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          陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發展和技術特點

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          陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發展和技術特點

          更新時間:2015-05-26 13:17:47 點擊次數:

          陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發展和技術特點
           
          玻璃鋼管道發展技術前沿
           
          國際上,纖維纏繞技術始于本世紀40年代,1946年在美國申請專利。50年代初期,開始制作玻璃鋼管道,距今已有40余年的歷史。目前,國際上玻璃鋼管道工業發展很快,年產量日趨增加,以美國為例,年玻璃鋼管道使用量10000km,且每年以5%~10%的速度遞增。
             我國纖維纏繞工藝始于1958年,當時主要是為“兩彈一機”國防建設服務的。較早應用于民用的玻璃鋼管道以手糊及布帶卷繞為主,這樣生產的管道防滲性能差,質量不穩定,雖經多次試驗,也未能在大范圍內推廣使用。80年代末,我國首次引進玻璃鋼管道纏繞設備,從此,我國玻璃鋼管道工業真正開始了大發展。截至1997年,玻璃鋼管道纖維纏繞生產線已有133條。其中43條為引進生產線〔1〕,國際上一些著名公司也相繼在中國成立合資或獨資公司,國內部分廠家生產的玻璃鋼管道質量已經可以和國際上的產品相媲美,產品已多次出口。玻璃鋼管道工業在中國正處于大的發展期。
             盡管如此,與我國巨大的管道市場相比.玻璃鋼管道所占份額仍很低,其原因關鍵在于尚有許多用戶對纏繞玻璃鋼管道的優良性能還不十分了解,對玻璃鋼管道在我國的應用現狀還缺乏足夠的認識,對選用玻璃鋼管道仍抱遲疑、觀望的態度。為此,本文對纏繞玻璃鋼管道的性能進行詳細分析,對其在我國的應用現狀進行總結,以期進一步推動我國玻璃鋼管道工業向前發展。
           
          陜西暢元玻璃鋼管道
           
          玻璃鋼管道特點
           
          1耐腐蝕性能好
           
            纖維纏繞玻璃鋼管道結構上分內襯層、結構層及外保護層三部分。其中,內襯層樹脂含量高,一般在70%以上,其內表面富樹脂層樹脂含量高達95%左右。通過對內襯所用樹脂的選擇,可使玻璃鋼管道在輸送液體時具有不同的耐腐蝕性能,從而滿足不同的工作需要;對需外防腐的場合,只需對外保護層樹脂進行認真選擇,便也可達到不同外防腐的使用目的。
             根據不同的腐蝕環境,可選用不同的防腐樹脂,主要包括:間苯型不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、雙酚A樹脂、環氧樹脂及呋喃樹脂等,根據具體情況分別選用:對酸性環境,選用雙酚A樹脂、呋喃樹脂等;對堿性環境,選用乙烯基樹脂、環氧樹脂或呋喃樹脂等;對溶劑型使用環境,選用呋喃等樹脂;當酸、鹽、溶劑等腐蝕不是十分嚴重時,則可選用價格較為低廉的間苯型樹脂〔2〕。通過對內襯層不同樹脂的選擇,便可使玻璃鋼管道廣泛用于酸、堿、鹽、溶劑等工作環境中,表現出良好的耐腐蝕性能。
           
          2水力學性能優良
           
            纏繞玻璃鋼管道內表面光滑,內壁絕對粗糙度僅為0.01 mm,遠小于鋼管及鑄鐵管的內壁粗糙度見表1〔3〕,屬水力學光滑管。
           
          表1 不同管材內壁絕對粗糙度

           

          管道類型 新鋼管 半新鋼管 舊鋼管 玻璃鋼管
          粗糙度/mm 0.1~0.2 0.2~0.3 0.5~0.8 0.6~1.0 0.01

           

          根據Hazen-Williams公式:

            Hf=〔42.7Q/(C×D2.63〕1.852  (1)

            對纏繞玻璃鋼管道和新碳素鋼管道進行計算比較:管內液體流量相同時,纏繞玻璃鋼管道輸送介質時所引起的壓頭損失僅為同管徑新碳素鋼管的0.856倍〔4〕。
          另根據范寧公式

           。2)

            對纏繞玻璃鋼管道和進行計算比較:當管內流體流速為1.0~2.0m/s時,管徑DN300~600mm的纏繞玻璃鋼管道輸送流體時引起的壓頭損失約為同口徑的2/3~1/2〔5〕。
          計算結果說明:纖維纏繞玻璃鋼管道的水力學性能優于鋼管或。

          3重量輕,安裝、運輸方便

            玻璃鋼管道比重約為1.6左右,僅是鋼管或鑄鐵管的1/4~1/5,實際應用表明,在承受同樣內壓的前提下,同口徑、同長度的玻璃鋼管道,其重量約為鋼管的30%左右。正因如此,玻璃鋼管道在運輸時可套裝運輸,節省油耗及其它費用;安裝時,對中小口徑的玻璃鋼管道一般不需用重型機械,有的甚至可通過人工搬運,提高了安裝速度。

          4比強度高、力學性能合理

            纏繞玻璃鋼管道軸向拉伸強度為160~320MPa,接近于鋼管,比強度更高,在結構設計時,管材自重可大幅度減輕,安裝十分容易。對比情況見表2。

          表2 玻璃鋼管道與鋼管強度及比強度

            材 料 比 重 拉伸強度

          /MPa

          比強度
          /MPa
           高級合金鋼 8 1280 160
           A3 鋼 7.85 400 50
           鑄 鐵 7.4 240 32
           纏繞玻璃鋼 1.6 160~320 100~200

          5導熱系數低、熱應力小

            玻璃鋼管道與鋼管熱性能數據對比見表3。

          表3 玻璃鋼管道與鋼管熱性能參數對比

          性能參數 玻璃鋼管道 鋼 管
          導熱系數/W*(cm*℃)-1 0.27 62.8
          熱膨脹系數/k-1 1.12×10-5 1.23×10-5
          軸向熱應變之比 1.67 1
          軸向熱應力之比 1 11

            表中,熱應變及熱應力之比均為假設玻璃鋼管道與鋼管管長相同、管道兩端介質溫差相同情況下所推得的結果。從表中數據可以看出,玻璃鋼管道的導熱系數低,僅為鋼管的0.4%,因而具有較好的保溫性能,輸送介質時可以降低熱能損耗;另外,從表3還可以看出,當玻璃鋼管道與鋼管兩端有相同的熱溫差時,線脹系數略大于鋼管的玻璃鋼管道將產生較大的熱應變,但由于玻璃鋼管道的軸向拉伸模量約11.2GPa,鋼管的模量為210GPa,所以,溫差在玻璃鋼管道上產生的熱應力僅約為鋼管的1/11。也就是說,在實際使用中,鋼管需增加膨脹接頭以消除管線上的熱應力集中,玻璃鋼管一般卻可以不予考慮〔4〕。玻璃鋼管道的熱線脹系數使得它具有良好的抗熱耐寒特性,可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰凍、潮濕等各種惡劣環境中使用。

          6接頭少、連接方式多樣靈活

            纏繞玻璃鋼管道單管長度6~12m,甚至更長,在長距離管線安裝時,所需接頭少,既能使流動水阻降低,也減少了施工費用,同時,管線因接頭多而發生滲漏的可能性也較鋼管大為降低。另外,纏繞玻璃鋼管道的接頭方式有多種,主要包括:承插膠接、平端對接、(活套)法蘭連接、(帶鎖緊裝置)O形圈連接、螺紋連接等,可根據具體施工條件,靈活選擇接頭方式,從而提高了工程的可靠性。

          7電絕緣性能好

            鋼管、均為電的良導體。玻璃鋼管道卻是絕緣體,擊穿電壓:12~16kV/mm,體積電阻率:~1014Ω.cm,表面電阻率:~1011Ω,絕緣性能優良,可安全地應用于輸電、電信線路密集區和多雷區。

          8不生銹

            鋼管、在儲存、使用過程中,會因化學、電化學的作用產生局部電池反應,表面極易生銹,對輸送介質往往會產生污染,因而,常需對其表面進行特殊防銹、除銹處理;纖維纏繞玻璃鋼管道由于是由非金屬材料制成,電極電位高,表面不會發生氧化銹蝕,無需處理,不會污染水質。

          9防污抗蛀

            玻璃鋼管內壁潔凈光滑,難以被海水或污水中的甲貝、菌類等微生物玷污蛀附。而鋼管、或鋼筋混凝土管內表面卻很容易被甲貝、牡蠣等附蛀寄生,且極難清除,增大粗糙率,使有效管徑縮小,同時增大流動阻力,減少過水斷面積。

          10可設計性強

            根據具體使用情況,可對管道的具體性能及形狀進行設計: ①可對纏繞時的纏繞角進行設計,以使管道具有不同的縱/環向強度分配; ②可對管道壁厚進行設計,以使管道可以承受不同的內外壓; ③可對材料進行設計,以達到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等; ④可對接頭方式進行設計,適用不同的安裝條件,以提高工程安裝速度; ⑤可對產品形狀進行設計,以滿足具體的形狀需要。

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