特种FRP管道、管件:具备阻燃级、耐腐蚀、抗老化、防紫外、防静电、气密性、柔韧性等性能,可承载各种强度压力,耐极端温度。

浏览: 作者: 来源: 时间:2025-04-24 分类:关注发展

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

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。

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。

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

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

    

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)

           

使用温度

    

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)

           

适用温度

    

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)

           

适用温度

    

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

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

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。

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。