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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

作者：雷文 时间：2007-11-24 15:19:00

摘要：本文介绍了缠绕玻璃钢管道的技术特点，并对其在我国石油、化工等领域的应用情况进行了分析。 关键词：玻璃钢 管道

TECHNICAL PROPERTIES AND

APPLICATION STATUS OF FW-FRP PIPES IN CHINA

Abstract： In this paper the technical propertiers of FW-FRP pipes are described and the applications of FRP pipes in China are summerized.

Keywords: FW-FRP pipes properties application 1 前 言

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。

我国纤维缠绕工艺始于1958年，当时主要是为“两弹一机”国防建设服务的。最早应用于民用的玻璃钢管道以手糊及布带卷绕为主，这样生产的管道防渗性能差，质量不稳定，虽经多次试验，也未能在大范围内推广使用。80年代末，我国首次引进玻璃钢管道缠绕设备，从此，我国玻璃钢管道工业真正开始了大发展。截至1997年，玻璃钢管道纤维缠绕生产线已有133条。其中43条为引进生产线〔1〕，国际上一些著名公司也相继在中国成立合资或独资公司，国内部分厂家生产的玻璃钢管道质量已经可以和国际上的产品相媲美，产品已多次出口。玻璃钢管道工业在中国正处于大的发展期。

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认识，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详细分析，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。 2 特 点 2.1 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。 2．2 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0.01 mm，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。

表1 不同管材内壁绝对粗糙度

管道类型 新钢管 半新钢管 旧钢管 铸铁管 玻璃钢管 粗糙度/mm 0.1～0.2 0.2～0.3 0.5～0.8 0.6～1.0 0.01 根据Hazen-Williams公式： Hf=〔42．7Q/（C×D2.63〕1.852 (1)

对缠绕玻璃钢管道和新碳素钢管道进行计算比较：管内液体流量相同时，缠绕玻璃钢管道输送介质时所引起的压头损失仅为同管径新碳素钢管的0.856倍〔4〕。

另根据范宁公式

（2）

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。 2.3 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。 2．4 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，安装十分容易。对比情况见表2。

表2 玻璃钢管道与钢管强度及比强度 拉伸强度 比强度 材 料 比 重 /MPa /MPa 高级合金钢 A3 钢 铸 铁

2．5 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。

表3 玻璃钢管道与钢管热性能参数对比

性能参数 热膨胀系数/k-1 轴向热应变之比 轴向热应力之比 玻璃钢管道 钢 管 0.27 1.67 1 62.8 1 11 1.12×10-5 1.23×10-5 8 7.85 7.4 1280 400 240 160 50 32 缠绕玻璃钢 1.6 160～320 100～200 导热系数/W*(cm*℃)-1