本發(fā)明涉及管材質(zhì)量控制領(lǐng)域，具體的說是一種鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材爆破計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材是以高強(qiáng)度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強(qiáng)體，以高密度聚乙烯為基體，并用高性能的粘結(jié)樹脂將鋼絲網(wǎng)骨架與內(nèi)外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起，是集鋼、塑兩種管材的優(yōu)點(diǎn)與一體的新型復(fù)合管道，在石油、化工、市政等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于結(jié)構(gòu)的特殊性，現(xiàn)有的塑料管、鋼塑復(fù)合管強(qiáng)度計(jì)算方法并不適用于鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材。據(jù)最新的國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t32439-2015《給水用鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管道》，爆破壓力是確定復(fù)合管承載能力的重要依據(jù)之一。因此，發(fā)明一種簡單、準(zhǔn)確的爆破壓力計(jì)算方法具有重要的意義。復(fù)合管由內(nèi)外聚乙烯層和鋼絲復(fù)合層組成，其承壓能力可認(rèn)為由這三層疊加而成，因聚乙烯斷裂伸長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼絲斷裂伸長率，復(fù)合管爆破時聚乙烯與鋼絲不會同時達(dá)到強(qiáng)度極限，而是復(fù)合管受內(nèi)壓膨脹變形到一定程度，鋼絲先達(dá)到拉伸強(qiáng)度極限并發(fā)生斷裂。復(fù)合管由于失去鋼絲纏繞網(wǎng)骨架的增強(qiáng)作用以及鋼絲斷裂帶來的沖擊，緊接發(fā)生爆破，此計(jì)算復(fù)合管短期爆破壓力時，鋼絲與聚乙烯計(jì)算強(qiáng)度不能同時取強(qiáng)度極限。另外，鋼絲與聚乙烯通過高性能粘結(jié)樹脂進(jìn)行復(fù)合，變形過程中可近似認(rèn)為鋼絲與聚乙烯等應(yīng)變。因此，鋼絲計(jì)算強(qiáng)度取其強(qiáng)度極限，聚乙烯計(jì)算強(qiáng)度取其拉伸應(yīng)變與鋼絲斷裂伸長率相等時所對應(yīng)的強(qiáng)度。因此，根據(jù)上述的理論依據(jù)，可以把鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管想象成兩部分：只考慮鋼絲時管材的短時爆破壓力以及只考慮聚乙烯時管材的短時爆破壓力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單、準(zhǔn)確的鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材爆破計(jì)算方法。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材爆破計(jì)算方法，包括以下步驟：計(jì)算鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管爆破壓力值p由管材短時爆破時鋼絲的爆破壓力值p1和管材短時爆破時聚乙烯的爆破壓力值p2相加組成，如下公式計(jì)算：p=p1+p2，并根據(jù)爆破壓力推算出管材使用的公稱壓力等級。以下是對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化：管材短時爆破時鋼絲的爆破壓力值p1的計(jì)算公式如下：p1=0.735*nfc/d12（mpa），其中n為纏繞鋼絲總根數(shù)；d1為計(jì)算直徑；c為纏繞層修正系數(shù)；f為單根鋼絲的強(qiáng)度。進(jìn)一步優(yōu)化：管材短時爆破時聚乙烯的爆破壓力值p2的計(jì)算公式如下：p2=2eσ/d2（mpa），其中d2為高密度聚乙烯層中徑，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)d2=d1；e為高密度聚乙烯層計(jì)算厚度；σ為高密度聚乙烯的屈服強(qiáng)度。進(jìn)一步優(yōu)化：管材在20℃溫度下試驗(yàn)，管材在輸送20℃以上介質(zhì)時對其公稱壓力進(jìn)行修正。進(jìn)一步優(yōu)化：修正方法是管材的公稱壓力乘以溫度壓力折減系數(shù)。進(jìn)一步優(yōu)化：當(dāng)溫度大于等于20℃時，溫度壓力折減系數(shù)為1.0。進(jìn)一步優(yōu)化：當(dāng)溫度大于20℃、小于等于30℃時，溫度壓力折減系數(shù)為0.87。進(jìn)一步優(yōu)化：當(dāng)溫度大于40℃時，溫度壓力折減系數(shù)為0.74。本發(fā)明的計(jì)算方法簡單、接近實(shí)際爆破數(shù)值，在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中具有很大的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)訂單要求，推算出所需要的工藝，如鋼絲的直徑、條數(shù)等，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式實(shí)施例，一種鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管材爆破計(jì)算方法，包括以下步驟：鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管爆破壓力值p由管材短時爆破時鋼絲的爆破壓力值p1和管材短時爆破時聚乙烯的爆破壓力值p2相加組成，如下公式計(jì)算：p=p1+p2，并根據(jù)爆破壓力推算出管材使用的公稱壓力等級。所述管材短時爆破時鋼絲的爆破壓力值p1的計(jì)算公式如下：p1=0.735*nfc/d12（mpa）式中：n為纏繞鋼絲總根數(shù)；d1為計(jì)算直徑（外徑減壁厚），即鋼絲纏繞層直徑mm；c為纏繞層修正系數(shù)，正常鋼絲的纏繞角度應(yīng)為54.7°，實(shí)際生產(chǎn)中會對鋼絲纏繞角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可取0.9；f為單根鋼絲的強(qiáng)度，n/根，取常用鋼絲的抗拉強(qiáng)度為2050mpa，由此可計(jì)算不同直徑鋼絲的強(qiáng)度，公式為r2*3.14*2050n，r為鋼絲的半徑，如φ0.6的鋼絲的強(qiáng)度為580n，φ0.8的鋼絲的強(qiáng)度為1030n，φ1.0的鋼絲的強(qiáng)度為1610n。所述管材短時爆破時聚乙烯的爆破壓力值p2的計(jì)算公式如下：p2=2eσ/d2（mpa）式中：d2為高密度聚乙烯層中徑mm，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)d2=d1；e為高密度聚乙烯層計(jì)算厚度（壁厚）mm；σ為高密度聚乙烯（pe80級以上）的屈服強(qiáng)度取22mpa，但復(fù)合管爆破時聚乙烯與鋼絲不會同時達(dá)到強(qiáng)度極限，所以聚乙烯的計(jì)算強(qiáng)度應(yīng)取其拉伸應(yīng)變與鋼絲斷裂伸長相等時所對應(yīng)的強(qiáng)度，取最合適的值為19mpa。所述管材在20℃溫度下試驗(yàn)，管材的公稱壓力等級必須滿足管材的爆破試驗(yàn)≥3倍的公稱壓力值。所述根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管材在輸送20℃以上介質(zhì)時對其公稱壓力進(jìn)行修正，修正方法是管材的公稱壓力乘以溫度壓力折減系數(shù)，溫度壓力折減系數(shù)值如下表所示：溫度/℃t≤2020＜t≤30t＞40修正系數(shù)1.00.870.74所述復(fù)合管爆破壓力試驗(yàn)裝置參照gb6111-2003選用a型密封接頭，試驗(yàn)方法按照gb/t15560-95《液體輸送用塑料管材液壓瞬間爆破和耐壓試驗(yàn)方法》，使其往復(fù)式電動試壓泵對復(fù)合管持續(xù)加壓，直至爆破。為驗(yàn)證爆破壓力計(jì)算公式的計(jì)算精度，選取dn90*1.6mpa、dn110*2.5mpa規(guī)格的各2根長度1米的管材，常溫下進(jìn)行復(fù)合管爆破壓力試驗(yàn)。例1，所述dn90*1.6mpa鋼絲管的纏繞鋼絲為φ0.6的鋼絲，纏繞鋼絲的數(shù)量為36根，管材壁厚6.5mm，根據(jù)p1、p2的計(jì)算公式，dn90*1.6mpa鋼絲管的爆破壓力值計(jì)算過程如下：p1=0.735*nfc/d12（mpa）其中纏繞鋼絲總根數(shù)n=36，單根鋼絲的強(qiáng)度f=580，纏繞層修正系數(shù)c=0.9，鋼絲纏繞層直徑d1=90-6.5=83.5mm，p1=1.98mpa；p2=2eσ/d2（mpa）其中高密度聚乙烯層計(jì)算厚度e=6.5，高密度聚乙烯的屈服強(qiáng)度σ=19，高密度聚乙烯層中徑d2=83.5，p2=2.96mpa；爆破壓力值p=4.94mpa。所述復(fù)合管爆破壓力試驗(yàn)完成后，2根dn90*1.6mpa管材記錄試驗(yàn)結(jié)果的爆破壓力分別為4.9mpa、4.86mpa。例2，所述dn110*2.5mpa鋼絲管的纏繞鋼絲為φ0.8的鋼絲，纏繞鋼絲的數(shù)量為72根，管材壁厚8.0mm，根據(jù)p1、p2的計(jì)算公式，dn110*2.5mpa鋼絲管的爆破壓力值計(jì)算過程如下：p1=0.735*nfc/d12（mpa）其中纏繞鋼絲總根數(shù)n=72，單根鋼絲的強(qiáng)度f=1030，纏繞層修正系數(shù)c=0.9，鋼絲纏繞層直徑d1=110-8=105mm，p1=4.71mpa；p2=2eσ/d2（mpa）其中高密度聚乙烯層計(jì)算厚度e=8，高密度聚乙烯的屈服強(qiáng)度σ=19，高密度聚乙烯層中徑d2=102，p2=2.98mpa；爆破壓力值p=7.69mpa。所述復(fù)合管爆破壓力試驗(yàn)完成后，2根dn110*2.5mpa管材的記錄試驗(yàn)結(jié)果的爆破壓力分別為7.7mpa、7.63mpa。通過本發(fā)明爆破壓力的計(jì)算公式計(jì)算的dn90*1.6mpa、dn110*2.5mpa管材的數(shù)值分別為4.94mpa、7.69mpa，通過對試驗(yàn)數(shù)值和計(jì)算數(shù)值的對比分析，發(fā)現(xiàn)兩者的相對誤差很小，計(jì)算公式的準(zhǔn)確性和可靠性得到了驗(yàn)證。本發(fā)明的計(jì)算方法簡單、接近實(shí)際爆破數(shù)值，在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中具有很大的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)訂單要求，推算出所需要的工藝，如鋼絲的直徑、條數(shù)等，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前第1頁12