玻璃鋼防腐管道的構造和性能
1.管壁結構
在玻璃鋼中,拉伸強度很高的玻璃纖維起著骨架增強作用,而耐壓耐磨性較強的合成樹脂則作為基體材料粘結纖維,使其起共同的成型和承載作用。玻璃鋼管道的管壁結構,通常由兩部分組成:結構層一由連續環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骨架,以鄰苯型或間苯型不飽和聚酯樹脂作為粘結基體。其中玻璃纖維的重量約占60%樹脂的重量約占40%。為降低成本和加強結構剛度,在樹脂和纖維的膠結過程中,可以允許搖加適當的填充料(如石英砂、高嶺土等)。表面加強層—一管壁的內、外表面,由無堿短切玻璃纖維表面獨和耐蝕、高強的樹脂組成,厚約0.2~0.5mm,其中表面氈重量約占10%,樹脂重量約占90%表面加強層使管道形成一層密實、光滑、堅硬的外殼,以增加管道的防滲性、耐久性和耐腐蝕性。玻璃鋼管的聯接,一般采用外套筒式、承插式或法蘭對接以*橡膠密封環作止水防漏。
2.壓力等級與安全系數
大、中直徑的玻璃鋼管,目前使用的壓力等級可達2MPa。管道用戶可根據使用要求和工作條件,委托*工廠設計制造.目前,我國尚無統一的設計規范和技術標準,但國際上多參照美國的材料試驗標準(ASTM)進行設計與施工安裝玻璃鋼管道的優點與其他材質的管道比較,玻璃鋼管道具有以下些顯奢的優點。
(1)耐腐蝕性,玻璃鋼管道能抵抗酸、堿、鹽、海水未經處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學流體的侵蝕。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。不飽和樹脂的表面潔凈光滑,其特殊介質不會被海洋或污水中的甲貝、菌類等微生物玷污蛀附。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,減少過水斷面。而玻璃鋼管道則無此污染,長期使用潔凈如初。
(3)耐熱性抗凍性較好。可在-40℃~80℃的范圍內長期使用,采用特殊配方的樹脂還可在110℃以上的溫度工作。
(4)工程壽命長,安全可靠。管道設計得經久耐用,安全系數在4以上據實驗室的模擬試驗表明:其工程壽命可長達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建成的引水管道,長50km,分別為兩根內徑2.2m和1.7m的玻璃鋼管道,從1965年安裝使用至今仍完好無損。
(5)自重輕、強度高,運輸安裝方便。玻璃鋼管道的比重約為1.75,管的環向拉伸強度為500MPa,軸向拉伸強度為5MPa。與同壓力、同管徑的其他材質管道比較,玻璃鋼管道單位長度重量約等于鋼管的30%,約等于鋼筋混凝土管的8%因此運輸安裝十分方便。玻璃鋼管道每節長度可達12~15m,比混凝土管可減少三分之二的接頭。它配有套環式的密封接頭,安裝快速簡便,免除安裝鋼管所需的焊接和防銹等煩項工序。
(6)摩阻力小,輸送能力高。玻璃鋼管內壁面非常光滑,糙率和摩阻力很小。計算水力學所采用的哈森威廉( Hazen will-ins)系數可以長期保持在145~150的范圍內,測試得到其水流摩阻損失系數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,工程可選用內徑較小的玻璃鋼管道,從而降低一次性的工程投人;若采用同等內徑的管道,玻璃鋼管道可比其他材質管道減少壓頭損失,節省泵的功率和能源(約3040%)減少長期的運行費用。
(7)電、熱絕緣性好玻璃鋼是非導體管道的電絕緣性特優,*適應使用于輸電、電信線路密集區和多雷區;玻璃鋼的傳熱系數很小(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,裝人管子中進行旋轉磨損影響對比試驗。經300萬次旋轉后,檢測管內壁的磨損深度如下:用焦油和瓷釉涂層的鋼管為0.53mm;用環氧樹脂和焦油涂層的鋼管為0.52mm;經表面硬化處理的鋼管為0.48mm;玻璃鋼管為0.21mm。由此可以說明其相當耐磨。
(9)工程維修簡便節約。玻璃鋼管由于上述的耐腐、耐磨和抗凍、抗污等性能,因此工程不需要進行防銹防蝕、防污、絕緣等措施和檢修。對地埋管無需作陰極保護,可節約工程維護費用70%以上。如遇到意外的破壞也很容易修復。
(10)適應性強。玻璃鋼管可根據用戶的各種特定要求,諸如各級流量與壓力、機械性能、耐蝕、耐熱,耐冷以及用于真空等而進行設計制造,靈活自如適應范圍較廣。
(11)工程綜合效益好,綜合效益是指由建設投資、安裝維修費用、使用壽命、節能節鋼等多種因素形成的總體成本長遠效益。如考慮管道的各種功能和使用的長期性,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。當進一步考慮埋入地下的管道可使用好幾代,又無需年年檢修,更可以發揮它優越的綜合效益。