ax/L×d×π…………………………（3）

式中：τ_ax——軸向剪切強度，MPa；

　　　d——鋼管外徑，mm；

　　　F_ax——軸賂力，N（豎放時包括鋼管質量）；

　　　L——試樣長度，mm。

5.4.3.2 室溫條件眄的軸向剪切強度按5.4.3.1測試。試樣全部保持在室溫（^23℃±2℃）狀態下。

5.4.3.3 高溫條件下的軸向剪切強度按^23℃±2℃狀態5.4.3.1進行測試。測試過程中，外擴管應暴露在室溫（^23℃±2℃）狀態中，鋼管溫度應控制在140^℃±2℃。鋼管升溫速度：當溫度小于100^℃時，為25^℃/h；當溫度大于100^℃時，為50^℃/h。恒溫30min后施加軸向力進行試驗。

5.4.4 抗沖擊性

　　試樣在保溫管上截取，試樣長度應為外護管外徑的5倍，但不應大于1.5m。試驗應按GBT 14152執行。試驗溫度取^{20℃，落錘質量取3.0kg，落高2000mm。}

　　在保溫管試樣上劃等距離標緘，按GB/T 14152—1993中表1（略）確定等距離標線個數。

　　試驗前將試樣置于-20^{℃±1℃環境中3h，從保溫設施中取出試樣10s以內開始試驗，試驗應盡可能快速完成。}

6 檢驗規則

　　依據GB/T 2828制定本規則。

6.1 組批

　　同一原料，同一配方，同一工藝條件生產的同一規格保溫管作為一批，每批數量不超過50根。

6.2 抽樣檢驗方案

6.2.1 方案一：合格質量水平AQL=6.5，一般檢查水平Ⅱ。批量數、抽取樣本單位數有格判定數見表8（略）。

6.2.2 方案二：合格質量水平AQL=4.0，特殊檢查水平S-3。批量數、抽取樣本單位數及合格判定數見表9（略）。

6.2.3 檢驗項目，抽樣方案也可由供需雙方商定。

6.3 出廠檢驗

6.3.1 保溫管外護管的密度、拉伸屈服強度、斷裂伸長率，保溫管外徑增大率按4.2.2.1、4.2.3.4、4.4.2有關規定進行檢驗。批合格判定數見表8（略）。

6.3.2 保溫管保溫層密度、保溫管的尺寸偏差、軸向偏心距、絕緣電阻值按4.3.2、4.4.1、4.4.3、4.4.6有關要求進行檢驗。批合格判定數見表9（略）。

6.4 型式檢驗

6.4.1 若有下列情況之一，應進行型式檢驗。

　　　——機關報產品的試制定型鑒定或老產品轉廠生產時；

　　　——正式生產后，如結構、材料、工藝等有較大改變，可能影響產品性能時；

　　　——產品停產一年后，恢復生產時；

　　　——出廠檢驗結果與上次型式檢驗有較大差異時；

　　　——國家質量監督機構提出進行型式檢驗的要求時；

　　　——正常生產時，每兩年或累計產量達300km（按延長米計），應進行周期性型式檢驗。

6.4.2 型式檢驗按第4章規定全項目檢驗。

6.5 判定規則

6.5.1 樣本中被檢驗出的不合格樣本單位數不超過表8（略）、表9（略）中規定的批質量合格判定數時，則判定交付批合格；超過批質量合格判定數時，則判定交付批不合格。

　　進行批質量的判定。復驗結果作為zui終判定依據。

6.5.2 不合格批未經剔除不合格品時，不得再次提交檢驗。復驗應按表（略）、表9（略）進行抽取樣本單位數和進行批質量的判定。復驗結果作為zui終判定依據。

7 標志、運輸、貯存

7.1器標志

　　保溫管可用任何不損傷外護管性能的方法標志，標志應經受住運輸、貯存和使用環境。

7.1.1 外護管

　　外護管生產者應在外護管上標志如下：

　　——外護管原材料商品名稱及代號；

　　——熔體流動速率（MER）值；

　　——外護管外徑尺寸和壁厚；

　　——生產日期；

　　——廠商標志。

7.1.2 保溫管

　　保溫管生產者應在外護管上標志如下：

　　——鋼管外徑和壁厚；

　　——鋼材規格及等級；

　　——生產者標志；

　　——產品標準代號；

　　——發泡日期或生產批號。

7.2 運輸

　　保溫管必須采用吊帶或其他不傷及保溫管的方法吊裝，嚴禁用鋼絲繩直接吊裝；在裝卸過程中，嚴禁碰撞、拋摔在地面拖拉滾動。

　　長途運輸過程中，保溫管必須固定牢靠。不應損傷外護管及保溫和層。

7.3 貯存

7.3.1 保溫管堆放場地應符合下列規定：

　　　——地面應平整、無礁石等堅硬雜物；

　　　——地面應有足夠的承載能力，保證堆放后不發生塌陷和傾倒事故；

　　　——堆放場地應挖排水溝，場地內不允許積水；

　　　——堆放場地應設置管托，管托應確保保溫管外護管下表面高于地面150mm。

　　保溫管必須采用吊帶蔌其他不傷及保溫和賓方法吊裝，嚴禁用鋼絲繩直接吊裝；在裝卸過程中，嚴禁碰撞、拋摔和在地面拖拉滾動。

　　長途運輸過程中，保溫管必須固定牢靠。不應損傷外護管及保溫層。

7.3.2 保溫管堆放高度不應大于2.0m。

7.3.3 保溫管不得受烈日照射、雨淋和浸泡，露天存放時宜用蓬布遮蓋。堆放處應遠離熱源和火源。