ГОСТ ISO 9080-2023
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ТРУБОПРОВОДЫ И ВОЗДУХОВОДЫ ИЗ ПЛАСТМАСС
Определение длительной гидростатической прочности термопластов на образцах в форме труб методом экстраполяции
Plastics piping and ducting systems. Determination of the long-term hydrostatic strength of thermoplastics materials in pipe form by extrapolation
МКС 23.040.20
Дата введения 2024-12-01
с правом досрочного применения
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Группа ПОЛИПЛАСТИК" (ООО "Группа ПОЛИПЛАСТИК") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 декабря 2023 г. N 168-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 декабря 2023 г. N 1716-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 9080-2023 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2024 г. с правом досрочного применения
5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 9080:2012* "Трубопроводы и воздуховоды из пластмасс. Определение длительной гидростатической прочности термопластов на образцах в форме труб методом экстраполяции" ("Plastics piping and ducting systems - Determination of the long-term hydrostatic strength of thermoplastics materials in pipe form by extrapolation", IDT).
Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 138 "Пластмассовые трубы, фитинги и арматура для транспортирования жидких и газообразных сред", подкомитетом SC 5 "Общие свойства труб, фитингов и арматуры из пластмасс и их комплектующих. Методы испытаний и основные технические требования" Международной организации по стандартизации (ISO).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА.
Дополнительные сноски в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
Введение
0.1 Общие положения
Данный стандартный экстраполяционный метод (SEM) предназначен для оценки длительной гидростатической прочности материала на образцах в виде труб. Конкретные требования к физико-механическим свойствам материала, используемого по предусмотренному назначению, приводят в стандартах на изделие. Данный метод не отменяет существующие методы расчета напряжений или допускаемых давлений для полимерных труб, опыт длительной эксплуатации которых является удовлетворительным.
Для проведения SEM-анализа были разработаны пакеты программного обеспечения, описанные в приложении А и приложении В. Коммерчески доступны программы для Windows (см. приложение Е). Рекомендуется использовать эти программные пакеты.
0.2 Принцип
Пригодность полимерных материалов для напорных труб определяется их длительной работоспособностью под воздействием гидростатического напряжения с учетом ожидаемых условий эксплуатации (например, температуры). При проектировании принято выражать данную характеристику как гидростатическое (кольцевое напряжение), которое труба из рассматриваемого материала может выдержать в течение 50 лет при температуре 20°С, если в качестве внутренней испытательной среды применяется вода, при этом внешней испытательной средой может быть вода или воздух. Данный метод не предназначен для определения срока службы.
В определенных случаях гидростатическую прочность необходимо определять при меньшем сроке службы или повышенных температурах либо с учетом указанных условий одновременно. При этом метод, приведенный в настоящем стандарте, разработан для обоих видов оценок. Полученный результат будет характеризовать нижний прогнозируемый предел длительной прочности (LPL), являющийся нижним доверительным пределом прогнозируемого значения напряжения (предельное напряжение), которое может вызвать разрушение материала трубы в установленные сроки при заданных температурах.
В настоящем стандарте приведен метод экстраполяции результатов испытаний при различных температурах после многофакторного линейного регрессионного анализа. Полученные результаты дают возможность определять характерные для полимерного материала расчетные значения напряжения в соответствии с методами, приведенными в стандартах на изделия.
Для оценки прогнозируемого значения применяемой модели необходимо использовать ожидаемый 97,5%-ный нижний прогнозируемый предел длительной прочности (LPL), эквивалентный нижнему доверительному пределу 97,5%-ного доверительного интервала прогнозируемого значения. Данное соотношение применяют в математических расчетах с использованием статистических методов.
Метод, приведенный в настоящем стандарте, позволяет проводить экстраполяцию значений напряжения разрушения в условиях эксплуатации, отличающихся от обычных (при температуре 20°С в течение 50 лет) (см. 5.1.5).
Термопластичные материалы в форме труб, такие как термопластичный полимер с минеральным наполнением, армированный волокном, пластифицированные термопластичные материалы, смеси и сплавы, потребуют дополнительного внимания в отношении прогнозирования длительной прочности, которое должно быть учтено в соответствующих стандартах на изделия.
Среда, используемая для создания давления в трубе, не должна оказывать отрицательного воздействия на трубу. В качестве такой среды обычно применяют воду.
Долго рассматривался вопрос о том, какая переменная должна быть взята в качестве независимой переменной для расчета длительной гидростатической прочности - время или напряжение.
Основной вопрос, на который должен ответить метод, может быть сформулирован двумя способами, приведенными ниже.
а) Какое максимальное напряжение (или давление) может выдержать данный материал в форме трубы при заданной температуре в течение определенного времени?
b) Каково прогнозируемое время до разрушения для материала в форме трубы при заданном напряжении и температуре?
Оба вопроса являются значимыми.
Если результаты испытаний для исследуемой трубы не показывают никакого разброса и если материал трубы может быть идеально описан выбранной эмпирической моделью, то регрессия с независимостью от времени или напряжения будет идентичной. На практике такая картина не осуществима, потому что условия испытаний никогда не бывают идеальными и материал не будет на 100% однородным, поэтому в наблюдениях всегда будет наблюдаться разброс. Регрессии, рассчитанные с использованием двух дополнительных независимых переменных, не будут идентичными, и разница будет увеличиваться с ростом разброса.
Предполагается, что переменная, которая подвержена наибольшей изменчивости (разбросу), - это временная переменная, и она должна рассматриваться как зависимая переменная (случайная переменная), чтобы обеспечить правильную статистическую обработку набора данных в соответствии с этим методом. Однако по практическим причинам промышленность предпочитает представлять напряжение как функцию времени в качестве независимой переменной.
0.3 Применение методов
Цель экстраполяционного метода, приведенного в настоящем стандарте, позволяет:
________________
Существует несколько моделей экстраполяции, которые имеют разное количество параметров. В данном SEM будут использоваться только модели с двумя, тремя или четырьмя параметрами.
Большее число параметров может увеличить аппроксимацию, но также увеличить и неопределенность прогнозов.
________________
Метод применяется для материалов, испытываемых на образцах в форме труб.
Окончательным результатом SEM для конкретного материала является нижний прогнозируемый предел гидростатической прочности (с 97,5%-ным уровнем вероятности), выраженный через кольцевое напряжение при заданных времени и температуре.
Для многослойных труб определение длительной гидростатической прочности изделий проводят в соответствии с ISO 17456.
Для труб из композитных материалов и армированных термопластов руководство по использованию этого метода приведено в стандартах на изделие.
Руководство по определению длительной гидростатической прочности конкретного материала с использованием эталонных кривых приведено в соответствующем стандарте на изделие.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на трубы из термопластов и устанавливает правила оценки длительной гидростатической прочности методом статистической экстраполяции.
Метод, приведенный в настоящем стандарте, применяют для всех видов термопластов, работающих при различных температурах. Метод разработан на основе статистической обработки результатов испытания труб.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:
ISO 1167-1, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids - Determination of the resistance to internal pressure - Part 1: General method (Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод)
ISO 1167-2, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids - Determination of the resistance to internal pressure - Part 2: Preparation of pipe test pieces (Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 2. Подготовка образцов труб)
ISO 2507-1:1995, Thermoplastics pipes and fittings - Vicat softening temperature - Part 1: General test method. (Трубы и фитинги из термопластов. Температура размягчения по Вика. Часть 1. Общий метод испытания)
ISO 3126, Plastics piping systems - Plastics piping components - Measurement and determination of dimensions (Трубопроводы из пластмасс. Пластмассовые элементы трубопровода. Определение размеров)
ISO 11357-3, Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) - Part 3: Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization [Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 3. Определение температуры и энтальпии плавления и кристаллизации]
ISO 12162, Thermoplastics materials for pipes and fittings for pressure applications - Classification, designation and design coefficient (Материалы термопластичные для напорных труб и соединительных деталей. Классификация, обозначение и коэффициент запаса прочности)
ISO 17456, Plastics piping systems - Multilayer pipes - Determination of long-term strength (Пластмассовые трубопроводы. Многослойные трубы. Определение длительной прочности)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 внутреннее давление p, бар (internal pressure): Сила, с которой внутренняя среда действует на стенку трубы, отнесенная к единице площади.
Примечание - Напряжение, вызванное воздействием внутреннего давления, рассчитывают по упрощенной формуле
где p - внутреннее давление в трубе, бар;
3.6 время до разрушения t, ч (time to failure): Время до появления утечки (негерметичности) в трубе.
Примечание - Обозначается как:
3.11 излом, тип данных A, тип данных B (knee, data type A, data type B): Точка пересечения двух ветвей при одной температуре; точки данных, используемые для расчета первой ветви, обозначаются как тип A, точки данных, используемые для расчета второй ветви, обозначаются как тип B.
4 Накопление статистических данных
4.1 Условия испытаний
Данные о разрушении трубы под действием напряжения определяют в соответствии с ISO 1167-1 и ISO 1167-2. Образцы труб для проведения испытаний должны быть изготовлены из прямых отрезков труб.
Средний наружный диаметр и минимальную толщину стенки трубы каждого образца определяют в соответствии с ISO 3126.
Для проведения испытаний используют трубы одного диаметра, изготовленные из одной партии материала за один производственный запуск экструзионной линии.
Для материалов, прошедших исыпытания в соответствии с ISO/TR 9080:1992 или ISO 9080:2003, исходный набор результатов испытаний может быть расширен за счет дополнительных результатов, полученных от других партий, с целью соответствия требованиям 4.2. В этом случае дополнительные результаты испытаний должны распространяться на все температуры испытаний и быть указаны в протоколе испытания.
4.2 Распределение уровней внутреннего давления и интервалов времени
4.2.1 Для каждой выбранной температуры необходимо получить не менее 30 результатов, распределенных в течение времени испытания. Уровни внутреннего давления должны быть выбраны таким образом, чтобы не менее четырех результатов было получено при времени до разрушения образца свыше 7000 часов и не менее одного - при времени до разрушения образца более 9000 часов (см. также 5.1.5). В случае наличия излома следует собрать не менее 20 результатов для второй ветви, при этом на каждую температуру должно приходиться не менее пяти результатов.
4.2.2 Результатами с временем до разрушения менее 10 ч следует пренебречь для всех температур.
4.2.4 Испытуемые образцы, которые не разрушились при времени испытания более 1000 часов, могут быть использованы в многофакторном линейном регрессионном расчете и для определения наличия излома. В противном случае их следует не учитывать при условии, что количество оставшихся наблюдений соответствует 4.2.1.
5 Метод экстраполяции
5.1 Сбор и анализ результатов испытаний
5.1.1 Общие положения
Метод экстраполяции основан на многофакторной линейной регрессии, правила расчета которой приведены в приложении А. Метод требует проведения испытаний при двух или более температурах и длительностью 9000 часов или более и применим независимо от того, обнаружены ли признаки наличия излома или нет.
5.1.2 Условия получения результатов испытаний
a) каждая пара соседних температур должна отличаться не менее чем на 10°С и не более чем на 50°С;
b) одна из температур испытания должна быть 20°С или 23°С;
d) число результатов испытаний и их распределение по уровням внутреннего давления при каждой температуре должны соответствовать 4.2;
Результаты испытаний, полученные вследствие разрушения образца из-за присутствия в материале посторонних включений, не учитываются, при этом количество оставшихся наблюдений должно соответствовать 4.2.1.
Все достоверные результаты испытаний необходимо использовать при расчете.
Для большинства материалов условия и температуры испытаний указаны в соответствующих стандартах на изделие.
5.1.3 Определение излома и подтверждение достоверности результатов испытаний и модели
Для определения наличия излома применяют метод, приведенный в приложении В.
При наличии излома при любой определенной температуре результаты испытаний разделяют на две группы: принадлежащие к первой ветви (тип данных А) и ко второй ветви (тип данных В) графика зависимости логарифма напряжения от логарифма времени.
Рассчитывают многофакторную линейную регрессию в соответствии с приложением А отдельно, используя все данные первой ветви (тип данных А) для всех температур и все данные второй ветви (тип данных В) для всех температур испытания.
При анализе результатов, связанных с возникновением излома, следует обратить внимание на разрушения вследствие деструкции полимера. Такие результаты (обычно характеризуемые линией, для которой практически отсутствует зависимость времени разрушения от напряжения, и визуально легко идентифицируемые) не учитывают при расчете ветвей разрушения, но используют для определения пределов экстраполяции по времени (см. 5.1.5).
Если автоматическое определение излома явно не соответствует визуальной оценке графика, то точки данных типа А и типа В в области прогнозируемого излома могут быть реклассифицированы вручную для лучшего выравнивания положения точки излома с данными. В этом случае все точки данных при более высоких напряжениях, чем уровень напряжения при реклассифицированном изломе от точек типа А к точкам типа В, должны быть определены как тип А, а все точки данных при более низких напряжениях - как тип В. После этого проводят повторный расчет без автоматического определения излома. В данном случае рекомендуется получить больше данных за пределами времени излома.
Обоснование повторного расчета без автоматического определения излома и информация об изменениях, внесенных в проведенный анализ, должны быть описаны и включены в протокол испытаний, см. раздел 7.
5.1.4 Визуальная оценка
5.1.5 Пределы экстраполяции по времени и коэффициент экстраполяции по времени
Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования прочности на 20°С ниже самой низкой температуры испытания при условии, что при такой температуре не происходит изменения состояния материала, например стеклования.
Примечание - Для определения эксплуатационных характеристик рекомендуется получать результаты испытаний при самой низкой прогнозируемой температуре эксплуатации.
Рисунок 1 - Пределы экстраполяции по времени при отсутствии излома при максимальной температуре испытания
Рисунок 2 - Пределы экстраполяции по времени при наличии излома только при максимальной температуре испытания
Рисунок 3 - Пределы экстраполяции по времени при наличии изломов при повышенных температурах испытания
5.2 Коэффициенты экстраполяции по времени для полиолефинов (полукристаллическиеполимеры)
, ° С | |
10, но <15 | 2,5 |
15, но <20 | 2 |
20, но <25 | 6 |
25, но <30 | 12 |
30, но <35 | 18 |
35, но <40 | 30 |
40, но <50 | 50 |
50 | 100 |
5.3 Коэффициенты экстраполяции по времени для стеклообразных и аморфныхполимеров на основе винилхлорида
, ° С | |
5, но <10 | 2,5 |
10, но <15 | 5 |
15, но <20 | 10 |
20, но <25 | 25 |
25, но <30 | 50 |
30 | 100 |
Для модифицированных поливинилхлоридных (ПВХ) материалов коэффициенты экстраполяции по времени, приведенные в таблице 2, используют в случае, если базовым полимером модифицированного ПВХ является винилхлорид.
Если экспериментально доказано, что для конкретного полимера обоснованы более высокие коэффициенты экстраполяции, то такие коэффициенты могут быть использованы вместо приведенных в таблице 1.
6 Пример расчета кривых регрессии, подтверждение достоверности программного обеспечения
Пример расчета кривых регрессии полукристаллического полимера и пример обнаружения излома методами, описанными в разделе 5, приведены в приложении C.
Пример расчета кривых регрессии для полимера на основе винилхлорида методами, описанными в разделе 5, приведен в приложении D.
Набор данных результатов испытаний, указанный в C.1 и D.1, приведен для проверки компьютерной программы. Если используется компьютерная программа, отличающаяся от указанной в приложении Е, то результаты вычисления по этой программе должны совпадать с результатами, полученными в соответствии с приложениями С и D, с точностью до третьего десятичного знака, как указано в приложениях C и D.
7 Протокол испытания
Протокол испытания должен включать:
a) ссылку на настоящий стандарт;
b) полную идентификацию материала и образцов труб, в том числе наименование изготовителя, вид полимерного материала, марку, номер партии, источник поступления образов и другие данные, если требуется;
c) размеры испытуемых образцов труб;
d) среду испытаний снаружи и внутри трубы, используемую для создания давления в образце трубы;
e) таблицу наблюдений, включающую в себя для каждого наблюдения температуру испытания (в градусах Цельсия), давление и напряжение (в мегапаскалях), время до разрушения (в часах), результат визуальной оценки типа разрушения (пластический, хрупкий или неизвестный), тип данных (А или B), дату проведения испытания и другие результаты наблюдений, которые могут быть значимыми;
f) число исключенных результатов испытаний, полученных в течение 1000 ч при соответствующих температурах, время до разрушения и тип разрушения;
g) реклассифицированные результаты испытаний и обоснование реклассификации при наличии таких результатов;
k) сведения о программе, используемой для расчетов;
l) любые факторы, не установленные в настоящем стандарте, которые могут повлиять на результаты.
Приложение А
(обязательное)
Методы анализа
А.1 Общая модель
Общая модель с четырьмя параметрами, используемая в настоящем стандарте для расчетов, описывается уравнением
где t - время до разрушения образца, ч;
e - ошибка переменной, имеющая распределение Лапласа-Гаусса с нулевым средним значением и постоянной дисперсией (ошибки считаются независимыми).
Примечание - При расчетах в приложении A температура T выражается в кельвинах.
Модель с двумя параметрами выбирают, если все результаты испытаний получены при одной температуре.
Расчеты для модели с четырьмя параметрами приведены ниже. Расчеты для других моделей могут быть получены путем исключения соответствующих величин. При проведении расчетов матриц все арифметические вычисления должны быть выполнены с двойной точностью (до 14 значащих цифр). Преобразование матриц проводят, применяя классический подход Гаусса-Джордана (см. [1]).
Применяют следующие матричные записи:
где N - общее число наблюдений.
Оценку остаточной дисперсии проводят по формуле
где q - число параметров в модели.
Значение прогнозируемого напряжения по отношению к полученному времени до разрушения t и температуре T определяют по формуле
Для расчета нижнего доверительного предела прогнозируемой гидростатической прочности соответствующего времени до разрушения t и температуре T проводят преобразование по формуле
Результатом преобразования является уравнение
А.2 Упрощенные модели
и
и
В соответствии с приложением В предполагается, что два механизма разрушений могут обнаруживаться каждый в своем диапазоне температур и времени до разрушения. Два набора результатов испытаний, соответствующих каждому типу данных, должны быть представительны независимо от модели. Для проведения расчетов экспериментальные данные делят на две группы, в каждой из которых действующим считают один из типов разрушения.
Для обнаружения излома при каждой температуре применяют метод, приведенный в приложении В, в соответствии с которым результаты испытаний разделяют на две группы и оценивают соответствие примененной модели полученным результатам по общей методике, представленной в настоящем приложении.
A.4 Оценка соответствия
Для оценки соответствия принятой модели экспериментальным данным применяют следующий статистический метод:
где F - критерий Фишера;
Примечание 1 - Приведенную оценку принятой модели принимают как указание на то, что соответствие модели наблюдениям имеет место.
Примечание 2 - Приведенный ниже пример расчета критерия соответствия результатов испытаний при температуре 20°С по таблице С.1 предполагает использование модели с двумя параметрами.
Значение критерия F (13;15) равно 0,478. Вероятность Pr того, что F-распределение с конкретным числом степеней свободы превышает указанное значение:
При значимом пределе, установленном на уровне 0,05, модель принимают, так как вероятность превышает установленный уровень.
Приложение B
(обязательное)
Метод автоматического обнаружения излома
B.1 Принцип
Метод, приведенный в настоящем приложении, позволяет обнаруживать любой излом посредством вычислений, выполненных для каждой отдельной температуры испытания.
При этом тип данных зависит от значения гидростатического напряжения: точки данных типа В - при напряжениях ниже значения излома, типа А - при напряжениях выше этого значения.
B.2 Процедура обнаружения излома
Модель, отражающая сущность метода и принимающая во внимание типы разрушения, имеет следующий
вид:
Примечание - Ошибки, предположительно, должны быть независимы и нормально распределены с постоянной дисперсией.
Статистический критерий Фишера F, согласно гипотезе о модели без излома, имеет F-распределение с двумя степенями свободы для числителя и N-4 степени свободы для знаменателя, где N - число измерений.
Гипотеза о том, что излом отсутствует, принята с уровнем вероятности 5%, если вероятность, связанная с расчетным значением F, превышает значимый уровень, равный 0,05. В противном случае гипотеза отклоняется, а наличие излома считают принятым.
Приложение С
(справочное)
Применение SEM к результатам разрушений под напряжением для полукристаллических полимеров
С.1 Результаты испытаний
Результаты испытаний образцов труб из полукристаллического полимера при температурах 20°С, 40°С и 60°С приведены в таблицах С.1-С.3.
Таблица C.1 - Результаты испытаний при 20°С
Температура, °C | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
20
| 15,0 | 10 | 20 | 13,5 | 411 |
20
| 15,0 | 14 | 20 | 13,5 | 412 |
20
| 14,5 | 32 | 20 | 13,5 | 3368 |
20
| 14,5 | 24 | 20 | 13,5 | 865 |
20
| 14,3 | 46 | 20 | 13,5 | 946 |
20
| 14,1 | 111 | 20 | 13,4 | 1220 |
20
| 14,0 | 201 | 20 | 13,3 | 1112 |
20
| 14,0 | 260 | 20 | 13,3 | 2108 |
20
| 14,0 | 201 | 20 | 13,2 | 4524 |
20
| 13,9 | 250 | 20 | 13,0 | 5137 |
20
| 13,7 | 392 | 20 | 13,0 | 7651 |
20
| 13,7 | 440 | 20 | 12,8 | 7760 |
20
| 13,7 | 512 | 20 | 12,8 | 8240 |
20
| 13,7 | 464 | 20 | 12,7 | 10837 |
20
| 13,7 | 536 | |||
20 | 13,6 | 680 |
Таблица C.2 - Результаты испытаний при 40°С
Температура, °C | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
40 | 11,1
| 10 | 40 | 10,0 | 2076 |
40 | 11,2
| 11 | 40 | 10,0 | 1698 |
40 | 11,5
| 20 | 40 | 9,5 | 1238 |
40 | 11,5
| 32 | 40 | 9,5 | 1790 |
40 | 11,5
| 35 | 40 | 9,5 | 2165 |
40 | 11,5
| 83 | 40 | 9,5 | 7823 |
40 | 11,2
| 240 | 40 | 9,0 | 4128 |
40 | 11,2
| 282 | 40 | 9,0 | 4448 |
40 | 11,0
| 1912 | 40 | 8,5 | 7357 |
40 | 11,0
| 1856 | 40 | 8,5 | 5448 |
40 | 11,0
| 1688 | 40 | 8,0 | 7233 |
40 | 11,0
| 1114 | 40 | 8,0 | 5959 |
40 | 10,8
| 54 | 40 | 8,0 | 12081 |
40 | 10,5
| 5686 | 40 | 7,5 | 16920 |
40 | 10,5
| 921 | 40 | 7,5 | 12888 |
40 | 10,5
| 1145 | 40 | 7,5 | 10578 |
40 | 10,5
| 2445 | 40 | 6,5 | 12921 |
40 | 10,0
| 5448 | 40 | 6,0 | 11606 |
40 | 10,0
| 3488 | |||
40 | 10,0 | 1488 |
Таблица C.3 - Результаты испытаний при 60°С
Температура, °C | Напряжение, Mila | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
60 | 9,6 | 10 | 60 | 7,5
| 351 |
60 | 9,5 | 13 | 60 | 7,0
| 734 |
60 | 9,5 | 32 | 60 | 7,0
| 901 |
60 | 9,5 | 34 | 60 | 7,0
| 1071 |
60 | 9,5 | 114 | 60 | 7,0
| 1513 |
60 | 9,5 | 195 | 60 | 6,5
| 1042 |
60 | 9,2 | 151 | 60 | 6,5
| 538 |
60 | 9,0 | 242 | 60 | 6,0
| 4090 |
60 | 9,0 | 476 | 60 | 6,0
| 839 |
60 | 9,0 | 205 | 60 | 6,0
| 800 |
60 | 9,0 | 153 | 60 | 5,5
| 339 |
60 | 9,0 | 288 | 60 | 5,5
| 2146 |
60 | 8,9 | 191 | 60 | 5,5
| 2048 |
60 | 8,5 | 331 | 60 | 5,5
| 2856 |
60 | 8,5 | 296 | 60 | 5,0
| 1997 |
60 | 8,5 | 249 | 60 | 5,0
| 1647 |
60 | 8,5 | 321 | 60 | 5,0
| 1527 |
60 | 8,5 | 344 | 60 | 5,0
| 2305 |
60 | 8,5 | 423 | 60 | 5,0
| 2866 |
60 | 8,5 | 686 | 60 | 4,0
| 6345 |
60 | 8,5 | 513 | 60 | 3,5
| 15911 |
60 | 8,5 | 585 | 60 | 3,4
| 7841 |
60 | 8,5 | 719 | 60 | 3,4
| 8232 |
60 | 7,5 | 423 | 60 | 2,9
| 15090 |
60 | 7,5 | 590
| |||
60 | 7,5 | 439
| |||
60 | 7,5 | 510 |
С.2 Автоматическое обнаружение излома
Для автоматического обнаружения излома в качестве примера использованы результаты испытаний при температуре 40°C, приведенные в таблице C.2.
Предполагается, что излом отсутствует и результаты испытаний описываются прямой линией, проходящей через все точки. Результирующая дисперсия равна 0,409115 с 36 степенями свободы.
Статистика Фишера, используемая для проверки наличия излома, равна 14,528. Вероятность того, что статистика Фишера с двумя и 34 степенями свободы больше 14,528, равна 0,0000275. Поскольку 0,0000275<0,05, принимают, что излом присутствует.
Классификация типов разрушения приведена в таблице С.4.
Таблица С.4 - Классификация типов разрушения
Температура, °C | Напряжение, МПа | Время, ч | Тип данных | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч | Тип данных |
40
| 11,1 | 10 | А | 40 | 10,5 | 2445 | B |
40
| 11,2 | 11 | А | 40 | 10,0 | 5448 | B |
40
| 11,5 | 20 | А | 40 | 10,0 | 3488 | B |
40
| 11,5 | 32 | А | 40 | 10,0 | 2076 | B |
40
| 11,5 | 35 | А | 40 | 9,5 | 1790 | B |
40
| 10,8 | 54 | А | 40 | 9,5 | 2165 | B |
40
| 11,5 | 83 | А | 40 | 9,5 | 7823 | B |
40
| 11,2 | 240 | А | 40 | 9,0 | 4128 | B |
40
| 11,2 | 282 | А | 40 | 9,0 | 4448 | B |
40
| 11,0 | 1688 | А | 40 | 8,5 | 7357 | B |
40
| 11,0 | 1114 | A | 40 | 8,5 | 5448 | B |
40
| 11,0 | 1912 | A | 40 | 8,0 | 7233 | B |
40
| 11,0 | 1856 | A | 40 | 8,0 | 5959 | B |
40
| 10,5 | 921 | В | 40 | 8,0 | 12081 | B |
40
| 10,0 | 1488 | В | 40 | 7,5 | 16920 | B |
40
| 10,0 | 1698 | В | 40 | 7,5 | 12888 | B |
40
| 9,5 | 1238 | В | 40 | 7,5 | 10578 | В |
40
| 10,5 | 1145 | В | 40 | 6,5 | 12912 | В |
40 | 10,5 | 5686 | В | 40 | 6,0 | 11606 | В |
Примечание - Приведенный пример автоматического обнаружения излома иллюстрирует используемый метод. Для получения данного результата могут быть использованы различные программы расчета.
С.3 Пример расчета уравнения линейной регрессии длительной прочности
C.3.1 Графическая оценка результатов испытания (см. рисунок C.1)
С.3.1.1 Используемая модель
C.3.1.2 Тип данных А
Остаточная дисперсия | 0,205909 | |
Количество точек | 49 | |
Количество параметров | 3 | |
Количество степеней свободы | 46 |
Рисунок C.1 - Графическое представление результатов анализа SEM для полукристаллического полимера
Подробная информация о параметрах и статистике для разрушений типа A приведена в таблице C.5 (более подробная статистика приведена в [2]).
Таблица С.5 - Оценка параметров для разрушения типа А
Параметр | Значение | Стандартная ошибка | t-критерий | Pr(>|t|) |
-57,751 | 5,297 | -10,902 | 0,000 | |
32021,416 | 2950,432 | 10,853 | 0,000 | |
-12596,346 | 1255,311 | -10,034 | 0,000 |
Оценка пригодности модели: Pr [F(19;27)>3,020]=0,004.
C.3.1.3 Данные типа В
Остаточная дисперсия | 0,048195 | |
Количество точек | 70 | |
Количество параметров | 3 | |
Число степеней свободы | 67 |
Оценка параметров для разрушения типа В приведена в таблице С.6.
Таблица С.6 - Оценка параметров для разрушения типа B
Параметр | Значение | Стандартная ошибка | t-критерий | Pr (> ) |
-15,794 | 1,008 | -15,673 | 0,000 | |
7239,786 | 365,424 | 19,812 | 0,000 | |
-1219,841 | 76,695 | -15,905 | 0,000 |
Оценка пригодности модели: Pr [F(20; 47)>0,741]=0,764.
C.3.2 Прогноз
C.3.2.1 Общие положения
Прогнозируемые значения длительной прочности приведены в таблицах С.7-С.10. Пределы экстраполяции по времени приведены в таблицах C.11 и C.12.
C.3.2.2 Данные типа А
Таблица C.7 - Прогнозируемые значения длительной прочности для разрушений типа А
Температура, °С | Время, ч | |||||
1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 | 100000 | |
, МПа | ||||||
20 | 15,780 | 14,956 | 14,176 | 13,436 | 12,735 | В |
40 | 12,776 | 12,065 | 11,394 | 10,760 | В | В |
60 | 10,344 | 9,733 | 9,158 | В | В | В |
доверительный уровень (односторонний)=0,975, МПа | ||||||
20 | 14,964 | 14,221 | 13,488 | 12,762 | 12,046 | В |
40 | 12,095 | 11,441 | 10,796 | 10,161 | В | В |
60 | 9,752 | 9,178 | 8,616 | В | В | В |
Таблица С.8 - Прогнозируемые значения длительной прочности для данных типа А
Температура, °С | Время, ч | |||
0,5 | 1 | 10 | 50 | |
, МПа | ||||
20 | 12,982 | 12,774 | В | В |
40 | В | В | В | В |
60 | В | В | В | В |
доверительный уровень (односторонний)=0,975, МПа | ||||
20 | 12,302 | 12,087 | В | В |
40 | В | В | В | В |
60 | В | В | В | В |
С.3.2.3 Разрушения типа В
Таблица С.9 - Прогнозируемые значения длительной прочности для разрушений типа В
Температура, °С | Время, ч | |||||
1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 | 100000 | |
, МПа | ||||||
20 | А | А | А | А | А | 8,668 |
40 | А | А | А | А | 7,140 | 3,954 |
60 | А | А | А | 6,343 | 3,382 | 1,803 |
доверительный уровень (односторонний)=0,975, МПа | ||||||
20 | А | А | А | А | А | 6,569 |
40 | А | А | А | А | 5,444 | 2,934 |
60 | А | А | А | 4,787 | 2,495 | 1,275 |
Таблица С.10 - Прогнозируемые значения длительной прочности для разрушений типа В
Температура, °С | Время, ч | |||
0,5 | 1 | 10 | 50 | |
, МПа | ||||
20 | А | А | 8,948 | 6,078 |
40 | 8,825 | 7,387 | 4,090 | 2,706 |
60 | 4,237 | 3,506 | 1,870 | 1,205 |
доверительный уровень (односторонний)=0,975, МПа | ||||
20 | А | А | 6,789 | 4,533 |
40 | 6,762 | 5,638 | 3,041 | 1,955 |
60 | 3,160 | 2,592 | 1,326 | 0,822 |
С.3.2.4 Пределы экстраполяции
T, °С | , ° С | , ч | , лет | |
20 | 20 | 6 | 78963 | 9,01 |
T, °С | , ° С | , ч | , лет | |
20 | 20 | 50 | 498321 | 56,89 |
40 | 20 | 6 | 59799 | 6,83 |
С.3.3 Положение излома
Параметры положения изломов приведены в таблице C.13.
Таблица C.13 - Параметры точек излома
Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
20 | 12,51 | 21745 |
40 | 10,55 | 2183 |
60 | 8,90 | 289 |
Приложение D
(справочное)
Применение SEM к результатам определения длительной прочности полимеров на основе винилхлорида
D.1 Результаты испытаний
Результаты испытаний образцов труб из полимера на основе винилхлорида при температурах 20°С, 65°С, 82°С и 95°С приведены в таблицах D.1, D.2, D.3 и D.4.
Таблица D.1 - Результаты испытаний при температуре 20°С
Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
20 | 42,08 | 191 | 20 | 35,54 | 2059
|
20 | 42,08 | 250 | 20 | 35,54 | 3949
|
20 | 40,96 | 124 | 20 | 35,32 | 21025
|
20 | 40,96 | 484 | 20 | 35,32 | 3306
|
20 | 39,62 | 123 | 20 | 35,08 | 10512
|
20 | 39,62 | 1409 | 20 | 35,08 | 25919
|
20 | 38,52 | 2486 | 20 | 34,86 | 16864
|
20 | 38,52 | 2761 | 20 | 34,86 | 6383
|
20 | 37,48 | 938 | 20 | 34,55 | 15078
|
20 | 37,48 | 4402 | 20 | 34,55 | 24671
|
20 | 37,00 | 5294 | 20 | 33,99 | 27177
|
20 | 37,00 | 953 | 20 | 33,99 | 30229
|
20 | 36,33 | 907 | 20 | 33,49 | 8947
|
20 | 36,33 | 8035 | 20 | 33,49 | 36166
|
20 | 35,80 | 7710 |
| ||
20 | 35,80 | 12042 |
Таблица D.2 - Результаты испытаний при температуре 65°С
Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
65 | 20,48
| 370 | 65 | 17,84 | 3876 |
65 | 20,48
| 429 | 65 | 17,10 | 2377 |
65 | 19,93
| 457 | 65 | 17,10 | 3383 |
65 | 19,93
| 677 | 65 | 16,68 | 4417 |
65 | 19,58
| 577 | 65 | 16,68 | 3893 |
65 | 19,58
| 503 | 65 | 16,48 | 6543 |
65 | 19,14
| 745 | 65 | 16,00 | 6373 |
65 | 19,14
| 865 | 65 | 16,00 | 7862 |
65 | 18,93
| 1010 | 65 | 15,78 | 9592 |
65 | 18,93
| 1542 | 65 | 15,78 | 8533 |
65 | 18,66
| 1854 | 65 | 15,61 | 9095 |
65 | 18,36 | 2850 | 65 | 15,61 | 10429 |
Таблица D.3 - Результаты испытаний при температуре 82°С
Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
82 | 14,85 | 41 | 82
| 9,96 | 3955 |
82 | 14,85 | 72 | 82
| 9,96 | 7752 |
82 | 14,16 | 141 | 82
| 9,90 | 5474 |
82 | 14,16 | 78 | 82
| 9,90 | 8325 |
82 | 13,54 | 70 | 82
| 9,82 | 3784 |
82 | 13,54 | 313 | 82
| 9,82 | 5638 |
82 | 13,04 | 337 | 82
| 9,69 | 7434 |
82 | 13,04 | 576 | 82
| 9,69 | 12778 |
82 | 12,43 | 342 | 82
| 9,59 | 5557 |
82 | 12,43 | 995 | 82
| 9,59 | 11945 |
82 | 11,72 | 529 | 82
| 9,52 | 8622 |
82 | 11,72 | 1730 | 82
| 9,52 | 8701 |
82 | 10,99 | 1313 | 82
| 9,42 | 14782 |
82 | 10,99 | 2561 | 82
| 9,42 | 11789 |
82 | 10,72 | 988 | 82
| 9,36 | 12258 |
82 | 10,72 | 4308 | 82
| 9,36 | 13422 |
82 | 10,52 | 1077 | 82
| 8,94 | 12363 |
82 | 10,52 | 2373 | 82
| 8,94 | 14230 |
82 | 10,37 | 3325 | 82
| 8,67 | 17614 |
82 | 10,37 | 7750 | 82
| 8,58 | 16867 |
82 | 10,22 | 5650 | 82
| 8,58 | 18442 |
82 | 10,22 | 7205 |
| ||
82
| 10,04
| 5436 |
| ||
82 | 10,04 | 6154 |
Таблица D.4 - Результаты испытаний при температуре 95°С
Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч | Температура, °С | Напряжение, МПа | Время, ч |
95 | 9,57 | 42
| 95 | 5,47 | 2681 |
95 | 9,57 | 32
| 95 | 5,47 | 2572 |
95 | 8,53 | 66
| 95 | 5,28 | 3495 |
95 | 8,53 | 276
| 95 | 5,28 | 8741 |
95 | 7,48 | 424
| 95 | 5,15 | 9567 |
95 | 7,48 | 522
| 95 | 5,15 | 6384 |
95 | 6,80 | 756
| 95 | 5,03 | 8091 |
95 | 6,80 | 645
| 95 | 5,03 | 10073 |
95 | 6,29 | 674
| 65 | 4,70 | 9306 |
95 | 6,29 | 734
| 65 | 4,70 | 9935 |
95 | 5,96 | 1179
| 65 | 4,60 | 12334 |
95 | 5,96 | 1713
| 65 | 4,60 | 10802 |
95 | 5,73 | 1701
| |||
95 | 5,73 | 2596
| |||
95 | 5,59 | 2708
| |||
95 | 5,59 | 3129 |
D.2 Регрессионные расчеты, выполненные на основе данных о разрыве под напряжением
D.2.1 Графическая оценка результатов испытания (см. рисунок D.1)
D.2.1.1 Используемая модель
D.2.1.2 Разрушение типа А
Остаточная дисперсия | 0,055529 | |
Количество точек | 127 | |
Количество параметров | 4 | |
Число степеней свободы | 123 |
Подробная информация о параметрах и статистике для разрушений типа А приведена в таблице D.5 (более подробная статистика приведена в [2]).
Таблица D.5 - Оценка параметров разрушения типа А
Параметр | Значение | Стандартная ошибка | t-критерий | Pr (> ) |
-107,824 | 4,023 | -26,801 | 0,000 | |
43174,002 | 1528,801 | 28,240 | 0,000 | |
50,680 | 2,122 | 23,881 | 0,000 | |
-21585,753 | 837,454 | -25,775 | 0,000 |
Оценка пригодности модели: Pr [F (62;61)>0,724]=0,897
Рисунок D.1 - Графическое представление результатов SEM-анализа для полимера на основе винилхлорида
D.2.2 Прогноз
D.2.2.1 Общие положения
Прогнозируемые значения длительной прочности приведены в таблицах D.6 и D.7.
Пределы экстраполяции приведены в таблицах D.8, D.9 и D.10.
D.2.2.2 Данные типа А
Таблица D.6 - Прогнозируемые значения длительной прочности для разрушений типа А
Температура, °С | Время, ч | |||||
1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 | 100000 | |
, МПа | ||||||
20 | 52,333 | 47,338 | 42,820 | 38,733 | 35,036 | 31,692 |
65 | 32,300 | 27,113 | 22,759 | 19,105 | 16,037 | 13,462 |
82 | 22,944 | 18,266 | 14,542 | 11,577 | 9,217 | 7,338 |
95 | 15,420 | 11,544 | 8,642 | 6,469 | 4,843 | 3,626 |
уровень надежности (односторонний)=0,975 МПа | ||||||
20 | 49,681 | 45,042 | 40,805 | 36,933 | 33,398 | 30,173 |
65 | 29,570 | 24,902 | 20,944 | 17,590 | 14,751 | 12,352 |
82 | 20,456 | 16,356 | 13,056 | 10,402 | 8,272 | 6,565 |
95 | 13,334 | 10,034 | 7,532 | 5,639 | 4,211 | 3,136 |
Таблица D.7 - Прогнозируемые значения длительной прочности для разрушений типа А
Температура, °С | Время, ч | |||
0,5 | 1 | 10 | 50 | |
, МПа | ||||
20 | 36,319 | 35,238 | 31,875 | 29,716 |
65 | 17,076 | 16,199 | 13,598 | 12,032 |
82 | 10,002 | 9,338 | 7,435 | 6,339 |
95 | 5,373 | 4,924 | 3,686 | 3,011 |
уровень надежности (односторонний)=0,975, МПа | ||||
20 | 34,629 | 33,593 | 30,350 | 28,257 |
65 | 15,715 | 14,902 | 12,479 | 11,015 |
82 | 8,982 | 8,382 | 6,653 | 5,655 |
95 | 4,677 | 4,283 | 3,190 | 2,593 |
D.2.2.3 Экстраполяции по времени
T, °С | , ° С | , ч | , лет | |
20 | 45 | 100 | 876000 | 100,00 |
T, °С | , ° С | , ч | , лет | |
20 | 62 | 100 | 876000 | 100,00 |
65 | 17 | 10 | 163053 | 18,61 |
T, °С | , ° С | , ч | , лет | |
20 | 75 | 100 | 876000 | 100,00 |
65 | 30 | 100 | 876000 | 100,00 |
82135 | 13 | 5 | 47245 | 5,39 |
D.2.3 Точка излома
Излом не обнаружен.
Приложение Е
(справочное)
Программное обеспечение для расчета данных о разрушении под напряжением в соответствии с ISO 9080
Данная информация приведена для удобства пользователей данного стандарта и не является требованием для применения именно данного программного пакета со стороны ISO. Могут быть использованы эквивалентные программные пакеты при условии, что такие программы расчета позволяют получать аналогичные результаты с параметрами точности, указанными в разделе 6.
Приложение ДА
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта |
ISO 1167-1 | IDT | ГОСТ ISO 1167-1-2013 "Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод" |
ISO 1167-2 | IDT | ГОСТ ISO 1167-2-2013 "Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 2. Подготовка образцов труб" |
ISO 2507-1:1995 | - | * |
ISO 3126 | - | ГОСТ ISO 3126-2023 "Трубопроводы из пластмасс. Пластмассовые элементы трубопровода. Определение размеров" |
ISO 11357-3 | - | * |
ISO 12162 | IDT | ГОСТ ISO 12162-2017 "Материалы термопластичные для напорных труб и соединительных деталей. Классификация, обозначение и коэффициент запаса прочности" |
ISO 17456 | - | * |
* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Примечание - В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов: - IDT - идентичный стандарт. |
Библиография
[1] | Ralston A., Wilf H.S. Mathematical Methods for Digital Computers. John Wiley&Sons, Vol.1, 1967 |
[2] | Scheff H. The Analysis of Variance. John Wiley&Sons, New York, 1959 |
УДК 678.5:006.354 | МКС 23.040.20 | IDT |
Ключевые слова: трубопроводы, воздуховоды, пластмассы, длительная гидростатическая прочность, термопласты, метод экстраполяции |