夾砂玻璃鋼管(RPMP)的制造、設(shè)計(jì)和施工

玄武

材料工業(yè)是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，新型的材料工業(yè)又是發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的必不可少的材料工業(yè)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單一的材料性能已無法滿足生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的需要。利用復(fù)合技術(shù)將不同特性的物質(zhì)結(jié)合一起，制成具有優(yōu)異綜合性能的復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。它能按用戶需要賦予單一組分物質(zhì)所不具有的特性，如輕質(zhì)、高強(qiáng)、絕緣、耐腐蝕、耐溫、隔熱等優(yōu)良的性能，甚至能滿足用戶在特殊工況下的要求，同時(shí)能達(dá)到節(jié)能降耗、降低成本、改善勞動(dòng)條件、三廢回收利用等綜合目的，大大提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
   1.1材料工業(yè)發(fā)展的趨勢—非金屬復(fù)合管材的崛起
    復(fù)合材料的發(fā)展，推動(dòng)了材料工業(yè)的巨大革命。玻璃鋼管（簡稱GRP管）的誕生，標(biāo)志著非金屬管材在材料工業(yè)中的崛起，也預(yù)示著非金屬管材在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用領(lǐng)域和市場將不斷擴(kuò)大，并越來越廣闊。玻璃鋼管是一種新型的復(fù)合材料管，它主要以玻璃纖維紗作為增強(qiáng)材料和樹脂作為基體制成，具有許多其它管材無法取代的優(yōu)越性能，被廣泛地應(yīng)用于化工企業(yè)腐蝕介質(zhì)輸送、排污、油氣輸送、農(nóng)業(yè)灌溉、海水輸送、電廠循環(huán)水，以及城市給水排水工程等許多領(lǐng)域。隨著玻璃鋼管的普及應(yīng)用，又出現(xiàn)了夾砂玻璃鋼管（簡稱RPMP），這種管道不僅從性能上提高了管材剛度，而且降低了管道的成本。所以，近些年在城市給排水工程中特別受青睞。以下我們著重對夾砂玻璃鋼管的應(yīng)用作闡述。
   1.2玻璃鋼管在國際市場及國內(nèi)的制造和應(yīng)用概況
    復(fù)合材料工業(yè)中，玻璃鋼行業(yè)在目前國際市場上產(chǎn)量最大、用途最廣。80年代中期以來，在歐洲一些國家新敷設(shè)的大、中型供水管道中，玻璃鋼管的使用長度比例達(dá)10%—50%。英國玻璃鋼管占供水總長的25%以上，在預(yù)計(jì)今后的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)增加到30%—50%。瑞典玻璃鋼管的使用長度比例達(dá)40%，在直徑300mm以上的新敷設(shè)市政管道中80%采用玻璃鋼管。日本在大口徑城市供水管道中，玻璃鋼管占25%，超過鋼管的用量。在中東地區(qū)大、中型輸水管、污水管、海水淡化系統(tǒng)管道以及一些工業(yè)輸送管道，均采用了玻璃鋼管。美國自1986以來，玻璃鋼管的年產(chǎn)量超過6萬噸，所安裝的玻璃鋼管道總長度為100萬千米，預(yù)計(jì)今后美國玻璃鋼管的發(fā)展速度平均將增長10%。
   我國玻璃鋼工業(yè)近年來發(fā)展很快，1992年國家建材局制定到2000年產(chǎn)量發(fā)展到30萬噸/年的規(guī)模，玻璃鋼的開發(fā)和應(yīng)用已引起了更多人的重視。八十年代至今，在夾砂玻璃鋼管纏繞設(shè)備上我國先后從意大利、日本、法國等引進(jìn)了4條纏繞管和兩條離心管生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力得到了很大的提高。但是，由于目前夾砂玻璃鋼管的研制開發(fā)應(yīng)用沒有得到廣泛地推廣，致使許多應(yīng)用部門對其性能、質(zhì)量及應(yīng)用領(lǐng)域沒有得到充分認(rèn)識。另外，許多企業(yè)生產(chǎn)能力也未達(dá)到飽和，所以，夾砂玻璃鋼管道在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用市場還有待開拓。在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，市場經(jīng)濟(jì)逐漸完善的大好形勢下，新型復(fù)合管材—夾砂玻璃鋼管在城市供水領(lǐng)域里將以其優(yōu)質(zhì)的性能取代其它的管材，這是復(fù)合材料工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在我國，夾砂玻璃鋼管的使用也逐漸在引起人們關(guān)注，長距離輸水工程也越來越多，市場前景一片光明。據(jù)建設(shè)部預(yù)測，在我國“九五”期間我國每年需要敷設(shè)的輸水管道約1600公里，這表明夾砂玻璃鋼管潛在市場是有廣闊的前景的。
    1.3 夾砂玻璃鋼管的特點(diǎn)及與時(shí)代的相適應(yīng)性
    夾砂玻璃鋼管以其優(yōu)異的耐腐蝕性能、輕質(zhì)高強(qiáng)、輸送流量大、安裝方便、工期短和綜合投資低等優(yōu)點(diǎn)，成為化工工業(yè)及輸水工程的最佳選擇。它具有其它金屬管材無法比擬優(yōu)越性,主要具有以下特點(diǎn)：
   1.具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
   與傳統(tǒng)管材相比具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能，可以耐酸、堿、鹽、氧化劑、有機(jī)溶劑、各類油脂、污水、海水等。它的內(nèi)襯采用耐腐蝕性能優(yōu)良的樹脂（飲用水管道采用食品級樹脂）作為原材料，所以不需要任何防腐處理。
    2.無毒害、無二次污染。
    在使用過程中不結(jié)垢、不生銹、不滋生藻類和其它的微生物，不需要陰極保護(hù)及其它防護(hù)措施，不會(huì)對水質(zhì)或其它介質(zhì)產(chǎn)生二次污染。
   3.比重小、重量輕。
    比重僅為鋼、鑄鐵管的1/4—1/5，混凝土的2/3。管道重量大約占同規(guī)格、同長度球墨鑄鐵管的1/4，混凝土管的1/10。因此，裝卸方便，易于安裝。
   4.單根管道長度長。
   管道的長度一般為：6m,8m,10m,12m,16m（也可以根據(jù)客戶的要求生產(chǎn)出特殊長度的管道）。單根管道長，接口數(shù)量少，從而加快了安裝速度，減少故障概率，提高整條管線的安裝質(zhì)量。
    5.機(jī)械性能好、優(yōu)良的絕緣性能。
    管道的拉伸強(qiáng)度低于鋼，高于球墨鑄鐵管和混凝土管，而比強(qiáng)度大約是鋼管的3倍，球墨鑄鐵管的10倍，混凝土管的25倍。此外，它的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼管的1%，具有優(yōu)良的絕緣性，適應(yīng)使用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)。
   6.水力學(xué)性能優(yōu)異、節(jié)省能耗。
   夾砂玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，適用于大口徑（≥φ500mm）輸水管道的特點(diǎn)，磨阻系數(shù)小，水力流體特性好，而且管徑越大其優(yōu)勢越明顯。正是這一特點(diǎn)，在相同直徑的管道流量中，RPMP最大。反之，在管道輸送流量相同的情況下，工程上可以采用內(nèi)徑較小的夾砂玻璃鋼管代替，從而降低了一次性的工程投入。夾砂玻璃鋼管道在輸水過程中與其它的管材相比，可以大大減少壓頭損失，節(jié)省泵的功率和能源。
   7.熱膨脹系數(shù)小。
    由于RPMP熱膨脹系數(shù)小，在使用中不需要加溫度補(bǔ)償措施，可在地表、地下、架空、海底、高寒、沙漠、冰凍、潮濕、酸堿等各種惡劣條件下正常使用。
    8．使用壽命長、安全可靠。
     夾砂玻璃鋼管道設(shè)計(jì)得經(jīng)久耐用，安全系數(shù)一般都在4以上。據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表：一般給水、排水夾砂玻璃鋼管的壽命可達(dá)50年以上，是鋼管和混凝土管的2倍。對于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，其使用壽命比鋼管和不銹鋼管高幾倍。
    9．設(shè)計(jì)靈活、產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)
    夾砂玻璃鋼管道可以根據(jù)用戶的各種特殊的使用要求，通過改變設(shè)計(jì)，制造出各種規(guī)格、壓力等級、剛度等級或其它特殊性能的產(chǎn)品，適用范圍廣。
    10．采用耐腐蝕快速接頭。
     接頭一般采用兩種連接方式：兩道“O”形密封圈和反力彈性密封環(huán)。安裝方便、可靠、密封性、耐腐性好，接頭可在小角度的范圍內(nèi)任意調(diào)正管線的方向。
    11．綜合造價(jià)低、長期經(jīng)濟(jì)效益好。
     對于相同口徑的管材，RPMP單管管材價(jià)格稍高于混凝土管，而低于鑄鐵管和鋼管。管道口徑越大，管材造價(jià)差別也越大。因此，若考慮到管道長期使用的維護(hù)費(fèi)用和動(dòng)力消耗等其它的運(yùn)行費(fèi)用，以及使用年限和輸送能力等因素，RPMP的綜合效益均優(yōu)于其它管材。
    正因?yàn)閵A砂玻璃鋼管具有以上一系列的優(yōu)點(diǎn)，必將逐步取代傳統(tǒng)的鋼管、鑄鐵管等管材，具有時(shí)代的相適應(yīng)性。這種相適應(yīng)性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，該產(chǎn)品新穎性反映在技術(shù)工藝先進(jìn)，結(jié)構(gòu)選材更合理；第二，該產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性更反映在夾砂玻璃鋼管獨(dú)特卓越的性能上，而產(chǎn)品價(jià)位正在逐步降低；第三，該產(chǎn)品的實(shí)用性更廣。它能適用于各種土壤條件，即使在高酸、高堿的土壤中也不需要化學(xué)防護(hù)，大大地提高了管材的使用壽命。總之，夾砂玻璃鋼管將隨著我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，必將獲得推廣和應(yīng)用。

摘自玻璃鋼復(fù)合材料信息網(wǎng)