纖維纏繞玻璃鋼管應(yīng)用與發(fā)展

（杭州富陽科威鋼業(yè)有限公司，浙江富陽 311400）

1.纖維纏繞玻璃鋼管的發(fā)展歷程

纖維纏繞技術(shù)出現(xiàn)在20世紀40年代，是為了解決玻璃容器的內(nèi)部解壓而進行的研究，并且隨著研究的不斷深入，在不同領(lǐng)域內(nèi)部都產(chǎn)生了極為重要的影響，并且制作出的纖維纏繞玻璃鋼管能夠適用工業(yè)生產(chǎn)運輸需求。根據(jù)有關(guān)資料查詢可知，在20世紀50年代，第一根纖維玻璃鋼管產(chǎn)生，并快速融入化工產(chǎn)業(yè)與國防建設(shè)產(chǎn)業(yè)。在此后的4年內(nèi)得到快速傳播，實現(xiàn)了玻璃鋼管的產(chǎn)品化，玻璃鋼管產(chǎn)業(yè)由此產(chǎn)生。

玻璃鋼管的產(chǎn)生，將化工產(chǎn)業(yè)的管道腐蝕問題得到有效解決，玻璃鋼管的抗腐蝕性相較于其他管道顯得尤為突出，并且玻璃鋼管的材質(zhì)較輕，能夠?qū)⒄麄€管道系統(tǒng)相互連接，提高工業(yè)生產(chǎn)運輸管道的運行周期，造價較低，具有極強的經(jīng)濟效益。擁有上述先天優(yōu)勢的纖維纏繞玻璃的發(fā)展領(lǐng)域逐步擴大，在50年代末期進行石油工業(yè)，60年代初期使用玻璃鋼管進行石油原油運輸，該項運輸工程持續(xù)近20年，并且此期間內(nèi)的受腐蝕程度較小，維修難度系數(shù)低，造價便宜[1]。

在20世紀70年代，玻璃鋼管產(chǎn)業(yè)正式形成規(guī)?；l(fā)展，ASTM的提出使得玻璃鋼管的制作設(shè)計工藝大幅度提升，其中蘊含的三項標準分別為：強化樹脂靜壓規(guī)劃、纖維纏繞以及離心澆灌。在1971年7月份，正式成立玻璃鋼管的剛度標準，并且玻璃鋼管將在未來水利行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。此后的玻璃鋼管標準經(jīng)過不斷改善，在1988年發(fā)布目前最為完善的玻璃鋼管標準，并且為不同類型的玻璃感官設(shè)置獨特的剛度標準。

在80年代初期，未來保障玻璃鋼管行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展，大量玻璃鋼管生產(chǎn)商成立玻璃鋼管協(xié)會，使得玻璃鋼管的產(chǎn)業(yè)更加趨于完整。并且將之后的玻璃鋼管統(tǒng)統(tǒng)分為纖維纏繞玻璃鋼管與離心澆注玻璃鋼管，市場流通基本以上述兩種玻璃鋼管產(chǎn)品為主，但是纖維玻璃鋼管在其他小額市場上幾乎呈現(xiàn)一種獨占趨勢，因此得出纖維玻璃鋼管的服務(wù)市場更為廣闊。

在玻璃鋼管的大小選擇上，經(jīng)過長時間的行業(yè)發(fā)展發(fā)現(xiàn)，只有大口徑的玻璃鋼管能夠得到完成適用，并且在此基礎(chǔ)上，將玻璃制品的纏繞工藝進行發(fā)展延伸，根據(jù)玻璃鋼管內(nèi)部的壓強進行劃分，因為高壓玻璃鋼管只能進行纏繞工藝進行生產(chǎn)，所以大量玻璃鋼管的制作工藝都為纖維纏繞工藝。且玻璃鋼管的壓力分布為：小于2.0MPa的壓力為低壓玻璃鋼管；大于5.5MPa為高壓玻璃鋼管；處于二者之中則為中壓玻璃鋼管[2]。

2.低壓玻璃鋼管

由于玻璃鋼管的總體使用范圍較廣，因此在針對不同情況時，應(yīng)當采用合理的玻璃鋼管制品，否則會存在以偏概全問題的產(chǎn)生，在選用玻璃鋼管時，只有掌握該項鋼管的性能，適用范圍，才能進行針對性的玻璃鋼管選擇，使其使用效益達到最高。

2.1 防腐性能

玻璃鋼管之所以在許多化工產(chǎn)業(yè)運輸中脫穎而出，與其具備強大的防腐性密不可分。玻璃鋼管的制作原料為樹脂與纖維材料。采用內(nèi)外聯(lián)合的制作工藝，將原材料進行精確冷凝。上述條件的存在就使得低壓玻璃鋼管擁有極強的防腐性能。在進行低壓玻璃鋼管的制作時，首先要進行基酯樹脂與不飽和狀態(tài)的聚酯樹脂，上述原料在進行低壓作業(yè)時的抗腐蝕性能極為穩(wěn)定。除此之外，還應(yīng)當考慮不同材質(zhì)之間的溶解程度、韌性以及制作流程工藝。

防腐性能的樹脂保護層多位于玻璃鋼管的結(jié)構(gòu)層，不易被外界物質(zhì)干擾腐蝕，而防腐性能的類別有間苯型、雙酚A型以及鹵素型。

根據(jù)上述結(jié)果可以接觸傳統(tǒng)間苯型的樹脂具有極強的酸性，但是對堿性的抗性較弱；雙酚A型樹脂的抗水性與抗堿性較強；而鹵素型的樹脂材料內(nèi)部蘊含大部分化學(xué)元素，具備極高的抗氧化性能。

在日常生活中，低壓玻璃鋼管制品通常在城市供水系統(tǒng)中大量使用，因此低壓玻璃鋼管的材質(zhì)必須無害，符合國際規(guī)定的安全質(zhì)量標準。

進行低壓玻璃鋼管的選擇時，應(yīng)當將其中的化學(xué)纖維成本、組成構(gòu)件材料等進行分析，一般來說，低壓玻璃鋼管的原材料有中堿性、無堿性以及抗堿性的玻璃纖維組成。要保障玻璃鋼管的韌性與穩(wěn)定性，首先要進行原材料的重金屬檢測，以及其中的含量，如果超出所需成分，應(yīng)當加入來提升該材料的抗堿性。根據(jù)上述制作流程進行工業(yè)制作，會使得玻璃纖維內(nèi)部的堿性成分消失，并且該類玻璃纖維的強度得到穩(wěn)定上升，具有極強的穩(wěn)定與抗水性，是目前進行低壓玻璃鋼管制作最為高效的材料。

2.2 低壓玻璃鋼管的水性與壓力分析

低壓玻璃鋼管的水利數(shù)值保持在150左右，相較于鐵質(zhì)鋼管與塑料鋼管，在使用過程中能夠保持整體流暢，并且在保持原有流量的基礎(chǔ)上，玻璃鋼管的平均節(jié)送量達30%以上。此外，在低壓玻璃鋼管內(nèi)部的流速會受到外界干擾，使得水量突然呈現(xiàn)一種循環(huán)波動的壓力，在達到一定的壓力條件下，會使得流通管道受損。受損程度與當時水流的流速、流量、管道材質(zhì)以及厚度有關(guān)。而玻璃鋼管具備材質(zhì)輕、厚度薄，在產(chǎn)生上述情況時內(nèi)部形成阻尼作用力，壓制波動壓力，減少管道損壞。

3.中高壓玻璃鋼管

在第一部分對中高壓玻璃鋼管進行過劃分，大于5.5MPa為高壓玻璃鋼管，處于2.0MPa～5.5MPa則為中壓玻璃鋼管。二者所采用的原材料都為環(huán)氧樹脂，配備80℃的恒溫室進行加工，在此基礎(chǔ)上形成中高壓玻璃鋼管。但是由于其原材料的抗腐性能比低壓材料弱，且氧化反應(yīng)更加劇烈，所以中高壓玻璃鋼管的性能要低于低壓玻璃鋼管。再者，高壓玻璃的尺寸大致為50mm～200mm，所以在進行管道連接時的難度更大，導(dǎo)致該管道的作用力下降。

在我國的吉林油田中，最長的玻璃鋼管為9.1km，內(nèi)部壓力強度高達7MPa；大慶油田的最長玻璃鋼管尺寸遠超50mm，并且內(nèi)部壓力強度達到17MPa。但是上述玻璃鋼管的使用性能不能滿足實際需求，加快研究新型中高壓玻璃鋼管已經(jīng)成為國家發(fā)展的必經(jīng)之路。

4.玻璃鋼管安裝要點

4.1 地埋管線

將管道凹槽的尺寸與施工要求進行分析，精確定位施工管道的深度，并且把埋設(shè)條件記錄在案；此外，將地面的壓力承受能力進行理清，結(jié)合玻璃鋼管的材質(zhì)進行綜合分析，并選擇合適的安裝方式進行埋線處理。

4.2 地面管線

首先，將玻璃鋼管的結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，減少支撐力不足情況的產(chǎn)生；其次，根據(jù)地面溫度以及地下溫度進行合適升溫降溫處理；最后，將地面施工的情況進行排查，避免出現(xiàn)不必要事故。

4.3 加熱元件

針對纖維纏繞玻璃鋼管進行加熱，可使用電力加熱或者蒸汽加熱。此外，在進行元件加熱時應(yīng)當注意最高溫度不能超過原材料的熔點，內(nèi)部環(huán)境不超過50℃。

5.結(jié)語

本文將玻璃鋼管的產(chǎn)生與應(yīng)用過程進行分化，并且詳細介紹了不同壓力玻璃鋼管抗腐蝕性，水力特性以及熱性能，以玻璃鋼管安裝的要點進行結(jié)尾，為后續(xù)相關(guān)研究提高一定的借鑒意義。