玻璃钢管道的技术特点及在我国的应用现状分析

摘要：本文介绍了缠绕玻璃钢管道的技术特点，并对其在我国石油、化工等领域的应用情况进行了分析。

关键词：玻璃钢 管道

TECHNICAL PROPERTIES AND

APPLICATION STATUS OF FW-FRP PIPES IN CHINA

Abstract： In this paper the technical propertiers of FW-FRP pipes are described and the applications of FRP pipes in China are summerized.

Keywords: FW-FRP pipes properties application

1 前 言

国际上，纤维缠绕技术始于本世纪40年代，1946年在美国专利。50年代初期，开始制作玻璃钢管道，距今已有40余年的。目前，国际上玻璃钢管道发展很快，年产量日趋增加，以美国为例，年玻璃钢管道使用量10000km，且每年以5%～10％的速度递增。

我国纤维缠绕工艺始于1958年，当时主要是为“两弹一机”国防建设服务的。最早应用于民用的玻璃钢管道以手糊及布带卷绕为主，这样生产的管道防渗性能差，质量不稳定，虽经多次试验，也未能在大范围内推广使用。80年代末，我国首次引进玻璃钢管道缠绕设备，从此，我国玻璃钢管道工业真正开始了大发展。截至1997年，玻璃钢管道纤维缠绕生产线已有133条。其中43条为引进生产线〔1〕，国际上一些著名公司也相继在中国成立合资或独资公司，国内部分厂家生产的玻璃钢管道质量已经可以和国际上的产品相媲美，产品已多次出口。玻璃钢管道工业在中国正处于大的发展期。

尽管如此，与我国巨大的管道相比．玻璃钢管道所占份额仍很低，其原因关键在于尚有许多用户对缠绕玻璃钢管道的优良性能还不十分了解，对玻璃钢管道在我国的应用现状还缺乏足够的认识，对选用玻璃钢管道仍抱迟疑、观望的态度。为此，本文对缠绕玻璃钢管道的性能进行详细分析，对其在我国的应用现状进行，以期进一步推动我国玻璃钢管道工业向前发展。

2 特 点

2.1 耐腐蚀性能好

纤维缠绕玻璃钢管道结构上分内衬层、结构层及外保护层三部分。其中，内衬层树脂含量高，一般在70％以上，其内表面富树脂层树脂含量高达95％左右。通过对内衬所用树脂的选择，可使玻璃钢管道在输送液体时具有不同的耐腐蚀性能，从而满足不同的工作需要；对需外防腐的场合，只需对外保护层树脂进行认真选择，便也可达到不同外防腐的使用目的。

根据不同的腐蚀，可选用不同的防腐树脂，主要包括：间苯型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、双酚A树脂、环氧树脂及呋喃树脂等，根据具体情况分别选用：对酸性环境，选用双酚A树脂、呋喃树脂等；对碱性环境，选用乙烯基树脂、环氧树脂或呋喃树脂等；对溶剂型使用环境，选用呋喃等树脂；当酸、盐、溶剂等腐蚀不是十分严重时，则可选用价格较为低廉的间苯型树脂〔2〕。通过对内衬层不同树脂的选择，便可使玻璃钢管道广泛用于酸、碱、盐、溶剂等工作环境中，表现出良好的耐腐蚀性能。

2．2 水力学性能优良

缠绕玻璃钢管道内表面光滑，内壁绝对粗糙度仅为0.01 mm，远小于钢管及铸铁管的内壁粗糙度见表1〔3〕，属水力学光滑管。

表1 不同管材内壁绝对粗糙度

根据Hazen-Williams公式：

对缠绕玻璃钢管道和新碳素钢管道进行计算比较：管内液体流量相同时，缠绕玻璃钢管道输送介质时所引起的压头损失仅为同管径新碳素钢管的0.856倍〔4〕。

另根据范宁公式

（2）

对缠绕玻璃钢管道和铸铁管铸铁管 计算结果说明：纤维缠绕玻璃钢管道的水力学性能优于钢管或铸铁管。

2.3 重量轻，安装、方便

玻璃钢管道比重约为1.6左右，仅是钢管或铸铁管的1/4～1/5，实际应用表明，在承受同样内压的前提下，同口径、同长度的玻璃钢管道，其重量约为钢管的30％左右。正因如此，玻璃钢管道在运输时可套装运输，节省油耗及其它费用；安装时，对中小口径的玻璃钢管道一般不需用重型，有的甚至可通过人工搬运，提高了安装速度。

2．4 比强度高、力学性能合理

表2 玻璃钢管道与钢管强度及比强度

2．5 导热系数低、热应力小

玻璃钢管道与钢管热性能数据对比见表3。

表3 玻璃钢管道与钢管热性能参数对比

2．6 接头少、连接方式多样灵活

缠绕玻璃钢管道单管长度6～12m，甚至更长，在长距离管线安装时，所需接头少，既能使流动水阻降低，也减少了施工费用，同时，管线因接头多而发生渗漏的可能性也较钢管大为降低。另外，缠绕玻璃钢管道的接头方式有多种，主要包括：承插胶接、平端对接、（活套）法兰连接、（带锁紧装置）O形圈连接、螺纹连接等，可根据具体施工条件，灵活选择接头方式，从而提高了工程的可靠性。

2.7 电绝缘性能好

钢管、铸铁管均为电的良导体。玻璃钢管道却是绝缘体，击穿电压：12～16kV/mm，体积电阻率：～1014Ω．cm，表面电阻率：～1011Ω，绝缘性能优良，可安全地应用于输电、电信线路密集区和多雷区。

2．8 不生锈

钢管、铸铁管在储存、使用过程中，会因化学、电化学的作用产生局部电池反应，表面极易生锈，对输送介质往往会产生污染，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理；纤维缠绕玻璃钢管道由于是由非金属制成，电极电位高，表面不会发生氧化锈蚀，无需处理，不会污染水质。

2．9 防污抗蛀

玻璃钢管内壁洁净光滑，难以被海水或污水中的甲贝、菌类等微生物玷污蛀附。而钢管、铸铁管或钢筋混凝土管内表面却很容易被甲贝、牡蛎等附蛀寄生，且极难清除，增大粗糙率，使有效管径缩小，同时增大流动阻力，减少过水断面积。

2．10 可设计性强

根据具体使用情况，可对管道的具体性能及形状进行设计： ①可对缠绕时的缠绕角进行设计，以使管道具有不同的纵／环向强度分配； ②可对管道壁厚进行设计，以使管道可 以承受不同的内外压； ③可对进行设计，以达到不同的耐腐蚀目的、阻燃目的、介电目的等； ④可对接头方式进行设计，适用不同的安装条件，以提高工程安装速度； ⑤可对产品形状进行设计，以满足具体的形状需要。

3 应 用

3．1 油 田

(1)高压管道

油田所用的高压管道主要包括注水管和油井管等，管径较小，大多在DN50～200mm范围内，压力高，一般介于5～30MPa之间，对玻璃钢而言，条件较为苛刻，国产的玻纤制品性能上很难满足要求，生产此类管道所需玻纤需从国外进口。目前，仅有中外合资哈尔滨史密斯玻璃钢制品有限公司在国内生产此类管道，并自1994年起应用于油田，己先后为大庆油田、吉林油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田等提供了几十公里的高压玻璃钢管道。

(2)中、低压玻璃钢管道 为了确保缠绕玻璃钢管道能更好地为油田服务，油田系统会同玻璃钢厂家及有关设计、科研院所，每两年举行一次“玻璃钢管道在油田应用技术推广会”，中国石油天然气总公司从油田实际出发，参照美国石油协会的玻璃钢管道标准API Spec 15LR“Specification for Low Pressure Fiberglass Line Pipe”编制“低压玻璃纤维管线管”技术规范，以进一步规范和推动缠绕玻璃钢管道在我国油田的应用。

3．2 化 工

目前，我国应用于化工领域的玻璃钢管道大多用作工艺管线及长距离输送管线。化工领域使用的玻璃钢管管径一般较小，大多在DN800mm以下，压力从常压至4.0MPa不等，温度：-40～l00℃。由于化工厂家众多，所以，涉及的介质条件包括了酸、碱、盐、溶剂、酸碱交替等各个方面。

3．3 给排水

用于给水领域的玻璃钢管道大多为中、小口径，用于排水领域的大多为大、中口径，给排水时压力一般均很低，所以，耐腐蚀性能好、重量轻、安装方便、水力性能优异、但一般不能承受高压力的（加砂）玻璃钢管道尤其适用于此领域。随着我国的发展，市政建设的发展，玻璃钢管道在此领域的应用将会越来越多。

3．4 电 站

电站（厂）选用玻璃钢管道一般用作循环水管、化水管、补给水管、雨水管及海水脱硫管，它的使用目前正处于方兴未艾阶段，但由于在我国现阶段，电站(厂）建设数量有限，再加上玻璃钢管道的诸多优点尚未被行业所认识和接受，所以，在玻璃钢管道的整个应用中，此部分市场尚未占据很大份额，但有很大市场潜力可挖。

3．5 抽拔腐蚀性气体烟囱

3.6 其 它

玻璃钢管道在我国除用于上述五大应用领域外，在造纸、制革、食品、通风等领域也有不同程度的使用，使用的范围正变得越来越广。但所有这些领域选用玻璃钢管道的数量尚十分有限，因而，玻璃钢管道在这些领域的应用仍有待进一步开拓。

参考文献

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7 何桂华等.玻纤增强塑料管在油田地面工程中的应用.石油规划设计,1995，

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8 Reiforced Plastic.1997,

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（1）：14

15 全面腐蚀控制,1997，

（11）：1