1、ICS 83. 140. 30 G 33 中华人民共和国国家标准G8/T 18991一2003冷热水系统用热塑性塑料管材和管件Thermoplastics pipes and fittings for hot and cold water systems 2003-03-05发布484 中华国家质CISO 10508: 1995 , IDT) , 人民共和国督检验捡瘟总局2003-08-01实施发布GB/T 18991-2003 前自本标准等同采用ISO10508: 1995(冷热水系统用热塑性塑料管材和管件比技术内容上完全一致，仅在文字上进行了编辑性修改，编写方法完全对应。本标准的附录A、附
2、录B、附录C为规范性附录。本标准的附录D、附录E为资料性附录。本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国塑料制品标准化技术委员会归口。本标准起草单位z轻工业塑料加工应用研究所。本标准主要起草人2钱汉英、如j秋凝、焦翠云。本标准为第一次发布。485 GB/T 18991-2003 引本标准是冷热水用管道系统产品标准的基础标准。产品的力学性能要求在相关产品标准中给出。言本标准只适用于热塑性塑料管材及与之配套使用的管件，本标准将交联聚乙烯(PEX)视作为-种热塑性材料。注1，不是所有的塑料管材、管件都允许户外存放，在使用方准备长期户外存放时，应与生产商联系。注Z，只有在生产商推荐的情况下，塑料管材、
3、管件才可以和热力发生装置直接相连接.，1民6GB/T 18991-2003 冷热水系统用热塑性塑料管材和管件1 范围本标准规定了用于压力下输送冷热水的塑料管材及管件(或金属管件)组成的管道系统的性能要求。由规定级别的塑料原材料制作的各种管材和管件都应符合相应的产品标准和本标准的要求。本标准为通常使用条件下压力输送冷热水管道系统建立一个分级体系，作为热塑性塑料管材和管件系统性能评价和设计的基础。本标准适用于工作压力为0.4MPa、0.6MPa和1.0 MPa的建筑物内用于输送水的下列塑料管道系统:a) 冷热水，包括饮用水的管道系统。b) 热水采暖的管道系统。本标准不适用于消防系统和不使用水作加热
4、介质的供暖系统。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，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可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。GB/T 15820一1995聚乙烯压力管材与管件连接的耐拉拔试验(eqvISO 3501 ,1 976) GB/T 17219 1998 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 18252-2000 塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定ISO 3458:1976 PE压力管
5、材和管件的组装连接件内压下的渗漏试验ISO 3503: 1976 PE压力管材和管件的组装连接件-内压下承受弯曲的渗漏试验ISO 7686: 1992 塑料管材和管件-遮光性-试验方法注，GB/T 182522000塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定是参寺ISOIDIS9080 :19971塑料管道矗统用外推法对热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度的测定制定的，该标准的技术内容与lSO/D1S9080 :1 997 -致。ISO/DIS9080 :1997是对ISO/TR9080的修改。3 术语和定义3. 1 3. 2 3. 3 本标准采用下列术语和定义:工作温度瓦o
6、peratingtemperature 系统设计的输送水的温度或温度组合。最高工作温度T_ maximum operating temperature 仪在短时间内出现的、可以接受的最高温度。故障温度Tm malfunction temperature 系统超出控制极限时出现的最高温度。注:在50年内发生这种情况的总的时间罩权应不超过1ho1约7GB/T 18991-2003 3. 4 3.5 3.6 冷水温度T，cold water temperature 输送冷水的温度，设计时取20C。工作压力P.operating pressure 系统设计输送水的压力。经处理的水treated wat
7、er 塑料管材、管件制造商和管道系统供应商所允许使用的含有水处理剂的水。4 使用条件级别使用条件分为5个级别(见表1)，每个级别均对应一个50年的设计寿命下的使用条件。各条件下的温度时间分布的确定可参见附录D.在一些地区因特殊的气候条件，也可以使用其他分级。当未选用表1中规定的级别时，应征得设计、生产、使用方的同意。表1使用条件级别级别T,/C 时间./年T ./C 时间/年Tm/C 时间/h应用举例60 49 80 l 95 100 供热水(60C)2 70 49 80 l 95 100 供热水(70C)30 20 50 4.5 65 100 3 地板下的低温供热40 25 40 20 70
8、 2. 5 100 100 4 地板下供热和低温暖气60 25 60 25 90 I 100 100 5 较高温暖气80 10 a 当时间和相关温度不止一个时，应当叠加处理固由于系统在设计时间内不总是连续运行，所以对于50年使用寿命来讲，实际操作时间并未累计达到50年，其他时间按20C考虑。b 仅在故障温度不超过65C适用白C 本标准仅适用于1、T_.和T.的值都不超过表l中第5级的闭式系统。当温度升至80C时，所有与饮用水接触的材料都不应对人体健康有影响，还必须符合GB/T 17219-1998要求。表1中所列的使用条件级别的管道系统同时应满足在20C、1.0 MPa下输送冷水具有50年使用
9、寿命的要求，并应用GB/T18252-2000的方法证实。当要求的使用寿命小于50年时，使用时间可依表1规定按比例减少，而故障温度时间仍按100h计。管道系统的供热装置应只输送水或经处理的水。当需考虑如氧的渗透性等要求时，生产厂应提出有关注意事项。用于管材或管件的材料的热稳定性应符合相应使用级别的产品标准。当对管材有遮光性要求时，应符合ISO7686，1992的规定.5 尺寸5. 1 计算对于每种应用，首先要确定一个对应的使用条件级别，并用GB/T18252一2000等方法得到50年488 GB/T 18991-2003 使用时的最大允许应力，再按5.2要求选用合适的系数，按Miner气规则(
10、附录E)进行计算。计算下列式(1)和式(2)，取其中最低值。/户。) l ( 式中: 某应用条件级别的设计应力，单位为兆帕(MPa), 户。工作压力，为0.4、0.6或1.0 MPa, ， /户1( 2 ) 式中。1一一-20C下50年考虑了使用系数后的设计应力，单位为兆帕(MPa), 户:-1.0MPa的设计压力。式(1)和式(2)中取较低值，按式。)确定最小设计壁厚g 户d. e. 2e. .( 3 ) 式中2/户选自式(1)或式(2)，d. 公称外径，单位为毫米(mm); e 公称壁厚，单位为毫米(mm)。5.2 使用系颤当计算最大允许环应力时，所用温度分布中的T。、Tmax.Tm和Tc
11、的使用系数均在相应产品标准中规定。6 管件6. 1 生产管件的材料应当制成管状试样，按GB/T18252进行试验。材料应达到产品标准规定的控制点。6.2 制作管件的材料需经6.1所述的材料性能试验所验证。试验要求应考虑到最终的使用条件级别和管件的类型。7 系统适用性试验7. 1 组装件的静液压试验按I503458规定，将管材和管件连接成组装件，在下列条件下进行试验，管材和管件及连接处不应发生渗漏.(a)试验温度为20C士2C.试验压力为户。的1.5倍，保持1h, (b)试验温度为95C土2C.用管材材料1000 h 95C的预测应力值除以(de)/2e计算出95C土2C的试验压力值，保持100
12、0 h. 7.2 热循环试验按附录A(适用于柔性塑料管)或附录B(适用于刚性塑料管)要求进行试验，试验条件为g5000次循环，每次循环30min土2min，恒定在操作压力户。(0.4.0.6或1.0 MPa)。每次循环应有一个15min的冷水(温度为20C土2C)流动时间及一个15min的热水(T_.十10C.但不超过90C)流动时间。管材、管件及连接处不应发生渗漏。7.3 压力循环试验按附录C.试验条件为:23C士2C、10000次交替变换压力(0.1MPa土0.05MPa和1.5 MPa 土0.05MPa)的循环试验、变换频率为每分钟至少30次。489 GB/T 18991-2003 管材
13、、管件及连接处不应发生渗漏。7.4 耐拉拔试验按GB/T15820规定，在下列条件下进行试验，试验完成后管件的承口应与管材完好连接:a) 1 h.23C :J:2C.拉拔力由公称外径确定的管材整个断面面积及1.5 MPa内压计算。b) 1 h.Tm，+10oC.拉拔力由公称外径确定的管材整个断面面积及O.4、O.6或1.0 MPa的内压计算。7.5 组装件的耐弯曲试验仅在管材材料弯曲弹性模量小于或等于2000MPa时进行本项试验。按ISO3503，1976规定，将管材、管件连接成组装件进行试验，试验温度23C士20C.试验压力1. 5 MPa.保持1h.组装件不应发生渗漏。8 质量控制试验该控
14、制试验的要求按产品标准规定执行。9 外观管材和管件应符合相关产品标准的要求。10 标志10. 1 管材达到本标准的管材应具有持久标志，包括生产厂名、材料名称、规格尺寸，并应符合相关产品标准要求。10.2 l件达到j本标准的管件应有下列持久标志，包括生产广名或商标、规格尺寸，并应符合相关产品标准要求。490 GB/T 18991-2003 附录A(规范性附录)柔性塑料管材热循环试验方法A. 1 原理管.材和管件按规定要求组装并承受一定的内压，在规定次数的温度交替变化后，检查管材和管件连接处的渗漏情况。A.2 设备设备包含有冷热水交替循环装置，水流、水压调节装置以及在出水口和进水口处温度测量装置。
15、该设备能够在冷热源之间按规定的时间间隔进行变换。A.3 组装试件本试验的组装成件是由管材和管件组成，并根据厂商推荐的方法进行装配和固定。组装的试件包括:a) 按图A.1 C见A段)所示，至少有一对由管箍连接的预先施加应力管段，其自由长度为3000 mm士5rnmo参照A.4方法对试样组件施加预应力.b) 至少有三段直管，按图A.1 C见B段)连接后，每段可以自由活动的长度为300mm士5rnm; c) 至少有一个按图A.1所示的弯管(见C段)。每段管由其端部支撑。试验时的具体尺寸应符合产品标准要求，如果产品标准中没有规定，按图A.2的尺寸。此时，管材的自由长度应为27仇到28do Cdo即管材
16、的公称外径)。也可以取能够满足最小弯曲半径的较小的长度。如果壁厚和/或管材外径不能弯到这个弯曲半径，按附录B进行试验。A.4 试验步骤准备好组合试件，注水以驱出全部空气。对试件施加预应力，使应力值等于温度下降20C时所产生的收缩应力。在试验温度下进行状态调节至少1h.将管段A的自由臂顶点的位置在预应力下锁定。在与试验规定的并与管材和管件等级相适应的压力、温度和持续时间作用下，通人规定循环次数的冷热水。在头5次循环周期内可拧紧或调节接头以使系统处于不漏水的状态。控制循环水的流速，使热循环时保持从热水进口到出口的温度降不超过5C。整个循环试验程序完成后，检查所有接头处的渗漏。注.为使热水进出口温差
17、降至最低，可能需要在循环的某部分加装平衡阀或系统的连接件。A.5 试瞌报告试验报告应包含下列信息2a) 标准号及试验方法;b) 试验组件的名称，c) 试验条件gd) 观察到的任何渗漏现象;e) 试验时间。491 GB/T 18991-2003 单位为毫米直路A(固定部分f子4气3000主5(预拉伸的管材直瞄B(自由膨胀部分)300土5司于4f H l I1 ID 直盹CI I r 口附件和曹件精确直撑曹材固定直撑圈A.1 柔性管冷热水循环试验安装示意图单位为毫米od. 2 主注:除非另有说明，管材的自由长度应为27d至28d (d为管材的公称外径).根据生产厂家的说明，管材长度可更短，该长度对
18、应管材最小弯曲半径.圄A.2C部分可替换试验安装示意图492 GB/T 18991-2003 附录B(规范性附录)刚性塑料管耐热循环试验方法B. 1 原理管材和管件按规定要求组装并承受一定的内压，在规定次数的温度交替变化后，检查管材和管件连接处的渗漏情况。B.2 设备设备包含有冷热水交替循环装置，水流、水压调节装置以及在出水口和进水口处温度测量装置。该设备能够在冷热源之间按规定的时间间隔进行变换。B.3 组装试件本实验的组装试件是由管材和管件组成，并根据厂商推荐的方法进行装配和固定。组装的试件包括za) 按图B，l(见A段所示，至少一对由管箍连接的预先施加应力管段，其自由长度为3000mm 士
19、5mm。参照A.4方法对试样组件施加预应力，b) 至少有二段直管，按图A.1连接后，每段可以自由活动的长度为300mm士5mm; c) 至少有三段直管，在按图B.1 (见C段)法连接时，每段管在其管端固定。B.4 试验步骤准备好组合试件，注水以驱出全部空气。对试件施加一预应力，使应力值等于温度下降20C时所产生的收缩应力。在试验温度下进行状态调节至少1h.将管段A的自由臂顶点的位置在预应力下锁定。在与试验规定的并与管材和管件等级相适应的压力、温度和持续时间作用下，向试件通规定循环次数的冷热水。在头5次循环期间可拧紧或调节接头处于理想的状态。控制循环水的流速，使热循环时保持从热水进口到出口的温度
20、降不超过5C。整个循环试验程序完成后，检查所有接头处的渗漏。注为使热水进出口温差降至最低，可能需要在循环的某部分加装平衡阀或系统的连接件。B.5 试验报告试验报告应包含下列信息=a) 标准号以及试验方法gb) 试验组件的名称gc) 试验条件$d) 观察到的任何渗漏现象ge) 试验时间。493 GB/T 18991-2003 f飞I f 附件和管件494 1 1 飞-i直黯C活动直撑口曹材困直直撑圈B.1 目d性篱冷热水循环试验安装示意固C. 1 原理附录C(规范性附录)压力循环试验方法GB/T 18991-2003 管材和管牛组装后，在一定温度下，交替循环快速通人高低压流体介质。检查系统渗漏情
21、况。C.2 设备试验设备包括试验组装件和液体介质的温度调节装置，以及在一定范围内进行压力循环变化的装置，压力变化频率不小于30次/minc图C.1为典型的装置图。C.3 试验组件试验的组装件应包括:至少一个管件，其连接按生产厂推荐的方法进行s一个或多个10d长的管段Cd为公称外径。为包括所需数量的管材和/或管件，可以使用几个组合件一同进行试验。C.4 试验步骤准备好组装试件，注水以排出空气。将组装试件置于要求温度的水中，状态调节至少1h.然后保持温度不变按规定的内压和频率进行试验。完成规定的循环次数后，检查所有试验组件和连接处是否有渗漏。注z如需要，也可将试验组装件或者是与压力转换装置连在一起
22、的组装件一间进行状态调节。如果是状态调节以后进行连接，要确保将空气再次排净。C.5 试验报告试验报告应包含下列信息za) 标准号以及试验方法，b) 试验组件的名称:c) 试验条件，d) 观察到的任何渗漏现象ge) 试验时间。,195 GB/T 18991-2003 电撞箱电磁阀曹能装置压蜡空气496 手动圃恒温箱1 11 二3压力转换器试验梓曹圄C.1 循环压力冲击试验示意图GB/T 18991-2003 附录D(资料性附录)时间-温度分布的确定D. 1 使用奥地利、法国、德国的数据确定设计所用的温度时间分布按D1N4702标准.用散热器入口温度决定带多个温度区的温度分布，人口温度与外部温度具
23、有半经验的函数关系，从而得到与各因素相关的温度时间分布。以德国Bremerhaven为例，按D1N4710规定所得到的数据列于表0.10表D.1 Bremerhaven的数据每年的小时数温度T/C总时间的百分份额/%(30年的平均值)8090 148 1. 7 7080 1 158 13.2 6070 1 955 22.3 5060 1 517 17.3 4050 1 687 19. 2 3040 1 283 14.6 2030 646 7.4 20 373 4. 3 还收集了其他一些城市，如德国的Essen、Frankfurt、Main、BerlinMunich，法国的Besse、Cherb
24、org和Abbeville.奥地利的Vienna等不太冷的地区的数据。为将实际温度分布进行换算以得到便于设计、计算的温度分布特作下列规定=a) 温度分布在10C范围内的小时数均按该温度范围的最高温度对待。b) 当较低温度的应用时间换算成高10.C条件下(如从60C至70C的小时数，换算为70C至80C的小时数的时间时，按2.5倍减少(即除以系数2.5) ;反之，当温度按上述规律降低时，应用时间要乘以2.5系数，这是按ISO/TR9080和德国DIN16887标准的规定。c) 换算系数可取2.5.也可以取2.53.在较严酷的条件下的温度时间-分布应取2.5. d) 数据应按规定圆整(见0.2的例
25、子)。的异常温度的时间不计算在温度时间分布中，而在Min时5规则中(见附录E)考虑。D.2 举例以O.1中Bremerhaven的数据为例加以说明:a) 将90C时应用时间1.7%.圆整为2%。b) 要得到80C下20%的数据(可考虑由二部分时间组成s己知的80C下13.2%及70C下贡献的6%)，70C下的数据22.3%可分解为二部分:15%加7.3%.15%除以2.5得到6%，再加上80C时的13.2 % .得19.2%.即可困整J20%。c) 70C下剩余的7.3%.用2.5乘(得18%)再加上60C时的17.3%.得到35%。d) 50.C时的19.2除以2.5得8%.加上60C的35
26、%得43%.圆整到50%。则温度时间分布结果为:90C.2% ;80C .20% ;60C .50%。用类似的方法可以确定较低温度和/或不同温度组合的温度-时间分布。497 GB/T 18991-2003 附录E(资料性附录)使用Miners规则计算管材尺寸举例E. 1 使用下面的步骤计算温度-时间分布To T , 60C为总时间的70%.时间分数al=0. 7号T. T, 80C为总时间的29.9 % .时间分数a， O. 299; TmT，95C为总时间的0.1%.时间分数a，O. 001 在此例中向+2向=1，但如果不足1时，以T20C补偿时间分数(1a)的部分。E. 2 T.、Tm8l
27、l.、Tm所取的系数由相关的产品标准中提供。此处T，系数是1.5. T，系数是1.3. T，系数是1.0。E.3 作为举例T，。时管材材料许用环应力为4MPa.JilU所使用的环应力分别为2对T, j =F, X。6MPa;对T2F， X，5. 2 MPa;x才T3,03 =F3 X。二4MPa. E.4 图解计算预期寿命(年): T, ，矶时为1，乞，2时为岛，丑，叫时为岛。E.5 Miner s规则规定，如果材料在温度T，连续的作用下经1，年后破坏，则每一年耗用的寿命是1/白。此分数称为每年破坏囊。如果不是连续作用，仅仅是每年的一部分时间(时间分数)曲，破坏量就小些。因此，由T，混度作用下
28、引起的年破坏量是向/句，由T，温度作用的年破坏量是向/归，由T3作用的年破坏量是a3/t3c每年的破坏量累积加和在一起得到年破坏量总和CTYDl.TYDCa/l)。E. 6 材料在1/TYD年后将发生破坏。如果计算值太高或太低，则遵循E.3按高的或低的重新计算。通过成功的近似计算，可得到允许的环应力值吼。同时，可以得到50年的有效寿命值。E. 7 按如下顺序可便利地得到所需的值0=. . . (估计值). a, F, 1 F， X。1, al / tl a2 F2 az=FzX。t2 az / t2 . . . . . . . . . . . a1 Ca/t)TYD t，二1/TYDTT E.
29、 8 实际应用中，如使用计算机可很方便的进行计算。Spreadsheet是一个很有效的计算工具，特别是在不同温度和环应力下的破坏时间，可以方便地使用标准外推法的模式进行计算。例如zlog IA+BOog的T十c/T+DOog的当使用log1与和T间函数关系的系数时.Spreadsheet算法很容易的给出了tx与，的函数关系。注.Mlnefs规则是在一定温度时间分布情况下预测管材寿命的适宜方法，但它仅适用于具有相同破坏机理的情况下。19H 参考文献(1) DIN 4702.中央锅炉。(2) DIN 4710，1982.用于计算热能消耗和空调设备的气象数据。(3) DIN 16887，1990.热塑性塑料管材耐长期静液压的测定。GB/T 18991-2003 499
