摘要：本文通過對(duì)幾種常用塑料表殼材料所制造的水表進(jìn)行強(qiáng)度和老化試驗(yàn)，分析了水表國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在強(qiáng)度試驗(yàn)方面存在的局限性，并提出改進(jìn)這一局限性的建議。
Abstract: This paper will make an analysis on the limitations of international standard of water meters with respect to strength test and give some suggestions based on the strength and aging test of several water meters with plastic shell.
關(guān)鍵詞：水表 塑料表殼 ISO4064 GB778
Keywords: water meter plastic shell ISO4064 GB778
近年隨著金屬價(jià)格的上漲，國(guó)內(nèi)外用戶為了減少成本和避免小偷偷盜水表，導(dǎo)致塑料表殼水表需求量的上升，但是塑料與金屬相比不單強(qiáng)度低，而且還有明顯老化現(xiàn)象。為此我們共選擇8種常用塑料表殼材料所制造的水表進(jìn)行了整機(jī)耐壓和螺紋力矩試驗(yàn)，其中3種材料進(jìn)行了露天日曬、雨淋7個(gè)月，3種材料水浸7個(gè)月后整機(jī)耐壓和螺紋力矩試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總見表1、表2、表3（試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅對(duì)試驗(yàn)樣品，因?yàn)槊宽?xiàng)試驗(yàn)做幾個(gè)水表，所以表中數(shù)據(jù)綜合考慮了試驗(yàn)趨勢(shì)和權(quán)重）：
表1
|
材料代號(hào) |
整機(jī)耐壓 |
水表兩端螺紋力矩 |
水表類型 | |
|
MPa |
失效類型 |
N·m | ||
|
塑料1注 |
4.5 |
裂 |
50 |
15mm旋翼式 |
|
塑料2 |
5.5 |
裂 |
60 |
15mm旋翼式 |
|
塑料3 |
3.2 |
裂 |
40 |
15mm旋翼式 |
|
塑料4 |
3.5 |
裂 |
<25 |
15mm旋翼式 |
|
塑料5 |
3.0 |
漏 |
30 |
15mm旋翼式 |
|
塑料6 |
3.0 |
漏 |
30 |
15mm旋翼式 |
|
塑料7 |
5.0 |
裂 |
70 |
15mm圓型活塞式 |
|
銅 |
>6.0 |
|
>90 |
15mm旋翼式 |
未老化前試驗(yàn)數(shù)據(jù)
注：塑料1—A3EG7 塑料2—A3EG10 塑料3—ABS 塑料4—PA66+30%GF 塑料5—納米塑料 塑料6—匿名塑料 塑料7—GV-5H
表2
|
材料代號(hào) |
整機(jī)耐壓 |
水表兩端螺紋力矩 |
水表類型 |
備注 | |||
|
MPa |
失效類型 |
N·m |
左邊整機(jī)耐壓數(shù)據(jù)是經(jīng)過密封再處理后的試驗(yàn)數(shù)據(jù) |
未處理前 | |||
|
MPa |
失效
類型 | ||||||
|
塑料1 |
3.5 |
漏 |
45 |
15mm旋翼式 |
2.2 |
漏 | |
|
塑料2 |
4.0 |
漏 |
50 |
15mm旋翼式 |
2.5 |
漏 | |
|
塑料3 |
2.6 |
裂 |
45 |
15mm旋翼式 |
2.0 |
漏 | |
日曬、雨淋七個(gè)月后試驗(yàn)數(shù)據(jù)
表3
|
材料代號(hào) |
整機(jī)耐壓 |
水表兩端螺紋力矩 |
水表類型 |
備注 | |||
|
MPa |
失效類型 |
N.m |
左邊整機(jī)耐壓數(shù)據(jù)是經(jīng)過密封再處理后的試驗(yàn)數(shù)據(jù) |
未處理前 | |||
|
MPa |
失效
類型 | ||||||
|
塑料1 |
3.0 |
漏 |
45 |
15mm旋翼式 |
2.5 |
漏 | |
|
塑料2 |
3.0 |
漏 |
40 |
15mm旋翼式 |
2.5 |
漏 | |
|
塑料3 |
2.8 |
裂 |
40 |
15mm旋翼式 |
2.0 |
漏 | |
水浸七個(gè)月后試驗(yàn)數(shù)據(jù)
從試驗(yàn)情況分析得出如下一些趨勢(shì)：
1．耐壓強(qiáng)度大的表殼一般力矩也大
2．水浸、日照后一些材料剛性降低，延伸性增大
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生影響
4．注塑參數(shù)差異也會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生影響
水表國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4064-3：2005 6.3.1~6.3.4條規(guī)定了對(duì)水表的水壓試驗(yàn)要求：
6.3.1水壓增大到MAP×1.6并保持15分鐘
6.3.2檢查水表是否出現(xiàn)損壞，外部泄漏和指示裝置進(jìn)水
6.3.3水壓增大到MAP×2并保持1分鐘試驗(yàn)期間流量應(yīng)為零
6.3.4檢查水表是否出現(xiàn)有形損壞，外部泄漏和指示裝置進(jìn)水
目前普通家用水表的水壓等級(jí)一般都為MAP10，即最大允許工作壓力為1.0 MPa，最大試驗(yàn)壓力為2.0 MPa，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)強(qiáng)度試驗(yàn)的要求也僅有上述標(biāo)準(zhǔn)，如果某只水表符合上面標(biāo)準(zhǔn)就判定水表強(qiáng)度試驗(yàn)合格，但從試驗(yàn)情況看塑料表殼強(qiáng)度遠(yuǎn)小于金屬表殼，某些材料的強(qiáng)度僅剛好滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，而且同樣是塑料材料不同材料之間強(qiáng)度差異也較大，并且還存在老化現(xiàn)象。
本人認(rèn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)未考慮到水表在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)螺紋力矩強(qiáng)度的重要性，因?yàn)樗碓诎惭b現(xiàn)場(chǎng)難免會(huì)出現(xiàn)連接水表兩端管道不在同一中心線上，另外也不易控制預(yù)留管道中間安裝水表的長(zhǎng)度，這樣勢(shì)必在安裝水表時(shí)要用力扭緊連接螺母才能保證水表與管道連接處不漏水，如果螺紋力矩強(qiáng)度不夠的話，有可能導(dǎo)致在安裝時(shí)整個(gè)水表報(bào)廢。對(duì)金屬表殼的水表而言，因其實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求，因此不考慮螺紋力矩的話一般也能夠保證水表質(zhì)量，但對(duì)塑料表殼水表而言，因其強(qiáng)度低，如果出廠時(shí)能滿足耐壓要求而不考慮螺紋力矩的話也不見得能保證水表的使用質(zhì)量。由此推斷國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)僅考慮了水表密封結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)過程質(zhì)量，未考慮到制造水表外殼的材料問題，因此水表國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在強(qiáng)度試驗(yàn)方面存在一定的局限性。
有什么辦法彌補(bǔ)這一個(gè)局限性呢？本人認(rèn)為澳大利亞水表標(biāo)準(zhǔn)可值得借鑒。澳大利亞AS3565.1-2004冷水水表標(biāo)準(zhǔn)除了規(guī)定與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一樣的進(jìn)行壓力試驗(yàn)外還在3.4條規(guī)定連接螺紋力矩試驗(yàn)：根據(jù)表F1的力矩?cái)?shù)值測(cè)試每只水表的連接螺紋，其結(jié)果應(yīng)無裂痕、破裂、螺紋擦傷及其它破損。
F1
|
水表口徑
mm |
摩擦力矩
N.m |
|
15 |
60+10 |
|
20 |
85+10 |
|
25 |
120+10 |
|
32 |
150+10 |
|
40 |
180+15 |
從我們?cè)囼?yàn)情況看，耐壓強(qiáng)度正比于力矩，因此通過測(cè)試力矩也可以反映耐壓強(qiáng)度。
另外也可以采取提高壓力的辦法來保證塑料表殼水表的質(zhì)量，如南非把塑料表殼水表的試驗(yàn)壓力提高到4.8 MPa，但這種方法與螺紋力矩試驗(yàn)相比有一些缺點(diǎn)：現(xiàn)在家用水表最高試驗(yàn)壓力一般為2.0 Mpa，現(xiàn)在把試驗(yàn)壓力提高了約1.5倍，因此有可能壓壞水表內(nèi)部零件，除非重新設(shè)計(jì)水表零件以適應(yīng)4.8 Mpa試驗(yàn)壓力，并且對(duì)國(guó)內(nèi)習(xí)慣用的濕式水表還存在著一個(gè)安全問題。
我國(guó)水表執(zhí)行的GB778水表標(biāo)準(zhǔn)與ISO4064水表標(biāo)準(zhǔn)基本一致，因此也存在同樣問題，建議在修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)把塑料表殼的特殊性考慮進(jìn)去，增加螺紋力矩試驗(yàn)項(xiàng)目。
參考文獻(xiàn)：
1．ISO4064-1-2-3：2005封閉滿管道中水流量的測(cè)量—飲用冷水水表和熱水水表
2．GB/T778.1.2.3—1996冷水水表
3．AS 3565.1—2004冷水水表
