1 前言
    FRP管，特别是大口径的FRP管多往往是作为输水和输送污水使用。这些管子经常是埋在地下，一次施工，工程浩大，需要大量的人才、物力和财力。系统一旦损坏，修复更换起来，耗资巨大，因此人们对管子的使用寿命非常关注。这一指标也是用户选用管材的重要依据。
    当前，在这些方面所使用的管材除传统的钢管。铸铁管和混凝土管外，还有近几年开发的FRP管。前三种管，由于是传统材料，已有多年的使用经验和测试方法，所以这些管子用起来完全可以做到心中有数。唯独FRP管由于使用年限较短，经验也少。有些里制订有使用寿命的测试方法，但还不够完善，主要问题是耗时太长。如日本就制订有JIS7034《GFRP管耐腐蚀评价方法》标准，由于该方法仍存在这样那样的问题，很少有人测试，缺乏数据资料。因此藤井善通等人经研究提出用应力松弛的方法来预测管子的使用寿命。我们认为如果该方法可行，会节约大量时间及人力、物力，使许多生产厂家对更多的管子去做寿命试验，这对FRP管在输水、排污工程中的应用和发展将具有非常重要的意义。本文仅就这一试验方法作简单介绍个有关人员参考。
2 原长期寿命预测方法的问题
    JIS7034标准是使GFRP和在变曲状态下测定耐腐蚀的方法，是根据弯曲变形加速的情况研究受腐蚀的影响。具体是对注入酸性介质的管施加一定的载荷，给予一定的变形量，记下直至产生泄漏的时间，即必须取得从 0.1小时到 10000小时的数据，然后把所得的数据以纵座标为变形量，以损伤产生时间的对数为横座标作图及回归直线，在回归直线的延长线上求出50年的变形量，把该变形量与设计许用变形量作比较得出50年的使用寿命。该方法必须进行长达一年以上的长期试验，特别是单纯用回归直线的延长线能不能预测复杂的复合材料的破坏时问也还是问题。另外要使测试数据得到承认，有时还必须是公正机构等第三方取得的数据，这样就产生了需要高额试验费用，因此迫切要求开发出用较短时间，能更准确预测寿命的测试方法。
3 应力松弛试验方法
    应力松弛试验方法就是给管子试体一定的变形，然后在几个不同的恒温条件下，在给定的介质中，测定随时间的载荷变化。试验仅需一周的时间就能预测管子的使用寿命。显然，这与前试验方法需要1O000小时相比是快得多了。
3．1 介质为水的试验
    1）试验管的材质：试验管的增强纤维可以是ECR（耐酸）玻璃纤维，也可以是E玻动纤维。
    2）试体尺寸：内径200mm，壁厚4mm，长500mm
    3)试样变形率：2.5％、5％、 10％中任一个。好为5％左右。
    4）测试温度可选若干个，如 30℃、50℃、70℃。
    5）试验方法：把试样设置在应力松弛试验机上，然后连同试验机一起沉入到恒温槽中，如图工（a）所示。放置1小时后，给予所规定的变形，然后测定一周内的载荷变化。

图1  应力松驰试验
    （a）应力松驰试验机、（b）聚乙烯袋内的管。
    6）数据处理：
    松驰试验所测得的载荷值用如下的公式
    （1）换算成刚度。
S=f・F/L・y

    图2    在水中E玻纤维增强的FRP管的应力松驰试验结果（变形率为2.5%）
    然后以刚度为纵座标，以时间对数为横座标作图，再用时间――温度换算规则把50℃和70℃的结果沿横座标的时间对数移动，就得到一条基准温度为30℃，相对于换算时间的一根光滑的重要曲线，如图所示。

    图3    在水中E玻纤增强的FRP管的刚度重要曲线（变形率为2.5%）
    关于用时间――温度换算规则沿横座标平行移动量的问题，由时间――温度平行移动因子给示。在此时间――温度平行移动因子αT₀（T）和绝对温度的倒数1/T产关系符合阿累尼乌斯公式（2）和图4。

    图4 E玻纤增强的FRP管时间――温度平行移动因子和绝对温度的倒数的关系（变形率为2.5%）
3.2  输送污水时管子寿命的测试
    以上讲的是输送介质为水的FRP管寿命的测试方法。如果管子所输送介质为污水，由于污水管中常常存在有硫化氢气体，该气体经氧化后生成硫酸，使管子长期处于酸性介性中，受到酸的腐蚀作用，使增强材料老化，应力降低，直至破坏，而且这种破坏与在水中的破坏机理不同，所以对增强材料为非耐酸性玻纤，阿累尼饥斯公式不适用，所以不能用这种方法测试，但如果管材的增强玻纤为耐酸玻纤，则阿累尼饥公式适用，这时FRP管在酸性介质中完全可以用应力松驰法预测其使用寿命。只是与3.1有以下不同。
    在试验装置方面如图1（b）所示，把管装入聚乙烯制的袋内，注入IN的硫酸直至浸没管体，密封，并原封不动地设置在应力松驰试验上，沉入恒温槽中，然后进行与3.1同样的测试。
4 结论
    1）用应力松驰试验方法，在一周时间可以完成一般方法需一年才能完成的管子使用寿命的测试，试验效率大大提高。
    2）对输送水的FRP管无论其增强材料是耐酸玻纤还是非耐酸玻纤，都可以用应力松驰试验法来预测管子的长期使用寿命。
    3）在酸性介质中，只有以耐酸玻纤增强的FRP管才能应用应力松驰方法来预测管的长期使用寿命。