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陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)

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陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)

更新時(shí)間:2015-05-26 13:17:47 點(diǎn)擊次數(shù):

陜西暢元講訴:玻璃鋼管道發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)
 
玻璃鋼管道發(fā)展技術(shù)前沿
 
國(guó)際上,纖維纏繞技術(shù)始于本世紀(jì)40年代,1946年在美國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利。50年代初期,開(kāi)始制作玻璃鋼管道,距今已有40余年的歷史。目前,國(guó)際上玻璃鋼管道工業(yè)發(fā)展很快,年產(chǎn)量日趨增加,以美國(guó)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(guó)纖維纏繞工藝始于1958年,當(dāng)時(shí)主要是為“兩彈一機(jī)”國(guó)防建設(shè)服務(wù)的。較早應(yīng)用于民用的玻璃鋼管道以手糊及布帶卷繞為主,這樣生產(chǎn)的管道防滲性能差,質(zhì)量不穩(wěn)定,雖經(jīng)多次試驗(yàn),也未能在大范圍內(nèi)推廣使用。80年代末,我國(guó)首次引進(jìn)玻璃鋼管道纏繞設(shè)備,從此,我國(guó)玻璃鋼管道工業(yè)真正開(kāi)始了大發(fā)展。截至1997年,玻璃鋼管道纖維纏繞生產(chǎn)線(xiàn)已有133條。其中43條為引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)〔1〕,國(guó)際上一些著名公司也相繼在中國(guó)成立合資或獨(dú)資公司,國(guó)內(nèi)部分廠家生產(chǎn)的玻璃鋼管道質(zhì)量已經(jīng)可以和國(guó)際上的產(chǎn)品相媲美,產(chǎn)品已多次出口。玻璃鋼管道工業(yè)在中國(guó)正處于大的發(fā)展期。
   盡管如此,與我國(guó)巨大的管道市場(chǎng)相比.玻璃鋼管道所占份額仍很低,其原因關(guān)鍵在于尚有許多用戶(hù)對(duì)纏繞玻璃鋼管道的優(yōu)良性能還不十分了解,對(duì)玻璃鋼管道在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀還缺乏足夠的認(rèn)識(shí),對(duì)選用玻璃鋼管道仍抱遲疑、觀望的態(tài)度。為此,本文對(duì)纏繞玻璃鋼管道的性能進(jìn)行詳細(xì)分析,對(duì)其在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié),以期進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)玻璃鋼管道工業(yè)向前發(fā)展。
 
陜西暢元玻璃鋼管道
 
玻璃鋼管道特點(diǎn)
 
1耐腐蝕性能好
 
  纖維纏繞玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)上分內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層及外保護(hù)層三部分。其中,內(nèi)襯層樹(shù)脂含量高,一般在70%以上,其內(nèi)表面富樹(shù)脂層樹(shù)脂含量高達(dá)95%左右。通過(guò)對(duì)內(nèi)襯所用樹(shù)脂的選擇,可使玻璃鋼管道在輸送液體時(shí)具有不同的耐腐蝕性能,從而滿(mǎn)足不同的工作需要;對(duì)需外防腐的場(chǎng)合,只需對(duì)外保護(hù)層樹(shù)脂進(jìn)行認(rèn)真選擇,便也可達(dá)到不同外防腐的使用目的。
   根據(jù)不同的腐蝕環(huán)境,可選用不同的防腐樹(shù)脂,主要包括:間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、雙酚A樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂及呋喃樹(shù)脂等,根據(jù)具體情況分別選用:對(duì)酸性環(huán)境,選用雙酚A樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂等;對(duì)堿性環(huán)境,選用乙烯基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂等;對(duì)溶劑型使用環(huán)境,選用呋喃等樹(shù)脂;當(dāng)酸、鹽、溶劑等腐蝕不是十分嚴(yán)重時(shí),則可選用價(jià)格較為低廉的間苯型樹(shù)脂〔2〕。通過(guò)對(duì)內(nèi)襯層不同樹(shù)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(huán)境中,表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。
 
2水力學(xué)性能優(yōu)良
 
  纏繞玻璃鋼管道內(nèi)表面光滑,內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度僅為0.01 mm,遠(yuǎn)小于鋼管及鑄鐵管的內(nèi)壁粗糙度見(jiàn)表1〔3〕,屬水力學(xué)光滑管。
 
表1 不同管材內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度

 

管道類(lèi)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(jù)Hazen-Williams公式:

  Hf=〔42.7Q/(C×D2.63〕1.852  (1)

  對(duì)纏繞玻璃鋼管道和新碳素鋼管道進(jìn)行計(jì)算比較:管內(nèi)液體流量相同時(shí),纏繞玻璃鋼管道輸送介質(zhì)時(shí)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(jù)范寧公式

 。2)

  對(duì)纏繞玻璃鋼管道和進(jìn)行計(jì)算比較:當(dāng)管內(nèi)流體流速為1.0~2.0m/s時(shí),管徑DN300~600mm的纏繞玻璃鋼管道輸送流體時(shí)引起的壓頭損失約為同口徑的2/3~1/2〔5〕。
計(jì)算結(jié)果說(shuō)明:纖維纏繞玻璃鋼管道的水力學(xué)性能優(yōu)于鋼管或。

3重量輕,安裝、運(yùn)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(shí)際應(yīng)用表明,在承受同樣內(nèi)壓的前提下,同口徑、同長(zhǎng)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(yùn)輸時(shí)可套裝運(yùn)輸,節(jié)省油耗及其它費(fèi)用;安裝時(shí),對(duì)中小口徑的玻璃鋼管道一般不需用重型機(jī)械,有的甚至可通過(guò)人工搬運(yùn),提高了安裝速度。

4比強(qiáng)度高、力學(xué)性能合理

  纏繞玻璃鋼管道軸向拉伸強(qiáng)度為160~320MPa,接近于鋼管,比強(qiáng)度更高,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),管材自重可大幅度減輕,安裝十分容易。對(duì)比情況見(jiàn)表2。

表2 玻璃鋼管道與鋼管強(qiáng)度及比強(qiáng)度

  材 料 比 重 拉伸強(qiáng)度

/MPa

比強(qiáng)度
/MPa
 高級(jí)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(dǎo)熱系數(shù)低、熱應(yīng)力小

  玻璃鋼管道與鋼管熱性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 玻璃鋼管道與鋼管熱性能參數(shù)對(duì)比

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

  表中,熱應(yīng)變及熱應(yīng)力之比均為假設(shè)玻璃鋼管道與鋼管管長(zhǎng)相同、管道兩端介質(zhì)溫差相同情況下所推得的結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可以看出,玻璃鋼管道的導(dǎo)熱系數(shù)低,僅為鋼管的0.4%,因而具有較好的保溫性能,輸送介質(zhì)時(shí)可以降低熱能損耗;另外,從表3還可以看出,當(dāng)玻璃鋼管道與鋼管兩端有相同的熱溫差時(shí),線(xiàn)脹系數(shù)略大于鋼管的玻璃鋼管道將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)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(chǎn)生的熱應(yīng)力僅約為鋼管的1/11。也就是說(shuō),在實(shí)際使用中,鋼管需增加膨脹接頭以消除管線(xiàn)上的熱應(yīng)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(xiàn)脹系數(shù)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(huán)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(zhǎng)度6~12m,甚至更長(zhǎng),在長(zhǎng)距離管線(xiàn)安裝時(shí),所需接頭少,既能使流動(dòng)水阻降低,也減少了施工費(fèi)用,同時(shí),管線(xiàn)因接頭多而發(fā)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(duì)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(jù)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(dǎo)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(yōu)良,可安全地應(yīng)用于輸電、電信線(xiàn)路密集區(qū)和多雷區(qū)。

8不生銹

  鋼管、在儲(chǔ)存、使用過(guò)程中,會(huì)因化學(xué)、電化學(xué)的作用產(chǎn)生局部電池反應(yīng),表面極易生銹,對(duì)輸送介質(zhì)往往會(huì)產(chǎn)生污染,因而,常需對(duì)其表面進(jìn)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(huì)發(fā)生氧化銹蝕,無(wú)需處理,不會(huì)污染水質(zhì)。

9防污抗蛀

  玻璃鋼管內(nèi)壁潔凈光滑,難以被海水或污水中的甲貝、菌類(lèi)等微生物玷污蛀附。而鋼管、或鋼筋混凝土管內(nèi)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(shí)增大流動(dòng)阻力,減少過(guò)水?dāng)嗝娣e。

10可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

  根據(jù)具體使用情況,可對(duì)管道的具體性能及形狀進(jìn)行設(shè)計(jì): ①可對(duì)纏繞時(shí)的纏繞角進(jìn)行設(shè)計(jì),以使管道具有不同的縱/環(huán)向強(qiáng)度分配; ②可對(duì)管道壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì),以使管道可以承受不同的內(nèi)外壓; ③可對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì),以達(dá)到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等; ④可對(duì)接頭方式進(jìn)行設(shè)計(jì),適用不同的安裝條件,以提高工程安裝速度; ⑤可對(duì)產(chǎn)品形狀進(jìn)行設(shè)計(jì),以滿(mǎn)足具體的形狀需要。

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