玻璃钢防腐管道的构造和性能
1.管壁结构
在玻璃钢中,拉伸强度很高的玻璃纤维起着骨架增强作用,而耐压耐磨性较强的合成树脂则作为基体材料粘结纤维,使其起共同的成型和承载作用。玻璃钢管道的管壁结构,通常由两部分组成:结构层一由连续环向缠绕的玻璃纤维粗纱和分散均布的短切玻璃纤维作为增强骨架,以邻苯型或间苯型不饱和聚酯树脂作为粘结基体。其中玻璃纤维的重量约占60%树脂的重量约占40%。为降低成本和加强结构刚度,在树脂和纤维的胶结过程中,可以允许搖加适当的填充料(如石英砂、高岭土等)。表面加强层—一管壁的内、外表面,由无碱短切玻璃纤维表面独和耐蚀、高强的树脂组成,厚约0.2~0.5mm,其中表面毡重量约占10%,树脂重量约占90%表面加强层使管道形成一层密实、光滑、坚硬的外壳,以增加管道的防渗性、耐久性和耐腐蚀性。玻璃钢管的联接,一般采用外套筒式、承插式或法兰对接以*橡胶密封环作止水防漏。
2.压力等级与安全系数
大、中直径的玻璃钢管,目前使用的压力等级可达2MPa。管道用户可根据使用要求和工作条件,委托*工厂设计制造.目前,我国尚无统一的设计规范和技术标准,但国际上多参照美国的材料试验标准(ASTM)进行设计与施工安装玻璃钢管道的优点与其他材质的管道比较,玻璃钢管道具有以下些显奢的优点。
(1)耐腐蚀性,玻璃钢管道能抵抗酸、碱、盐、海水未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。在一般情况下,钢管使用年限为15年,铸铁管为5~10年,而玻璃钢管可使用25~50年。
(2)防污抗蛀。不饱和树脂的表面洁净光滑,其特殊介质不会被海洋或污水中的甲贝、菌类等微生物玷污蛀附。例如,在海洋中使用的钢管、铸铁或钢筋混凝土管道,表面很快便被牡蛎、甲贝等附蛙寄生而极难清除,以致增大糙率,减少过水断面。而玻璃钢管道则无此污染,长期使用洁净如初。
(3)耐热性抗冻性较好。可在-40℃~80℃的范围内长期使用,采用特殊配方的树脂还可在110℃以上的温度工作。
(4)工程寿命长,安全可靠。管道设计得经久耐用,安全系数在4以上据实验室的模拟试验表明:其工程寿命可长达50~100年,例如提引东江由深圳至香港的供水工程在香港一侧建成的引水管道,长50km,分别为两根内径2.2m和1.7m的玻璃钢管道,从1965年安装使用至今仍完好无损。
(5)自重轻、强度高,运输安装方便。玻璃钢管道的比重约为1.75,管的环向拉伸强度为500MPa,轴向拉伸强度为5MPa。与同压力、同管径的其他材质管道比较,玻璃钢管道单位长度重量约等于钢管的30%,约等于钢筋混凝土管的8%因此运输安装十分方便。玻璃钢管道每节长度可达12~15m,比混凝土管可减少三分之二的接头。它配有套环式的密封接头,安装快速简便,免除安装钢管所需的焊接和防锈等烦项工序。
(6)摩阻力小,输送能力高。玻璃钢管内壁面非常光滑,糙率和摩阻力很小。计算水力学所采用的哈森威廉( Hazen will-ins)系数可以长期保持在145~150的范围内,测试得到其水流摩阻损失系数f为0000915,比混凝土管(f=0.00232)和钢管(f=0.00179)能显著减少沿程的流体压力损失,提高输送能力20%以上,因此在输送能力相同时,工程可选用内径较小的玻璃钢管道,从而降低一次性的工程投人;若采用同等内径的管道,玻璃钢管道可比其他材质管道减少压头损失,节省泵的功率和能源(约3040%)减少长期的运行费用。
(7)电、热绝缘性好玻璃钢是非导体管道的电绝缘性特优,*适应使用于输电、电信线路密集区和多雷区;玻璃钢的传热系数很小(0.25kcl/m·h·℃),管道的保温性能良好。
(8)耐磨性好。把含有大量泥浆、沙石的水,装人管子中进行旋转磨损影响对比试验。经300万次旋转后,检测管内壁的磨损深度如下:用焦油和瓷釉涂层的钢管为0.53mm;用环氧树脂和焦油涂层的钢管为0.52mm;经表面硬化处理的钢管为0.48mm;玻璃钢管为0.21mm。由此可以说明其相当耐磨。
(9)工程维修简便节约。玻璃钢管由于上述的耐腐、耐磨和抗冻、抗污等性能,因此工程不需要进行防锈防蚀、防污、绝缘等措施和检修。对地埋管无需作阴极保护,可节约工程维护费用70%以上。如遇到意外的破坏也很容易修复。
(10)适应性强。玻璃钢管可根据用户的各种特定要求,诸如各级流量与压力、机械性能、耐蚀、耐热,耐冷以及用于真空等而进行设计制造,灵活自如适应范围较广。
(11)工程综合效益好,综合效益是指由建设投资、安装维修费用、使用寿命、节能节钢等多种因素形成的总体成本长远效益。如考虑管道的各种功能和使用的长期性,玻璃钢管道的综合效益是可取的,特别是管径越大其成本越低。当进一步考虑埋入地下的管道可使用好几代,又无需年年检修,更可以发挥它优越的综合效益。