玻璃钢管长期性能测试中试样破坏时间的测试方法

摘要

本发明涉及一种玻璃钢管长期环弯曲应变试验中试样破坏时间的测试方法。玻璃钢管长期性能测试中试样破坏时间的测试方法，其特征在于：利用腐蚀液能导电的特性，在玻璃钢管试样5内的底部管壁两侧设置耐腐蚀性并能导电的第一中断电极11、第二中断电极12；将玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液时，第一中断电极11与第二中断电极12由腐蚀液接通，利用硫酸腐蚀液导电特性使微处理器外部中断引脚处于高电平，微处理器开始记录通电时间；当玻璃钢管试样5在变形和硫酸腐蚀作用下发生断裂，硫酸沿裂口流出玻璃钢管试样5，第一中断电极11与第二中断电极12断开，微处理器外部中断处于低电平，微处理器停止计时，得到试样破坏时间。本发明具有降低劳动强度、准确性高的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃钢管长期环弯曲应变试验中试样破坏时间的测试方法。

背景技术

玻璃钢管是以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体，硅砂为填料等复合而成的一种新型管材，具有耐腐蚀、使用寿命长、比强度高、重量轻、水力性能好等特点，被越来越广泛地应用到给水排水的各类工程中。

根据国内外的有关设计标准，玻璃钢管道的设计均是以长期(一般为50年)性能指标为基准进行的。没有可靠的长期性能指标，则无法进行比较合理的设计，因此必须要有一套完善的长期性能测试方法和设备。目前国内玻璃钢管道长期性能测试主要是依据美国水工协会标准《FIBERGLASS PRESSURE PIPE》(ANSI/AWWA C950)中提出的ASTM D3681方法。该方法是对玻璃钢管试样施加一个初始形变得到一个初始应变，然后加入0.5mol/L的硫酸，在变形和腐蚀性介质双重作用下，观测试样破坏的时间。根据试样的初始应变和破坏时间采用双对数回归分析的方法外推获得长期坏弯曲应变。

为了确保回归分析的可靠性，能通过较短时间的测试数据外推50年后的数据，ASTMD3681对试样的破坏时间进行了要求，即至少有一个试样的破坏时间大于10000小时，从而对测试试样的观测时间也进行了要求，观测间隔时间要求见表1。

表1.不同测试时间段的观测间隔时间

  测试时间段(h) 观测间隔时间(h)  10-20 1  20-40 2  40-60 4  60-100 8  100-600 24  600-6000 48  ＞6000 每周

从表1可知，在测试初期，观测试样是否破坏的频次很高，需要24小时专人看守，后期虽然频次有所降低，但仍需要专人定时观测，而该测试的时间至少为10000小时(约417天)，因而需要消耗大量人力物力。即使按要求进行观测，仍然无法得到其破坏的精确时间，破坏时间不可能恰好发生在观测当时，实际破坏时间和观测的破坏时间存在较大误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低劳动强度、准确性高的玻璃钢管长期性能测试中试样破坏时间的测试方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：玻璃钢管长期性能测试中试样破坏时间的测试方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)玻璃钢管长期性能测试装置的准备：玻璃钢管长期性能测试装置由下拉板1、下橡胶垫2、左挡板3、左拉杆4、上拉板6、上橡胶垫7、右拉杆8、右挡板9、螺母组成；

2)将下拉板1上面放置下橡胶垫2，再将待测试的玻璃钢管试样5放置在下橡胶垫2上，玻璃钢管试样5上端放置一上橡胶垫7，上橡胶垫7上放置一上拉板6；下拉板1与上拉板6的左端部由左拉杆4、螺母紧固，下拉板1与上拉板6的右端部由右拉杆8、螺母紧固，给玻璃钢管试样5施加一力；然后在玻璃钢管试样5左端口的下部用一左挡板3将左端口的下部封闭，在玻璃钢管试样5右端口的下部用一右挡板9将右端口的下部封闭；

3)在玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液前，在玻璃钢管试样5内的底部管壁两侧设置耐腐蚀性并能导电的第一中断电极11、第二中断电极12，第一中断电极11、第二中断电极12分别由导线与微处理器的信号输入接口相连，显示器与微处理器相连(或者采用自带有显示器的微处理器)；

4)将玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液，第一中断电极11、第二中断电极12分别位于硫酸腐蚀液内，第一中断电极11与第二中断电极12由腐蚀液接通，利用硫酸腐蚀液导电特性使微处理器外部中断引脚处于高电平，微处理器开始记录通电时间(即记录玻璃钢管试样5在变形条件下长期环弯曲应变测试开始后的持续时间)；

5)当玻璃钢管试样5在变形和硫酸腐蚀作用下发生断裂，硫酸沿裂口流出玻璃钢管试样5，第一中断电极11与第二中断电极12断开，微处理器外部中断处于低电平，微处理器停止计时，得到试样破坏时间。

所述的步骤3)中，在玻璃钢管试样5内的h(h为25.4mm)深度面设置液位报警器的第一报警电极13、第二报警电极14，第一报警电极13与第二报警电极14处于同一水平面但互不接触；所述的步骤4)中，将玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液的液面达到h深度以上，第一报警电极13与第二报警电极14由腐蚀液接通，当硫酸腐蚀液液面低于设置h深度时，第一报警电极13与第二报警电极14断开，液位报警器提醒测试人员加入硫酸腐蚀液，向玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液达到h深度以上。

本发明利用测试腐蚀液能导电的特性，在玻璃钢管试样5内的底部管壁两侧设置耐腐蚀性并能导电的第一中断电极11、第二中断电极12；将玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液时，第一中断电极11与第二中断电极12由腐蚀液接通，利用硫酸腐蚀液导电特性使微处理器外部中断引脚处于高电平，微处理器开始记录通电时间(即记录玻璃钢管试样5在变形条件下长期环弯曲应变测试开始后的持续时间)；当玻璃钢管试样5在变形和硫酸腐蚀作用下发生断裂，硫酸沿裂口流出玻璃钢管试样5，第一中断电极11与第二中断电极12断开，微处理器外部中断处于低电平，微处理器停止计时，得到试样破坏时间(由显示器显示)；所记录显示并保存的时间即为实际测试时间，也就是测试所需要获得的数据。这样，就不用按如表1所示的时间间隔人工查看测试装置，本发明能自动记录玻璃钢管试样5断裂破坏时间，从而获得试验数据，具有降低劳动强度、准确性高的特点；从而更加方便地进行长期性能测试，得到玻璃钢管试样5比较可靠的长期性能指标。

本发明利用测试腐蚀液能导电的特性形成液位报警器，提醒测试人员加入硫酸腐蚀液。

附图说明

图1是玻璃钢管长期性能测试装置图；

图2是图1的右视图；

图3是图1的沿A-A线的剖视图；

图4是试样破坏时间测试装置的方框图；

图5是本发明的微处理器图；

图6是本发明的液位报警器的报警电路图；

图中：1-下拉板，2-下橡胶垫，3-左挡板，4-左拉杆，5-玻璃钢管试样，6-上拉板，7-上橡胶垫，8-右拉杆，9-右挡板，10-试样破坏时间测试装置，11-第一中断电极，12-第二中断电极，13-第一报警电极，14-第二报警电极。

具体实施方式

玻璃钢管长期性能测试中试样破坏时间的测试方法，它包括如下步骤：

1)玻璃钢管长期性能测试装置的准备：如图1、图2、图3所示，玻璃钢管长期性能测试装置由下拉板1、下橡胶垫2、左挡板3、左拉杆4、上拉板6、上橡胶垫7、右拉杆8、右挡板9、螺母组成；

2)将下拉板1上面放置下橡胶垫2，再将待测试的玻璃钢管试样5放置在下橡胶垫2上，玻璃钢管试样5上端放置一上橡胶垫7，上橡胶垫7上放置一上拉板6；下拉板1与上拉板6的左端部由左拉杆4、螺母紧固，下拉板1与上拉板6的右端部由右拉杆8、螺母紧固，给玻璃钢管试样5施加一力；然后在玻璃钢管试样5左端口的下部用一左挡板3将左端口的下部封闭，在玻璃钢管试样5右端口的下部用一右挡板9将右端口的下部封闭；

3)如图3所示，在玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液[0.5mol/L(升)的硫酸]前，利用腐蚀液能导电的特性，在玻璃钢管试样5内的底部管壁两侧设置耐腐蚀性并能导电的第一中断电极11、第二中断电极12(固定在玻璃钢管试样5内的管底内壁上)，第一中断电极11、第二中断电极12分别由导线与微处理器(单片机AT89C51)的信号输入接口相连，显示器与微处理器相连(或者采用自带有显示器的微处理器)；在玻璃钢管试样5内的h(h为25.4mm)深度面设置液位报警器的第一报警电极13、第二报警电极14(固定在玻璃钢管试样5内的管底内壁上)，第一报警电极13与第二报警电极14处于同一水平位置但互不接触；当硫酸腐蚀液液面低于设置h深度时，第一报警电极13与第二报警电极14断开，液位报警器提醒测试人员加入硫酸腐蚀液，向玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液达到h深度以上；

4)将玻璃钢管试样5内加入硫酸腐蚀液，硫酸腐蚀液的液面达到h深度以上，第一报警电极13与第二报警电极14由腐蚀液接通，第一中断电极11、第二中断电极12分别位于硫酸腐蚀液内，第一中断电极11与第二中断电极12由腐蚀液接通，利用硫酸腐蚀液导电特性使微处理器外部中断引脚处于高电平，微处理器开始记录通电时间(即记录玻璃钢管试样5在变形条件下长期环弯曲应变测试开始后的持续时间)；

5)当玻璃钢管试样5在变形和硫酸腐蚀作用下发生断裂，硫酸沿裂口流出玻璃钢管试样5，第一中断电极11与第二中断电极12断开，微处理器外部中断处于低电平，微处理器停止计时，得到试样破坏时间。

由于长期暴露在空气中的硫酸具有挥发效应，测试方法对硫酸液面高度进行了规定，要求硫酸高度不低于25.4mm，当液面低于该高度时会有预警提示，本发明具有预警功能。如图6所示，液位报警器由第一报警电极13、第二报警电极14、报警电路组成，报警电路由电极接口CON2、电阻R3、二极管组成，第一报警电极13、第二报警电极14分别与接口CON2相连，电极接口CON2的1脚与+5V电源相连，电极接口CON2的2脚与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与二极管的第一脚相连，二极管的第二脚接地；当第一报警电极13、第二报警电极14接通时，二极管发光；反之，二极管熄灭，提醒测试人员加入硫酸。液位报警器还可采用现有的其它结构形式的，如使用蜂鸣器等装置代替二极管。

如图4、图5、图6所示，本发明所述的试样破坏时间测试装置10由第一中断电极11、第二中断电极12、微处理器、显示器、液位报警器组成。显示器由数码管和寄存器组成，其DLN和LEDCLK分别与微处理器的DLN和LEDCLK相连。SN74HC164N移位寄存器驱动数码管显示时间。

如5所示，单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。单片机外接12M晶振，周期为1μs，每60ms触发一次定时器中断，当单片机定时器触发1000次即计时1分钟。利用单片机内部的振荡器，在引脚X1(19脚)和X2(18脚)两端接12MHz晶振，构成稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。晶振两端接30PF电容，对频率进行微调。单片机的INT0处连接外部中断。其中，接口J1的1孔、2孔分别接入第一中断电极11、第二中断电极12，直接贴于测试装置中玻璃钢管底部管壁两侧，利用硫酸的导电功能在管道断裂时引起中断。接口J1的3孔、4孔用来引入+5V电压，作为整个试样破坏时间测试装置的电源，此电压由变压器将220V电压转换而来。

本发明所指玻璃钢管道长期性能测试是依据美国水工协会标准《FIBERGLASS PRESSUREPIPE》(ANSI/AWWA C950)中提出的ASTM D3681方法；不同之处在于(本发明的贡献在于)：试样破坏时间的测试及液面高度预警。