玻璃鋼管也稱玻璃纖維纏繞夾砂管(RPM管)。主要以玻璃纖維及其制品為增強材料,以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂等為基本材料,以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料作為主要原料。管的標準有效長度為6m和12m,其制作方法有定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝以及連續纏繞工藝三種。可根據產品的工藝方法、壓力等級PN和剛度等級SN進行分級分類。
中文名 玻璃鋼管
別 名 RPM管
類 型 增強材料
材 料 玻璃纖維及其制品
簡介
以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料。稱謂為玻璃纖維增強塑料,或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同,因此有聚酯玻璃鋼、環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。玻璃具有硬而易碎,具有很好的透明性以及耐高溫、耐腐蝕等性能;同時鋼鐵很硬并且不易碎,也具有耐高溫的特點。于是人們開始想,如果能制造一種既具有玻璃的硬度、耐高溫、抗腐蝕的性質,又具有鋼鐵一樣堅硬不碎的特點,那這種材料一定會大有用途。人們經過研究試驗,終于制出了這樣一種復合材料。它,就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼管。
玻璃鋼管以其獨具的強耐腐蝕性能、內表面光滑、輸送能耗低、使用壽命長(在50年以上)、運輸安裝方便、維護成本低及綜合造價低等諸多優勢在石油、電力、化工、造紙、城市給排水、工廠污水處理、海水淡化、煤氣輸送等行業取得了廣泛的應用。
隨著中國城市化進程加快,面對人口、資源和環境的平衡與保護,各級政府在逐年加大對城市基礎設施的投入,結合先進科學技術需要,管材、管件的品種和規格不斷豐富,產量不斷增加,質量不斷提高,尤其是塑料管發展更快,成為當今投資熱點。玻璃鋼管就為其中之一。
其中剛度等級SN=EI/D3,通常以N/m2作單位。EI為沿管軸方向單位長度內管壁環向彎曲剛度,D為管道平均直徑。壓力等級PN有0.1、0.6、1.0、1.6、2.0、2.5Mpa;剛度級SN有1250、2500、5000、10000N/ m2。
特點
1.耐腐蝕性能好。由于玻璃鋼的主要原材料選用高分子成分的不飽和聚脂樹脂和玻璃纖維組成,能有效抵抗酸、堿、鹽等介質的腐蝕和未經處理的生活污水、腐蝕性土壤、化工廢水以及眾多化學液體的侵蝕,在一般情況下,能夠長期保持管道的安全運行。
2.抗老化性能和耐熱性能好。玻璃鋼管可在-40℃~70℃溫度范圍內長期使用,采用特殊配方的耐高溫樹脂還可在200℃以上溫度正常工作。長期用于露天使用的管道,其外表面添加有紫外線吸收劑,來消除紫外線對管道的輻射,延緩玻璃鋼管道的老化。
3.抗凍性能好。在零下20℃以下,管內結冰后不會發生凍裂。
4.重量輕、強度高、運輸方便。玻璃鋼管不但重量輕、強度高、可塑性強、運輸與安裝方便,還容易安裝各種分支管,且安裝技術簡單。
5.水力條件好。內壁光滑、輸送能力強,不結垢、不生銹、水阻小。
6.可設計性好。玻璃鋼管可根據用戶的各種特定要求,諸如不同的流量,不同的壓力,不同的埋深和載荷情況,設計制造成不同壓力等級和剛度等級的管道。
7.維護成本低。玻璃鋼管由于上述的耐腐、耐磨和抗凍和抗污等性能,因此工程不需要進行防銹、防污、絕緣、保溫等措施和檢修。對地埋管無需作陰極保護,可節約工程維護費用達70%以上。
8.耐磨性好。把含有大量泥漿,沙石的水,裝入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玻璃鋼管為0.21mm。由此玻璃鋼耐磨性能好。
9.電熱絕緣性好。玻璃鋼是非導體,管道的電絕緣性特優,絕緣電阻在1012~1015Ω.cm,*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,只有0.23,是鋼的千分之五,管道的保溫性能優異。
10.摩擦阻力小輸送能力高。玻璃鋼管內壁非常光滑,糙率和摩阻力很小。糙率系數為0.0084,而混凝土管的n值為0.014,鑄鐵管為0.013,因此,玻璃鋼管能顯著減少沿程的流體壓力損失,提高輸送能力。因此,可帶來顯著的經濟效益: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入;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,節省泵送費用。此外,玻璃鋼管道可縮短泵送時間,減少長期運行費用
結構
1、樹脂
所用不飽和聚脂樹脂應符合GB/T 8237的規定。
所用環氧樹脂應符合GB/T 13657的規定。
用作引水管及飲用水管的樹脂衛生標準必須符合GB 13115的規定。
2、增強材料
所用無堿無捻玻璃纖維紗、中堿無捻玻璃纖維紗應符合GB/T 18369-2008的規定。
3、填料
SiO2含量大于95%,含濕量應小于0.2%。
CaCO3含量大于98%,含濕量應小于0.2%。
4、外觀質量
管的內表面應光滑平整,無龜裂、分層、雜質、貧膠區及氣泡,管端面應平齊、無毛刺。管外表面無明顯缺陷。
5、尺寸
直徑偏差:外徑系列應符合表1中規定,內徑系列應符合表2中規定。
長度偏差:±0.005L(L為管的有效長度)。
壁厚:*小厚度應不小于經規定程序批準的圖樣和技術文件規定的標稱厚度的87.5%,平均厚度應不低于標稱厚度。
6、內襯層:內表面厚度不小于0.5mm,內表面和次內層厚度應不小于1.2mm。
7、玻璃鋼管運輸、貯存
(1)、起吊和運輸
玻璃鋼管起吊宜用柔性繩索,若用鐵鏈或鋼索起吊,必須在吊索與管道棱角處填橡膠或其它柔性物。起吊時應輕起輕放,必須采用雙點起吊,嚴禁單點起吊。運輸時應固定牢靠,采用臥式堆放,嚴禁拋擲與劇烈撞擊。
(2)、貯存
產品應按類型、規格、等級分類堆放,遠離熱源,且不宜長期露天存放。堆放層數參見表4。堆放時層與層之間用墊木隔開。
8、安裝基本要求
RPM管道可以采用對接膠合連接、承插膠合連接、承插內外膠合連接、橡膠圈承插連接、法蘭連接及膠泥連接等形式。*常用的是橡膠圈承插連接和法蘭連接及膠泥連接。不論何種連接形式,在安裝時應考慮溫度變化引起的熱膨脹和熱應力。
管道溝槽底部的開挖寬度應滿足下管、回填、夯實及安裝操作的要求,一般為管徑加兩倍工作面寬度和支擋厚度,但管溝底的寬度不應小于600mm。管溝工作面寬度符合表5中規定。管溝的底面要求平整而連續,不得有大于40mm的圓石或大于25mm尖角形碎石直接與管外壁接觸。
除特殊地質與地形條件,玻璃鋼管敷設要求按國家或行業現行有關管道輻射規范或規程執行。溝槽是否采取支撐措施應根據溝槽的土質、地下水位、開槽斷面、外荷載條件等因素由施工組織設計確定。支撐材料可選用鋼材、木材或鋼材木材混合用使。
管道回填前要檢查管道的外觀有無損傷及連接有無脫落等質量問題,管溝至管頂以上500mm范圍內,回填土不得含有有機材料、凍土以及大于50mm的磚、石等硬物,回填夯實密度不得小于設計要求的密度。
安裝
管道安裝原則
管道安裝順序本著分片區、分系統,先大直徑后小直徑,先下層后上層,先難后易,先上管廊后連設備,與機器相連接的管道原則上是從里向外配,以減少焊接應力對機器安裝精度的影響,室內與室外管線的碰口應留在室外。
一、管道安裝要求
1、管道在安裝前應對設備管口、預埋件、預留孔洞、鋼結構等涉及管道安裝的內容進行復核。
2、管道的坡度應按圖紙的要求進行調整,調整方法可以利用支座達到坡度要求,焊縫應設置在便于檢修、觀察的地方。
3、與傳動設備連接的管道,安裝前內部要處理干凈,焊接固定管口一般應遠離設備,以避免焊接產生應力對傳動設備安裝精度的影響。
4、管道與機器連接前,應防止強力相對,在自由狀態下檢查法蘭的平行度和同軸度。
5、安全閥應垂直安裝,在投入試運行時,要及時調校安全閥。安全閥的*終調校在系統上進行,開啟和回座壓力要符合設計文件的規定。
6、閥門安裝前,按設計文件核對其型號,并按介質流向確定其安裝方向。當閥門與管道以法蘭或螺紋方式連接時,閥門應在關閉狀態下安裝;如以焊接方式安裝時,閥門不得關閉。
7、儀表元件的臨時替代:所有儀表元件安裝時,均采用臨時元件替代,等試壓、沖洗、吹掃工作結束后,投料前再正式安裝。
二、玻璃鋼管道的安裝
① FRP管在施工前,應對外觀和尺寸進行檢查,按出廠合格證進行驗收。
②管道安裝圖是管道安裝工程的依據,FRP/PVC管的敷設(包括連接形式、坐標、標高、坡度、坡向等)支承,FRP/PVC管和設備、管道附件的連接,管道附件的安裝位置、支承等,均應符合設計圖紙,如有變動,必須與設計單位協商解決。
③管道安裝,可按管道安裝圖所劃分的管段,從管道的一端依次安裝管道附件,直至另一端,再設支架或支座(必要時在安裝過程中需設臨時支撐)。管道吊裝時,外壁表面必須采取保護措施,禁止與鋼絲繩直接接觸,以免造成局部受力。
④FRP管的連接點只允許在直管部分。對焊連接點與管道支座邊緣的距離,應大于管道的外徑且不小于100mm;承插連接處與管道支座邊緣的距離應大于150mm。
⑤管道的連接結構形式有承插式連接、法蘭式連接(焊環活套法蘭連接和復合平焊法蘭連接)、對焊連接三種。此工程中將根據設計文件的具體要求確定安裝方法。
⑥從事焊接的安裝工人必須持有焊工合格證,并熟悉FRP/PVC管的粘接劑性能及其安裝方法,并且有熟練的PVC焊接操作能力。
⑦管道在承插連接前,首先應清除連接處PVC管內壁污垢,然后將承插頭插入承插座內,承插口不得有歪斜,裂紋等缺陷,達到承插深度后,方可進行PVC焊接。
⑧承插部位應采用FRP增強,在增強處均勻涂一層R膠,涂層厚薄均勻,不得漏涂和流淌,再包一層玻璃布,涂不飽和樹脂,包玻璃布,反復進行,直至厚度達到要求為止。
⑨當承插口安裝不合格需返修時,承插頭和承插座必須重新制作,不得采用已使用過的承插件。
⑩法蘭與管道連接時,內外兩面都必須與管子焊接,法蘭面與管子軸線傾斜度應小于或等于管子外徑的1/100。法蘭連接應嚴格對中,軸向*大允許偏差不大于2mm,不得用強緊螺栓的方法消除歪斜。擰緊螺栓分兩次進行,*一次均勻對稱地擰一遍,然后再擰緊螺栓。
注意事項
1、由于密度小,材質輕,在地下水位較高地區安裝玻璃鋼管極易浮管,必需考慮設置鎮墩或雨水徑流疏導等抗浮措施。
2、在已裝玻璃鋼管上開三通、修補管道裂縫等施工中,要求類似與廠房內的完全干燥條件且施工時使用的樹脂及纖維布還需7—8小時固化,而現場施工與補修一般很難達到此要求。
3、現有地下管線探測設備主要以探測金屬管線為主,而非金屬管道探測儀器價格昂貴,因此玻璃鋼管埋地后無法探測,其它后續施工單位在施工中極易挖傷、損壞管道。
4、玻璃鋼管防紫外線能力差。明裝玻璃鋼管通過在其表面制作0.5mm厚的富樹脂層和紫外線吸收劑(廠內加工),來延緩老化時間。隨著運行時間的推移,富樹脂層和紫外線吸收劑會遭到破壞,從而影響其使用壽命。
5、覆土深度要求較高。一般車行道下SN5000級玻璃鋼管*淺覆土不小于0.8m;*深覆土不大于3.0m;SN2500級玻璃鋼管*淺覆土不小于0.8m;*深覆土不大于1.2m(12mm厚鋼板卷管*小和*深覆土分別為0.7m和4.0m)。
6、回填土中不得含有大于50mm的磚、石等硬物,以免損傷管道外壁。
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