ASTM D 2290-16 塑料管或增强塑料管表观拉伸强度标准试验方法

该试验方法以指定名称D2290发布,紧随名称的数字是该试验方法首次被采用的的年份或者是最后一次被修改的年份.括号里面的数字表示最后一次被通过的年份.上标ε表示自最后一次修改或通过之后的变更.

1.试验范围

该试验方法采用分割盘法或环段试验夹具,在特定条件如预处理,指定温度,指定湿度及指定试验机速度等,确定大部分塑料制品的表观拉伸强度。该试验方法适用于以任何制作方法制成的热固性强化树脂管材,也适用于挤出型和模压热塑性管材。

试验方法A适用于热固增强型树脂管材;试验方法B适用于任何尺寸的热塑性塑料管材;试验方法C适用于公称直径至少为4 英寸(110mm)的热塑性塑料管。试验方法D适用于公称直径至少为14英寸(350mm),管材壁厚至少为1英寸(25mm)的聚乙烯管材。试验方法E适用于公称直径至少为14英寸(350mm)和管材壁厚至少为1英寸(25mm)的聚氯乙烯(PVC)管材。

1.2 该试验方法中采用英寸-磅为标准测量单位。括号中的数值是根据数学计算转换为国际单位而得,仅作为参考,不能作为标准单位。

1.3 该试验方法无法考虑到所有使用过程出现的安全问题。在使用之前,应由该试验方法的使用者制定合理的安全和健康标准,并决定监管限制的适用性。

2.相关试验方法

2.1 ASTM 试验方法

D 618 试验用塑料的调节规程

D 1599 管道及管件的短时液压压力试验方法

E4试验机力值测量规程

3.1试验方法概述

3.1试验方法A,B和C使用一个具有自动对准的分割盘夹具(图1)对试验进行加载,该夹具可对试验环施加拉伸应力。在试验过程中,分割盘试验夹具会产生弯矩,因此通过这种试验方法可以获得表观拉伸强度,而不是真实的拉伸强度。在试验夹具拉伸分离过程中,弯矩会随着管材轮廓的变化而变化。设计这种试验夹具的目的是尽可能减小弯矩对试验的影响。

3.2试验方法D采用环段试样。使用如图2所示的可自动对中的试验夹具以最小的变矩直接向环段试样(图3)的缩进部分施加拉伸应力。

3.3对于试验方法E,将单个环段试样放置于采用可自动对中的试验夹具(图 4)对单个环段试样以最小的弯矩直接向环段试样(图5)施加拉伸应力。

4.意义和用途

4.1 当塑料管材在与试验过程类似的使用环境中,合适的的分割盘和环段拉伸试验可以提供关于塑料管材表观拉伸强度的合理的准确信息

管材拉伸试验可以为科研机构,工程设计,质量控制,产品规格接受或拒绝和其它特殊目的提供数据参考.

注1:4英寸和8英寸直径的聚乙烯管材和聚丁烯管材,根据试验方法C所得出的试验结果相当于快速爆裂试验结果(试验方法ASTM D1599)

5. 设备

5.1 千分表—合适的球砧形千分表,读数至少0.001英寸,用于测量试样的宽度和厚度

5.2 试验机—恒定试验速度的万能试验机,主要部分如下:

5.2.1 驱动机构—该驱动机构可以使横梁恒速移动,恒速速度要求见第9部分.

5.2.2 力值显示—力值显示机构可以显示试样所承受的总拉伸力。在特定试验速度下,力值显示机构应基本没有惯性滞后。精度为示值的±1%。试验机精度应根据ASTM E4进行校准。

5.3 试验方法A,B和C的夹具—试验方法A,B和C的推荐夹具如图1.用于试验方法A和B的分割盘夹具的宽度至少要比试样宽度大0.1英寸。试验方法C的分割盘夹具宽度为2英寸+/-1英寸。拉伸夹具的连接头可以自动对中,即拉伸夹具分别与试验机的固定横梁和移动横梁连接,当加载时,夹具可自由调整以使力方向垂直于夹具的分裂轴。

5.4 试验方法D的夹具—试验方法D的夹具见图2. 试验夹具可自动对中,即试验夹具分别与试验机的移动横梁和固定横梁连接,当试验机对施加力时,试验夹具可自由调整以使力加载方向垂直于夹具的分裂轴。

注2—在图2中,2英寸(50.8mm)宽,5英寸(127mm)长的长方形开口适用于宽度为1.6-1.8英寸(40.6-45.7mm),且壁厚为1.0-4.5英寸(25.4-114.3mm)的环段试样。对于壁厚大于4.5英寸(114.3mm)的环段试样,需要做适当调整试验夹具的开口尺寸。开口尺寸宽度应保证四周有0.1英寸(2.5mm)的间隙,并且在壁厚方向有至少0.5英寸(12.7mm)间隙。可以采用0.5英寸(12.7mm)直径的固定销。固定销的末端部分逐渐变细或倒圆处理,将固定销插入环段试样,见图2和图3.

5.5试验方法E的夹具—试验方法E所采用的夹具如图4. 该试验夹具可自动对中,即,试验夹具分别与试验机的固定部分和活动部分连接,在试验机进行力加载时,试验夹具可自由活动以使力的拉伸方向垂直于夹具的分裂轴。

5.6 环境设备—用于在试验前维持温度和相对温度的设备,详见本标准第7条。

6.试样

6.1试验方法A所使用的试样应该是使用合适的方法从热固性增强树脂管上取下来的全直径和全壁厚的管材。试样应符合图6的要求。试样的最小宽度为0.9英寸,缩进部分的最小宽度为0.55英寸。缩进部分可以是一个也可以是两个。如果是两个时,这两个缩进部分的位置应间隔180°.缩进部分应居中于试样宽度,误差在0.05英寸以内。

6.2试验方法B所采用的试样(图7)应该是以合适的方法从热固性管材上取下来的全直径和全壁厚的管材。管材的最小宽度为0.5英寸,如图7。管材的最大宽度为2英寸。按图7所示缩进部分加工试样,且缩进部分位于与最小厚度成180°的位置,用于特殊目的试样除外(见注释3).试样缩进部分的横截面应该是均匀的,不能有机器痕迹。

注3—挤出型或模压型试样的缩进部分可以试样外围的任何位置,只要相距180°就可以,即可以是在焊接或“针织”线部分,前提是这些部分的强度已知。

注4—图7所示试样的宽度范围为0.5-2英寸之间。对于更大直径和更大壁厚的管材,当管材宽度更大时,试样在试验中显示的出来的稳定性更优越。

6.3 试验方法C所使用的试样按垂直于管的轴线切割,试样两端平行。试样宽度范围1.75-2英寸。两部分中的其中一部分位于管材最小壁厚处,另一部分位于与其相对的180度处。这两个部分应该用湿砂处理,从而去除切割痕迹;在处理准备区域的方形横截面时应小心。

6.4试验方法D所采用的试样沿垂直于管材轴线的方向切割而得,试样两端平行。管材试样的宽度通常为2+/-0.2英寸(50.8+/-5.1mm)。使用同一个管材试样制取环段试样1和环段试样2。

6.4.1 测量管材试样的厚度,标记出管材最小厚度所处的位置和与管材最小厚度对立180度所处的位置。

6.4.2从管材试样上切下来环段试样1和环段试样2。环段试样1和环段试样2在最小壁厚点(环段试样1)和与最小壁厚点相对的180度上下至少2英寸(50mm)处切割。试样1和试样2两端加工平整,宽度W为1.7+/-0.1英寸(43.2+/-2.5mm),见图3.加工过程中注意保持横截面为矩形。加工完成后,在不考虑相对温度的情况下,试样1和试样2按照ASTM D618试验方法A的要求在温度为73.4+/-3.6℉(23+/-2℃)和50+/-50%条件下保持至少24小时。

6.4.3 试样按6.4.2进行处理过后,将缩减的横截面部分加工成试样1和试样2,在试样上下缩减部分中间等距离的地方钻两个平行的孔,这两个孔用于安装固定销,见图3.

6.5试验方法E所用的试样沿着与管材轴向垂直的方向切割,试样两端平行。管材试样的宽度为1+/-0.2英寸(25.4+/-5.1mm)。需使用一个管材制作所需试样。

6.5.1从管材试样上截取环段试样,环段试样两端加工平整,同时注意保持横截面为矩形。

6.5.2横截面的缩减部分加工制成环段试样,在环段试样上钻两个平行的孔,用于放置固定销,两个孔均匀分布于横截面缩减速部分的上面和下面,如图5.缩减部分的厚工加工到0.15-0.75英寸(6.35-19.05mm),误差小于+/-0.005英寸(0.127mm).

6.6试样数量—管材试样的数量不作规定;但是为了获得可靠的平均试验结果,至少需要5个试样。当只作质量控制目的时,可以只使用一个试样。当对试验结果有争议时,则需要测试5个试样,并记录平均值。

7.试样处理

7.1 试样处理—在根据ASTM D618试验A开始试验前,试验A,B和C所用试样放置应在温度为73.4+/-3.6℉(23+/-2℃),相对温度为50+/-10%的环境放置至少24小时。在依据6.4中6.4.3所述完成试样准备后,依据ASTM D618所述,在试验开始前,试验D和试验E所用试样,在不考虑相对湿度的情况下,应在温度为73.4+/-3.6℉(23+/-2℃)的环境下放置不少于24小时。

7.2试验条件—除非另有规定,试验A,B和C在为73.4+/-3.6℉(23+/-2℃),相对温度为50+/-10%的标准实验室环境下进行。除另有规定,试验B,C,D和E在温度为73.4+/-3.6℉(23+/-2℃)的环境下进行,不需要考虑相对湿度。

7.4 在有争议的情况下,合作实验室之间可采用已达成一致的特殊试验条件。

8.试验速度

8.1 试验速度是指试验机在空载时的分离速度。对度试验A,最小试验速度为0.1in/min(2.5mm/min),最大试验速度为0.5 in./min(12.7mm/min)。对试验试验B,C,D和 E,试验速度为0.5 in/min。

9.试验过程

9.1 试验A

9.1.1使用合适的千分表测量试样缩减部分的最小宽度和厚度,精确到0.001英寸。

9.1.2 将试样安装在试验夹具外围已润滑的部位,试样的缩减部分位于离上下夹具分开部分2+/-0.2英寸远的部位。

9.1.3 在0.1-0.5英寸/分(2.5-12.7mm/min)的试验范围内,选择恒定的速度进行试验。

9.1.4 记录试验过程中试样所承受的最大力。

9.2试验B

9.2.1 使用球式千分表或指针式千分表测量缩进部分的宽度和厚度,精确到0.001英寸。记录两个横截面的宽度和厚度。

9.2.2 装好试样,使试样缩进区域位于分割盘夹具的分开处。调整试样,使试样居中于夹具与试验机连接点所在的中心线上。

9.2.3 将试验速度设定为0.5英寸/分,开始试验。

9.2.4 记录试验过程中试样承受的屈服和最大极限力。

9.3 试验C

9.3.1 用千分表测量试样的宽度和厚度,精确到0.001英寸。记录两个横截面的宽度和厚度。

9.3.2沿着分割盘夹具的外沿安装试样,使准备的测量区域位于夹具分开处。调整试样,使试样居中于试验夹具与试验机连接点所在的中心线上。

9.3.3 设定试验速度为0.5英寸/分,开始试验

9.3.4 记录试验过程中的屈服点和试样最承受的最载荷。

9.3.5 记录使试样破坏所需要的位移量。

9.4 试验D

9.4.1 使用千分表测量试样缩进部分横截面的宽度和厚度,精确到0.001英寸(0.025mm)。记录试样1和试样2的缺口处的横截面的宽度和厚度。

9.4.2 在如图2所示的试验夹具上装好试样1和试样2.两个试样应等距离分布于夹具拉伸中心线的两侧。

9.4.3 设定试验速度为0.5英寸/分,开始试验。

9.4.4 记录试验过程中的屈服点和试样承受的最大载荷。

9.4.5 记录使试样断裂所需要的位移量。

9.5 试验E

9.5.1 使用千分表测量试验缺口处的宽度和厚度,精确到0.001英寸(0.025mm),记录缺口处横截面的宽度及厚度的最大值和最小值。

9.5.2 试样安装到如图4的试验夹具上。

9.5.3 设定试验速度为0.5英寸/分,开始试验

9.5.4记录试验过程中的屈服点和最大载荷。

9.5.5 记录使试样断裂的位移量。

10计算

10.1 使用合适的公式计算试样的表观拉伸强度(屈服处或破断时表观拉伸强度,或两者同时的表面拉伸强度),保留3位有效数字。

式中:

σa = 表观屈服或极限应力,单位为psi(或Mpa)

Pb = 最大载荷或破断载荷,或两者相同,单位为lbf(或N)

Am =两次测量的最小横截面面积,dxb,单位为平方英寸

d =最小厚度,单位为英寸

d1,d2 =缺口处或试验区域的厚度,单位为英寸

b =最小宽度,单位为英寸

b1,b2 =缺口处或试验区域的宽度,单位为英寸

10.2对于每个系列的测试,计算获得的所有值的算术平均值,保留三位有效数字,作为特定属性的“平均值”。

10.3根据下式计算标准差,保留两位有效数字

式中:

S=估计标准差

X= 单个观测数值

n= 观测数量

=所有观测数值的算术平均值

11.试验 告

11.1 试验 告应包括以下内容:

11.1.2 制作程序

11.1.3 试样类型

11.1.4 试验横截面的厚度和宽度

11.1.5 试验环境/试验条件

11.1.6 实验室的环境条件

11.1.7 试样数量

11.1.8 试验速度

11.1.9 每个试样的表观复合拉伸强度,拉伸强度的平均值,保留3位有效数字

11.1.10 标准差(估计),保留2位有效数字

11.1.11 试样的平均数脂含量重量百分比

11.1.12试验日期

12 精度和偏差

12.1试验A、B 和 C——由于材料的性质以及缺乏各种适用复合材料的广泛数据基础,目前无法对这种测试方法的精度和偏差做出明确的声明

12.2 试验D的精度——以30英寸和20英寸高密度聚乙烯管的实验室循环为基础,试验D方法对高密度聚乙烯管的精度(一个标准偏差)如下:

12.2.1 实验室内,6.2%(重复性)

12.2.2 实验室间,6.9%(重现性)

12.3 试验 E——基于正在进行的实验室循环测试

12.4 试验 D 和 E——试验 D 方法获得的数据被认为是可靠的,因为使用了公认的分析技术。 但是,由于没有可用的裁判方法,因此无法做出偏差声明。

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