新型玻璃鋼管的特點及應用

遠景

1 玻璃鋼管的概況
     “玻璃鋼”國外稱為 “玻璃纖維增強塑料”英文縮寫為FRP。因此玻璃鋼實質上是纖維增強塑料。用玻璃纖維去增強熱塑性樹脂．可稱為熱塑性玻璃鋼 (FRTP)，用玻璃纖維去增強熱固性樹脂．就叫做熱固性玻璃鋼(FRP)。目前生產的玻璃鋼主要是指熱固性而言，而且在工程上使用較多的是玻璃鋼夾砂管。玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管是一種新型管道，是玻璃鋼管的一種。也是目前國內外逐漸推廣使用的一種柔性復合材料 (樹脂、纖維、砂等)管道。                              
    玻璃鋼管的生產采用定長纏繞工藝，該工藝是以玻璃維及其制品為增強材料．以不飽和聚酯樹脂為基體材料以石英砂為填充材料而制成的新型復合材料管材。生產工藝流程經過制襯、纏繞、固化、修整、脫模、試壓等工序并全部檢驗合格后作為成品出廠。其中。玻璃鋼夾砂管的管壁結構由內襯層、結構層、夾砂層和表面層組成。
    2 玻璃鋼管的優點
     玻璃鋼管道是目前國家指令性推廣的高科技產品，其優越的性能克服了目前常用管材的一些弊端。成為其替代品。它主要具有以下特點：
2.1 輕質高強
     (1)重量輕，是鋼材的1/4～1/5，DN1000、工作壓力0.6MPa的玻璃鋼管，壁厚 17mm，每米重量不到100kg，僅為同徑同壓力等級鋼筋混凝土給水管重量的1/8。管材強度高．環向剛度可根據用戶需要在 100MPa～400MPa之間進行選擇確定，遠遠高于塑料管，與鑄鐵管剛度相近，因此，不僅承受內、外壓力高，還有較高的耐沖擊強度。單根管長通常可達12m，與鋼筋混凝土管和鑄鐵管相比，可減少一半以上的接頭，這對安全供水是很有意義的。
2.2 耐腐蝕性能好、使用壽命長
    玻璃鋼為化學惰性材料，耐腐蝕性能好，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力，不需另作防腐處理。同時能耐老化、耐磨損，使用壽命長。適用于各種土壤條件，設計壽命達50年以上，50年后的強度保留率仍高達65%~70%。已應用至化工防腐的各個方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
2.3  水力特性好
    玻璃鋼管內壁光滑，水流阻力小，輸水能耗大大低于鋼筋混凝土管和金屬管。其管壁粗糙系數n=0.0084，其它客材（鋼管、球墨鑄鐵管、鑄鐵管和預應力鋼筋混凝土管等）n=0.013，兩者相比較．在水泵靜揚程為零的前提下：
    (1)在管徑相同，流量相同時，可節約電能58％；
    (2)在管徑相同，壓力相同時，可提高流量55％；
    (3)在流量相同，壓力相同時，可減小管徑15％。即選擇管徑時可較其它管材小1個管徑檔次。
2.4 衛生性能好，保證水質
    玻璃鋼管管壁致密不裂縫，管內光滑，長期使用過程中也不會結垢或滋生鐵細菌等微生物，不影響水質和降低過水能力，更不會造成二次污染。
    玻璃鋼管采用食品級不飽和聚酯樹脂做內襯，增強材料為無堿無捻玻璃纖維和石英砂．所制成的管道符合 GBT13115食品容器衛生標準，無毒無害，經衛生防疫部門鑒定適用輸送生活飲用水。
2.5 可設計性好和良好的施工性能
    可根據各向不同的受力情況按照特定工藝條件逐層纏繞到芯模上來調整玻璃鋼管的各項物理和化學性能．以適應不同介質和工作條件制成不同壓力等級或具有某種特殊性能的玻璃鋼管。即根據需要．靈活地設計出各種結構產品．來滿足使用要求，可以使產品有很好的整體性。可充分選擇材料來滿足產品的性能．如：可以設計出耐腐的、耐瞬時高溫的、產品某方向上有特別高強度的、介電性好的等等。
    未固化的樹脂和增強材料有改變形狀的能力，因此可以通過不同的成型方法和模具．方便地加工成所需要的形狀。這一特點最適合大型，整體和結構復雜的設備施工要求，適合現場施工和組裝。
2.6 工程造價低．綜合效益好
    目前市場價格，玻璃鋼管比鋼管、球墨鑄鐵管低。比混凝土管略高，但考慮到運輸施工費用．玻璃鋼管和混凝土管持平，若考慮運行維護費用，玻璃鋼管工程造價是最低的，綜合效益是最好的。
    目前，國內生產玻璃鋼管管道已達到國際先進水平。

3 玻璃鋼管的技術規格
3.1 玻璃鋼管的主要技術參數
    管壁粗糙系數n=0.0084；巴氏硬度:>40；密度：1.8g/cm3～2.1g/cm3。衛生性能指標：用于輸送飲用水的管能保證水質符合國家標準GB5749—1985《生活飲用水衛生標準》的要求。
3.2 玻璃鋼管的規格
       公稱直徑(內徑)DN(mm)：150；200；250；……2000；3000；3600；4000。
       壓力等級 P(MPa)：0．1；0．25；0．6；1．0；1．6；210；2．5。
       剛度等級 TH(N／mm )：1 250；2 500；5 000；10 000。
       標準安裝長度 L(mm)：4 000；6 000；8 000；10 000；12 000。
3.3 玻璃鋼管的連接形式
      (1)雙密封圈承插連接
           在承口上有試壓孔，可進行單接口試壓．不能承受軸向力，多用于地下管道的連接。
       (2)法蘭連接
           能承受軸向力，多用于與設備或可拆卸部件的連接。
        (3)錐形承插粘結連接
            能承受軸向力，多用于管子之間的固定連接。
         (4)外鋪層粘結連接
             能承受軸向力，多用于管件連接及維修連接。
             參照國家標準
             GB3420-82、GB4216-84、GB13294-91、GB12380～12387-90、
              GB2555-81、 BB9l12～9131-88及全國通用建筑標準設計圖集
             $311的基本尺寸制作多種規格不同連接形式的短管、彎管、丁字管、十字管、漸縮管、排氣管、泄水管等管件。
     4 玻璃鋼管的安裝
      玻璃鋼管安裝執行以下規程：
     (1)CECS129:2001埋地給水排水玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管管道工程施工及驗收規程。
      (2)SY/T0323-2000玻璃纖維增強熱固性樹脂壓力管道施工及驗收規范。
      (3)DG/TJ08-234-2001玻璃纖維增強塑料夾砂排水管道施工及驗收規程。
   5 玻璃鋼管的應用及工程實例
   5.1 玻璃鋼管的應用領域
    玻璃鋼管基本應用領域如下：
   (1)飲用水的輸送與供給；(2)市政排污管道系統 ；(3)防暴雨的下水管道；(4)海水輸送管道；(5)發電廠循環水管道；(6)農用灌溉；(7)工廠和海水淡化廠的冷卻管道(8)油田注水管及原輸送管；(9)熱能輸送管；(10)化學介質輸送；(11)玻璃鋼裝置及其配管。
   5.2 工程實例
    由上海港務工程公司承建的上海市石洞口城市污水處理廠碼頭、出水排放口工程(C-10標)為上海市永久性污水處理項目。由于收集的大部分是化工廠的工業廢水其污染物組成復雜，帶有較強的腐蝕性，根據污水的特性，管線全部選用了玻璃鋼管。該工程陸域段及水域段均敷設玻璃鋼污水排放管。陸域段在棧橋每榀排架三根基樁之間敷設2根DN2200的玻璃鋼排放管。水域段排管采用長江江灘淺埋與基樁夾管相結合，共分緊急排放管和正常排放管兩根，正常排放管長384m，正常排放管前沿84m按環保要求設置排放口擴散段，擴散段選用DN2200的管徑逐漸縮至 DN1800的管徑最終縮至DN1400的管徑。擴散段有3個DN1000的排放口，排放口與管軸線成45。夾角，方向朝下游，口門高程-5m。緊急排放管長300m，排放管前段(江心段)36m均布3只DN800不銹鋼自動逆止閥，平時緊閉，緊急排放時閥口在內壓作用下自動排放。
   在此項工程中，陸域段鋪設玻璃鋼排放管。施工時管節連接軸線及高程控制的難度不大 。而水域段鋪設DN2200的玻璃鋼管，尤其在長江的水底下，管底高程從-0.31～6.62m，最長 380m (從江堤向江心)，最低潮位為1.0m左右，最高潮位為4.7m左右，鋪設的水下深度達10m以上，其難度是可想而知的。由于設計考慮DN2200玻璃鋼管是以淺埋同樁架夾管結合的方案，因此該工程的重點是玻璃鋼管的鋪設連接和固定。石洞口水域段水流較急，漲落潮時流速在lm/s以上，如固定不當，在水動力作用下容易引起管口松動漏水。當時是利用固定裝置除了固定管道外還要起到防止施工中浮管現象發生及控制管道高程作用。用吊裝鋪設DN2200玻璃鋼管，每節玻璃鋼管的承插連接接口在定位板上。鋪設連接好后用楔型橡膠套筒套在基樁上卡住玻璃鋼管來固定管道。
    2001年l0月，該污水項目施工完成，經過水壓試驗，管線滲水量滿足《給水排水管道工程施工及驗收規范》的要求。這種玻璃鋼管應用于該工程施工中，能縮短工期，大大減少維護保養費用，延長使用壽命，從而降低工程造價，其直接經濟效益和社會效益是顯而易見的。
   6 結語
    在工程施工中，選擇什么樣的管道顯得十分重要。以往對大口徑輸送管道，普遍采用鋼管或鋼筋混凝土管。鋼管柔軟性好、強度高、單位長度的自重較輕，但材料價格太高，防腐要求也很高。而鋼筋混凝土管材料價格雖低 。 但單位長度 自重大，強度低，施工、維護費用高，運用也高。玻璃鋼管的出現，綜合了鋼管和鋼筋混凝土應用中的優點。雖然玻璃鋼管的材料價格比鋼筋混凝高一些，但運輸、施工、維護費用比鋼筋混凝土管低合比較兩者價格差不多。
    總之，玻璃鋼管具有輕質高強、耐腐蝕、壽命長設計性好、施工方便等優點，加上工程造價低、綜合好等特點。這些特點決定了它的發展前景是無可限量所以說玻璃鋼管是目前大力推廣的新型材料。

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