玻璃鋼夾砂管道在供水領(lǐng)域工程中的應(yīng)用

1、關(guān)于玻璃鋼夾砂管道在供水工程的應(yīng)用12/6/2007 一,產(chǎn)品簡(jiǎn)介1,夾砂玻璃鋼管道的發(fā)展纖維纏繞玻璃鋼管(以下簡(jiǎn)稱FRP管,誕生于1948年,1950年第一根聚酯FRP 管用于石油工業(yè),并逐步用于化學(xué)工業(yè)和軍用工業(yè).1954年,FRP管實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn),從此誕生了FRP管道工業(yè).五十年代是FRP管的幼年時(shí)期,這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是應(yīng)用領(lǐng)域相繼拓寬,化學(xué),石油及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都在試驗(yàn)應(yīng)用FRP管道,應(yīng)用的結(jié)果證明,FRP管道的耐腐蝕性能比傳統(tǒng)材料好得多,輕質(zhì)高強(qiáng),安裝維修費(fèi)用低,使用壽命長(zhǎng),運(yùn)行周期內(nèi)的總成本也比傳統(tǒng)材料低,顯示出了一系列的突出優(yōu)點(diǎn),從而為FRP管道工業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ).七十年代,

2、美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)頒布了玻璃鋼管標(biāo)準(zhǔn)AWWA C950,從而FRP管道工業(yè)進(jìn)入工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)階段,產(chǎn)業(yè)基本形成,其后該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過了多次修訂和補(bǔ)充,最新的95年版被認(rèn)為是世界上最權(quán)威的玻璃鋼管標(biāo)準(zhǔn),得到廣泛認(rèn)同和采用.八十年代,FRP管道已經(jīng)是通用的FRP制品.其中以FRP管為主的防腐市場(chǎng)僅次于汽車工業(yè)和建筑,位列第三.FRP管的生產(chǎn)和應(yīng)用已完全成熟.纖維纏繞夾砂玻璃鋼管誕生于七十年代,夾砂管的出現(xiàn),是對(duì)玻璃鋼管大規(guī)模推廣應(yīng)用的一大促進(jìn).純纖維纏繞玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)是比重小,強(qiáng)度高,耐腐蝕性能優(yōu)良.但其應(yīng)用于工程中時(shí),常表現(xiàn)為壁厚薄,強(qiáng)度富裕量大,剛度低,造價(jià)高,從而在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制.夾砂玻

3、璃鋼管是在純玻璃鋼管的中間,引入樹脂砂漿層,形成新的層合結(jié)構(gòu)體,從而在保留原玻璃鋼管道所有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,既提高了剛度,又降低了工程造價(jià).在低內(nèi)壓高外壓的FRP管工程實(shí)例中,外壓作用下的管壁中心附近區(qū)域的正壓力很小,由樹脂砂漿層承擔(dān),而高的應(yīng)力區(qū)則由位于管壁兩側(cè)的純纖維纏繞區(qū)承擔(dān).充分體現(xiàn)了復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性和物盡其能的特點(diǎn).因此在全世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展,現(xiàn)在在大口徑FRP管道中絕大多數(shù)為該種結(jié)構(gòu)工藝.2,玻璃鋼管道的構(gòu)造在玻璃鋼中,拉伸強(qiáng)度很高的玻璃纖維起著增強(qiáng)作用,而耐壓耐磨性較強(qiáng)的合成樹脂則作為基體材料粘結(jié)纖維,使其起共同的成型和承載作用.玻璃鋼管道的管壁結(jié)構(gòu),通常由兩部分組成:結(jié)構(gòu)層

4、由按設(shè)計(jì)纏繞角交叉纏繞的連續(xù)玻璃纖維粗紗作為增強(qiáng)骨架,以鄰苯型或間苯型不飽和聚酯樹脂作為粘結(jié)基體.其中,玻璃纖維的重量約占65-70%,樹脂的重量約占30-35%.為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度,在玻璃纖維纏繞層中間,可以增加樹脂砂漿層.內(nèi)襯層為防腐防滲層,由兩部分組成內(nèi)表面層是跟介質(zhì)接觸的最內(nèi)層,為耐蝕和第一道防滲層,樹脂含量在90%左右.次內(nèi)層由短切纖維織物增強(qiáng),耐蝕樹脂組成,含膠量可達(dá)70%以上,約2mm 左右,是防止介質(zhì)滲透的第二道屏障.玻璃鋼管的連接,一般采用承插式或法蘭對(duì)接,以優(yōu)質(zhì)橡膠密封圈作止水防漏.3,纖維纏繞夾砂玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)與其他材質(zhì)的管道比較,玻璃鋼管道具有以下一些顯著的優(yōu)點(diǎn):1耐腐蝕性

5、好,對(duì)水質(zhì)無影響:玻璃鋼管道能抵抗酸,堿,鹽,海水,未經(jīng)處理的污水,腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)流體的侵蝕.比傳統(tǒng)管材的使用壽命長(zhǎng),其設(shè)計(jì)使用壽命一般為50年以上.對(duì)夾砂玻璃鋼管道而言,更多的是在市政,城市輸配管網(wǎng)方面的應(yīng)用,由于其具有無毒,無銹,無味,對(duì)水質(zhì)無二次污染,無需防腐,使用壽命大大延長(zhǎng),安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),因此,受到了給排水行業(yè)的歡迎.2防污抗蛀:不飽和聚酯樹脂的表面潔凈光滑,不會(huì)被海洋或污水中的甲貝,菌類等微生物玷污蛀附,以致增大糙率,減少過水?dāng)嗝?增加維護(hù)費(fèi)用.玻璃鋼管道無這些污染,長(zhǎng)期使用潔凈如初.3耐熱性,抗凍性好:在-30狀態(tài)下,仍具有良好的韌性和極高的強(qiáng)度,可在-50-80

6、的范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用,采用特殊配方的樹脂還可在110以上的溫度工作.4自重輕,強(qiáng)度高,運(yùn)輸安裝方便:采用纖維纏繞生產(chǎn)的夾砂玻璃鋼管道,其比重在1.65-2.0,只有鋼的1/4,但玻璃鋼管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為180-300MPa,軸向拉伸強(qiáng)度為60-150MPa,近似合金鋼.因此,其比強(qiáng)度(強(qiáng)度/比重是合金鋼的2-3倍,這樣它就可以按用戶的不同要求,設(shè)計(jì)成滿足各類承受內(nèi),外壓力要求的管道.對(duì)于相同管徑的單重,FRP管只有碳素鋼管(鋼板卷管的1/2.5,鑄鐵管的1/3.5,預(yù)應(yīng)力鋼筋水泥管的1/8左右,因此運(yùn)輸安裝十分方便.玻璃鋼管道每節(jié)長(zhǎng)度12米,比混凝土管可減少三分之二的接頭.它的承插連接方式,安裝快

7、捷簡(jiǎn)便,同時(shí)降低了吊裝費(fèi)用,提高了安裝速度.5摩擦阻力小,輸送能力高:玻璃鋼管內(nèi)壁非常光滑,糙率和摩阻力很小.糙率系數(shù)為0.0084,而混凝土管的n值為0.014,鑄鐵管為0.013,因此,玻璃鋼管能顯著減少沿程的流體壓力損失,提高輸送能力.因此,可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益:在輸送能力相同時(shí),工程可選用內(nèi)徑較小的玻璃鋼管道,從而降低一次性的工程投入;采用同等內(nèi)徑的管道,玻璃鋼管道可比其他材質(zhì)管道減少壓頭損失,節(jié)省泵送費(fèi)用.可縮短泵送時(shí)間,減少長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用.6電,熱絕緣性好:玻璃鋼是非導(dǎo)體,管道的電絕緣性特優(yōu),絕緣電阻在1012-1015.cm,最適應(yīng)使用于輸電,電信線路密集區(qū)和多雷區(qū);玻璃鋼的傳熱系

8、數(shù)很小,只有0.23,是鋼的5,管道的保溫性能優(yōu)異.7耐磨性好:把含有大量泥漿,沙石的水,裝入管子中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)磨損影響對(duì)比試驗(yàn).經(jīng)300萬次旋轉(zhuǎn)后,檢測(cè)管內(nèi)壁的磨損深度如下:用焦油和瓷釉涂層的鋼管為0.53mm,用環(huán)氧樹脂和焦油涂層的鋼管為0.52mm,經(jīng)表面硬化處理的鋼管為0.48mm,玻璃鋼管為0.21mm.由此可以說明其相當(dāng)耐磨.8維護(hù)費(fèi)用低:玻璃鋼管由于上述的耐腐,耐磨和抗凍和抗污等性能,因此工程不需要進(jìn)行防銹,防污,絕緣,保溫等措施和檢修.對(duì)地埋管無需作陰極保護(hù),可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用70%以上.9適應(yīng)性強(qiáng):玻璃鋼管可根據(jù)用戶的各種特定要求,諸如不同的流量,不同的壓力,不同的埋深和載荷情況

9、,設(shè)計(jì)制造成不同壓力等級(jí)和剛度等級(jí)的管道.10工程壽命長(zhǎng),安全可靠.據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表明:玻璃鋼管道壽命可長(zhǎng)達(dá)50年以上.11工程綜合效益好:綜合效益是指由建設(shè)投資,安裝維修費(fèi)用,使用壽命,節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的長(zhǎng)期性,玻璃鋼管道的綜合效益是可取的,特別是管徑越大,其成本越低.當(dāng)進(jìn)一步考慮埋入地下的管道可使用好幾代,又無需年年檢修,更可以發(fā)揮它優(yōu)越的綜合效益.二,供水工程常用傳統(tǒng)管材的技術(shù)分析現(xiàn)中國(guó)常采用的傳統(tǒng)管材主要有:,連續(xù)灰鑄鐵管;,自應(yīng)力鋼筋混凝土管;,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管;,鑄態(tài)球墨鐵管;,球墨鑄鐵管;,鋼管.連續(xù)灰鑄鐵管這6種管材中,連續(xù)灰鑄鐵管曾在解放初期到80年代初,在我國(guó)大

10、量應(yīng)用,據(jù)國(guó)外資料報(bào)道,連續(xù)澆鑄鑄鐵管工藝在50年代首先在西德試驗(yàn)成功,然而多年來世界各國(guó)對(duì)這項(xiàng)工藝的技術(shù)資料介紹甚少,甚至西德國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)最終還是采用離心澆鑄工藝,這說明該項(xiàng)工藝應(yīng)用于生產(chǎn)有其固有的缺點(diǎn),但由于連續(xù)鑄鐵工藝的工裝設(shè)備簡(jiǎn)單,投資較少,上馬較快,其生產(chǎn)率比當(dāng)時(shí)落后的泥型半硬橫立澆工藝或砂型橫澆工藝要高,為了適應(yīng)當(dāng)時(shí)工農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展,需要大量管道,因此我國(guó)從60年代起相繼在各地采用連續(xù)鐵管工藝生產(chǎn)鑄鐵管,一直延續(xù)至今,用該工藝生產(chǎn)鑄鐵管確實(shí)具有工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)速度快,產(chǎn)量高的優(yōu)勢(shì),可惜的是該工藝先天不足,生產(chǎn)出來的管道,常在新排管試壓和投產(chǎn)運(yùn)行后發(fā)生爆管,斷裂.70年代初,此類爆管在我國(guó)

11、各地水司屢有發(fā)生,開始引起同行警覺,到80年代爆管的情況加劇,不僅影響正常供水服務(wù),有時(shí)還造成災(zāi)難性后果,經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響甚大.例如:,北京市自來水公司于1974-1975年間,鋪設(shè)的上海鑄管廠的DN1200連續(xù)灰鑄鐵管,由于施工和試壓過程中發(fā)生多次爆管,達(dá)不到設(shè)計(jì)和使用標(biāo)準(zhǔn)全線拆除,損失巨大;,天津市自來水公司1987年在黑牛城道的1200連續(xù)灰鑄鐵管一次爆管,淹沒農(nóng)田就賠償30萬元,后曾發(fā)生過多次爆管,被迫改換鋼管;,上海四平路的1500灰鑄鐵管,1977年投產(chǎn)通水后,在1982年,1985年,1986年三年內(nèi)連續(xù)三次發(fā)生特大爆管,共有1643戶居民進(jìn)水受淹,一批工廠停產(chǎn),馬路積水及膝,

12、交通中斷,直接經(jīng)濟(jì)損失近800萬元;,山東維坊自來公司1條800鑄鐵管線,全長(zhǎng)8.3km,通過加壓泵站打到高地,在1986年工程投產(chǎn)后兩年多時(shí)間中,先后爆管28次,每次都沖毀大片農(nóng)田,而且每次爆管全市停水2天,損失巨大.以上資料僅是過去資料中反映出來的一部分,其實(shí)不少城市,灰鑄鐵管爆破事例都有一本帳,后經(jīng)多次事故的分析,認(rèn)為與該管的工藝有關(guān),因?yàn)檫@種工藝在生產(chǎn)過程中,不可避免地在管外壁產(chǎn)生過冷區(qū),使這個(gè)部位的材質(zhì)變脆,強(qiáng)度較別處低,又由于工藝的性質(zhì),整個(gè)管體組織比較疏松,易生氣孔,這都是該工藝的固有缺點(diǎn),因此我國(guó)在80年代中,后期已很少用灰鑄鐵管,而使用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管或自應(yīng)力混凝土管(注:

13、直徑200的灰鑄鐵管道可以, 但要全部采用柔性接口.2.自應(yīng)力鋼筋混凝土管,國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少,主要是由于其存在后期膨脹問題,易引起管壁材質(zhì)變疏松,與其相近的還有石棉水泥管,因本身材質(zhì)不耐碰撞,易于損壞,抗震性極差,已被淘汰.3.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,預(yù)應(yīng)力水泥管的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約金屬,在正常土質(zhì)下無需內(nèi)外防腐,價(jià)格便宜,而且是柔性接口.從營(yíng)口,唐山等地震的調(diào)查資料表明:金屬管損壞嚴(yán)重,而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管反而損壞最少.但其缺點(diǎn)也是明顯的,笨重,搬運(yùn)損壞率高,缺乏配套管件,另外還有幾點(diǎn)問題也日益在應(yīng)用過程中顯現(xiàn)出來.,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道通常作為耐腐蝕管道使用,但國(guó)內(nèi)使用情況表明,在腐蝕性地帶如鹽堿地帶,海

14、濱地區(qū)或部分非強(qiáng)腐蝕地區(qū),因環(huán)筋銹蝕發(fā)生了爆管事故,例如包頭市鋪設(shè)的DN1400預(yù)應(yīng)力鋼筋泥凝土管,由于長(zhǎng)期浸泡在腐蝕性的溝槽中,兩年后環(huán)筋銹蝕,斷裂造成全線報(bào)廢;山西省一輸水管線1976年施工的DN900預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,1978年試通水,至1982年就爆裂17次;山東一條DN1000的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管于1981鋪設(shè)后,因鋼筋斷裂嚴(yán)重而報(bào)廢;1984年北京市自來水公司水源八廠在100m距離內(nèi)曾發(fā)生過兩次爆管;錦州市自來水公司在1987年5月新建百股泵站試車時(shí),由于泵站向水池送水,地形高差23m,管道為800預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,管線長(zhǎng)度為5.23Km,泵站出口壓力0.31Mpa,一臺(tái)水泵單

15、機(jī)運(yùn)行,為倒換機(jī)組,停泵后開啟另一臺(tái),造成爆管,管身的環(huán)向鋼筋均斷裂,出現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)70cm寬30cm的洞.另外國(guó)外的情況也同樣,他們認(rèn)為在管材埋在氯離子含量超過500ppm時(shí)就極易發(fā)生事故:在1946年法國(guó)在北非鋪設(shè)了一條預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,多次發(fā)生環(huán)向鋼筋銹蝕事故;阿根廷的Conodoro預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,鋪設(shè)于1962-1964,由于土壤的腐蝕,1968年因鋼筋銹蝕而管道破裂,分析其產(chǎn)生原因,主要有,第一:由于水泥漿保護(hù)層是后期噴涂施工,與預(yù)制的芯管結(jié)合不好,往往為外水或濕氣滲入,使預(yù)應(yīng)力鋼筋氧化銹蝕,導(dǎo)致破斷事故;第二:是水泥砂漿與鋼筋的粘接界面處理不合理.由于水泥的吸水性,在水分進(jìn)入

16、管內(nèi)時(shí),極易破壞該界面并銹蝕鋼筋,同時(shí)由于其是脆性材料,易引起突發(fā)事故.,水力性能差,能耗高.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的管內(nèi)糙率系數(shù)在幾種管材中是最高的,其n=0.013-0.014,這樣對(duì)于同樣輸水量,同等管徑的管線,其沿程阻力就高,需要增大泵的揚(yáng)程,增大初期投資,同時(shí)運(yùn)行費(fèi)用因耗電量大,也大幅度增大,而且從其工藝分析其芯管大都采用離心法成型,混凝土的水灰比較大,在離心力的作用下,粗骨料偏靠管的外壁,而管內(nèi)壁則由于細(xì)骨料和水分的析出,其強(qiáng)度和耐腐性較差,當(dāng)管內(nèi)受水流長(zhǎng)期沖刷和浸泡后,內(nèi)壁可能發(fā)生磨損和剝蝕,糙率增大,增大了水頭損失.,水泥砂漿襯里在某些情況下會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響,試驗(yàn)表明如砂漿受到

17、能溶解石灰的水侵蝕會(huì)導(dǎo)致砂漿流失,砂漿受損,水被堿化,PH值升高,增加氯耗,水消毒的效果受到影響等.,管件不配套,管件通常選用鑄鐵管件,兩者的承壓能力,使用壽命,耐蝕狀況不一樣,因此埋下事故隱患.例如:廣州市自來水公司的一次爆管,在1990年9月10日早6時(shí)許,該市的環(huán)市東路花園酒店門口車行道下,DN800mm管突然爆裂,該管為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,該處正常壓力為0.3MPa左右,爆管時(shí)水柱升天約10m高頓時(shí)馬路淌水,水深約0.5m左右,造成交通嚴(yán)重阻塞,最后檢查發(fā)現(xiàn)是為鑄鐵三通發(fā)生爆裂造成.4.球墨鑄鐵管和鑄態(tài)球墨鑄鐵管球墨鑄鐵管和鑄態(tài)球墨鑄鐵管都是將鑄鐵球化處理后離心澆鑄而成,只是在工藝制造

18、上前者經(jīng)過退火處理,而后者不經(jīng)過退火處理.鑄態(tài)球墨鑄鐵管的性能比一般灰鑄管高一些,但質(zhì)量與球墨鑄鐵管還是相差不少,只是一個(gè)過渡產(chǎn)品,隨著球墨鑄鐵管產(chǎn)量的增長(zhǎng),規(guī)格不斷全面,人們的質(zhì)量意識(shí)不斷提高,其已被逐漸淘汰.球墨鑄鐵管的優(yōu)點(diǎn)是明顯的.抗拉強(qiáng)度高,是一般灰鑄鐵管的3倍韌性好,延伸率高,為5-15%,而一般灰鑄鐵管為0工作壓力可2.45MPa,而一般灰鑄鐵為0.74MPa;耐沖擊,耐震動(dòng),耐腐蝕,比鋼管好.但其也有自身的缺陷,其一是造價(jià)較高,只比鋼管略低.此外:其耐腐蝕雖比鋼管要好,但是其管壁薄,埋設(shè)在土壤中受蝕穿孔的速度比灰鑄鐵管快得多,若外防腐作得不夠 ,幾乎在5-8年內(nèi)就發(fā)生腐蝕穿孔,而

19、管材在腐蝕土壤中的受腐蝕速度達(dá)0.5-1.5mm/a, 因此球墨管的外腐蝕一定要按要求做好,而這點(diǎn)在生產(chǎn),施工,安裝中不易保證,造成事故隱患.其內(nèi)襯一般為水泥砂漿涂敷,與前面分析的預(yù)應(yīng)力筋混凝土一樣對(duì)水質(zhì)有影響,而且由于水泥與鑄鐵性能差異較大,在外沖擊,內(nèi)壓,溫度變化等條件下,水泥砂漿襯里更易裂紋,導(dǎo)致水分滲入,甚至剝落,造成水阻增大,影響水質(zhì).5.鋼管鋼管由于其材質(zhì)較輕,強(qiáng)度高,韌性好,可以承受較高內(nèi)壓,制造使用靈活,并且能適應(yīng)復(fù)雜或惡劣的地質(zhì)情況, 因此在我國(guó)也得到了很大的應(yīng)用,但由于其內(nèi)外防腐處理麻煩,整體造價(jià)高,根據(jù)當(dāng)前國(guó)情和為了節(jié)約金屬,應(yīng)在特殊需要處或其它管材難以替代時(shí),采用鋼管,

20、鋼管在應(yīng)用時(shí)的主要技術(shù)問題是外防腐和內(nèi)壁處理問題.首先外防腐的問題很關(guān)鍵,其外防腐質(zhì)量的好壞直接影響其使用壽命.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)鋼管的外防腐主要為:遮蓋型做法,對(duì)于鋼管均要求為加強(qiáng)型或特加強(qiáng)型外防腐,有部分地區(qū)推行陰極保護(hù),對(duì)于遮蓋型的外防腐辦法一般為涂料如石油瀝青,環(huán)氧煤瀝青等,后者在低溫時(shí)不易固化,而且在現(xiàn)場(chǎng)焊口施工時(shí)問題更多,原先曾用過過氯磺化聚乙烯,由于溶劑太多,易生針孔,抗擊穿不合格,部分地區(qū)明確不再使用.對(duì)于陰極保護(hù)其防腐效果比較好,但是由于采用犧牲陽(yáng)極的辦法,在日后運(yùn)行中必須定期更換陽(yáng)極,增高了運(yùn)行費(fèi)用和工作.再說內(nèi)壁處理問題,一般采用的方法有三種:防腐涂料,樹脂砂漿,水泥砂漿.三種辦法

21、都存在兩個(gè)問題:第一是防腐層與鋼管的粘結(jié)強(qiáng)度問題,水泥砂漿前面已經(jīng)說過,對(duì)于防腐涂料和樹脂砂漿兩種方法都要求鋼管內(nèi)表面完全除銹才能施工,但這一點(diǎn)很難做到完好.因此銹點(diǎn)部分就造成了日后分層剝離的起源,形成腐蝕和結(jié)垢;第二是鋼管絕大多數(shù)都是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)焊施工,在焊完后進(jìn)行防腐,只能是人工進(jìn)行,質(zhì)量不易控制.而且,對(duì)于直徑較小的管,由于人員無法進(jìn)去施工,就不再防腐了,也造成了日后焊縫破壞的隱患.根據(jù)幾次鋼管的爆管事故分析,主要是焊縫質(zhì)量不高或焊縫腐蝕造成的.此外,所有的傳統(tǒng)管道都存在對(duì)水錘作用承載能力差,極易引起重大事故,水錘的引起原因是多方面的,比如:排氣閥設(shè)置不當(dāng)或失靈,在突然停電或機(jī)泵開停時(shí),以及閥

22、門的快速關(guān)閉,都會(huì)引起水錘作用,即內(nèi)壓的突然增高,其增高的比例與管材的環(huán)向拉伸模量和壁厚與直徑的比例有關(guān),由于傳統(tǒng)管材不是環(huán)向拉伸模量過高,就是壁厚太厚,或者兩者兼而有之,造成水錘引起的壓力增高相當(dāng)大,而管材的自身承載力不夠(其安全系數(shù)只有1.2-5,不同管不一樣造成破壞.玻璃鋼管材作為一種新興材料,在發(fā)明初期就考慮到了傳統(tǒng)管材的主要缺陷,在日后不斷完善中已全部避免了傳統(tǒng)管材的缺點(diǎn),比如:1 腐蝕問題:由于玻璃鋼管道為高性能的樹脂和高強(qiáng)纖維的復(fù)合材料,其可耐大部分酸,堿,鹽的腐蝕,故對(duì)于水或者土壤的腐蝕,不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何影響.對(duì)水質(zhì)的影響在給水管線中,玻璃鋼管道采用的內(nèi)襯樹脂為高韌性食品級(jí)樹脂

23、,通過國(guó)家衛(wèi)生部及地方防疫部門的檢測(cè),滿足國(guó)家飲用水要求,而且,該產(chǎn)品在電子行業(yè)的電子用純水系統(tǒng)和食品釀造行業(yè)的大量使用也證明其對(duì)水質(zhì)無任何不良影響,同時(shí),中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和北京市衛(wèi)生防疫站聯(lián)合做的試驗(yàn)表明,在通過對(duì)不同材質(zhì)的水箱儲(chǔ)水進(jìn)行物理,化學(xué),有機(jī)物檢測(cè)對(duì)比后,玻璃鋼材質(zhì)對(duì)水的影響最小,幾乎微不可測(cè),只有通過先進(jìn)的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS和電噴霧質(zhì)譜(ESIMS等技術(shù)才可以測(cè)出(當(dāng)時(shí)比較的其它材質(zhì)有:搪瓷鋼板,不銹鋼板,鍍鋅鋼板等.水力特性:由于玻璃鋼管為內(nèi)芯模成型,內(nèi)表面極為光滑,通過中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水力學(xué)研究所的測(cè)定,該種管道的糙率系數(shù)只有0.0084,同時(shí),由

24、于其內(nèi)壁光滑,且有優(yōu)異的抗蝕性能,不會(huì)產(chǎn)生水垢和微生物的滋生,有效保證水質(zhì),保持水阻的穩(wěn)定.而且鋼管一般為0.012,水泥管或水泥砂漿襯里管一般為0.014左右,而且傳統(tǒng)管材還存在日后水阻增大和表面結(jié)垢的現(xiàn)象.強(qiáng)度高,有效適應(yīng)壓力的變化玻璃鋼管的極限強(qiáng)度通過合理設(shè)計(jì)可達(dá)300MPa,超過了碳鋼的強(qiáng)度,而且其設(shè)計(jì)安全系數(shù)大于6,故根據(jù)前面所講的一則玻璃鋼本身的模量低,壁厚與直徑比小,其引起的水錘壓力小;二則管材的安全系數(shù)高,故在壓力有一定的波動(dòng)或運(yùn)行中產(chǎn)生水錘作用時(shí)管材也不會(huì)破壞.使用壽命長(zhǎng)由于其耐腐蝕,強(qiáng)度高,安全系數(shù)大,其設(shè)計(jì)壽命為50年以上.三,玻璃鋼夾砂管道經(jīng)濟(jì)分析:選擇工程用的管材不僅

25、要求考慮技術(shù),質(zhì)量的可靠性,先進(jìn)性,還要考慮其經(jīng)濟(jì)性.對(duì)于經(jīng)濟(jì)性的問題,由于我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀,資金狀況比較緊張,所以有部分地區(qū)或部門只考慮管材施工的一次性投資,但是也有不少地區(qū)或部門則有長(zhǎng)遠(yuǎn)地考慮,他們?cè)谕顿Y決策時(shí),還考慮到了壽命周期內(nèi)管線的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用.這一點(diǎn)正是符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策,也正是水利部和中冠公司舉辦這次會(huì)議的基本想法.前期國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的先污染,后治理的現(xiàn)象,正是由于當(dāng)時(shí)缺乏了長(zhǎng)期考慮發(fā)展的原因.下面就以DN600的管為例,以管材中價(jià)格最低的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管與玻璃鋼加砂管進(jìn)行比較,(鋼管,球墨鑄鐵管的價(jià)格一般比玻璃鋼夾砂管要高,而自應(yīng)力鋼筋混凝土管,石棉水泥管,連續(xù)

26、灰鑄鐵管基本上已在壓力輸送管線中淘汰.取輸水量為3萬噸/天,即:30000/(24X3600=0.347m3/s設(shè)管頂埋深1.2m,壓力0.6MPa,FRP管為2500剛度管材綜合造價(jià):管材綜合造價(jià)即一次性投資,管材價(jià)格與安裝施工費(fèi)用等組成.預(yù)應(yīng)力管材價(jià)格是根據(jù)我們所調(diào)查最低價(jià)格為計(jì)算依據(jù),安裝費(fèi)用為參照全國(guó)工程預(yù)算定額制作(河北管徑管材管材價(jià)格安裝費(fèi)用管道綜合造價(jià)元/m600PCP30047.84347.84600RPMP45037.84487.84500RPMP33030.99360.99注:1.PCP代表預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,RPMP代表玻璃鋼夾砂管;2.安裝費(fèi)用包括布管(PCP管未計(jì)入,

27、承插安裝,系統(tǒng)水壓試驗(yàn),管道清洗消毒等;3.玻璃鋼管的取費(fèi)是參照球墨鑄鐵管的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的2.管線運(yùn)行費(fèi)用管線運(yùn)行費(fèi)用即輸送介質(zhì)時(shí)為克服摩擦阻力及靜水頭所需的泵動(dòng)力與管線的維護(hù)費(fèi)用之和,根據(jù)前面的技術(shù)分析,由于RPMP管比預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的安全度高許多,(無論強(qiáng)度還是耐腐蝕RPMP管應(yīng)比PCP管的維護(hù)費(fèi)用少,但因?yàn)閲?guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,暫在此不與計(jì)算,假定兩者維護(hù)費(fèi)用相同,只計(jì)算泵動(dòng)力費(fèi)用.水頭損失按曼寧公式計(jì)算V=1/nR2/3S1/2n-糙率系數(shù)R-水力半徑對(duì)滿流管R=D/4S-水力強(qiáng)度 S=HL/LHL-水頭損失L-管線長(zhǎng)度經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換:HL=10.294(q2n2/D5.33年動(dòng)力費(fèi)用計(jì)

28、算公式: Py=(9.8GFHLt/EPc其中:G:介質(zhì)比重 F:流量 t:年運(yùn)行時(shí)間 E:泵效率 Pc:動(dòng)力價(jià)格,本文取0.52元/千瓦時(shí);壽命期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算公式為:A=Py1-(1-iN/i其中:Py:年動(dòng)力費(fèi)用i:損失收益率N:設(shè)計(jì)壽命,雖然RPMP的壽命大于PCP管,但本比較方案按統(tǒng)一壽命40年計(jì),另外由于RPMP管內(nèi)壁光滑,沿程阻力小,可以在不改變泵的楊程的前提下縮小管徑:以DN600為例,保持HL不變. 則:D玻=(n玻/n水2/5.33D水=(0.0084/0.0142/5.33600=495mm=500mm下面為管線運(yùn)行費(fèi)用比較表不同管材克服水頭損失所需動(dòng)力比較項(xiàng)目名稱:X

29、XXX工程工程性質(zhì):輸水管線管材類型:PCP和RPMP輸入單位RPMPPCP管徑Dmm500600600管線長(zhǎng)度LKm1.01.01.0流量FM3/日300003000030000介質(zhì)比重GKg/m3100010001000泵效率E%707070動(dòng)力價(jià)格PC元/千瓦時(shí)0.520.520.52設(shè)計(jì)壽命N年404040投資收益率i 10%10%10%曼寧糙率系數(shù)n0.00840.014輸出沿程水頭損失HLM3.521.333.7所需功率HP千瓦17.16.4618年動(dòng)力消耗W千瓦時(shí)/年14979656590157680年動(dòng)力費(fèi)用 Py元/年778942942781994壽命期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值A(chǔ)萬元76

30、.72628.98680.764管材壽命周期總投資:以上兩項(xiàng)之和即得到壽命周期總投資額: 管材壽命周期總投資額比較表(1km管材GRPGRPPCP直徑(mm500600600壽命(年404040年泵動(dòng)力費(fèi)用(元778942942781994全期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值(萬元76.72628.98680.764管材安全造價(jià)(萬元36.09948.78434.784壽命期總投資現(xiàn)值(萬元112.82577.77115.548由于在以上計(jì)算中對(duì)壽命差異,維護(hù)費(fèi)用等未作考慮,實(shí)際工程中RPMP管的經(jīng)濟(jì)性要比PCP管好得多.四,玻璃鋼夾砂管道的應(yīng)用玻璃鋼夾砂管道由于其自身的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在市政給排水,電廠補(bǔ)給水或循

31、環(huán)水,污水處理,石油化工工業(yè)等許多方面.從國(guó)外的應(yīng)用來看,尤其是一些發(fā)達(dá)的西方國(guó)家,如西歐,美國(guó),玻璃鋼管道已在相當(dāng)大的領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)管材,如在美國(guó),1984年統(tǒng)計(jì)在管道系統(tǒng)中的應(yīng)用已達(dá)15萬公里,其中較大口徑的管道大都采用玻璃鋼夾砂管,中意公司的合資外方意大利Sarplast集團(tuán),截止到1992年在世界各地就施工了1400多公里.從國(guó)內(nèi)的應(yīng)用來看,玻璃鋼夾砂管道的應(yīng)用也呈大幅度上漲趨勢(shì),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)使用的400以上玻璃鋼夾砂管道已近千公里,做為全國(guó)玻璃鋼工業(yè)的龍頭企業(yè)-中意公司,則從94年起就已作了近300公里的管道,直徑從400-1400(詳見附表今年預(yù)計(jì)可達(dá)100公里以上,而且已被

32、國(guó)家建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣使用項(xiàng)目.五,玻璃鋼夾砂管道訂貨及施工辦法玻璃鋼夾砂管道的訂貨須知:一般來說,玻璃鋼夾砂管道規(guī)格的選擇由使用單位根據(jù)工程的實(shí)際勘測(cè)情況和設(shè)計(jì)情況,提供數(shù)據(jù)給玻璃鋼管生產(chǎn)廠家,由生產(chǎn)單位按AWWA-C950標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,確定規(guī)格,所以使用單位一般要提供如下數(shù)據(jù):業(yè)主應(yīng)向生產(chǎn)廠家提供如下的數(shù)據(jù):(1. 管的公稱直徑(依標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑選取(2. 工作壓力(依水力學(xué)計(jì)算(3. 波動(dòng)壓力(考慮水壓,水錘的影響(4. 管路兩側(cè)回填土的土壤條件(土壤類別,回填的壓實(shí)系數(shù)(5. 回填土比重(6. 最大覆蓋土深度和最小覆蓋土深度(7. 動(dòng)載荷(8. 設(shè)計(jì)真空負(fù)壓(考慮管路之中真空的影響(9.

33、 平均使用溫度和范圍(10.地下水距地表的深度若有其它的特殊要求,同時(shí)提出.除向生產(chǎn)廠家提供使用條件之外,訂貨商還應(yīng)當(dāng)明確如下問題:對(duì)于定長(zhǎng)的夾砂管道,其管道的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為12米,但鋪設(shè)在管路之中,由于采用的是承插式連接,應(yīng)當(dāng)以每根管的有效長(zhǎng)度來計(jì)算管道的使用量.一般來講,12米定長(zhǎng)管的有效長(zhǎng)度為11.74米.舉例:假定鋪設(shè)直管段管線長(zhǎng)為1000米,則需要有效長(zhǎng)度為11.74米的定長(zhǎng)管數(shù)量為:1000米11.74米/根85根.為了配合用戶需要,對(duì)于非定長(zhǎng)的管道,廠家也可以生產(chǎn),從設(shè)備能力上說,玻璃鋼夾砂管道,可生產(chǎn)任意長(zhǎng)度的(12米的管,但為了保證廠家的生產(chǎn)效率和充分發(fā)揮設(shè)備加工能力,需征詢廠家

34、的意見,一般來說,廠家可以提供3米,4米,5米,6米的非定長(zhǎng)管道.對(duì)于管路之中的管件及附件,應(yīng)給出相應(yīng)的簡(jiǎn)圖,廠家生產(chǎn)的管件,僅是依照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造,如彎頭的角度,遵從下表:彎頭的角度單位:度57.51011.251522.523045607590非以上標(biāo)準(zhǔn)角度的彎頭,應(yīng)在定貨時(shí)向廠家特別提出 .同時(shí),為了明確管件,如管路之中的排氣三通,排水三通,閥門井中的法蘭,三通等,都是應(yīng)以簡(jiǎn)圖的說明形式訂貨.4一般來說,當(dāng)鋪設(shè)管路時(shí),經(jīng)常遇到湊活節(jié)以及由于管件的結(jié)構(gòu)尺寸的變化,或臨時(shí)的施工開挖,而造成的分段施工,這時(shí)會(huì)產(chǎn)生的管與管之間的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接.而且無論計(jì)劃的怎樣好,要想完成管線的施工,現(xiàn)

35、場(chǎng)的平端糊口是必不可少的,究于此點(diǎn),購(gòu)貨方應(yīng)向生產(chǎn)廠明確提出關(guān)于平端糊口的問題.以便取得生產(chǎn)廠專業(yè)人員的幫助.施工辦法:玻璃鋼管道的施工安裝與傳統(tǒng)管材的施工安裝大同小異,主要區(qū)別為以下兩點(diǎn):承插連接(帶打壓嘴玻璃鋼夾砂管道采用承插雙O型膠圈密封,(帶打壓嘴,承口和插口與管子做為一體,該種連接方法能使安裝方便快捷,保證質(zhì)量,其安裝要點(diǎn)為:鋪設(shè)方法將管子置于管溝邊上,徹底清除承插口部位的砂土及泥渣等.然后用手在承插口內(nèi)表面沿圓周方向滑動(dòng),檢查是否光滑,若有固化樹脂殘余物,可用扁鏟輕輕除去.同時(shí)檢查密封槽深度是否一致,在吊裝和運(yùn)輸中是否有損壞等.在管溝內(nèi)的承插口連接處挖一工作坑,以免承口和插口接觸砂

36、土,然后將管子下在管溝內(nèi).回填或固定第一節(jié)管子并在端部留出回填段,該段長(zhǎng)以滿足下節(jié)管子承插操作和檢查為宜.將下一節(jié)管子下于管溝內(nèi),兩節(jié)管之間最小要留 30cm 的空間, 以便于操作和檢查. 再次用布清理承口和插口連接區(qū)域,并在承口內(nèi)部涂一層中性潤(rùn)滑劑. 再次清理插口密封槽.取一個(gè)橡膠密封圈檢查其內(nèi)徑和接頭,并涂以中性潤(rùn)滑 脂.若承口內(nèi)部和密封的任何部位缺少潤(rùn)滑脂都會(huì)影響順利地插入. 將密封圈套住密封槽的下部,并用力向上提,使其全部落入密封槽內(nèi),槽中的 密封圈不允許有捻.用手沿密封圈圓周方向檢查其落入情況.對(duì)于大口徑管 子,再一次往密封圈上涂潤(rùn)滑脂. 將兩節(jié)管子的軸線找正找直,并使插口慢慢接近承口.當(dāng)密封圈接觸到承口 時(shí),檢查密封圈和其它