玻璃钢管道的技术特点及其在我国的应用？
中国的纤维缠绕技术始于1958，当时主要是为“两弹一机”的国防建设服务。最早用于民用的玻璃钢管道主要是手糊和布带缠绕。这样生产的管材防渗性能差，质量不稳定。虽然经过多次测试，但并没有得到广泛应用。20世纪80年代末，我国首次引进了玻璃钢管道缠绕设备。从此，我国的玻璃钢管道行业真正开始大发展。截至1997，玻璃钢管道纤维缠绕生产线133条。其中43条为进口生产线[1]，一些国际著名公司纷纷在中国设立合资或独资公司。国内一些厂家生产的玻璃钢管道质量已经可以和国际产品媲美，产品多次出口。玻璃钢管道行业在中国正处于大发展时期。
尽管如此，与中国庞大的管道市场相比。玻璃钢管道的占有率仍然很低，关键原因是许多用户对缠绕玻璃钢管道的优异性能还没有充分认识，对玻璃钢管道在我国的应用现状缺乏足够的了解，对玻璃钢管道的选择仍然持犹豫观望的态度。因此，本文对缠绕玻璃钢管道的性能进行了详细的分析，并总结了其在我国的应用现状，以期进一步推动我国玻璃钢管道行业的发展。
特殊点
良好的耐腐蚀性
纤维缠绕玻璃钢管道的结构分为三部分:内衬层、结构层和外保护层。其中，内衬层的树脂含量较高，一般在70%以上，其内表面的富树脂层的树脂含量高达95%。通过选择内衬使用的树脂，可以使玻璃钢管道在输送液体时具有不同的耐腐蚀性，从而满足不同的工作需要；对于需要外防腐的场合，只需精心选择外保护层树脂，就可以达到不同的外防腐目的。
根据不同的腐蚀环境，可选用不同的防腐树脂，主要有:间苯不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、双酚a树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。，根据具体情况分别选用:对于酸性环境，选用双酚a树脂和呋喃树脂；对于碱性环境，选择乙烯基树脂、环氧树脂或呋喃树脂；对于溶剂型使用环境，选用呋喃等树脂；当酸、盐、溶剂等腐蚀不是很严重时，可选用价格相对低廉的间苯树脂[2]。通过选择不同的内衬树脂，玻璃钢管道可广泛应用于酸、碱、盐、溶剂等工作环境，表现出良好的耐腐蚀性能。
卓越的水力性能
缠绕玻璃钢管道内表面光滑，内壁绝对粗糙度仅为0.01mm，远小于钢管和铸铁管。见表1 [3]，属于水力光滑管。
表1不同管道内壁绝对粗糙度
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 ~ 0.20 . 2 ~ 0.30 . 5 ~ 0.80 . 6 ~ 1.00 . 01
根据哈森-威廉姆斯公式:
HF =〔42.7 q/(c×d 2.63〕1.852(1)
缠绕玻璃钢管道与新碳钢管道的计算比较表明，缠绕玻璃钢管道在输送介质时造成的水头损失仅为同直径新碳钢管道的0.856倍[4]。
计算结果表明，纤维缠绕玻璃钢管道的水力性能优于钢管或铸铁管。
重量轻，安装运输方便。
玻璃钢管道比重约为1.6，仅为钢管或铸铁管比重的1/4 ~ 1/5。实际应用表明，在相同内压下，相同口径和长度的玻璃钢管道的重量约为钢管的30%。为此，玻璃钢管道在运输过程中可以成套运输，节省油耗等费用；安装时，中、小直径玻璃钢管道一般不需要重型机械，有的甚至可以人工搬运，提高了安装速度。
高比强度和合理的机械性能。
缠绕玻璃钢管道的轴向抗拉强度为160 ~ 320 MPa，与钢管接近，比强度更高。在结构设计上，可以大大减轻管道的自重，安装非常容易。比较见表2。
表2玻璃钢管道和钢管的强度和比强度
材料的比重抗拉强度/MPa比强度/MPa高级合金钢8 1280 160 A3钢7.85 400 50铸铁7.4 240 32包玻璃钢1.6 160 ~ 320 100 ~ 200。
性能参数:玻璃钢管道导热系数/W * (cm *℃)-1.27 62.8热膨胀系数/K-1.1.2×10-5 1.23×10-。
表中热应变与热应力之比是在假设玻璃钢管道与钢管长度相同，管道两端介质温差相同的情况下导出的。从表中数据可以看出，玻璃钢管道导热系数低，仅为钢管的0.4%，因此具有良好的保温性能，可以减少输送介质时的热能损失；另外，从表3可以看出，当FRP管和钢管两端有相同的热温差时，线膨胀系数略大于钢管的FRP管会产生较大的热应变，但由于FRP管的轴向拉伸模量约为11.2GPa，钢管的模量为210GPa，所以温差对FRP管产生的热应力只有约1/65438也就是说，在实际使用中，钢管需要增加膨胀节来消除管道上的热应力集中，而玻璃钢管道一般可以忽略[4]。玻璃钢管道的热膨胀系数使其具有良好的耐热耐寒性能，可用于地面、地下、架空、海底、沙漠、冰冻、潮湿等各种恶劣环境。
关节少，连接方式灵活。
单根缠绕玻璃钢管道长度为6 ~ 12m，甚至更长。安装长输管道时，需要较少的接头，不仅可以降低流水阻力，还可以降低施工成本。同时，由于接头较多，管道发生泄漏的可能性也比钢管大大降低。另外缠绕玻璃钢管道的连接方式有很多种，主要有:承插胶合、平端对接、(活套)法兰连接、(带锁紧装置)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，提高工程的可靠性。
良好的电绝缘性能
钢管和铸铁管是电的良导体。玻璃钢管道为绝缘体，击穿电压12 ~ 16kV/mm，体积电阻率1014ω。Cm，表面电阻率:~ 1011ω，绝缘性能优异，可安全应用于输电、电信线路密集地区和雷区。
不要生锈
钢管和铸铁管在储存和使用过程中，由于化学和电化学的作用，会发生局部电池反应，表面容易生锈，往往会污染输送介质。因此，经常需要对它们的表面进行特殊的防锈和除锈处理。纤维缠绕玻璃钢管道采用非金属材料，电极电位高，表面不会氧化生锈，无需处理，不会污染水质。
防污防蛀
玻璃钢管内壁干净光滑，不易被海水或污水中的贝类、真菌等微生物污染和食用。而钢管、铸铁管或钢筋混凝土管的内表面容易滋生贝类和牡蛎，极难清除，使粗糙率增大，有效管径减小，流动阻力增大，截面积减小。
强设计性
根据具体的使用情况，可以设计管道的具体性能和形状:
①缠绕角度可以设计成使管道具有不同的纵向/周向强度分布；
②可以设计管道的壁厚，使管道能够承受不同的内外压力；
③材料可以设计成不同的耐腐蚀、阻燃和介电目的。
④可设计接头方式，以适应不同的安装条件，提高安装速度；
⑤可以设计产品形状，以满足特定的形状需求。
应该使用
有田
(1)高压管道油田使用的高压管道主要有注水管和油井管，管径较小，多在DN50~200mm范围，压力较高，一般在5 ~ 30mpa范围。对于玻璃钢来说，条件比较苛刻，国产玻璃钢产品的性能很难达到要求。生产这种管道所需的玻璃纤维需要从国外进口。目前国内只有中外合资的哈尔滨史密斯玻璃钢制品有限公司生产这种管道，从1994开始应用于油田。先后为大庆油田、吉林油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田提供了数十公里的高压玻璃钢管道。
(2)在油田生产中低压玻璃钢管道所用的大量管道中，80%的管道用于输送高含水原油、油气混输和油田采出水。由于油田污水介质条件恶劣，如胜利油田产生的污水，含盐量可达5.7×104 mg/L，含氯量可达3×104mg/L，并存在溶解氧、CO2、硫化物、硫酸盐还原菌等腐蚀性物质，因此金属管道的腐蚀相当严重。选定的钢管最快在生产后3个月就会穿孔[6]，一年就报废是常事。因此，在1983，胜利油田开始尝试使用耐腐蚀性能好的玻璃钢管道作为钢管替代品。20世纪80年代末90年代初，我国大量生产纤维缠绕玻璃钢管道，很快受到油田的欢迎。我国几个大型油田，如胜利油田、辽河油田、中原油田、大庆油田、克拉玛依油田和江汉油田，大量采用了中低压缠绕玻璃钢管道。在青海云四油田、江苏江都油田、河北华北油田、青海格尔木油田等。、中低压缠绕玻璃钢管道也有不同程度的使用。青海云四油田在1990期间仅用了20km，胜利油田在1991 ~ 1992期间仅用了近30km〔7〕。因此，在过去的几年里，油田已经成为玻璃钢管道非常重要的应用市场。目前油田使用的中低压玻璃钢管道近1000公里，管径多在DN50 ~ 700mm之间，输送介质最高温度约为78℃，压力一般为0.1 ~ 1.6 MPa。
为了保证缠绕玻璃钢管道能更好地为油田服务，油田系统会同玻璃钢生产厂家和相关设计研究院，每两年召开一次“油田玻璃钢管道技术推介会”。中国石油天然气集团公司根据油田的实际情况，根据美国石油工业协会的玻璃钢管道标准API Spec 15LR《低压玻璃纤维管道规范》，编制了《低压玻璃纤维管道》技术规范，以进一步规范和推广缠绕玻璃钢管道在我国油田的应用。
化学工业
在我国，玻璃钢管道最早应用于化工领域是在20世纪60年代，但当时玻璃钢管道主要是用布带包裹和手工粘贴，防渗性能差。因此，它在化学领域没有得到广泛应用。1988年，哈尔滨玻璃钢研究院等单位成功制造了一条为青海格尔木盐湖输送卤水的DN 800mm玻璃钢管道，为玻璃钢管道在化工领域的广泛应用起到了开创性和示范性作用。自20世纪90年代以来，玻璃钢管道已广泛应用于化学工业。虽然在少数情况下使用玻璃钢管道出现了一些问题，但总体情况是好的。至今在化工领域已得到广泛认可，国内许多化工企业或项目大量采用了玻璃钢管道，如:中国五环化工公司、岳阳化工总厂、上海石化聚酯厂、锦化化工集团、苏化集团、湖北化工厂、青岛山青化工有限公司、青海格尔木钾肥厂等大型项目如湖北黄麦岭磷肥项目、大峪口矿肥项目、重庆钛白粉项目、铜陵金龙项目等。玻璃钢管道在化工领域的选择越来越多。据预测，到2000年，化学工业将使用约3万吨/年的玻璃钢，其中很大一部分是管材。到2065，438+00年，化工行业使用的玻璃钢将以每年10%以上的速度增长，比其他领域都要快，应用前景广阔。
目前，我国化工行业使用的玻璃钢管道多作为工艺管道和长输管道。一般来说，化工用玻璃钢管的直径都比较小，大多在DN800mm以下，压力从常压到4.0MPa不等，温度在-40 ~ 100℃。因为化工厂家多，涉及的介质条件有酸、碱、盐、溶剂、酸碱交替等等。
供水和排水
1985年深港之间铺设输水管道，其中香港采用从英国购买的玻璃钢管，管径分别为DN2200mm和DN1700mm，总长50km。这是玻璃钢管道在中国给排水领域的首次应用。近年来，由于我国食品级树脂的大量生产和质量稳定，满足了给水用玻璃钢管道的卫生要求。再加上玻璃钢夹砂管的出现，降低了管材的生产成本，因此玻璃钢管材在给排水领域的使用呈上升趋势，市场竞争激烈。据悉，1994，大庆西水源至宏伟化工区DN800mm输水管道，1995，5km自贡供水工程和北京市政工程70km DN900mm、DN700mm、DN600mm管道，1996，17km DN300mm、DN400mm、DN600mm供水管道此外，湖北崇阳长约10km DN700mm的饮用水管道正在安装，江苏太仓长约15km DN1200mm的玻璃钢排水管道也在规划建设中。
给水领域使用的玻璃钢管道多为中小口径，排水领域多为大中口径，供排水时压力一般很低。因此，耐腐蚀性能好、重量轻、安装方便、水力性能优良的(加砂)玻璃钢管道特别适合该领域。随着我国经济和市政建设的发展，玻璃钢管道在这一领域的应用将会越来越多。
电力站
玻璃钢管道在电站中的应用始于20世纪80年代中后期。当时西藏羊八井地热电站循环地热水选用日本制造的玻璃钢管道。海口电厂选用24m长DN1600mm玻璃钢管道循环发电机冷却水。后来在1990、1992西藏羊八井地热电站二期、三期扩建中再次使用了近500万元的玻璃钢管道，管径从DN500到DN 900 mm不等，这些管道一直使用至今，状况良好。1996年，秦山核电站二期建设中，选用DN 1800mm和DN2800mm玻璃钢管道，合同总价约10万元；1997年，深圳西部水电厂选用了7种近200万元DN 100 ~ 1200mm的玻璃钢管道。此外，湛江电厂、宝鸡第二发电厂等单位也选用了玻璃钢管道。
电站(厂)一般采用玻璃钢管道作为循环水管、化学水管、补给水管、雨水管、海水脱硫管，目前其使用正处于方兴未艾的阶段。但由于我国电站(厂)数量有限，加之玻璃钢管道的许多优点还没有被电力行业认识和接受，这部分市场在玻璃钢管道的整个应用中还没有占据很大份额，但有很大的市场潜力可挖。
排出烟囱中的腐蚀性气体
由于玻璃钢管道是一体成型的，所以当它作为烟囱抽腐蚀性气体时，可以承受抽气产生的负压，不会分层；此外，玻璃钢管道重量轻，吊装方便，通过设计可以抵抗不同的风压和冲击荷载，耐老化性能也很优异，是烟囱的理想管材。1991甘肃404钛白项目采用了47m高、DN2800mm和DN3200mm烟囱。1994，黄麦岭磷铵项目100m高DN2200mm烟囱；1995年，河北深州磷铵厂和秦山核电站的DN3000mm烟囱全部采用玻璃钢管道。玻璃钢管道用作烟囱和泵送腐蚀性气体是一个很有潜力的市场。
奇塔
除了以上五个应用领域，玻璃钢管道在我国还不同程度地用于造纸、制革、食品、通风等领域，使用范围越来越广。然而，在所有这些领域中使用的玻璃钢管道的数量仍然非常有限，因此玻璃钢管道在这些领域中的应用仍然需要进一步开发。
参考
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