玻璃钢管

 

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玻璃钢管也称玻璃纤维缠绕夹砂管（RPM管）。主要以玻璃纤维及其制品为增强材料，以高分子成分的不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料作为主要原料。管的标准有效长度为6m和12m，其制作方法有定长缠绕工艺、离心浇铸工艺以及连续缠绕工艺三种。可根据产品的工艺方法、压力等级PN和刚度等级SN进行分级分类。

 

目录

简介等级主要特点生产工艺制作流程技术要求引起分层的原因及解决办法

1. 玻璃钢管分层
2. 玻璃纲管内壁起泡
3. 玻璃钢管固化后起泡或起皱
4. 玻璃钢管耐电压不合格

应注意的问题发展现状

1. 树脂
2. 助剂
3. 生产中的不足之处

简介等级主要特点生产工艺制作流程技术要求引起分层的原因及解决办法

1. 玻璃钢管分层
2. 玻璃纲管内壁起泡
3. 玻璃钢管固化后起泡或起皱
4. 玻璃钢管耐电压不合格

应注意的问题

• 发展现状
  1. 树脂
  2. 助剂
  3. 生产中的不足之处

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编辑本段简介　　以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。玻璃具有硬而易碎，具有很好的透明性以及耐高温、耐腐蚀等性能；同时钢铁很硬并且不易碎，也具有耐高温的特点。

  

玻璃钢管

于是人们开始想，如果能制造一种既具有玻璃的硬度、耐高温、抗腐蚀的性质，又具有钢铁一样坚硬不碎的特点，那这种材料一定会大有用途。人们经过研究试验，终于制出了这样一种复合材料。它，就是能与钢铁比肩而立的玻璃钢管。

 

　　玻璃钢管以其独具的强耐腐蚀性能、内表面光滑、输送能耗低、使用寿命长(在50年以上)、运输安装方便、不需维修及综合造价低等诸多优势在石油、电力、化工、造纸、城市给排水、工厂污水处理、海水淡化、煤气输送等行业取得了广泛的应用。

 

　　随着中国城市化进程加快，面对人口、资源和环境的平衡与保护，各级政府在逐年加大对城市基础设施的投入，结合先进科学技术需要，管材、管件的品种和规格不断丰富，产量不断增加，质量不断提高，尤其是塑料管发展更快，成为当今投资热点。玻璃钢管就为其中之一。

 

编辑本段等级　　其中刚度等级SN=EI/D3，通常以N/m2作单位。EI为沿管轴方向单位长度内管壁环向弯曲刚度，D为管道平均直径。压力等级PN有0.1、0.6、1.0、1.6、2.0、2.5Mpa；刚度级SN有1250、2500、5000、10000N/ m2。

 

编辑本段主要特点　　1、耐腐蚀性能好。由于玻璃钢的主要原材料选用高分子成分的不饱和聚脂树脂和玻璃纤维组成，能有效抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀和未经处理的生活污水、腐蚀性土壤、化工废水以及众多化学液体的侵蚀，在一般情况下，能够长期保持管道的安全运行。

  

玻璃钢管

2、抗老化性能和耐热性能好。玻璃钢管可在-40℃～70℃温度范围内长期使用，采用特殊配方的耐高温树脂还可在200℃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线吸收剂，来消除紫外线对管道的辐射，延缓玻璃钢管道的老化。

 

　　3、抗冻性能好。在零下20℃以下，管内结冰后不会发生冻裂。

 

　　4、重量轻、强度高、运输方便。玻璃钢管不但重量轻、强度高、可塑性强、运输与安装方便，还容易安装各种分支管，且安装技术简单。

 

　　5、水力条件好。内壁光滑、输送能力强，不结垢、不生锈、水阻小。

 

　　6、可设计性好。玻璃钢管可根据用户的各种特定要求，诸如不同的流量，不同的压力，不同的埋深和载荷情况，设计制造成不同压力等级和刚度等级的管道。

 

　　7、维护成本低。玻璃钢管由于上述的耐腐，耐磨和抗冻和抗污等性能，因此工程不需要进行防锈，防污，绝缘，保温等措施和检修。对地埋管无需作阴极保护，可节约工程维护费用达70%以上。

 

　　8、耐磨性好。把含有大量泥浆，沙石的水，装入管子中进行旋转磨损影响对比试验。经300万次旋转后，检测管内壁的磨损深度如下:用焦油和瓷釉涂层的钢管为0.53mm，用环氧树脂和焦油涂层的钢管为0.52mm，经表面硬化处理的钢管为玻璃钢管为0.21mm。由此玻璃钢耐磨性能好。

  

玻璃钢管

9、电热绝缘性好。玻璃钢是非导体，管道的电绝缘性特优，绝缘电阻在1012-1015Ω.cm，最适应使用于输电，电信线路密集区和多雷区玻璃钢的传热系数很小，只有0.23，是钢的千分之五，管道的保温性能优异。

 

　　10、摩擦阻力小输送能力高。玻璃钢管内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小。糙率系数为0.0084，而混凝土管的n值为0.014，铸铁管为0。013，因此，玻璃钢管能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力。因此，可带来显著的经济效益:在输送能力相同时，工程可选用内径较小的玻璃钢管道，从而降低一次性的工程投入；采用同等内径的管道，玻璃钢管道可比其他材质管道减少压头损失，节省泵送费用。此外，玻璃钢管道可缩短泵送时间，减少长期运行费用。

 

编辑本段生产工艺　　玻璃钢管生产工艺主要有三种类型：往复式纤维缠绕工艺、连续式纤维缠绕工艺以及离心浇注工艺。

 

　　往复式纤维缠绕工艺(属于定长法)：在这种工艺方法中，浸胶槽随转动的芯模作往复运动，长纤维玻璃丝以一定的斜角相对于芯模轴辅放，辅角(即缠绕角)受浸胶槽的移动速度和芯模转速之比控制，浸胶槽的平移运动由计算机化的机-电控制。缠绕层数逐渐增加，达到设计的壁厚为止。缠绕完成后，使制品中的树脂基本固化。固化后，从玻璃钢管中脱出芯模。

 

　　连续式纤维缠绕工艺(属于连续法) ：该工艺是管子在运动中通过一个供给树脂预浸无捻粗纱，短切玻璃钢纤维和树脂砂混合物的供料站，管子是在芯模连续不断的前进中制成的。

 

　　离心浇注工艺(属于定长法) ：在此工艺中，用切断的玻璃纤维增强材料和砂，喂入固定在轴承上的钢制模具中，在钢模一端注入加催化剂的不饱和树脂，使其浸渍增强材料，在离心力作用下，树脂置换出纤维及填料中的空气，从而制造出无孔隙的致密复合材料，由于离心力的作用管内壁形成一个平滑、光洁的富有树脂的内表面层，管材在较高温度下固化。用这种方法制造的管又称玻璃钢夹砂管。

 

　　目前世界上采用往复式纤维缠绕工艺制管的厂家比其它两种生产工艺生产厂家多的多，原因之一是往复式纤维缠绕工艺制造的玻璃钢管具有更广泛的用途，适用性比较好。

 

编辑本段制作流程

  

制作流程

 

编辑本段技术要求　　1、树脂

 

　　所用不饱和聚脂树脂应符合GB/T 8237的规定。

  

外径系列RPM管尺寸

所用环氧树脂应符合GB/T 13657的规定。

 

　　用作引水管及饮用水管的树脂卫生标准必须符合GB 13115的规定。

 

　　2、增强材料

 

　　所用无碱无捻玻璃纤维纱应符合GB/T 277的规定。

 

　　所用中碱无捻玻璃纤维纱应符合GB/T 278的规定。

 

　　3、填料

 

　　SiO2含量大于95%，含湿量应小于0.2%。

 

　　CaCO3含量大于98%，含湿量应小于0.2%。

 

　　4、外观质量

 

　　管的内表面应光滑平整，无龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区及气泡，管端面应平齐、无毛刺。管外表面无明显缺陷。

 

　　5、尺寸

 

　　直径偏差：外径系列应符合表1中规定，内径系列应符合表2中规定。

 

　　长度偏差：±0.005L（L为管的有效长度）。

 

　　壁厚：最小厚度应不小于经规定程序批准的图样和技术文件规定的标称厚度的87.5%，平均厚度应不低于标称厚度。

 

　　管端面垂直度：符合表3中规定。

  

内径系列RPM管尺寸

6、内衬层：内表面厚度不小于0.5mm，内表面和次内层厚度应不小于1.2mm。

 

　　7、玻璃钢管运输、贮存

 

　　（1）、起吊和运输

 

　　玻璃钢管起吊宜用柔性绳索，若用铁链或钢索起吊，必须在吊索与管道棱角处填橡胶或其它柔性物。起吊时应轻起轻放，必须采用双点起吊，严禁单点起吊。运输时应固定牢靠，采用卧式堆放，严禁抛掷与剧烈撞击。

 

　　（2）、贮存

 

　　产品应按类型、规格、等级分类堆放，远离热源，且不宜长期露天存放。堆放层数参见表4。堆放时层与层之间用垫木隔开。

 

　　8、安装基本要求

 

　　RPM管道可以采用对接胶合连接、承插胶合连接、承插内外胶合连接、橡胶圈承插连接、法栏连接等形式。最常用的是橡胶圈承插连接和胶合连接。不论何种连接形式，在安装时应考虑温度变化引起的热膨胀和热应力。

 

　　管道沟槽底部的开挖宽度应满足下管、回填、夯实及安装操作的要求，一般为管径加两倍工作面宽度和支挡厚度，但管沟底的宽度不应小于600mm。管沟工作面宽度符合表5中规定。管沟的底面要求平整而连续，不得有大于40mm的圆石或大于25mm尖角形碎石直接与管外壁接触。

  

玻璃钢管安装基本要求

除特殊地质与地形条件，玻璃钢管敷设要求按国家或行业现行有关管道辐射规范或规程执行。沟槽是否采取支撑措施应根据沟槽的土质、地下水位、开槽断面、外荷载条件等因素由施工组织设计确定。支撑材料可选用钢材、木材或钢材木材混合用使。

 

　　管道回填前要检查管道的外观有无损伤及连接有无脱落等质量问题，管沟至管顶以上500mm范围内，回填土不得含有有机材料、冻土以及大于50mm的砖、石等硬物，回填夯实密度不得小于设计要求的密度。

 

编辑本段引起分层的原因及解决办法玻璃钢管分层　　引起玻璃钢管分层的原因： ①胶布太老； ②胶布胶量太少或不均匀； ③热辊温度太低，树脂熔化不好，胶布不能很好地粘住管芯； ④胶布张力小； ⑤油性脱模剂用量太多，沾污芯布。

  

玻璃钢管

解决办法： ①胶布的含胶量、可溶性树脂含胶量都要符合质量要求； ②热辊温度调高点，使胶布经过热辊时，胶布已发软发粘，能牢固地粘好管芯； ③调整胶布张力； ④不用油性脱摸剂或减少其用量。玻璃纲管内壁起泡　　其原因是：主要是引头布没贴紧管芯。

 

　　解决办法；操作时要注意，一定要把引头布贴紧贴平在管芯上。玻璃钢管固化后起泡或起皱　　管子固化后起泡的主要原因是胶布挥发物含量太大，而卷制温度较低，卷制速度快，胶布的挥发物来不及挥发掉，以致于残留在管内。当管子加热固化时，其残留挥发分受热澎胀以致管子出现起泡。　

 

　　解决办法：控制胶布挥发物含量，适当提高卷制温度，放慢卷制速度。管子固化后起皱的原因是胶布含胶量高。　解决办法：适当降低胶布的含胶量，降低卷制温度。玻璃钢管耐电压不合格　　产生原因： ①卷制时胶布张力不足，卷制温度低或卷制速度快，使布与布之间粘结不好，管子中挥发物残留量多； ②管子固化不完全。　

 

　　解决办法： ①提高胶布张力，提高卷制温度或放慢卷制速度； ②调整固化工艺，保证管子固化完全。

 

编辑本段应注意的问题　　1、由于密度小，材质轻，在地下水位较高地区安装玻璃钢管极易浮管，必需考虑设置镇墩或雨水径流疏导等抗浮措施。

 

　　2、在已装玻璃钢管上开三通、修补管道裂缝等施工中，要求类似与厂房内的完全干燥条件且施工时使用的树脂及纤维布还需7—8小时固化，而现场施工与补修一般很难达到此要求。

 

　　3、现有地下管线探测设备主要以探测金属管线为主，而非金属管道探测仪器价格昂贵，因此玻璃钢管埋地后目前无法探测，其它后续施工单位在施工中极易挖伤、损坏管道。

 

　　4、玻璃钢管防紫外线能力差。目前明装玻璃钢管通过在其表面制作0.5mm厚的富树脂层和紫外线吸收剂（厂内加工），来延缓老化时间。随着运行时间的推移，富树脂层和紫外线吸收剂会遭到破坏，从而影响其使用寿命。

 

　　5、覆土深度要求较高。一般车行道下SN5000级玻璃钢管最浅覆土不小于0.8m；最深覆土不大于3.0m；SN2500级玻璃钢管最浅覆土不小于0.8m；最深覆土不大于1.2m（12mm厚钢板卷管最小和最深覆土分别为0.7m和4.0m）。

 

　　6、回填土中不得含有大于50mm的砖、石等硬物，以免损伤管道外壁。

 

　　7、目前尚未见到有关全国大型水司大规模使用玻璃钢管的报道，而由于玻璃钢管是新型管材，故使用寿命到底如何尚不得而知。

 

编辑本段发展现状　　目前世界上采用往复式纤维缠绕工艺制管的厂家比其它两种生产工艺生产厂家多的多，原因之一是往复式纤维缠绕工艺制造的玻璃钢管具有更广泛的用途，适用性比较好。

 

中国从70 年代开始小批量生产玻璃钢管，经过20 多年的研制及工程实际应用情况表明，我国玻璃钢管道工业发展比较缓慢。与发达国家相比，在原材料、工艺装备、技术管理、工程设计、产品标准、施工规范、应用范围等方面都存在很大差距。树脂　　国外FRP管用树脂性能高、品种全、系列化；间苯型不饱和聚脂已占30%多，已逐步成为通用型不饱和聚脂树脂，根据不同用途的需要，有多种专用树脂和助剂满足使用要求。

 

　　目前中国国内年产500吨以下的不饱和聚脂树脂厂200多家，生产总量约占全国总产量的60%以上。但是有些小厂设备简陋，检验、技术管理落后，品种少，质量差。近年来全国已引进了五条不饱和聚脂生产线，但目前间苯型不饱和聚脂树脂产量极小、价格很贵。其它高性能专用树脂几乎没有。环氧树脂产量小，价格贵，这些都影响了使用。助剂　　助剂在生产加工过程中起重要作用，又直接影响制品的性能，助剂是玻璃钢生产中不可缺少的一部分，但是目前国产的品种少，不配套，质量差。

 

　　国外有适合缠绕需要的并配套有多种专用浸润剂的无捻粗纱、毡材、方格布等。规格多，品种全，质量优，满足使用要求。国内除少数引进玻纤生产厂有用专用超饶浸润剂的无捻粗纱外，大部分玻纤厂生产的无碱、中碱缠绕无捻粗纱缺少专用浸润剂，因此浸润性差。毡材有的厚薄不均，所以国内增强材料规格、品种都不能很好满足生产FRP管的需要。生产中的不足之处　　中国国内目前已有引进和自制管、罐生产线29条，而现在利用率只有20%左右，缠绕成型工艺只占其它成型工艺地3.5%，有待进一步开发市场，充分发挥现有设备的生产能力。

 

　　目前大口径管件多采用手糊和喷射法成型，不配套、质量差。很多玻璃钢厂缺乏技术人员，职工文化低，专业素质差，形成了产品无设计，选材无标准，检测无手段，产品无检验的局面；在制作玻璃钢管道时，用原材料，常以次充好，偷工减料，因质量造成一些管道渗漏事故和经济损失，从而使用户对玻璃钢制品产生了很大的心理障碍，影响了玻璃钢管的信誉和推广应用。

 

　　中国国内至今还没有对于FRP 管的原料、设计、生产、检测、安装、施工等系统的技术标准和技术规范，这就使大口径玻璃钢管的使用缺乏设计依据。