玻璃鋼防腐管道的構(gòu)造和性能
1.管壁結(jié)構(gòu)
在玻璃鋼中,拉伸強(qiáng)度很高的玻璃纖維起著骨架增強(qiáng)作用,而耐壓耐磨性較強(qiáng)的合成樹(shù)脂則作為基體材料粘結(jié)纖維,使其起共同的成型和承載作用。玻璃鋼管道的管壁結(jié)構(gòu),通常由兩部分組成:結(jié)構(gòu)層一由連續(xù)環(huán)向纏繞的玻璃纖維粗紗和分散均布的短切玻璃纖維作為增強(qiáng)骨架,以鄰苯型或間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂作為粘結(jié)基體。其中玻璃纖維的重量約占60%樹(shù)脂的重量約占40%。為降低成本和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度,在樹(shù)脂和纖維的膠結(jié)過(guò)程中,可以允許搖加適當(dāng)?shù)奶畛淞?如石英砂、高嶺土等)。表面加強(qiáng)層—一管壁的內(nèi)、外表面,由無(wú)堿短切玻璃纖維表面獨(dú)和耐蝕、高強(qiáng)的樹(shù)脂組成,厚約0.2~0.5mm,其中表面氈重量約占10%,樹(shù)脂重量約占90%表面加強(qiáng)層使管道形成一層密實(shí)、光滑、堅(jiān)硬的外殼,以增加管道的防滲性、耐久性和耐腐蝕性。玻璃鋼管的聯(lián)接,一般采用外套筒式、承插式或法蘭對(duì)接以*橡膠密封環(huán)作止水防漏。
2.壓力等級(jí)與安全系數(shù)
大、中直徑的玻璃鋼管,目前使用的壓力等級(jí)可達(dá)2MPa。管道用戶可根據(jù)使用要求和工作條件,委托*工廠設(shè)計(jì)制造.目前,我國(guó)尚無(wú)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但國(guó)際上多參照美國(guó)的材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工安裝玻璃鋼管道的優(yōu)點(diǎn)與其他材質(zhì)的管道比較,玻璃鋼管道具有以下些顯奢的優(yōu)點(diǎn)。
(1)耐腐蝕性,玻璃鋼管道能抵抗酸、堿、鹽、海水未經(jīng)處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)流體的侵蝕。在一般情況下,鋼管使用年限為15年,鑄鐵管為5~10年,而玻璃鋼管可使用25~50年。
(2)防污抗蛀。不飽和樹(shù)脂的表面潔凈光滑,其特殊介質(zhì)不會(huì)被海洋或污水中的甲貝、菌類(lèi)等微生物玷污蛀附。例如,在海洋中使用的鋼管、鑄鐵或鋼筋混凝土管道,表面很快便被牡蠣、甲貝等附蛙寄生而極難清除,以致增大糙率,減少過(guò)水?dāng)嗝?。而玻璃鋼管道則無(wú)此污染,長(zhǎng)期使用潔凈如初。
(3)耐熱性抗凍性較好?？稍?40℃~80℃的范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用,采用特殊配方的樹(shù)脂還可在110℃以上的溫度工作。
(4)工程壽命長(zhǎng),安全可靠。管道設(shè)計(jì)得經(jīng)久耐用,安全系數(shù)在4以上據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表明:其工程壽命可長(zhǎng)達(dá)50~100年,例如提引東江由深圳至香港的供水工程在香港一側(cè)建成的引水管道,長(zhǎng)50km,分別為兩根內(nèi)徑2.2m和1.7m的玻璃鋼管道,從1965年安裝使用至今仍完好無(wú)損。
(5)自重輕、強(qiáng)度高,運(yùn)輸安裝方便。玻璃鋼管道的比重約為1.75,管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為500MPa,軸向拉伸強(qiáng)度為5MPa。與同壓力、同管徑的其他材質(zhì)管道比較,玻璃鋼管道單位長(zhǎng)度重量約等于鋼管的30%,約等于鋼筋混凝土管的8%因此運(yùn)輸安裝十分方便。玻璃鋼管道每節(jié)長(zhǎng)度可達(dá)12~15m,比混凝土管可減少三分之二的接頭。它配有套環(huán)式的密封接頭,安裝快速簡(jiǎn)便,免除安裝鋼管所需的焊接和防銹等煩項(xiàng)工序。
(6)摩阻力小,輸送能力高。玻璃鋼管內(nèi)壁面非常光滑,糙率和摩阻力很小。計(jì)算水力學(xué)所采用的哈森威廉( Hazen will-ins)系數(shù)可以長(zhǎng)期保持在145~150的范圍內(nèi),測(cè)試得到其水流摩阻損失系數(shù)f為0000915,比混凝土管(f=0.00232)和鋼管(f=0.00179)能顯著減少沿程的流體壓力損失,提高輸送能力20%以上,因此在輸送能力相同時(shí),工程可選用內(nèi)徑較小的玻璃鋼管道,從而降低一次性的工程投人;若采用同等內(nèi)徑的管道,玻璃鋼管道可比其他材質(zhì)管道減少壓頭損失,節(jié)省泵的功率和能源(約3040%)減少長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用。
(7)電、熱絕緣性好玻璃鋼是非導(dǎo)體管道的電絕緣性特優(yōu),*適應(yīng)使用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū);玻璃鋼的傳熱系數(shù)很小(0.25kcl/m·h·℃),管道的保溫性能良好。
(8)耐磨性好。把含有大量泥漿、沙石的水,裝人管子中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)磨損影響對(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)300萬(wàn)次旋轉(zhuǎn)后,檢測(cè)管內(nèi)壁的磨損深度如下:用焦油和瓷釉涂層的鋼管為0.53mm;用環(huán)氧樹(shù)脂和焦油涂層的鋼管為0.52mm;經(jīng)表面硬化處理的鋼管為0.48mm;玻璃鋼管為0.21mm。由此可以說(shuō)明其相當(dāng)耐磨。
(9)工程維修簡(jiǎn)便節(jié)約。玻璃鋼管由于上述的耐腐、耐磨和抗凍、抗污等性能,因此工程不需要進(jìn)行防銹防蝕、防污、絕緣等措施和檢修。對(duì)地埋管無(wú)需作陰極保護(hù),可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用70%以上。如遇到意外的破壞也很容易修復(fù)。
(10)適應(yīng)性強(qiáng)。玻璃鋼管可根據(jù)用戶的各種特定要求,諸如各級(jí)流量與壓力、機(jī)械性能、耐蝕、耐熱,耐冷以及用于真空等而進(jìn)行設(shè)計(jì)制造,靈活自如適應(yīng)范圍較廣。
(11)工程綜合效益好,綜合效益是指由建設(shè)投資、安裝維修費(fèi)用、使用壽命、節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的總體成本長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。如考慮管道的各種功能和使用的長(zhǎng)期性,玻璃鋼管道的綜合效益是可取的,特別是管徑越大其成本越低。當(dāng)進(jìn)一步考慮埋入地下的管道可使用好幾代,又無(wú)需年年檢修,更可以發(fā)揮它優(yōu)越的綜合效益。