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玻璃钢管道的技术特点及在我国的应用现状分析

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玻璃钢管道的技术特点及在我国的应用现状分析

发布日期:2019-05-20 作者: 点击:

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

玻璃钢防腐选择

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。


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关键词:玻璃钢防腐工程,玻璃钢防腐选择,玻璃钢防腐作用

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