1、玻璃钢管道的结构组成:
玻璃钢又称作玻璃纤维增强复合材料,其中的玻璃钢管道是由玻璃纤维、环氧乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂和石英砂、非金属矿物质填料组成的新型复合管道。该产品主要采用计算机控制往复交叉缠绕和离心浇铸等方法成型,具有系列优良的特性,在美欧等发达国家是应用相当广泛的工业、市政管材之一,并制定了完善的管道产品标准和工程设计、安装规范。
2、玻璃钢材料优势:
2.1 质量轻、比强高、抗疲劳性能好
l 玻璃钢的比重在1.6-2.0g/cm3之间,即只有普通钢材的1\4-1\6,比铝还要轻约1/3,因为玻璃钢中的连续纤维有较高的拉伸强度及弹性模量,其机械强度可以达到或超过普通碳钢的水平,比强度为钢材的4倍。
l 玻璃钢材料的抗疲劳性能好,金属材料的疲劳破坏是由里向外突然发展的,往往事先无征兆;而纤维复合材料中纤维与基体的界面能阻止裂纹扩展,其疲劳破坏总是从材料的薄弱环节开始,玻璃钢管道可按照环向与轴向受力的不同,通过改变结构纤维铺层,使管道具有不同的环向强度与轴向强度,从而与受力状态相匹配。
l 便于运输和安装,同时能够承受较大的内外压力和冲击负荷
l 下表为增强玻璃纤维的主要机械性能和玻璃钢管道的机械物理性能
(1) 玻璃纤维的机械物理性能
极限拉伸强度 | 1500 MPa |
弹性模量 | 100Gpa |
(2) 玻璃钢和钢管的性能指标对比
性能 | 单位 | 特种玻璃钢 | 钢 管 |
比重 | g/cm3 | 1.6-2.0 | 7.8 |
比强度 | /(mn/kg) | 0.53 | 0.13 |
环向抗拉强度 | MPa | 330~370 | 335-475 |
2.2、水力特性优越
• (1)特种玻璃钢管同钢管水力特性比较
• 玻璃钢管不但摩阻系数小,输送能力大,而且能显著的减少沿程液体压力损失,提高液体输送能力,玻璃钢管的绝对粗糙度是取50年后的值,钢管是取运行后期的值,玻璃钢管是光滑管,在输送功率和流量相同的情况下,选用玻璃钢管,其管道直径可比选用钢管缩小1-2个管径等级。
• 下面举实例计算说明
• (2)实例分析
• 假设第一类管材为钢管,第二类管材为玻璃钢管,第一类管材的管内壁糙率n1=0.012;第二类管材的内壁糙率n2=0.009。通过水力学中的达西公式(1)与曼宁公式(2)的关系,可求得以下的比较:
Q=AC(Ri)1/2 (1)
C=1/n · R1/6 (2)
式中:Q——流量; A=π/4 · D2 A为管道的过水断面积
C——谢才阻力系数; i——水力坡度;
n——管道的粗糙系数; R——水力半径,对于圆管R=D/4
• 将(2)式代入(1)式得:
• Q=K/n · D8/3 i 1/2 (3)
• 式中:D——管径;
K=π/4 · 1/42/3
当管道输水流量一致时,假设钢管直径D1=2400mm
则根据公式:
• D2/D1 = (n2/n1)3/8 = (0.009/0.012)3/8 = 89.77%
• 可求得玻璃钢管D2=2154.48mm
• 结论:因此当钢管设计管径为DN2400mm时,玻璃
• 钢管设计为DN2200mm已经足够,可大大节约管材的
• 投资成本。
2.3、 耐腐蚀性强
• 玻璃钢管的主要原材料选用高分子成份的乙烯基、不饱和聚酯树脂和矿物质成份的玻璃纤维、碳纤维组成,因此它与普通金属的电化学腐蚀机理不同,在电解质溶液里不会有离子溶解出来,特别在强的非氧化性酸和相当广泛的PH值范围内的介质中都有良好的适应性,过去用不锈钢也解决不了的一些腐蚀性介质,如盐酸、氯气、二氧化碳、稀硫酸、次氯酸钠和二氧化硫,现在可很好的解决腐蚀问题。玻璃钢对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有良好的化学稳定性,因而有效地抵抗酸、碱盐等介质的腐蚀和未经处理的生活污水和工业污水、腐蚀性土壤和化工废水及众多化学液体的浸蚀。
• 具有极强的耐腐蚀性,能够抵抗多种酸、碱、盐及有机溶剂等化学物质的侵蚀,适用于各种腐蚀性环境。
• 由于旗丰特种玻璃钢耐腐蚀更优越的特性,因此在一般情况下,能够长期保持管道的安全运行。大大增加了管材的使用寿命,从而降低了管材的后期维护和更换的成本。
旗丰特种玻璃钢管道耐腐蚀性能表(一)
化 学 品 介 质 | 使用温度 | |
品 名 | 化学式 | |
盐酸 | 30% HCl | ≤130℃ |
硫酸 | 40%H2SO4 | ≤100℃ |
硝酸 | 10%HNO3 | ≤100℃ |
磷酸 | 80%H3PO4 | ≤100℃ |
醋酸 | 10%CH3COOH | ≤135℃ |
脂肪酸 | 0-100%C15H31COOH | ≤150℃ |
硫酸铝 | 40%Al2SO4 | ≤150℃ |
乙二醇 | 100%CH2(OH)·CH2(OH) | ≤150℃ |
旗丰特种玻璃钢管道耐腐蚀性能表(二)
化 学 品 介 质 | 适用温度 | |
品 名 | 化学式 | |
氢氧化钠 | 5%NaOH | ≤132℃ |
次氯酸钠 | 15%NaOCl2 | ≤115℃ |
双氧水 | H2O2 | ≤120℃ |
氨水 | 20%NH3 | ≤120℃ |
煤油 | (KEROSENE) | ≤120℃ |
汽油 | (GASOLINE) | ≤132℃ |
柴油 | (DLESEL) | ≤132℃ |
氯气(气体) | Cl2 | ≤150℃ |
硫化氢(气体) | H2S | ≤132℃ |
旗丰特种玻璃钢管道耐腐蚀性能表(三)
化 学 品 介 质 | 适用温度 | |
品 名 | 化学式 | |
氯化铁 | FeCl3·4H2O | ≤150℃ |
食盐 | NaCl | ≤135℃ |
酱油 | (SOY SAUCE) | ≤150℃ |
高分子凝结剂 | (COACERVATION AGENT) | ≤150℃ |
多元氯化铝 | (PAC) | ≤150℃ |
纯水 | H2O | ≤150℃ |
草酸 | 饱和HO2CCO2H | ≤145℃ |
聚醋酸乙烯乳液 | (PAE EMULSION) | ≤100℃ |
2.4、抗老化性能及耐热性能优越
玻璃钢是一种优良的绝缘材料,其导热系数一般为1.254-1.672KJ/(m.h.℃)只有金属的1/100-1/1000,在有温差时所产生的热应力比金属低的多,可用做良好的隔热材料和瞬时耐高温材料。玻璃钢管可在-40℃到150℃温度范围内长期使用,旗丰采用特殊配方的耐高温树脂还可在220℃以上温度正常工作,长期用于露天使用的管道,其外表面添加有紫外光稳定剂, 来消除紫外线对管道的辐射,由此来解决管道的老化问题。
2.5、工程寿命长、安全可靠
在正常情况下,钢管、水泥管、球墨铸铁管使用年限一般为15—30年, 而特种玻璃钢可使用50年以上,已经将50年使用寿命写进国内外标准。
2.6、安装维修方便
特种玻璃钢管道由于其重量轻、强度高、可塑性很强,运输、安装方便,旗丰特种玻璃钢管还可以做一种柔性管, 可以防止地基不均匀沉降对管材的损坏。还容易安装各种分支管,不受各种条件限制。玻璃钢管道的维修简单易行,一般情况下,只要修补工作面干燥就可进行施工,修补完的位置一般经30分钟固化后即可正常通水。整个工作过程在清除完积水后一般不超过4小时,而对于其它管材这一过程则需要10小时以上。
2.7、节能效果明显、环保节能
相同管径不同管材的损失(能耗)比较(管内径设计值均为D=2200mm)
材质 | 糙率 | 摩阻 | 绝对粗糙度(mm) | 泵容(KW) | 耗电量(万度) |
系数 | |||||
玻璃钢管 | 0.009 | 0.009 | 0.05 | 3667 | 3213 |
钢管 | 0.012 | 0.0179 | 2.3 | 7413 | 6494 |
水泥管 | 0.014 | 0.0232 | 3.15 | 8389 | 7349 |
上表中的泵容和耗电量的计算公式为:
泵容:N=10Qhf/0.65
年耗电量:E=N*8760(度)
假设管道总长:L=36000m
液体介质的动力粘度=0.00001m2/s
2.8、可设计性好 设计灵活 适应性强
旗丰特种玻璃钢是一种可以改变其原材料种类、数量比例和排列方式,以适应各种不同工况条件要求下的复合材料,一般可通过以下各种途径改善其性能,以至能满足各种不同要求和耐高温、耐低温、耐磨损、抗静电、阻燃等特殊要求。
(1)改变树脂的种类并提高与介质相接触表面层的树脂含量,以提高耐腐蚀性、耐温性;
(2)选用不同的纤维的种类和控制玻璃钢中纤维的含量,已适应不同耐腐蚀性和强度的要求
(3)改变纤维的排列,以适应环向、轴向等不同方向的强度设计要求
2.9、优良的环保性
对钢管而言,由于其内表面要腐蚀、结垢,这样会影响输送的水质或其他液体、气体。特种玻璃钢管(FRP)与钢管不同,由于其光滑的内表面以及特有的耐腐蚀性能,在输液输气过程中不会污染。玻璃钢管道的内衬层是富树脂层,起防腐防渗作用, 树脂固化为食品级,符合国家卫生要求,对水质不会造成损害,增强层的玻璃纤维和非金属矿物质主要成分为SiO2,也不会对人体产生不利影响,而且特种玻璃钢管使用寿命长,不腐蚀,不渗漏,不会产生二次污染,因而具有良好的环保性。
2.10、其他优势
l 电气和隔热性能优良:玻璃钢风管具备良好的电气绝缘性和隔热性能,有助于减少热量损失,提高能源利用效率。也可定制良好导电性能的玻璃钢管道
l 不生锈、不燃烧:由非金属材料制成,玻璃钢风管在使用过程中不会生锈,且属于A级不燃材料,具有优异的防火性能。
l 热传导系数低:具有优异的隔热性能,有助于减少热量损失,提高能源利用效率。
设计灵活:可根据排气系统的实际需求进行定制设计,确保系统的稳定运行。