金屬波紋管的效能檢測

不鏽鋼波紋軟管不同於鋼管，是一種柔性管狀殼體，它是透過將優質奧氏體不鏽鋼管坯進行機械加工成型為波紋狀的一種管道，其波紋形狀包括螺旋形和環形。燃氣用不鏽鋼波紋管可分為兩種，分別為連線用不鏽鋼波紋軟管與輸送用不鏽鋼波紋軟管。前者主要用於燃氣灶具和燃氣表前的引入管，可取代橡膠軟管，解決膠管易破損、易脫落、壽命短等問題；後者主要用於室內燃氣管道的連線，可取代焊接鋼管，大大減少室內燃氣管路系統的接頭數量，同時降低施工難度。燃氣用不鏽鋼波紋軟管作為室內燃氣輸送系統的重要組成部分，其安全性不容忽視。除去波紋管與灶具的連線部分易產生燃氣洩漏的危險外，波紋管本身的加工質量不達標也會產生危險。本次對於不鏽鋼波紋軟管的檢測方案以國家標準《燃氣輸送用不鏽鋼波紋軟管及管件》（GB/T 26002-2010）為基準，結合生產實際，確定了拉伸強度、扁平性、耐衝擊性等11項指標，具體說明如下：

拉伸強度

拉伸強度是金屬由均勻塑性變形向區域性集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。拉伸強度即表徵材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但超出之後，金屬開始出現縮頸現象，即產生集中變形；對於沒有（或很小）均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。符號為Rm（GB/T 228-1987舊國標規定抗拉強度符號為σb），單位為MPa。

拉伸強度材料在拉斷前承受最大應力值。當鋼材屈服到一定程度後，由於內部晶粒重新排列，其抵抗變形能力又重新提高，此時變形雖然發展很快，但卻只能隨著應力的提高而提高，直至應力達最大值。此後，鋼材抵抗變形的能力明顯降低，並在最薄弱處發生較大的塑性變形，此處試件截面迅速縮小，出現頸縮現象，直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的最大應力值稱為強度極限或拉伸強度。

國內測量抗拉強度比較普遍的方法是採用萬能材料試驗機等來進行材料拉伸強度的測定。本次測試採用如圖1所示拉伸強度試驗裝置，在長度小於500mm的原管兩端，分別和管件連線固定，從連線好的管件一端注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）的空氣，另一端按表2所示的拉伸負荷拉伸5min，然後保持靜止1min，確認無裂紋、無洩漏。其中軟管的公稱壓力分為PN0。2（Ⅰ型）和PN0。01（Ⅱ型）。

表2 拉伸負荷 單位為千牛

扁平性

將長度100mm的原管夾在2塊鐵板之間，將其中50mm壓扁至外徑的1/2後，目測確認原管表面無裂紋、無損傷。原管焊縫置於受力方向成90°的位置，見圖2。

耐衝擊性

耐衝擊性屬於鋼材的物理性質，指試樣抵抗衝擊負荷作用的能力。單位為kJ/m2。最簡單的檢定材料衝擊性能的試驗方法就是簡支梁衝擊試驗和懸臂樑衝擊試驗。它是把待測材料製成規定尺寸和形狀（有缺口或無缺口長條型）的試樣，用一定能量的擺錘擊打，以沖斷試樣所消耗的功除以試樣（若有缺口為缺口處）的橫截面積來表示，單位kJ/m2。另外，還有很多實用性的抗衝擊檢驗方法。比如，落錘試驗，落鏢試驗以及如管件的墜落試驗，安全帽的衝擊試驗等。對於燃氣用不鏽鋼波紋管的耐衝擊性檢測採用如下試驗方法：將原管注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）的氣壓狀態下，放置在水泥地面上，從1m高處垂直落下4kg（Ⅰ型）、2kg（Ⅱ型）鋼球落到管中間，確認無裂紋，無縫隙。

彎曲性

彎曲強度是指在達到規定撓度值之前，負荷達到最大值時的彎曲應力；彎曲破壞應力是在彎曲負荷作用下，材料產生破壞或者斷裂的瞬間所達到的彎曲應力。彎曲實驗主要用來檢驗材料在經受彎曲負荷作用時的效能，在生產中常用彎曲實驗來評定材料的彎曲強度和塑性變形的大小。對材料施加一彎曲力矩，使材料發生彎曲，主要有三點彎曲和四點彎曲兩種形式。其中三點彎曲是使試樣在最大彎矩處及其附近破壞，這種載入法由於彎矩分佈不均勻，某些部位的缺陷不易顯現出來，且存在剪力的影響，但由於載入方法簡單，目前在工廠的實驗室中最常用的還是此種方法。

本次彎曲性實驗如圖3，將被覆管注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）的氣壓狀態下，固定管的一端，使用表3所示直徑的圓筒，彎曲180°。按圖3 所示A-B-A方向1次，A-C-A方向1次，2次彎曲看作一次迴圈，彎曲速率控制在5次迴圈/min，交替進行6次迴圈（Ⅰ型）或8次迴圈（Ⅱ型）後，確認無裂紋，無洩漏，被覆層無裂紋。

表3 公稱尺寸與圓筒直徑

扭曲性

扭轉失效是一種常見的鋼材失效原因，當材料發生扭轉時，存在作用面垂直於杆軸的力偶，材料各橫截面間繞軸線做相對旋轉，軸線仍為直線。扭轉屈服應力是圓軸扭轉屈服時橫截面上切應力；扭轉強度極限是指圓軸扭轉斷裂過程中橫截面上的最大切應力。進行扭曲性試驗時，對於低碳鋼試件，先發生屈服，產生較大的塑性變形，最後沿橫截面斷開；對鑄鐵試件則變形很小，幾乎無屈服現象，最後沿與軸線約成45度角的螺旋麵斷裂。扭轉性試驗方案如下：

將表4所示長度的被覆管注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）的氣壓狀態下，固定管的一端，以管的軸線為中心，按圖4所示A-B-A方向1次，A-C-A方向1次，交替合計6次90°扭曲，確認原管無裂紋，無洩漏，被覆層無裂紋。

表4 扭曲試驗用被覆管長度

氣密性

鋼管氣密性實驗的主要目的是檢查管道的強度和嚴密效能否達到設計要求，也對基礎進行考驗，以保證正常執行使用，這是檢查管道質量的一項重要措施。一般的氣密性試驗應在液壓試驗合格後進行。對設計要求作氣壓試驗的壓力容器，氣密性試驗可與氣壓試驗同時進行，試驗壓力應為氣壓試驗的壓力。碳素鋼和低合金鋼製成的壓力容器，其試驗用氣體的溫度應不低於5℃，其它材料製成的壓力容器按設計圖樣規定。氣密性試驗所用氣體，應為乾燥、清潔的空氣、氮氣或其他惰性氣體。進行氣密性試驗時，安全附件應安裝齊全；試驗時壓力應緩慢上升，達到規定試驗壓力後保壓不少於30分鐘，然後降至設計壓力，對所有焊縫和連線部位塗刷肥皂水進行檢查，以無洩漏為合格。如有洩漏，修補後重新進行液壓試驗和氣密性試驗。

本次氣密性實驗方案為：在2m原管的兩端，分別和管件連線固定，將連線好的管件一端堵住，從另一端注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）空氣，保持1min，確認無洩漏。也可按圖5規定放入水中檢查。

耐壓性

管道的壓力等級包括兩區域性：以公稱壓力錶示的規範件的公稱壓力等級；以壁厚等級表示的規範管件的壁厚等級。通常把管道中由規範管件的公稱壓力等級和壁厚等級共同肯定的能反應管道承壓特性的引數叫做管道的壓力等級。為簡化描繪，常把管道中管件的公稱壓力叫做管道的壓力等級。普通狀況下，管道的公稱壓力在對應溫度下的許用壓力不得超出其設計壓力。

材料的許用應力是指材料的強度指標除以相應的平安係數而得到的值。材料的機械效能指標有屈從極限、強度極限、蠕變極限、疲倦極限等，這些指標分別反映了不同狀態下失效的極限值。為了保證管道運轉中的強度牢靠，常將管道元件中的應力限制在各強度指標下某一值，該數值即為許用應力。當管道元件中的應力超越其許用應力值時，就以為其強度已不能得到保證。因而說，資料的許用應力是肯定管道壁厚等級的根本引數。金屬的焊接過程，本質上是一個冶金過程，其組織帶有明顯的鑄造組織特徵。普通狀況下，鑄造組織缺陷較多，資料效能也有所降落。關於有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接收子及其元件，相關於無縫管子及其元件來說，工程上常給它一個強度降低係數（即焊縫係數），以權衡其機械效能降落的水平。

耐壓性實驗中，按圖6所示，在原管的兩端，根據管件構造分別固定，堵住一端，從另一端緩慢注入1。6MPa（Ⅰ型）、0。8MPa（Ⅱ型）水壓，保持1min，目測確認無裂紋、無滲漏。

耐應力腐蝕性

金屬材料受周圍介質的作用而損壞稱為金屬腐蝕。金屬的鏽蝕是最常見的腐蝕形態。腐蝕時，在金屬的介面上發生了化學或電化學多相反應，使金屬轉入氧化（離子）狀態。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學效能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學和光學等物理效能，縮短裝置的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。金屬在腐蝕過程中所發生的化學變化，從根本上來說就是金屬單質被氧化形成化合物。這種腐蝕過程一般透過兩種途徑進行：化學腐蝕和電化學腐蝕。

材料在特定的腐蝕介質中和在靜拉伸應力（包括外載入荷、熱應力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘餘應力，以及裂縫鏽蝕產物的楔入應力等）下，所出現的低於強度極限的脆性開裂現象，稱為應力腐蝕開裂。應力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產生細長的裂縫，且裂縫擴充套件很快，能在短時間內發生嚴重的破壞。應力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效型別中所佔比例最高，可達50%。

應力腐蝕的產生有兩個基本條件：一是材料對介質具有一定的應力腐蝕開裂敏感性；二是存在足夠高的拉應力。導致應力腐蝕開裂的應力可以來自工作應力，也可以來自制造過程中產生的殘餘應力。據統計，在應力腐蝕開裂事故中，由殘餘應力所引起的佔80%以上，而由工作應力引起的則不足20%。應力腐蝕過程一般可分為三個階段。第一階段為孕育期，在這一階段內，因腐蝕過程區域性化和拉應力作用的結果，使裂紋生核；第二階段為腐蝕裂紋發展時期，當裂紋生核後，在腐蝕介質和金屬中拉應力的共同作用下，裂紋擴充套件；第三階段中，由於拉應力的區域性集中，裂紋急劇生長導致零件的破壞。在發生應力腐蝕破裂時，並不發生明顯的均勻腐蝕，甚至腐蝕產物極少，有時肉眼也難以發現，因此，應力腐蝕是一種非常危險的破壞。

耐應力腐蝕試驗條件：將原管按表3所示直徑彎曲180°，然後浸泡在20%氯化鈉、1%亞硝酸鈉和79%蒸餾水配製的溶液中，在大氣壓力下將溶液的溫度升至沸點，在沸騰的液體中浸泡14h後取出。將取出的管反方向彎曲180°後，注入0。3MPa（Ⅰ型）、0。1MPa（Ⅱ型）氣壓的狀態下，確認無裂紋，無洩漏。

阻燃性

阻燃性是指物質具有的或材料經處理後具有的明顯推遲火焰蔓延的性質。在這裡材料阻止延續燃燒的程度稱為阻燃性，並不是指材料不會被火燒著。這在材料使用範圍選擇上起指導作用，特別用於建材、船舶，車輛，家電上的材料要求阻燃性高。目前評價阻燃性方法很多，如氧指數測定法、水平或垂直燃燒試驗法等。本次測試將被覆管的被覆面放置在離還原火焰（內錐）約10mm的火焰中，5s後取出，確認火焰不能持續燃燒5s以上。使用加熱用燃燒器的噴燈，其出火口徑10mm，噴嘴口徑0。3mm，使用燃氣為液化石油氣，完全燃燒，火焰的長度約40mm。

漏點

為了檢測圖層表面可能存在的缺陷情況，採用電火花檢漏儀進行檢測。該儀器主要用來檢測金屬基材上的厚的非導電基體是否存在針孔，砂眼等缺陷的儀器。金屬表面絕緣防腐層過薄、漏金屬及漏電微孔處的電阻值和氣隙密度都很小，當有高壓經過時就形成氣隙擊穿而產生火花放電，給報警電路產生一個脈衝訊號，報警器發出聲光報警，根據這一原理達到防腐層檢漏目的。該儀器使用很簡單，一頭接地，另一頭是探頭，（探頭形式很多有碳刷型，圓圈彈簧型，平板橡膠型），儀器透過高壓探頭髮出直流高壓電，當探頭經過有缺陷的塗層表面時，儀器會自動聲光報警。檢測儀大多分為0。5kv-35kv連續可調，用來測量不同厚度的防腐塗層。儀器大多自身配備可充電電池，方便在工地，車間使用。探刷種類很多（可分為板式探刷、扇形刷、圓形、環形探刷），為了適用不同的工作環境和工件。使用電火花檢漏儀，按下列要求進行試驗，無漏點為合格：

被覆層厚度＜1。8mm時，檢漏電壓為10kV；

被覆層厚度≥1。8mm時，檢漏電壓為25kV。

冷熱迴圈

熱迴圈試驗是指在常壓下進行試件溫度迴圈的試驗，主要目的是為了暴露產品中潛在的材料缺陷和製造質量缺陷，消除早期失效，提高產品可靠性。熱迴圈試驗一般採用高低溫交變試驗箱或高低溫交變溼熱試驗箱進行試驗。應注意到，市場上的溫度、溼度試驗箱有恆定試驗箱、交變試驗箱兩種情況，普遍的高低溫試驗箱一般指的是恆定高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個目標溫度，試驗箱具有自動恆溫到目標溫度的能力，高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、迴圈的程式，試驗箱有能力根據預置的曲線完成試驗過程，並且可以在最大升溫、降溫速率能力的範圍內，精確控制升溫、降溫的速率。高低溫溼熱試驗箱、高低溫交變溼熱試驗箱也一樣。交變試驗箱都具有恆定試驗箱的功能，但交變試驗箱的製造成本較高。為簡化試驗條件，使用表3所示直徑的圓筒，將被覆管進行彎曲180°的狀態下，在氣體溫度70℃的環境下保持2h，常溫狀態下放置30min，在-15℃（PVC）或-40℃（PE）狀態下放置2h，再在常溫狀態下放置30min，使其不斷變化，以上為一個週期迴圈，反覆5個週期迴圈後，確認被覆層無裂紋，無剝落以及其他有害的缺陷。

所需實驗器材及估價