PE给水管环刚度试验方法和计算公式

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发布时间：

2023-10-10 00:00

PE给水管环刚度是衡量管材抗外压变形能力的关键指标，试验怎么做、公式怎么算？本文讲清环刚度的概念、试验标准、试验方法、计算公式和注意事项。

44、PE给水管环刚度试验方法和计算公式

01 PE给水管和环刚度概述

PE给水管广泛用于城镇供水，分PE80和PE100等级。环刚度是衡量管材抗外压变形能力的指标，单位kN/m²，反映埋地管材在土壤和地面荷载下抵抗椭圆变形的能力，是关键指标。PE给水管通常为实壁管，环刚度等级有SN4、SN8、SN12.5、SN16等。

电子万能试验机23

02 试验标准

环刚度试验按GB/T 9647-2015（对应ISO 9969），也可参考GB/T 19472.1。原理是将管材试样水平放置，在两平行平板间匀速压缩，测量力和变形计算环刚度。

弯曲试验1

03 试验方法

试样：截取（300±10）mm管段，至少3个。测长度L（3点平均）、内径di（两垂直方向平均）。

设备：电子万能试验机+两平行平板压缩夹具，平板宽度大于试样长度、长度大于管材外径。温度23±2℃，状态调节至少24h。

步骤：1.试样水平放置两平板间，轴线与平板平行；2.（5±1）mm/min速度压缩；3.记录力-变形曲线，变形达内径30%时停止；4.读取变形0.03×di（内径3%）时的力值F。

注意：环刚度是压缩试验，需压缩夹具和平板；试样无裂纹凹陷；大口径管需大行程大量程试验机。

04 环刚度计算公式

标准公式：S=(0.0186+0.025×Δy/di)×F/(L×Δy)。其中S为环刚度（kN/m²），F为0.03×di变形时力值（N），L为试样长度（m），Δy为变形量（m，Δy=0.03×di），di为内径（m），0.0186和0.025为标准系数。

简化（Δy/di=0.03）：S≈0.645×F/(L×di)。注意单位：F用N，L和di用m，结果为N/m²，需除以1000得kN/m²。

力值反算：F=S×L×Δy/(0.0186+0.025×Δy/di)，可估算试验力是否在量程内。

05 环刚度与环柔性的区别

环刚度是定量指标（kN/m²），按GB/T 9647读3%内径变形力值计算。环柔性是定性指标，按GB/T 19472.1，变形达外径30%—50%不开裂、不破裂、不脱开为合格。两者都是压缩试验，但目的和判定不同。

06 PE给水管环刚度典型值

PE80/PE100实壁给水管环刚度通常SN4—SN16。小口径（dn≤110mm）较高，大口径（dn≥315mm）较低。还与壁厚（SDR系列）有关，SDR越小壁厚越大环刚度越高。

07 试验设备需要满足的要求

以广州鲲鹏仪器有限公司生产的BOYI 2025电子万能试验机为例，设备可用于PE给水管环刚度试验（压缩模式）。试验力示值误差≤±0.3%；可精确记录力-变形曲线；横梁速度精度为显示值的±0.1%以内，速度0.001—1000mm/min无级设定，可精确控制5mm/min压缩速度。Smartest软件按GB/T 9647公式自动计算环刚度，自动读取3%内径变形时的力值。

电子万能试验机44

结语

PE给水管环刚度试验按GB/T 9647，截取300mm管段至少3个，水平放置两平行平板间，5mm/min压缩，记录力-变形曲线，读取内径3%变形时力值F，按S=(0.0186+0.025×Δy/di)×F/(L×Δy)计算（简化S≈0.645×F/(L×di)，注意单位换算）。环刚度是定量指标，与环柔性（定性，变形30%—50%不开裂）不同。PE给水管通常SN4—SN16，小口径和小SDR较高。配套大量程、大行程、平行平板夹具、速度可控、软件自动算环刚度的万能试验机，有助于提高试验精度和效率。