玻璃鋼管道技術(shù)性能說明

1、玻璃鋼管道技術(shù)性能說明一、 玻璃鋼管的特點(diǎn)玻璃鋼管是一種輕質(zhì)，高強(qiáng)，耐腐蝕的非金屬管道。它是將有樹脂基體的玻璃纖維按工藝要求逐層纏繞到旋轉(zhuǎn)的芯模上。其管壁結(jié)構(gòu)合理先進(jìn)，能充分發(fā)揮材料的作用，在滿足使用強(qiáng)度的前提下，提高了剛度，保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。以其優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕，輕質(zhì)高強(qiáng)度，不結(jié)垢，抗震性強(qiáng)，與普通鋼管及鑄鐵管比較使用壽命長，綜合造價低，安裝快捷，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，被用戶所接受。玻璃鋼管道應(yīng)用領(lǐng)域涉及石油，化工，給排水等行業(yè)，近年來，我國玻璃鋼管道生產(chǎn)發(fā)展很快，數(shù)量逐年上升，應(yīng)用范圍及部門也越來越廣。具體特點(diǎn)如下：a) 玻璃鋼管材具有優(yōu)良的物理性能，它的比重為1.8-2.2，約為鋼管

2、的1/5-1/4，比鋼、鑄鐵或塑料的強(qiáng)度高，玻璃鋼管道的重量一般不大于同規(guī)格鋼管的1/3，物理力學(xué)性能優(yōu)良，此外，玻璃鋼管的膨脹系數(shù)與鋼管的大體相當(dāng)，熱傳導(dǎo)系數(shù)只有鋼管的0.5，具有很好的熱、電的絕緣性能。b) 耐化學(xué)腐蝕、抗老化、使用壽命長，使用壽命長達(dá)50年以上。適合輸送自來水、污水、各種酸、堿、鹽及有機(jī)溶劑等不同介質(zhì)。c) 水力特性是玻璃鋼管道的重要特征之一。水力特性優(yōu)異意味著流體壓頭損失小，可以選用較小管徑或功率較小的輸送泵，從而減少管線工程初期投資、節(jié)省電能、降低運(yùn)行成本。玻璃鋼內(nèi)表面相當(dāng)光滑，管及管件表面無裂紋管及管件沒有妨礙使用的凹凸不平的缺陷。一般表面粗糙率0.009，幾乎可以

3、認(rèn)為是“水力學(xué)光滑管”，在運(yùn)行中，鋼管、鑄鐵管、水泥管等的內(nèi)表面，經(jīng)常發(fā)生局部腐蝕，變得越來越粗糙，而玻璃鋼始終保持著新生管的表面光滑狀態(tài)。d) 安裝、維護(hù)費(fèi)用低，一般來說，玻璃鋼管道埋地不需要特殊的防腐處理；保溫層可以減薄，甚至不另做保溫處理；管道比較輕，吊裝設(shè)備噸位小，功率消耗少，玻璃鋼管長度比水泥管及鑄鐵管長，接頭相對減少，這些都會降低安裝和維護(hù)費(fèi)用。e) 設(shè)計(jì)靈活性大，改型周期短。玻璃鋼是將浸有樹脂基體的纖維增加材料，按照特定工藝條件逐層纏繞到芯模上并進(jìn)行適當(dāng)固化而制成的，管壁是一種層狀結(jié)構(gòu)，可以通過改變樹脂系統(tǒng)或采用不同的增強(qiáng)材料來調(diào)整玻璃鋼管的各項(xiàng)物理和化學(xué)性能，以適應(yīng)不同介質(zhì)和工

4、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。改型周期短，是纖維纏繞復(fù)合材料的顯著特點(diǎn)，各向同性的金屬管材無法與其相比。二、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)程1、 玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管 GB/T21238-20072、 埋地給水排水玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂管管道工程施工程序及驗(yàn)收規(guī)程 CECS 129：20013、 給水排水管道工程施工程序及驗(yàn)收規(guī)程 GB50268-19974、 玻璃纖維無捻粗紗 GB/T183695、 給排水管道用的橡膠密封圈材料規(guī)范 HG/T3091-19976、 纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法 GB/T14477、 纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法GB/T14498、 纖維纏繞增強(qiáng)塑料

5、環(huán)形試樣拉伸試驗(yàn)方法GB/T14589、 纖維纏繞增強(qiáng)塑料樹脂不可溶分含量試驗(yàn)方法GB/T257610、玻璃纖維增強(qiáng)塑料樹脂含量試驗(yàn)方法GB/T257711、增強(qiáng)塑料巴柯爾硬度試驗(yàn)方法GB/T3854三、設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管GB/T21238-2007要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)條件、原材料選擇、鋪層設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)及剛度設(shè)計(jì)等系列設(shè)計(jì)方案。管材采用玻璃鋼管，標(biāo)準(zhǔn)管有效長度為12m。管溝槽回填：按照埋地給水排水玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂管管道工程施工程序及驗(yàn)收規(guī)程-CECS129：2001（1）原材料選擇及性能1、 增強(qiáng)材料玻璃纖維表面氈：無堿，規(guī)格30g/m2針織氈

6、：無堿，規(guī)格380 g/m2纏繞紗：無堿玻璃纖維無捻粗紗，2400TEX玻璃纖維增強(qiáng)布：無堿，規(guī)格55g/m22、 結(jié)構(gòu)層樹脂采用196#不飽和樹脂樹脂澆筑體力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度60Mpa 拉伸彈性模量3.0Gpa 斷裂伸長率2.5% 熱變形溫度703、 內(nèi)襯樹脂采用3301#樹脂。樹脂澆筑體力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度60Mpa 拉伸彈性模量2.5Gpa 斷裂延伸率3.5%以上原材料均從具有很強(qiáng)的技術(shù)力量和加工設(shè)備、有良好的工程業(yè)績和良好的社會信譽(yù)的大型廠家訂購。選定原材料供應(yīng)廠家如下：名稱規(guī)格型號生產(chǎn)廠家備注內(nèi)襯層樹脂3301#秦皇島耀華玻璃鋼股份公司結(jié)構(gòu)層樹脂196#山東日新復(fù)合材料有限公司玻璃纖維

7、無堿表面氈30g/m2泰山玻璃纖維股份有限公司/浙江桐鄉(xiāng)巨石集團(tuán)有限公司玻璃纖維無堿針織氈380g/m2泰山玻璃纖維股份有限公司/浙江桐鄉(xiāng)巨石集團(tuán)有限公司玻璃纖維無堿無捻纏繞紗2400TEX泰山玻璃纖維股份有限公司/浙江桐鄉(xiāng)巨石集團(tuán)有限公司網(wǎng)布55g/m2泰山玻璃纖維股份有限公司石英砂20-70目河北省靈壽縣石英砂廠夾砂布70g/m2泰山玻璃纖維股份有限公司環(huán)烷酸鈷江陰前進(jìn)化工廠過氧化甲乙酮江陰前進(jìn)化工廠（2）玻璃鋼管道設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是依據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計(jì)原理，依據(jù)本公司的實(shí)際工藝條件、材料與結(jié)構(gòu)性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)的。管材由內(nèi)襯層、內(nèi)結(jié)構(gòu)層、外結(jié)構(gòu)層及外保護(hù)層組成。（3）管材外觀設(shè)計(jì)管的內(nèi)

8、表面光滑平整，無對使用性能有影響的龜裂、分層、針孔、雜質(zhì)、貧膠區(qū)和氣泡；管端部平齊；邊棱無毛刺；外表面無明顯缺陷。（4）管道連接設(shè)計(jì)連接方式：承插連接，接頭采用雙“O”型橡膠密封圈進(jìn)行密封?！癘”型橡膠密封圈采用三元乙丙橡膠圈。四、生產(chǎn)工藝本次投標(biāo)工程采用微控往復(fù)式定長纖維纏繞工藝制造玻璃鋼夾砂管道。這種制造工藝是在一個標(biāo)準(zhǔn)長度的旋轉(zhuǎn)芯模上制造玻璃鋼管道。通過調(diào)整芯模旋轉(zhuǎn)和玻璃纖維分布頭運(yùn)動的相對速度，按照設(shè)計(jì)的線型將玻璃纖維和樹脂材料均勻等厚地纏繞至金屬芯模上，由計(jì)算機(jī)控制整個纏繞過程，使管材的各結(jié)構(gòu)尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，并可以通過調(diào)整纏繞角和原材料比率來獲得不同的軸向及環(huán)向力學(xué)特性。纏繞工藝

9、過程包括內(nèi)襯制作、環(huán)向纏繞、螺旋纏繞及外防護(hù)層制作和固化等工藝過程，同時嚴(yán)格參照ISO9001質(zhì)量體系管道模式及全方位的質(zhì)檢措施，最大限度地保證產(chǎn)品質(zhì)量。玻璃鋼夾砂管的具體工藝流程如下：外纏繞結(jié)構(gòu)層樹脂層內(nèi)纏繞結(jié)構(gòu)層原材料準(zhǔn)備 內(nèi)襯層芯模準(zhǔn)備原材料準(zhǔn)備檢驗(yàn)后固化修整固化外防護(hù)層入庫具體制作方法如下：1、模具清理及準(zhǔn)備工作將新?lián)Q上的模具用紗布蘸上丙酮擦去模具表面油污，清除殘物，然后均勻打一層脫模蠟后，拋光處理，用滑石粉均勻擦拭模具表面，在脫模環(huán)處刷一層聚乙烯醇脫模劑，不得漏涂，晾干，成模。2、纏繞聚酯薄膜用膠帶紙將聚酯薄膜固定到插口端，讓芯模均速旋轉(zhuǎn)，等張力纏繞聚酯薄膜，薄膜纏近承口時，降低芯模

10、轉(zhuǎn)速，使芯模和承口環(huán)接封平齊，用剪刀剪斷薄膜，再用膠帶紙將接縫膠一圈，但膠帶紙不得起皺。最終保證薄膜平整，薄膜重疊寬度為20±5mm。3、內(nèi)表層制作在模具上的薄膜外面均勻噴一層內(nèi)襯樹脂，不得有漏噴處，在管道內(nèi)襯層內(nèi)表面形成一層富樹層。然后纏繞表面氈，要求表面氈浸透樹脂，不起皺，表面氈的搭接為表面氈寬度的一半，既上一遍表面氈即可形成兩層由表面氈加強(qiáng)的內(nèi)表層。用鋼卷尺測量搭接寬度以保護(hù)尺寸，趕盡氣泡，控制單位面積的樹脂用量，樹脂含量保證90%以上。4、次表層制作首先均勻噴一層內(nèi)襯樹脂，不得有漏噴處，然后纏繞無堿短切原絲氈或無堿針織縫邊氈，再噴一遍樹脂，纏繞玻纖網(wǎng)眼布并用氣壓輥滾壓，趕盡氣

11、泡，控制單位面積的樹脂用量，使該層樹脂含量在65%以上。短切氈網(wǎng)眼布搭接20±5mm，用鋼卷盡測量。5、內(nèi)纏繞結(jié)構(gòu)層纏繞在合格的內(nèi)襯層上，按設(shè)計(jì)鋪層纏繞內(nèi)纏繞層，首先應(yīng)按工藝設(shè)計(jì)中紗的根數(shù)和寬度穿紗，準(zhǔn)備好樹脂，并將計(jì)量泵上的固化劑調(diào)節(jié)桿調(diào)到要求的檔次（依化驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)樹脂此溫度下的指導(dǎo)配方而定），按設(shè)計(jì)方案向計(jì)算機(jī)輸入纏繞鋪層及纏繞角進(jìn)行纏繞，整個纏繞過程要求浸膠均勻，紗片不間紗、不重疊、不滑紗。環(huán)向纏繞樹脂含量為28%-35%，螺旋纏繞樹脂含量為28%-35%。6、外纏繞結(jié)構(gòu)層纏繞按設(shè)計(jì)鋪層纏繞外纏繞層。首先按工藝設(shè)計(jì)中的紗的根數(shù)和寬度穿紗，準(zhǔn)備好樹脂，按設(shè)計(jì)方案向計(jì)算機(jī)輸入纏繞鋪

12、層及纏繞角進(jìn)行纏繞，整個纏繞過程要求浸膠均勻，紗布不間紗、不重疊、不滑紗。環(huán)向纏繞樹脂含量為28%-35%，螺旋纏繞樹脂含量為28%-35%。7、外保護(hù)層制作外保護(hù)層是纏繞管道最外層時在樹脂中加入抗老化劑，并纏繞聚酯薄模，使管體表面形成一層富樹脂層。外保證層樹脂中紫外線吸收劑的加入，可以防止長期露天存放造成管道外表面老化。8、固化待固化至一定程度后進(jìn)行修整，膠圈裝入槽和承插口兩端面，然后進(jìn)行脫模，待檢。9、后固化室外溫度較低時采用80、3h固化爐后固化處理，室外溫度較高時需存放至少24小時，使得管道完全固化，滿足食品級衛(wèi)生要求。五、產(chǎn)品的壽命與經(jīng)營成本51產(chǎn)品壽命說明關(guān)于地下玻璃鋼管的使用壽命

13、，在玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管GB/T21238-2007標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定其設(shè)計(jì)使用壽命為50年。本公司產(chǎn)品的壽命依據(jù)是：1. 采用高質(zhì)量的無堿玻璃纖維和自動化纏繞工藝進(jìn)行纏繞，符合國際規(guī)范要求，可以滿足50年的使用壽命。2. 玻璃鋼管的破壞壓力是按工作壓力的6倍進(jìn)行設(shè)計(jì)的；可以確保50年使用壽命（AWWA、ASTM標(biāo)準(zhǔn)）。3. 良好的耐腐蝕性能和耐水性，是確保玻璃鋼管道50年壽命的基本保證。本公司之所以采用無堿玻璃纖維而不采用中堿玻璃纖維，其理由如下：目前尚無針對中堿玻璃纖維增強(qiáng)材料管道的使用壽命的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。因此采用中堿玻璃纖維無捻粗紗，在確保玻璃鋼管道的50年使用壽命方面缺乏依據(jù)。按照無堿無捻玻璃纖

14、維紗JC277-80標(biāo)準(zhǔn)和中堿無捻玻璃纖維紗JC278-80的標(biāo)準(zhǔn)，中堿無捻玻璃纖維的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求為無堿無捻玻璃纖維紗強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的83%。依據(jù)武漢理工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對采用中堿玻璃纖維制成的玻璃鋼制品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其強(qiáng)度為無堿玻璃纖維的70%左右。中堿無捻玻璃纖維的拉伸彈性模量為無堿無捻玻璃纖維紗的85%左右。玻璃鋼管長期處在水環(huán)境中，其耐水性十分重要。其耐水性取決于玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性，而其化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于玻璃的化學(xué)組成。玻璃鋼的耐水性實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸饕峭ㄟ^在玻璃纖維中析出Na2O量（mg）的實(shí)驗(yàn)來定量確定的。有文獻(xiàn)分析耐水性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：無堿玻璃纖維：4.1 mg，而中堿玻璃纖維：9.9 mg。因此，無堿玻璃纖維I級水解，而中堿玻璃屬于II級水解，無堿玻璃