玻璃钢管道的技术特点及在我国的应用现状分析

国际上，纤维缠绕技术始于本世纪40年代，1946年在美国申请专利。50年代初期，开始制作玻璃钢管道，距今已有40余年的历史。目前，国际上玻璃钢管道工业发展很快，年产量日趋增加，以美国为例，年玻璃钢管道使用量10000km，且每年以5%～10％的速度递增。

尽管如此，与我国巨大的管道市场相比．玻璃钢管道所占份额仍很低，其原因关键在于尚有许多用户对缠绕玻璃钢管道的优良性能还不十 分了解，对玻璃钢管道在我国的应用现状还缺乏足够的熟悉，对选用玻璃钢管道仍抱迟疑、观望的态度。为此，本文对缠绕玻璃钢管道的性能进行具体分析，对其在 我国的应用现状进行总结，以期进一步推动我国玻璃钢管道工业向前发展。

1特点

1.1耐腐蚀性能好

纤维缠绕玻璃钢管道结构上分内衬层、结构层及外保护层三部分。其中，内衬层树脂含量高，一般在70％以上，其内表面富树脂层树脂含量高达95％左 右。通过对内衬所用树脂的选择，可使玻璃钢管道在输送液体时具有不同的耐腐蚀性能，从而满足不同的工作需要；对需外防腐的场合，只需对外保护层树脂进行认 真选择，便也可达到不同外防腐的使用目的。

根据不同的腐蚀环境，可选用不同的防腐树脂，主要包括：间苯型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、双酚A树 脂、环氧树脂及呋喃树脂等，根据具体情况分别选用：对酸性环境，选用双酚A树脂、呋喃树脂等；对碱性环境，选用乙烯基树脂、环氧树脂或呋喃树脂等；对溶剂 型使用环境，选用呋喃等树脂；当酸、盐、溶剂等腐蚀不是十分严重时，则可选用价格较为低廉的间苯型树脂〔2〕。通过对内衬层不同树脂的选择，便可使玻璃钢 管道广泛用于酸、碱、盐、溶剂等工作环境中，表现出良好的耐腐蚀性能。

1．2水力学性能优良

缠绕玻璃钢管道内表面光滑，内壁绝对粗糙度仅为0.01mm，远小于钢管及铸铁管的内壁粗糙度见表1〔3〕，属水力学光滑管。

管道类型新钢管半新钢管旧钢管铸铁管玻璃钢管粗糙度/mm0.1～0.20.2～0.30.5～0.80.6～1.00.01

根据Hazen-Williams公式：

Hf=〔42．7Q/

对缠绕玻璃钢管道和铸铁管进行计算比较：当管内流体流速为1．0～2．0m/s时，管径DN300～600mm的缠绕玻璃钢管道输送流体时引起的压头损失约为同口径铸铁管的2/3～1／2〔5〕。

计算结果说明：纤维缠绕玻璃钢管道的水力学性能优于钢管或铸铁管。

1.3重量轻，安装、运输方便

玻璃钢管道比重约为1.6左右，仅是钢管或铸铁管的1/4～1/5，实际应用表明，在承受同样内压的前提下，同口径、同长度的玻璃钢管道，其重量约 为钢管的30％左右。正因如此，玻璃钢管道在运输时可套装运输，节省油耗及其它费用；安装时，对中小口径的玻璃钢管道一般不需用重型机械，有的甚至可通过 人工搬运，提高了安装速度。

1．4比强度高、力学性能合理

缠绕玻璃钢管道轴向拉伸强度为160～320MPa，接近于钢管，比强度更高，在结构设计时，管材自重可大幅度减轻，安装十分轻易。对比情况见表2。

材料比重拉伸强度

/MPa

比强度

/MPa高级合金钢81280160A3钢7.8540050铸铁7.424032缠绕玻璃钢1.6160～320100～200

1．5导热系数低、热应力小

玻璃钢管道与钢管热性能数据对比见表3。

性能参数玻璃钢管道钢管导热系数/W-10.2762.8热膨胀系数/k-11.12×10-51.23×10-5轴向热应变之比1.671轴向热应力之比111

表中，热应变及热应力之比均为假设玻璃钢管道与钢管管长相同、管道两端介质温差相同情况下所推得的结果。从表中数据可以看出，玻璃钢管道的导热系数 低，仅为钢管的0．4％，因而具有较好的保温性能，输送介质时可以降低热能损耗；另外，从表3还可以看出，当玻璃钢管道与钢管两端有相同的热温差时，线胀 系数略大于钢管的玻璃钢管道将产生较大的热应变，但由于玻璃钢管道的轴向拉伸模量约11.2GPa，钢管的模量为210GPa，所以，温差在玻璃钢管道上 产生的热应力仅约为钢管的1/11。也就是说，在实际使用中，钢管需增加膨胀接头以消除管线上的热应力集中，玻璃钢管一般却可以不予考虑〔4〕。玻璃钢管 道的热线胀系数使得它具有良好的抗热耐寒特性，可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰冻、潮湿等各种恶劣环境中使用。

1．6接头少、连接方式多样灵活

缠绕玻璃钢管道单管长度6～12m，甚至更长，在长距离管线安装时，所需接头少，既能使流动水阻降低，也减少了施工费用，同时，管线因接头多而发生 渗漏的可能性也较钢管大为降低。另外，缠绕玻璃钢管道的接头方式有多种，主要包括：承插胶接、平端对接、法兰连接、O形圈连接、螺纹连接等，可根据具体施 工条件，灵活选择接头方式，从而提高了工程的可靠性。

1.7电绝缘性能好

钢管、铸铁管均为电的良导体。玻璃钢管道却是绝缘体，击穿电压：12～16kV/mm，体积电阻率：～1014Ω．cm，表面电阻率：～1011Ω，绝缘性能优良，可安全地应用于输电、电信线路密集区和多雷区。

1．8不生锈

钢管、铸铁管在储存、使用过程中，会因化学、电化学的作用产生局部电池反应，表面极易生锈，对输送介质往往会产生污染，因而，常需对其表面进行非凡防锈、除锈处理；纤维缠绕玻璃钢管道由于是由非金属材料制成，电极电位高，表面不会发生氧化锈蚀，无需处理，不会污染水质。

1．9防污抗蛀

玻璃钢管内壁洁净光滑，难以被海水或污水中的甲贝、菌类等微生物玷污蛀附。而钢管、铸铁管或钢筋混凝土管内表面却很轻易被甲贝、牡蛎等附蛀寄生，且极难清除，增大粗糙率，使有效管径缩小，同时增大流动阻力，减少过水断面积。

1．10可设计性强

根据具体使用情况，可对管道的具体性能及外形进行设计：①可对缠绕时的缠绕角进行设计，以使管道具有不同的纵／环向强度分配；②可对管道壁厚进行设 计，以使管道可以承受不同的内外压；③可对材料进行设计，以达到不同的耐腐蚀目的、阻燃目的、介电目的等；④可对接头方式进行设计，适用不同的安装条件， 以提高工程安装速度；⑤可对产品外形进行设计，以满足具体的外形需要。