1 前言
    FRP管，特別是大口徑的FRP管多往往是作為輸水和輸送污水使用。這些管子經常是埋在地下，一次施工，工程浩大，需要大量的人才、物力和財力。系統一旦損壞，修復更換起來，耗資巨大，因此人們對管子的使用壽命非常關注。這一指標也是用戶選用管材的重要依據。
    當前，在這些方面所使用的管材除傳統的鋼管。鑄鐵管和混凝土管外，還有近幾年開發的FRP管。前三種管，由于是傳統材料，已有多年的使用經驗和測試方法，所以這些管子用起來完全可以做到心中有數。唯獨FRP管由于使用年限較短，經驗也少。有些里制訂有使用壽命的測試方法，但還不夠完善，主要問題是耗時太長。如日本就制訂有JIS7034《GFRP管耐腐蝕評價方法》標準，由于該方法仍存在這樣那樣的問題，很少有人測試，缺乏數據資料。因此藤井善通等人經研究提出用應力松弛的方法來預測管子的使用壽命。我們認為如果該方法可行，會節約大量時間及人力、物力，使許多生產廠家對更多的管子去做壽命試驗，這對FRP管在輸水、排污工程中的應用和發展將具有非常重要的意義。本文僅就這一試驗方法作簡單介紹個有關人員參考。
2 原長期壽命預測方法的問題
    JIS7034標準是使GFRP和在變曲狀態下測定耐腐蝕的方法，是根據彎曲變形加速的情況研究受腐蝕的影響。具體是對注入酸性介質的管施加一定的載荷，給予一定的變形量，記下直至產生泄漏的時間，即必須取得從 0.1小時到 10000小時的數據，然后把所得的數據以縱座標為變形量，以損傷產生時間的對數為橫座標作圖及回歸直線，在回歸直線的延長線上求出50年的變形量，把該變形量與設計許用變形量作比較得出50年的使用壽命。該方法必須進行長達一年以上的長期試驗，特別是單純用回歸直線的延長線能不能預測復雜的復合材料的破壞時問也還是問題。另外要使測試數據得到承認，有時還必須是公正機構等第三方取得的數據，這樣就產生了需要高額試驗費用，因此迫切要求開發出用較短時間，能更準確預測壽命的測試方法。
3 應力松弛試驗方法
    應力松弛試驗方法就是給管子試體一定的變形，然后在幾個不同的恒溫條件下，在給定的介質中，測定隨時間的載荷變化。試驗僅需一周的時間就能預測管子的使用壽命。顯然，這與前試驗方法需要1O000小時相比是快得多了。
3．1 介質為水的試驗
    1）試驗管的材質：試驗管的增強纖維可以是ECR（耐酸）玻璃纖維，也可以是E玻動纖維。
    2）試體尺寸：內徑200mm，壁厚4mm，長500mm
    3)試樣變形率：2.5％、5％、 10％中任一個。好為5％左右。
    4）測試溫度可選若干個，如 30℃、50℃、70℃。
    5）試驗方法：把試樣設置在應力松弛試驗機上，然后連同試驗機一起沉入到恒溫槽中，如圖工（a）所示。放置1小時后，給予所規定的變形，然后測定一周內的載荷變化。

圖1  應力松馳試驗
    （a）應力松馳試驗機、（b）聚乙烯袋內的管。
    6）數據處理：
    松馳試驗所測得的載荷值用如下的公式
    （1）換算成剛度。
S=f?F/L?y

    圖2    在水中E玻纖維增強的FRP管的應力松馳試驗結果（變形率為2.5%）
    然后以剛度為縱座標，以時間對數為橫座標作圖，再用時間――溫度換算規則把50℃和70℃的結果沿橫座標的時間對數移動，就得到一條基準溫度為30℃，相對于換算時間的一根光滑的重要曲線，如圖所示。

    圖3    在水中E玻纖增強的FRP管的剛度重要曲線（變形率為2.5%）
    關于用時間――溫度換算規則沿橫座標平行移動量的問題，由時間――溫度平行移動因子給示。在此時間――溫度平行移動因子αT₀（T）和絕對溫度的倒數1/T產關系符合阿累尼烏斯公式（2）和圖4。

    圖4 E玻纖增強的FRP管時間――溫度平行移動因子和絕對溫度的倒數的關系（變形率為2.5%）
3.2  輸送污水時管子壽命的測試
    以上講的是輸送介質為水的FRP管壽命的測試方法。如果管子所輸送介質為污水，由于污水管中常常存在有硫化氫氣體，該氣體經氧化后生成硫酸，使管子長期處于酸性介性中，受到酸的腐蝕作用，使增強材料老化，應力降低，直至破壞，而且這種破壞與在水中的破壞機理不同，所以對增強材料為非耐酸性玻纖，阿累尼饑斯公式不適用，所以不能用這種方法測試，但如果管材的增強玻纖為耐酸玻纖，則阿累尼饑公式適用，這時FRP管在酸性介質中完全可以用應力松馳法預測其使用壽命。只是與3.1有以下不同。
    在試驗裝置方面如圖1（b）所示，把管裝入聚乙烯制的袋內，注入IN的硫酸直至浸沒管體，密封，并原封不動地設置在應力松馳試驗上，沉入恒溫槽中，然后進行與3.1同樣的測試。
4 結論
    1）用應力松馳試驗方法，在一周時間可以完成一般方法需一年才能完成的管子使用壽命的測試，試驗效率大大提高。
    2）對輸送水的FRP管無論其增強材料是耐酸玻纖還是非耐酸玻纖，都可以用應力松馳試驗法來預測管子的長期使用壽命。
    3）在酸性介質中，只有以耐酸玻纖增強的FRP管才能應用應力松馳方法來預測管的長期使用壽命。