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1、GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 26 附 录 A （资料性） 原则 A.1 概述 GB/T 29165（所有部分）建议使用基于性能而非规格的标准材料选择方法，称为“基于性能的材料 选择” （PBMS） 。 PBMS 反映了真正的功能需求， 排除了任意要求， 并且没有具体说明材料。 进行 PBMS 的四个关键步骤是： a）识别和记录与应用相关的所有性能因素。 b）功能性能要求的评定， c）材料的技术可接受性评定，以及 d）最终选择。 上述方法为材料选择提供了标准化的可操作的方法。 A.2 回归分析和故障模式 A.2.1 常规定义 经验表明，回归分析并不总能产生可重复
2、的结果，它只是绩效的一个指标，而不是供应商经常给出 并为最终用户所理解的确切数字。回归分析的值通常会因以下原因导致结果的变化： a）树脂基体在高应力、短期载荷下的严重微裂纹允许通过微裂纹树脂基体物理渗透到玻璃和树脂 之间的界面。高应力、短期故障点在测试期间没有时间完全被水饱和。 b） c）回归曲线的斜率由协变分析中的最小二乘拟合之和获得，协变分析自然强调短期和长期故障点 的价值，而不是中间的故障点。故障时间是测试协议中的随机事件，这意味着数据点相对于时 间的实际分布会显著影响分析结果。 d） e）在一些测试协议中，回归分析中可以混合几种失效模式，包括管壁失效、螺纹剪切失效和钟形 拔出失效。 f
3、）在管壁回归分析中坚持以确定管壁设计应力为主要目的的接头会增加混合失效模式的风险。任 何回归分析的第一条规则宜要求所有测试构件的故障模式相同。 大多数结构增强复合材料中可能存在三种不同的失效模式（见图 A.1）： a）树脂基体占主导地位的失效（垂直于纤维方向），这是 54 个层压板最常见的失效模式，也是短 期和中期最常见的失效模式。降解速率比纤维降解速率慢，但初始破坏应力较低，因此这条线 可以穿过玻璃纤维为主的线。 b）层间或层内剪切失效（平行于纤维），这可能发生在剪切占主导地位的任何项目中，如 8 圆接 头的螺纹剪切。初始值可以很低，这取决于几何形状，但降解率很低。降解速率缓慢的简单原 因是
4、负载平行于纤维，这意味着有许多横截面积，因此施加到纤维界面的剪切应力低，导致降 GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 27 解速率低（浅斜率）。 c）玻璃纤维为主的失效（沿纤维方向），初始破坏应力高，但坡度也可能很陡。这种失效模式有 可能跨越树脂基体主导的失效线。 标引序号说明： 1树脂基体占主导地位的理论失效线； 2剪切占主导地位的理论失效线； 3玻璃纤维占主导地位的理论失效线。 图 A.1 失效模式 树脂基体主导的失效将是大多数（如果不是全部）设计寿命中所有管道和配件的极限设计应力。因 此， 基于树脂基体主导失效模式的保守或合理回归梯度是预测整个管道和配件系统长期性
5、能的最具代表 性的因素。 螺纹剪切比交叉铺层树脂基体开裂梯度低， 可能是接头的初始失效模式。 然而， 从长期来看， 这种回归将跨越树脂基体主导的回归是合理的，但这取决于几何形状和剪切与交叉铺层应力值的比率。 注 1：尽管电子玻璃存在纤维主导失效的可能性，但无硼电子玻璃不存在这种可能性，因为无硼电子玻璃的失效应 力更高，其纤维主导失效线不能穿过树脂基体主导失效线。对于无硼电子玻璃，回归线的梯度或斜率较浅， 而不是初始破坏应力。 注 2：管件的回归梯度可能不同于普通管道。交叉铺层树脂基体裂纹将存在于所有接头和配件中，因此梯度可能没 有那么不同。为所有温度下的所有组件开发回归值的努力是不可行的，尤其
6、是当要求每个树脂系统和每个工 厂都这样做时。对所有组件使用代表性的默认梯度和 1 000 h 的鉴定测试，使得任务至少是可管理的。 A.2.2 树脂基体失效模式的合理性 单向加载的复合材料能够并且很可能证明玻璃纤维断裂（长期和短期）。事实上，当在纯环向加载 时，54管道在短期测试中将显示纤维占主导地位的“断裂”，但是在某些比率下，会过渡到树脂基体失 效。 复合材料结构有许多复合材料“整体”失效理论。 不同研究人员提出的“整体”失效准则通常是二次方 程，包含主应力、剪力和“相互作用因子”。帕克、哈尔芬和蔡等研究人员提出了各种失效标准。然而， “全局”失效标准，只适用于梯形故障包络的一部分，因为它
7、们预计到了特定的失效模式。因此，如果在 失效时间 失效应力 GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 28 不同的比率下遇到不同的失效模式， 预测模型宜改变。 一些模型精确地预测了纯环向载荷下纤维占主导 地位的失效，但是对于树脂基体占主导地位的失效在 R = 0 到 R 3 之间并不精确。其他模型准确地预 测了树脂基体在 R = 0 到 R 3 之间的主要失效，但在纯环向载荷下没有纤维为主的失效。简单的答案 是预测模型宜预测失效模式。 目前所有层板理论预测模型都只能预测短期失效， 而不能预测长期降解率， 除非进行测试。 GB/T 29165（所有部分）的范围仅限于由内部压力
8、产生大轴向应力的受限连接管。双向加载管道将 在 R = 1 和 R = 4 之间的比率下产生树脂基体主导的失效。简单的原因是纤维横向的破坏应变比纤维方 向的破坏应变低得多。纤维横向有明显的应变，可在 R = 1 至 R = 4 之间加载。纤维在正铺层方向上的 应变在 54管道中产生与相邻负铺层方向上的纤维横向的应变。在带有环箍玻璃和纵向玻璃加强件的双 角管中，1 和 2 之间的 R 比将由于轴向应力而产生横向于环箍层的大应变，并且由于环箍应力而产生横 向于纵向层的大应变，导致两层中的横向开裂并导致渗漏。只有在极端的比率下，才有可能产生以纤维 为主的失效。 A.2.3 树脂基体主导失效中的裂纹扩
9、展 断裂力学方法可以准确预测平行于纤维的层中的裂纹（由纤维方向的横向载荷引起），导致 54 丝 缠绕管上的渗出。 断裂能平衡是断裂复合材料中储存的能量相对于断裂层所需的断裂能的增加。 如果开 裂复合材料与未开裂复合材料中储存的应变能的变化大于横向载荷使帘布层开裂所需的断裂能， 则帘布 层将产生裂纹。储存应变能的公式类似于偏转弹簧中储存的能量。 裂纹扩展所需的断裂能会随着时间的推移因树脂基体的膨胀和树脂与纤维之间结合的化学分解 （水 解）而降低。水可以快速渗透到树脂基体中，没有任何物理裂缝。水分子可以渗透到界面并攻击键，所 以降解率仍然存在，即使在低应变水平下，很少或没有开裂。对几乎所有回归数据
10、的审查表明，对于裂 纹密度低得多的 1 000 h 以上的数据点， 斜率更陡。 原因是 1 000 h 以上的数据点更接近代表渗透的回归 斜率，而不是早期数据点的实质性微裂纹。早期数据点的微裂纹（小于 1 000 h）导致层压板降解更快， 因为高裂纹密度为水渗透提供了物理路径，并导致剩余层压板降解更快。 静载荷不能导致一定尺寸的裂纹扩展到失效，这是正确的。然而，根据 ASTM D2992，饮用水的长 期回归不是静态条件。因此，在 GB/T 29165（所有部分）的范围内，不存在裂纹不能扩展的应变极限。 此外，裂纹的大小不是静态的。当裂纹增加到超过某一临界长度时，它会扩展，直到出现失效。 A.3
11、 梯度选择 A.3.1 默认梯度 在起草 GB/T 29165（所有部分） 并得出预设梯度时， 研究了大量平管壁回归数据（ASTM D2992）。 已公布的默认梯度被认为是典型的普通管道性能的代表，并且对部件和接头是保守的，因此，基于 每 个默认梯度经受 1 000 h 测试的所有部件（管道、接头、配件）的部件鉴定计划被认为是总体保守的方 法。 为了使这种方法有效， 普通管道以外的接头、 配件和部件的回归斜率宜比这里公布的管道默认值小， 如图 A.2 所示。注意，默认梯度仍然允许供应商通过 1 000 h 资格测试中使用的绝对压力证明其优越的 性能，从而保持对 GB/T 29165（所有部分）
12、至关重要的基于性能的测试。 A.3.2 测量的梯度 ASTM D2992 允许长期接头和部件性能与管壁分开测量。 API 15 HR 规定了标准的 API 圆形螺纹接 头（规定的接头），并允许基于部件和接头的坡度可能比管壁浅的事实进行部件鉴定。为了进行鉴定， GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 29 较浅的梯度部件（接头和配件）、接头和部件的压力设计基准（PDB）宜显示为在最高温度和预期寿命 下大于管壁的管道 PDB，如图 A.3 所示。尽管比默认梯度存活测试更繁重，但如果制造商选择执行 ISO 14692-2:2017 要求的附加测试，这种鉴定方法是可以接受的。 标
13、引序号说明： 1 2 3 4 5 6 图 A.2 符合规定接头的构件说明 标引序号说明： 预期寿命（h） 压力设计基础(PDB) GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 30 1 2 3 4 5 6 图 A.3 将规定的接头/构件与管壁分开的评定 A.4 规定螺纹接头的评定 将管道与接头分开可捕捉所有相关的临界应力集中， 允许根据默认梯度测试普通管道， 并根据规定 螺纹接头的测量梯度测试接头/部件。 根据 ISO 14692-2:2017 附录 F， 包括使用规定螺纹接头的管接头在内的部件在短期压力测试期间宜 出现与接头相关的失效，并符合缩放规则中定义的缩放规则 该方法是
14、为每种规定的接头类型开发一个基本回归分析，即 API 圆形接头被认为是单一类型。每 种类型的单个接头尺寸按照 API 15HR 进行回归测试，回归分析的主要结果是确定规定的接头梯度。然 后，通过使用测量的梯度进行（21 000 h）存活试验，可以鉴定相同类型的替代直径接头。 GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 31 附 录 B （资料性） 关于范围限制的指南 图 B.1 给出了 GB/T 29165（所有部分）是否适用于产品的指南。 图 B.1 验证是否应用 GB/T 29165（所有部分）的流程图 步骤一 树脂基体是一种热 固体；无过滤器 热塑材料超出 GB/T 2
15、9165 的范围； 过滤器或骨料（衬板除外）也不在 范围之内。 否 是 步骤二 基质增强采用玻璃 纤维 碳和芳纶纤维超出 GB/T 29165 的 范围；过滤器或骨料（衬板除外） 也不在范围之内。 否 是 步骤三 衬板（即便有）使 用热固性树脂基体 热塑材料衬板超出 GB/T 29165 的 范围 否 是 步骤四 连接方法使用约束 接头 连接类型必须能够采取轴向推力； 质量程序压力测试是双周加载（测 试端必须自由） 否 是 步骤五 MPR27.5 MPa 且 MPR DN3 000 且 DN4 000 原则及制造商同意采用 GB/T 29165 否 是 是 产品在 GB/T 29165 的范围
16、内 不在 GB/T 29165 的应用范围内。 注：GB/T 29165 不能用于给污水 和排水应用。 GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 32 附 录 C （资料性） 信息表 原则/代理 原则 代理 公司 联系人 地址 电话 传真 电子邮件 项目 项目名称/描述 原理的引用或设计代号（若有） 安装位置 需要的管道大小和部件 （如：管子、 弯头、三通） 项目是否符合 ISO 14692 的范围 （参考附录 B） 特殊情况（若有） 服役环境 地上或埋地系统 管线或处理管道 流体环境（化学名称、浓度、暴露时间、 pH 值范围） 流体重力 流苏 悬浮物含量 试压压力（MPa） 预估值 f3,est GB/T 29165.1-/ISO 14692-2:2017 33 安装曲线半径 设计寿命（a） 服役环境 正常操作 设计 内压（MPa） 外压（MPa） 流体最高温度（C） 流体最低温度（C） 环境最低温度（C） 环境最高温度（C） 安装温度（C） 埋深（m）（埋地系统） 车载交通载荷（埋地系统） 复杂土壤模量，Ms（埋地系统） 环境载荷（如：风、冰雪或紫外线） 惯性载
