玻璃鋼管道的技術特點及在我國的應用現狀分析論文名稱：玻璃璃鋼管道的技技術特點及在在我國的應用用現狀分析作作者：雷文摘摘要：本文介介紹了纏繞玻玻璃鋼管道的的技術特點，并并對其在我國國石油、化工工等領域的應應用情況進行行了分析。關鍵字：玻玻璃鋼管道TECHNICCALPRROPERTTIESAANDAPPPLICAATIONSTATUUSOFFW-FRRPPIPPESINNCHINNALeiWenn（LianyyunganngLiaanzhonngFRPPGrouupCo..Ltd）Abstracct：InthhispaaperttheteechniccalprroperttiersofFWW-FRPpipessaredescrribedandttheappplicaationssofFFRPpiipesiinChiinaarresummmerizzed.Keeywordds:FW-FRRPpippespropeertiessappliicatioon1前言國際上，纖纖維纏繞技術術始于本世紀紀40年代，1946年在美國申申請專利。50年代初期，開開始制作玻璃璃鋼管道，距距今已有40余年的歷史史。目前，國國際上玻璃鋼鋼管道工業發發展很快，年年產量日趨增增加，以美國國為例，年玻玻璃鋼管道使使用量100000km，且每年以5%～10％的速度遞遞增。我國纖維纏纏繞工藝始于于1958年，當時主主要是為“兩彈一機”國防建設服服務的。最早早應用于民用用的玻璃鋼管管道以手糊及及布帶卷繞為為主，這樣生生產的管道防防滲性能差，質質量不穩定，雖雖經多次試驗驗，也未能在在大范圍內推推廣使用。80年代末，我我國首次引進進玻璃鋼管道道纏繞設備，從從此，我國玻玻璃鋼管道工工業真正開始始了大發展。截截至1997年，玻璃鋼鋼管道纖維纏纏繞生產線已已有133條。其中43條為引進生生產線〔1〕，國際上一一些著名公司司也相繼在中中國成立合資資或獨資公司司，國內部分分廠家生產的的玻璃鋼管道道質量已經可可以和國際上上的產品相媲媲美，產品已已多次出口。玻玻璃鋼管道工工業在中國正正處于大的發發展期。盡管如此，與與我國巨大的的管道市場相相比．玻璃鋼鋼管道所占份份額仍很低，其其原因關鍵在在于尚有許多多用戶對纏繞繞玻璃鋼管道道的優良性能能還不十分了了解，對玻璃璃鋼管道在我我國的應用現現狀還缺乏足足夠的認識，對對選用玻璃鋼鋼管道仍抱遲遲疑、觀望的的態度。為此此，本文對纏纏繞玻璃鋼管管道的性能進進行詳細分析析，對其在我我國的應用現現狀進行總結結，以期進一一步推動我國國玻璃鋼管道道工業向前發發展。2特點2.1耐腐蝕蝕性能好纖維纏繞玻玻璃鋼管道結結構上分內襯襯層、結構層層及外保護層層三部分。其其中，內襯層層樹脂含量高高，一般在70％以上，其其內表面富樹樹脂層樹脂含含量高達95％左右。通通過對內襯所所用樹脂的選選擇，可使玻玻璃鋼管道在在輸送液體時時具有不同的的耐腐蝕性能能，從而滿足足不同的工作作需要；對需需外防腐的場場合，只需對對外保護層樹樹脂進行認真真選擇，便也也可達到不同同外防腐的使使用目的。根據不同的的腐蝕環境，可可選用不同的的防腐樹脂，主主要包括：間間苯型不飽和和聚酯樹脂、乙乙烯基樹脂、雙雙酚A樹脂、環氧氧樹脂及呋喃喃樹脂等，根根據具體情況況分別選用：：對酸性環境境，選用雙酚酚A樹脂、呋喃喃樹脂等；對對堿性環境，選選用乙烯基樹樹脂、環氧樹樹脂或呋喃樹樹脂等；對溶溶劑型使用環環境，選用呋呋喃等樹脂；；當酸、鹽、溶溶劑等腐蝕不不是十分嚴重重時，則可選選用價格較為為低廉的間苯苯型樹脂〔2〕。通過對內內襯層不同樹樹脂的選擇，便便可使玻璃鋼鋼管道廣泛用用于酸、堿、鹽鹽、溶劑等工工作環境中，表表現出良好的的耐腐蝕性能能。2．2水力學學性能優良纏繞玻璃鋼鋼管道內表面面光滑，內壁壁絕對粗糙度度僅為0.01mm，遠小于鋼鋼管及鑄鐵管管的內壁粗糙糙度見表1〔3〕，屬水力學學光滑管。表1不同管材材內壁絕對粗粗糙度管道類型新鋼管半新鋼管舊鋼管鑄鐵管玻璃鋼管粗糙度/mm0.1～0.220.2～0.330.5～0.880.6～1.000.01根據Hazenn-Willliams公式：Hf=〔442．7Q/（C×D2.663〕1.852(1)對纏繞玻璃璃鋼管道和新新碳素鋼管道道進行計算比比較：管內液液體流量相同同時，纏繞玻玻璃鋼管道輸輸送介質時所所引起的壓頭頭損失僅為同同管徑新碳素素鋼管的0.856倍〔4〕。另根據范寧寧公式（2）對纏繞玻璃璃鋼管道和鑄鑄鐵管進行計計算比較：當當管內流體流流速為1．0～2．0m/s時，管徑DN300～600mm的纏繞玻璃璃鋼管道輸送送流體時引起起的壓頭損失失約為同口徑徑鑄鐵管的2/3～1／2〔5〕。計算結果說說明：纖維纏纏繞玻璃鋼管管道的水力學學性能優于鋼鋼管或鑄鐵管管。2.3重量輕輕，安裝、運運輸方便玻璃鋼管道道比重約為1.6左右，僅是是鋼管或鑄鐵鐵管的1/4～1/5，實際應用用表明，在承承受同樣內壓壓的前提下，同同口徑、同長長度的玻璃鋼鋼管道，其重重量約為鋼管管的30％左右。正正因如此，玻玻璃鋼管道在在運輸時可套套裝運輸，節節省油耗及其其它費用；安安裝時，對中中小口徑的玻玻璃鋼管道一一般不需用重重型機械，有有的甚至可通通過人工搬運運，提高了安安裝速度。2．4比強度度高、力學性性能合理纏繞玻璃鋼鋼管道軸向拉拉伸強度為160～320MPPa，接近于鋼鋼管，比強度度更高，在結結構設計時，管管材自重可大大幅度減輕，安安裝十分容易易。對比情況況見表2。表2玻璃鋼管管道與鋼管強強度及比強度度材料比重拉伸強度/MPa比強度/MPaa高級合金鋼81280160A3鋼7.8540050鑄鐵7.424032纏繞玻璃鋼1.6160～3200100～20002．5導熱系系數低、熱應應力小玻璃鋼管道道與鋼管熱性性能數據對比比見表3。表3玻璃鋼管管道與鋼管熱熱性能參數對對比性能參數玻璃鋼管道鋼管導熱系數/W**(cm*℃)-10.2762.8熱膨脹系數/kk-11.12×100-51.23×100-5軸向熱應變之比比1.671軸向熱應力之比比111表中，熱應應變及熱應力力之比均為假假設玻璃鋼管管道與鋼管管管長相同、管管道兩端介質質溫差相同情情況下所推得得的結果。從從表中數據可可以看出，玻玻璃鋼管道的的導熱系數低低，僅為鋼管管的0．4％，因而具具有較好的保保溫性能，輸輸送介質時可可以降低熱能能損耗；另外外，從表3還可以看出出，當玻璃鋼鋼管道與鋼管管兩端有相同同的熱溫差時時，線脹系數數略大于鋼管管的玻璃鋼管管道將產生較較大的熱應變變，但由于玻玻璃鋼管道的的軸向拉伸模模量約11.2GGPa，鋼管的模模量為210GPPa，所以，溫溫差在玻璃鋼鋼管道上產生生的熱應力僅僅約為鋼管的的1/11。也就是說說，在實際使使用中，鋼管管需增加膨脹脹接頭以消除除管線上的熱熱應力集中，玻玻璃鋼管一般般卻可以不予予考慮〔4〕。玻璃鋼管管道的熱線脹脹系數使得它它具有良好的的抗熱耐寒特特性，可在地地表、地下、架架空、海底、沙沙漠、冰凍、潮潮濕等各種惡惡劣環境中使使用。2．6接頭少少、連接方式式多樣靈活纏繞玻璃鋼鋼管道單管長長度6～12m，甚至更長長，在長距離離管線安裝時時，所需接頭頭少，既能使使流動水阻降降低，也減少少了施工費用用，同時，管管線因接頭多多而發生滲漏漏的可能性也也較鋼管大為為降低。另外外，纏繞玻璃璃鋼管道的接接頭方式有多多種，主要包包括：承插膠膠接、平端對對接、（活套套）法蘭連接接、（帶鎖緊緊裝置）O形圈連接、螺螺紋連接等，可可根據具體施施工條件，靈靈活選擇接頭頭方式，從而而提高了工程程的可靠性。2.7電絕緣緣性能好鋼管、鑄鐵鐵管均為電的的良導體。玻玻璃鋼管道卻卻是絕緣體，擊擊穿電壓：12～16kV//mm，體積電阻阻率：～1014Ω．cm，表面電阻阻率：～1011Ω，絕緣性能能優良，可安安全地應用于于輸電、電信信線路密集區區和多雷區。2．8不生銹銹鋼管、鑄鐵鐵管在儲存、使使用過程中，會會因化學、電電化學的作用用產生局部電電池反應，表表面極易生銹銹，對輸送介介質往往會產產生污染，因因而，常需對對其表面進行行特殊防銹、除除銹處理；纖纖維纏繞玻璃璃鋼管道由于于是由非金屬屬材料制成，電電極電位高，表表面不會發生生氧化銹蝕，無無需處理，不不會污染水質質。2．9防污抗抗蛀玻璃鋼管內內壁潔凈光滑滑，難以被海海水或污水中中的甲貝、菌菌類等微生物物玷污蛀附。而而鋼管、鑄鐵鐵管或鋼筋混混凝土管內表表面卻很容易易被甲貝、牡牡蠣等附蛀寄寄生，且極難難清除，增大大粗糙率，使使有效管徑縮縮小，同時增增大流動阻力力，減少過水水斷面積。2．10可設設計性強根據具體使使用情況，可可對管道的具具體性能及形形狀進行設計計：①可對纏繞時時的纏繞角進進行設計，以以使管道具有有不同的縱／／環向強度分分配；②可對管道壁壁厚進行設計計，以使管道道可以承受不不同的內外壓壓；③可對材料進進行設計，以以達到不同的的耐腐蝕目的的、阻燃目的的、介電目的的等；④可對接頭方方式進行設計計，適用不同同的安裝條件件，以提高工工程安裝速度度；⑤可對產品形形狀進行設計計，以滿足具具體的形狀需需要。3應用3．1油田田(1)高壓壓管道油田所用的的高壓管道主主要包括注水水管和油井管管等，管徑較較小，大多在在DN50～200mm范圍內，壓壓力高，一般般介于5～30MPa之間，對玻玻璃鋼而言，條條件較為苛刻刻，國產的玻玻纖制品性能能上很難滿足足要求，生產產此類管道所所需玻纖需從從國外進口。目目前，僅有中中外合資哈爾爾濱史密斯玻玻璃鋼制品有有限公司在國國內生產此類類管道，并自自1994年起應用于于油田，己先先后為大慶油油田、吉林油油田、勝利油油田、長慶油油田、遼河油油田等提供了了幾十公里的的高壓玻璃鋼鋼管道。(2)中、低壓玻玻璃鋼管道油田生產過過程中使用的的大量管道中中，80％的管道是是用來輸送高高含水油、油油氣混輸及油油田采出水。由由于油田污水水介質條件苛苛刻，如勝利利油田采出的的污水，其礦礦化度可達5．7×104mg/L，含氯量可可達3×104mg/L且還有溶解解氧、CO2、硫化物等等腐蝕性物質質和硫酸鹽還還原菌，因而而，對金屬管管道的腐蝕相相當嚴重。選選用鋼質管道道最快在投產產后3個月就開始始穿孔〔6〕，一年報廢廢是常有的事事。所以，1983年勝利油田田開始嘗試使使用具有良好好耐腐蝕性能能的玻璃鋼管管道作為鋼管管替代品，80年代未、90年代初，纖纖維纏繞玻璃璃鋼管道在我我國大批量生生產，很快便便受到了油田田的普遍歡迎迎，國內幾個個大的油田，如如勝利油田、遼遼河油田、中中原油田、大大慶油田、克克拉瑪依油田田、江漢油田田等均大量采采用了中低壓壓纏繞玻璃鋼鋼管道，青海海的孕斯油田田、江蘇的江江都油田、河河北的華北油油田，青海的的格爾木油田田等也不同程程度地使用了了中低壓纏繞繞玻璃鋼管道道。青海的孕孕斯油田僅在在1990年就使用了20km，勝利油田田在1991～1992年期間，僅僅地面應用工工程中就使用用了近30km〔7〕，從而，在在過去的幾年年里，油田成成了玻璃鋼管管道的一個非非常重要的應應用市場。油油田目前使用用的中低壓玻玻璃鋼管道已已近千公里，其其選用的管徑徑大多介于DN50～700mm之間，輸送送的介質溫度度最高達78℃左右，壓力力一般為0．1～1．6MPa。為了確保纏纏繞玻璃鋼管管道能更好地地為油田服務務，油田系統統會同玻璃鋼鋼廠家及有關關設計、科研研院所，每兩兩年舉行一次次“玻璃鋼管道道在油田應用用技術推廣會會”，中國石油油天然氣總公公司從油田實實際出發，參參照美國石油油工業協會的的玻璃鋼管道道標準APISSpec115LR“SpeciificattionfforLoowPreessureeFibeerglasssLinnePippe”編制“低壓玻璃纖纖維管線管”技術規范，以以進一步規范范和推動纏繞繞玻璃鋼管道道在我國油田田的應用。3．2化工工在我國，玻玻璃鋼管道于于60年代率先在在化工領域應應用，但當時時的玻璃鋼管管道主要以布布帶纏繞和手手糊成型為主主，防滲性能能差，所以，在在化工領域并并未被大量推推廣使用，1988年，哈爾濱濱玻璃鋼研究究所等單位為為青海格爾木木鹽湖成功地地加工制作了了DN8000mm輸送鹽鹵的的玻璃鋼管道道，為玻璃鋼鋼管道在化工工領域的大范范圍應用起了了開路先鋒及及示范作用。自自進入90年代以來，玻玻璃鋼管道在在化工領域應應用面越來越越廣，雖然在在少量場合玻玻璃鋼管道使使用時也曾出出現過問題，但但總的狀況良良好。迄今，已已得到了化工工領域的普遍遍認可，國內內眾多化工企企業或工程均均大量選用了了玻璃鋼管道道，如：中國國五環化工公公司、岳陽化化工總廠、上上海石化滌綸綸廠、錦化化化工集團、蘇蘇州化工集團團、湖北化工工廠、青島山山青化工有限限公司、青海海格爾木鉀肥肥廠等單位及及湖北黃麥嶺嶺磷肥工程、大大峪口礦肥工工程、重慶鈦鈦白粉工程、銅銅陵金隆工程程等大的工程程。化工領域域選用玻璃鋼鋼管道呈上升升趨勢。根據據預測，至2000年，化工領領域約需用3萬t/a玻璃鋼，其其中，很大一一部分為管道道，到2010年，用于化化工防腐領域域的玻璃鋼將將以每年百分分之十幾的速速度遞增，增增長速度高于于其它領域，應應用前景廣闊闊。目前，我國國應用于化工工領域的玻璃璃鋼管道大多多用作工藝管管線及長距離離輸送管線。化化工領域使用用的玻璃鋼管管管徑一般較較小，大多在在DN8000mm以下，壓力力從常壓至4.0MPPa不等，溫度度：-40～l00℃。由于化工工廠家眾多，所所以，涉及的的介質條件包包括了酸、堿堿、鹽、溶劑劑、酸堿交替替等各個方面面。3．3給排水水1985年年，在深圳與與香港之間鋪鋪設輸水管線線，其中香港港一側用的是是從英國購進進的玻璃鋼管管，直徑分別別為DN22000mm、DN17000mm，總長50km，這是我國國在給排水領領域首次使用用玻璃鋼管道道，近幾年來來，由于食品品級樹脂在我我國已批量生生產，且質量量穩定，解決決了玻璃鋼管管道用于供水水時的衛生要要求，再加上上玻璃鋼加砂砂管道的出現現，降低了管管道制作成本本，所以，玻玻璃鋼管道用用于給排水領領域呈上升趨趨勢，市場競競爭激烈。據據報導：1994年，長9km的大慶西水水源至宏偉化化工區所用DN8000mm輸水管線、1995年，長5km的自貢供水水工程及北京京市政工程約約70km的DN9000mm、DN7000mm、DN6000mm管線、1996年，吉林永永吉長17kmDN3000mm、DN4000mm、DN6000mm供水管線、尚尚志長14kmDN5000mm、吉林農安安長5.1kmmDN5000mm的供水管線線，盤錦乙烯烯公司長30km加工用水管管道，以及其其它如杭州市市區DN6000mm主輸水管線線等均為玻璃璃鋼制造。另另外，湖北崇崇陽長約10kmDN7000mm的飲用水輸輸水管線正在在安裝中，江江蘇太倉市區區長約15kmDN12000mm的玻璃鋼排排水管線也正正在規劃與建建設中。用于給水領領域的玻璃鋼鋼管道大多為為中、小口徑徑，用于排水水領域的大多多為大、中口口徑，給排水水時壓力一般般均很低，所所以，耐腐蝕蝕性能好、重重量輕、安裝裝方便、水力力性能優異、但但一般不能承承受高壓力的的（加砂）玻玻璃鋼管道尤尤其適用于此此領域。隨著著我國經濟的的發展，市政政建設的發展展，玻璃鋼管管道在此領域域的應用將會會越來越多。3．4電站站玻璃鋼管道道應用于電站站始于80年代中、末末期，當時，西西藏羊八井地地熱電站選用用了日本生產產的玻璃鋼管管道用于循環環地熱水；海海口發電廠選選用了長24m、DN16000mm的玻璃鋼管管道循環發電電機冷卻用水水。之后，1990年、1992年，西藏羊羊八井地熱電電站在二、三三期擴建中再再次選用了近近500萬元的玻璃璃鋼管道，管管徑從DN500至DN9000mm不等，這些些管道使用至至今，狀況良良好。1996年，秦山核核電站在二期期建設中，選選用了DN18800mm、D