玻璃钢夹砂管介绍

1、绿色管道，节能利民玻璃纤维增强塑料夹砂管介绍玻璃纤维增强塑料夹砂管介绍沈阳骅飞管业有限公司简介n玻璃纤维增强塑料夹砂管（俗称玻璃钢管）是一种轻质、高强、耐腐蚀的非金属管道。它以合成树脂为基体，以玻璃纤维（或碳纤维等）为增强材料，并在纤维之间远距离均匀地铺上石英砂作为夹砂层。玻璃钢管以其优异的耐化学腐蚀、轻质高强，不结垢等诸多优势，正在石油、化工、排水国民经济各部门等行业得到广泛应用。近年来，我国玻璃钢管道生产发展快，随着生产技术的逐渐成熟及产量逐年上长，玻璃钢管道的应用范围也越来越广泛。玻璃钢夹砂管道结构玻璃钢夹砂管道性能优势n1 1、耐腐蚀性好，使用寿命长、耐腐蚀性好，使用寿命长 玻璃钢夹砂

2、管的内衬层由增强树脂构成，本身就具有较强的耐腐蚀性能，而且可以根据不同的环境和输送介质选择不同的树脂，使其耐腐蚀性能具有一定的灵活性，且不锈，无需外加防护层，设计使用寿命可达50年（国内外标准明确规定），这是混凝土管和钢管都无法比拟的。玻璃钢夹砂管道性能优势n2、防渗性能好防渗性能好 玻璃钢管采用双环橡胶密封胶圈承插连接,安装 时在连接处lOO%打压试验, 同时，璃钢管道采取4层不同材质组合的内衬层： 1层富树脂（100%）胶衣层 1层富树脂（90%）表面毡 1层富树脂（70%）针织毡 1层富树脂（90%）网格布所组成 这四层均有优良的防渗能力，构成4道防护墙，具有高度防渗的可靠性。 n3 3

3、、磨擦阻力小、输运能力高磨擦阻力小、输运能力高 玻璃钢管的内表面光滑，其绝对糙率系数仅为0.0083左右，远小于钢管和混凝管的表面粗糙度，而且玻璃钢管表面粗糙度能在整个使用寿命期内基本保持不变。玻璃钢管能明显减少沿程水流磨擦阻力损失，在相同口径下可提高输送能力50%以上。因此，在输送能力相同条件下，工程设计可选用较小直径的玻璃钢管，从而降低工程初始投资，再者，采用与钢管或混凝土管相同直径的玻璃钢管，可减少压头损失，节省泵的功率消耗约30%40%，降低管道的长期运行费用。玻璃钢夹砂管道性能优势项目玻璃钢夹砂管预应力钢套筒混凝土管预应力混凝土管钢管球墨铸铁管道糙率系数0.00840.0130.01

4、30.0110.011n4 4、质量轻，运输、安装方便、质量轻，运输、安装方便 玻璃钢管的质量仅为同口径钢管的1/41/2，是相同压力和直径混凝土管的1/10。较轻的玻璃钢管，不仅在运输过程中节省油耗，而且还降低了对道路的要求。此外，12m的单管长度减少了接头数量，连接无需焊接、防腐处理和阴极保护，安装方便快捷，降低了安装风险，还能降低装卸和安装费用。 此外，玻璃钢管道可在现场进行切割糊制，以便随时适应现场的安装条件，安装灵活，修补方便。玻璃钢夹砂管道性能优势玻璃钢夹砂管道性能优势n5 5、比强度高、比强度高 玻璃钢管的纵向和环向拉伸强度约为160MPa和320MPa，比钢管略低；但由于玻璃钢

5、的密度是钢密度的1/4，因此，玻璃钢的比强度反而比钢大很多。在进行产品设计时，相同受力情况的玻璃钢管质量，反而比钢管轻很多。出厂试压玻璃钢夹砂管道性能优势n6 6、抗变形能力强、抗变形能力强 玻璃钢夹砂管中树脂的拉伸模量可达到3500MPa，抗变性能力强 例如：刚度为5000Pa的玻璃钢夹砂管道，一般可适用于埋深4m以内的管顶土深。初始径向变形率在13%，50年后变形率不超过3。而设计规范中规定玻璃钢夹砂管道的初始变形率要达到0而不破坏玻璃钢夹砂管道性能优势n7、设计灵活设计灵活 玻璃钢夹砂管的设计灵活性主要表现在两方面： 一是结构设计上的灵活性，管道可通过改变砂层厚度及环向、交叉缠绕比例来满

6、足不同刚度，以满足不同刚度以及公称压力的要求。 二是内衬层防腐材料的选择，玻璃钢夹砂管内衬层为增强树脂，因此可通过选择不同的增强树脂来达到耐不同介质的输送要求。 这种设计上的灵活性是钢管、铸铁管、水泥管所无法比拟的。玻璃钢夹砂管道性能优势n8 8、耐磨性好、耐磨性好 根据试验，将泥浆、砂石和水装入管内，经一万次旋转后，测得如下结果：用焦油和瓷涂层的钢管，其内壁磨失深度为0.53mm；用环氧树脂和焦油涂层的钢管磨失深度为0.52mm；表面硬化处理的钢管为0.48mm；玻璃钢管仅为0.21mm。这表明玻璃钢管的耐磨性比钢管高很多。如将玻璃钢管内衬层进行耐磨性材质设计，其耐磨性还会提高。玻璃钢夹砂管

7、道性能优势n9 9、热应力小、热应力小 玻璃钢管热膨胀系数约为1.2310-5 K-1，钢管的热膨胀系数为1.1210-5K-1，玻璃钢管热膨胀系数略高于钢管，但因玻璃管的轴向拉伸模量为11.2GPa，钢管的轴向拉伸模量为200GPa，因此，温度差在玻璃钢管道中引起的热应力反而低于钢管，约为钢管的1/11。在实际应用中，钢管线需要设计膨胀接头来消除温差产生的热应力伸长变形，玻璃钢管线在一般情况下则不需要。由于玻璃钢的综合性能较好，故可在-6080用于地下、架空、海底、沙漠、潮湿、严寒等恶劣环境。玻璃钢夹砂管道性能优势n1010、电绝缘性好、电绝缘性好 玻璃钢为非导体，其电绝缘性优异，很适于用做

8、输电、电信线路密集区及多雷区的电缆保护管。n1111、保温性好、保温性好 玻璃钢的导热系数为0.27W/(m)，约为钢导热系数的1/250。一般玻璃钢管的管壁比钢管厚，因此在内外温差相同的条件下，玻璃钢管的热量损失约为钢管的1/100。保温效果十分明显。玻璃钢管玻璃钢管输水管水流量输水管水流量节能效用节能效用 在同样的水流量情况下，可以采用比钢管直径小20%左右的玻璃钢管，节约材料。 在同样直径的情况下，玻璃钢管的流量比钢管大20%40%。玻璃钢管输水管水流量输水管水流量节能计算分析(1)n由于玻璃钢管道内壁光滑，流速系数较大，在同样的管道内径情况下，水流量比较大或者，在同样的水流量的要求下，

9、可以采用较小的管直径，具体由管道的水流量的计算公式可见。n一般采用manning公式进行水力计算，根据manning公式，对于圆形管道输水，流量与管径、 manning系数及水力坡度有如下关系： （3-1）式中：Q为流量，单位：m3/s；nmanning系数，玻璃钢管的manning系数一般取0.009，钢管的manning系数在0.01050.018之间，本分析中取平均值为0.014；S为水力坡度；D为管道内径，单位：m。80.5310.3117nQSDn根据manning公式，在相同的水力坡度下对于相同管径的玻璃钢管和钢管的流量之比为：n即在相同的水力坡度下玻璃钢管道的流量是相同管径的混凝

10、土管道流量的1.56倍。0.0141.560.009QQ玻璃钢管钢管n根据manning公式，在相同的水力坡度下相同流量所需的玻璃钢管的管径和钢管管径的关系为：n即在相同的水力坡度下输送相同流量所需的玻璃钢管道的管径是钢管管径的84.7%。380.0090.8470.014DD玻璃钢管钢管玻璃钢管道玻璃钢管道水击强度水击强度节能效用节能效用 玻璃钢管的水击（水锤）附加压强比钢管小，仅为钢管的二分之一左右。玻璃钢管道水击强度水击强度节能分析（1）n在输水管道中有泵和阀门，当泵或阀门关闭时，管道中的水会产生水击现象，管道内的水压会急烈上升，会对管道产生很大压力，有时，正因为突然关闭阀门或泵，会破坏

11、管道。n管道泵的水击压强计算分二种情况： 直接水击； 间接水击。直接水击，是阀门、泵关闭很快的情况，这决定于管道长度和水击波的传播速度V。管道长度是一定的，可以定为各类管道是一样，关键是各类管道的水击波的传播速度，这不仅与管道的内径d、壁厚t有关，还与管道材料有关，有下列计算V的公式：（4-1）01/ 20(1)VVE dEt0V 水中声波的传播速度（米/秒）0E 水的体积模量（GPa）E 管材料的弹性模量 （GPa）d 管内径（毫米）t 管壁厚度（毫米）玻璃钢管道水击强度水击强度节能分析（2）n一般取水中声波的传播速度米/秒。水的体积模量为2GPa。钢管的弹性模量为200GPa，玻璃钢的弹性

12、模量为（1025）GPa，取15GPa。以同样的管直径和壁厚，计算出两种管道的水击传播速度，当取d=500mm,t=10mm时，计算结果为： 玻璃钢管道： VFRP=510.8 米/秒 钢管道：V=1154.9 米/秒 管道中水击产生的附加压强为：0PV v直接水击： （4-2）002zzTPVvvTT间接水击： （4-3）2 /TV（秒）；zT 阀门或泵的关闭时间 （秒）； 水密度（千克/米3）； 管道长度（米）；o 为水击前管中的平均流速 （米/秒） 玻璃钢管道水击强度水击强度节能分析（3） 由式（4-2）可见，由于钢管的水击波速度比玻璃钢管道的水击波的速度大一倍左右，因此，水击增加的水压

13、强度也增加一倍，所以，玻璃钢管道的抗水击能力比钢管强，这主要是玻璃钢材料弹性模量低，在水击时容易膨胀变形起缓冲作用，从而减小水击压强，这又是玻璃钢管道的又一特点。 从式（4-3）可见，当阀门或泵关闭时间越长，水击产生的压强越小，这在实际使用中是很重要，延长关闭时间，可大大降低水击产生的压强。 玻璃钢管道压力损失压力损失节能效用 水压头损失或压力降，玻璃钢管仅是钢管的48%左右，因此，可以采用功率较小的水泵，节省能源。玻璃钢管道压力损失压力损失节能分析（1）n由于标高的变化，电机输出功率的改变，管道方向改变引起的涡流以及管道及管件的磨擦阻力等，因此在所有管道系统中都存在压头损失和压降。n有多种计

14、算方法可以确定玻璃钢管的压头损失。最常用的是Hazen-Williams，Manning和Darcy-Weisbach方法。每种方法的合理性都和其假设有关。所有这些方法都适用于玻璃钢管。都认为玻璃钢管的内表面是相当光滑的。玻璃钢管道压力损失压力损失节能分析（2）1、Hazen-Williams（哈森威廉）方程nHazen-Williams 方程适用于满流水管，采用图示的算图可为这一方法提供简化解法。一般的玻璃钢管制造厂在其资料中都提供相似的算图。请注意，图解法只适用于输水管。输送其它流体，要用其它解法。n一般常用Hazen-Williams 公式进行玻璃钢管道的压力损失计算，Hazen-Wil

15、liams公式为：（5-1）式中：hf 为水头损失，单位：m/100m；C为Hazen-William粗糙系数，对于玻璃钢管一般取150，钢管取值在90140之间，本分析中取平均值为115；Q 为流量，单位：L/s；d 为管道内径，单位：mm。1.851.8564.87100240 10fQhCd玻璃钢管道玻璃钢管道压力损失压力损失节能分析（节能分析（3 3）2、压头损失换算成压力降 采用下列方程可将任意流体的压头损失换算成压降:（5-2）()() / 0.102fpHSGp 压降，kPaSG 流体比重fH/100fh L，总压头损失，mL 管道长度，m，玻璃钢管道玻璃钢管道压力损失压力损失节

16、能分析（节能分析（5 5）3、压头损失和压头降计算n对于玻璃钢和钢管，在同样管道长度，同样内径和流量的情况，采用（5-1）（5-2），与采用国际单位的公式的计算结果是一致的。对于两种管道，主要是由于系数的不同而产生的变化。n玻璃钢管的C取150，钢管的C取115时，在同样条件情况下，玻璃钢管因磨擦损失的压头损失仅为钢管的61.2%，也则压力降仅是钢管的61.2%，可见玻璃钢管的磨擦压头损失，或管道内的压力损失比钢管少许多。玻璃钢管道玻璃钢管道泵功率泵功率节能效用节能效用 从泵功率，及管道安装使用总费用，特别是随着时间的变化，均是玻璃钢管小于钢管，并随着时间增长，两者差距越大，玻璃钢管更显出优越

17、性，因为玻璃钢管是使用寿命更长玻璃钢管道玻璃钢管道泵功率泵功率节能分析（节能分析（1 1）n从另一个角度，从泵功率的大小，也可直接知道玻璃钢的节能效益。在保持管直径不变情况，在给定流速的条件下，玻璃钢管可节省泵的输送功率，如下：n泵的输送功率的公式为： （6-1）/33000fHpQ HHp 需要的功率，马力 流体密度 （磅/加仑）fH , 总压头损失 fh 用式（5-1）或式（5-2）/100fh L2Hoft玻璃钢管道玻璃钢管道泵功率泵功率节能分析（节能分析（2 2）n随着管线运行时间的延长，钢管内表面的粗糙度会因腐蚀而增加。这样将使其Hazen-Williams系数急剧下降。相比之下，F

18、RP管的节能效果将更加明显。nFRP 管的内表面粗糙度不受腐蚀影响。因此，在管线的寿命期内所需的泵送功率是不变的。n图 6-1 给出了两种不同材料的管线在其寿命期内所需泵送功率的变化情况。n值得指出的是，在管线寿命期的最后数年，钢管线需要的泵送功率将会从25马力增加到60马力。103579111315171910203040506070时 间 （ 年 ）钢 管FRP管功 率 （ 马 力 ）图6-1钢管线、FRP管线功率消耗与时间的关系玻璃钢管道玻璃钢管道泵功率泵功率节能分析（节能分析（3 3）n如果计及钢管线发生的腐蚀问题，工程设计开始阶段就应选择功率大的泵，否则管线的流量就会下降，造成后期供

19、水不足。受离心泵的特性曲线所限，要满足管线压头损失所造成的变化，必须采用变速泵才能满足这种要求。n对某管道工程，以钢管和玻璃钢管进行了安装费及运行费用的计算，最后得出如图6-2所示，从图中可见，玻璃钢管的综合累计成本比钢管低，随着时间增长，两者差距越大。02468101214161820$0累计成本时间（年）$50.000$100,000$150,000$200,000$250,000 钢管玻璃钢管图 6-2 钢管线、FRP管线总系统成本与时间的关系 本分析主要结论本分析主要结论在同样的水流量情况下，可以采用比钢管直径小15.3%左右的玻璃钢管，节约材料。在同样直径的情况下，玻璃钢管的流量比钢管大56%。玻璃钢管的水击（水锤）附加压强比钢管小，仅为钢管的二分之一左右。水压头损失或压力降，玻璃钢管仅是钢管的61.2%左右，因此，可以采用功率较小的水泵，节省能源。从泵功率，及管道安装使用总费用，特别是随着时间的变化，均是玻璃钢管小于钢