摘要：本文通過對幾種常用塑料表殼材料所制造的水表進行強度和老化試驗，分析了水表國際標準在強度試驗方面存在的局限性，并提出改進這一局限性的建議。
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.
關鍵詞：水表 塑料表殼 ISO4064 GB778
Keywords: water meter plastic shell ISO4064 GB778
近年隨著金屬價格的上漲，國內外用戶為了減少成本和避免小偷偷盜水表，導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度低，而且還有明顯老化現象。為此我們共選擇8種常用塑料表殼材料所制造的水表進行了整機耐壓和螺紋力矩試驗，其中3種材料進行了露天日曬、雨淋7個月，3種材料水浸7個月后整機耐壓和螺紋力矩試驗，試驗數據匯總見表1、表2、表3（試驗數據僅對試驗樣品，因為每項試驗做幾個水表，所以表中數據綜合考慮了試驗趨勢和權重）：
表1
|
材料代號 |
整機耐壓 |
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 |
未老化前試驗數據
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 |
整機耐壓 |
水表兩端螺紋力矩 |
水表類型 |
備注 | |||
|
MPa |
失效類型 |
N·m |
左邊整機耐壓數據是經過密封再處理后的試驗數據 |
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、雨淋七個月后試驗數據
表3
|
材料代號 |
整機耐壓 |
水表兩端螺紋力矩 |
水表類型 |
備注 | |||
|
MPa |
失效類型 |
N.m |
左邊整機耐壓數據是經過密封再處理后的試驗數據 |
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 | |
水浸七個月后試驗數據
從試驗情況分析得出如下一些趨勢：
1．耐壓強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．結構設計會對強度產生影響
4．注塑參數差異也會對強度產生影響
水表國際標準ISO4064-3：2005 6.3.1~6.3.4條規定了對水表的水壓試驗要求：
6.3.1水壓增大到MAP×1.6并保持15分鐘
6.3.2檢查水表是否出現損壞，外部泄漏和指示裝置進水
6.3.3水壓增大到MAP×2并保持1分鐘試驗期間流量應為零
6.3.4檢查水表是否出現有形損壞，外部泄漏和指示裝置進水
目前普通家用水表的水壓等級一般都為MAP10，即最大允許工作壓力為1.0 MPa，最大試驗壓力為2.0 MPa，國際標準對強度試驗的要求也僅有上述標準，如果某只水表符合上面標準就判定水表強度試驗合格，但從試驗情況看塑料表殼強度遠小于金屬表殼，某些材料的強度僅剛好滿足標準要求，而且同樣是塑料材料不同材料之間強度差異也較大，并且還存在老化現象。
本人認為國際標準未考慮到水表在現場安裝時螺紋力矩強度的重要性，因為水表在安裝現場難免會出現連接水表兩端管道不在同一中心線上，另外也不易控制預留管道中間安裝水表的長度，這樣勢必在安裝水表時要用力扭緊連接螺母才能保證水表與管道連接處不漏水，如果螺紋力矩強度不夠的話，有可能導致在安裝時整個水表報廢。對金屬表殼的水表而言，因其實際強度遠大于標準要求，因此不考慮螺紋力矩的話一般也能夠保證水表質量，但對塑料表殼水表而言，因其強度低，如果出廠時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量。由此推斷國際標準在強度試驗時僅考慮了水表密封結構與生產過程質量，未考慮到制造水表外殼的材料問題，因此水表國際標準在強度試驗方面存在一定的局限性。
有什么辦法彌補這一個局限性呢？本人認為澳大利亞水表標準可值得借鑒。澳大利亞AS3565.1-2004冷水水表標準除了規定與國際標準一樣的進行壓力試驗外還在3.4條規定連接螺紋力矩試驗：根據表F1的力矩數值測試每只水表的連接螺紋，其結果應無裂痕、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 |
從我們試驗情況看，耐壓強度正比于力矩，因此通過測試力矩也可以反映耐壓強度。
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量，如南非把塑料表殼水表的試驗壓力提高到4.8 MPa，但這種方法與螺紋力矩試驗相比有一些缺點：現在家用水表最高試驗壓力一般為2.0 Mpa，現在把試驗壓力提高了約1.5倍，因此有可能壓壞水表內部零件，除非重新設計水表零件以適應4.8 Mpa試驗壓力，并且對國內習慣用的濕式水表還存在著一個安全問題。
我國水表執行的GB778水表標準與ISO4064水表標準基本一致，因此也存在同樣問題，建議在修訂標準時把塑料表殼的特殊性考慮進去，增加螺紋力矩試驗項目。
參考文獻：
1．ISO4064-1-2-3：2005封閉滿管道中水流量的測量—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
