作者：汪少白
摘要：本文通过对几种常用塑料表壳材料所制造的水表进行强度和老化试验，分析了水表国际标准在强度试验方面存在的局限性，并提出改进这一局限性的建议。
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.
关键词：水表 塑料表壳 ISO4064 GB778
Keywords: water meter plastic shell ISO4064 GB778
近年随着金属价格的上涨，国内外用户为了减少成本和避免小偷偷盗水表，导致塑料表壳水表需求量的上升，但是塑料与金属相比不单强度低，而且还有明显老化现象。为此我们共选择8种常用塑料表壳材料所制造的水表进行了整机耐压和螺纹力矩试验，其中3种材料进行了露天日晒、雨淋7个月，3种材料水浸7个月后整机耐压和螺纹力矩试验，试验数据汇总见表1、表2、表3（试验数据仅对试验样品，因为每项试验做几个水表，所以表中数据综合考虑了试验趋势和权重）：
表1
|
材料代号 |
整机耐压 |
水表两端螺纹力矩 |
水表类型 | |
|
MPa |
失效类型 |
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圆型活塞式 |
|
铜 |
>6.0 |
|
>90 |
15mm旋翼式 |
未老化前试验数据
注：塑料1—A3EG7 塑料2—A3EG10 塑料3—ABS 塑料4—PA66+30%GF 塑料5—纳米塑料 塑料6—匿名塑料 塑料7—GV-5H
表2
|
材料代号 |
整机耐压 |
水表两端螺纹力矩 |
水表类型 |
备注 | |||
|
MPa |
失效类型 |
N·m |
左边整机耐压数据是经过密封再处理后的试验数据 |
未处理前 | |||
|
MPa |
失效
类型 | ||||||
|
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 | |
日晒、雨淋七个月后试验数据
表3
|
材料代号 |
整机耐压 |
水表两端螺纹力矩 |
水表类型 |
备注 | |||
|
MPa |
失效类型 |
N.m |
左边整机耐压数据是经过密封再处理后的试验数据 |
未处理前 | |||
|
MPa |
失效
类型 | ||||||
|
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 | |
水浸七个月后试验数据
从试验情况分析得出如下一些趋势：
1．耐压强度大的表壳一般力矩也大
2．水浸、日照后一些材料刚性降低，延伸性增大
3．结构设计会对强度产生影响
4．注塑参数差异也会对强度产生影响
水表国际标准ISO4064-3：2005 6.3.1~6.3.4条规定了对水表的水压试验要求：
6.3.1水压增大到MAP×1.6并保持15分钟
6.3.2检查水表是否出现损坏，外部泄漏和指示装置进水
6.3.3水压增大到MAP×2并保持1分钟试验期间流量应为零
6.3.4检查水表是否出现有形损坏，外部泄漏和指示装置进水
目前普通家用水表的水压等级一般都为MAP10，即最大允许工作压力为1.0 MPa，最大试验压力为2.0 MPa，国际标准对强度试验的要求也仅有上述标准，如果某只水表符合上面标准就判定水表强度试验合格，但从试验情况看塑料表壳强度远小于金属表壳，某些材料的强度仅刚好满足标准要求，而且同样是塑料材料不同材料之间强度差异也较大，并且还存在老化现象。
本人认为国际标准未考虑到水表在现场安装时螺纹力矩强度的重要性，因为水表在安装现场难免会出现连接水表两端管道不在同一中心线上，另外也不易控制预留管道中间安装水表的长度，这样势必在安装水表时要用力扭紧连接螺母才能保证水表与管道连接处不漏水，如果螺纹力矩强度不够的话，有可能导致在安装时整个水表报废。对金属表壳的水表而言，因其实际强度远大于标准要求，因此不考虑螺纹力矩的话一般也能够保证水表质量，但对塑料表壳水表而言，因其强度低，如果出厂时能满足耐压要求而不考虑螺纹力矩的话也不见得能保证水表的使用质量。由此推断国际标准在强度试验时仅考虑了水表密封结构与生产过程质量，未考虑到制造水表外壳的材料问题，因此水表国际标准在强度试验方面存在一定的局限性。
有什么办法弥补这一个局限性呢？本人认为澳大利亚水表标准可值得借鉴。澳大利亚AS3565.1-2004冷水水表标准除了规定与国际标准一样的进行压力试验外还在3.4条规定连接螺纹力矩试验：根据表F1的力矩数值测试每只水表的连接螺纹，其结果应无裂痕、破裂、螺纹擦伤及其它破损。
F1
|
水表口径
mm |
摩擦力矩
N.m |
|
15 |
60+10 |
|
20 |
85+10 |
|
25 |
120+10 |
|
32 |
150+10 |
|
40 |
180+15 |
从我们试验情况看，耐压强度正比于力矩，因此通过测试力矩也可以反映耐压强度。
另外也可以采取提高压力的办法来保证塑料表壳水表的质量，如南非把塑料表壳水表的试验压力提高到4.8 MPa，但这种方法与螺纹力矩试验相比有一些缺点：现在家用水表最高试验压力一般为2.0 Mpa，现在把试验压力提高了约1.5倍，因此有可能压坏水表内部零件，除非重新设计水表零件以适应4.8 Mpa试验压力，并且对国内习惯用的湿式水表还存在着一个安全问题。
我国水表执行的GB778水表标准与ISO4064水表标准基本一致，因此也存在同样问题，建议在修订标准时把塑料表壳的特殊性考虑进去，增加螺纹力矩试验项目。
参考文献：
1．ISO4064-1-2-3：2005封闭满管道中水流量的测量—饮用冷水水表和热水水表
2．GB/T778.1.2.3—1996冷水水表
3．AS 3565.1—2004冷水水表
宁波水表股份有限公司 汪少白
