FRP 玻璃钢材料的力学性能与应用现状分析

胡乃全

（大庆油田储运销售分公司研究所设计室，黑龙江 大庆 163453）

建筑学科的发展，在很大程度上依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。我们不仅要求材料经济实用、易于施工，而且要求应用后的工程产品性能有明显提高。FPR 复合材料以其优异的力学特性和广泛的适用性受到越来越多人们的好评。

采用纤维缠绕工艺制造的高压玻璃钢管与传统的钢管相比，除具备复合材料本身的一些优异特性外，还具有以下特点：（1）耐腐蚀性能好，使用寿命长。其设计使用寿命可达到三十年至五十年；（2）水力学性能优良，缠绕玻璃钢管道内表面光滑，内壁绝对粗糙度仅为0.01 mm，远小于钢管及铸铁管的内壁粗糙度，可设计性、产品适用性强。（3）重量轻，安装、运输方便；（4）导热系数小，不足钢的百分之一，保温性能好。

FRP 玻璃钢制品在各大油田中的应用

由于我国油田大多已进入后期开发阶段。为了稳定原油产量，各大油田普遍采用注水工艺来增加地层压力，提高产油量，从而达到稳产增产的目的。但是，由于我国淡水资源缺乏，所以在注水工艺中多采用污水回注，根据某项国内油田的调查研究表明，由于在回注的污水中含有大量的腐蚀性物质，这些物质对金属的平均腐蚀速度为每年1～1.7mm。高压玻璃钢管材料本身即为耐腐蚀材料,从根本上解决了此问题。例如，1995年，我国的高压玻璃钢管道开始应用于大庆油田采油二厂，当时安装了两条直径250mm 工作压力为16MPa、检验压力为24MPa 的高压注水玻璃钢管道。这是纤维缠绕的高压玻璃钢管在中国油田的首次应用。该工程从第一次安装中、高压玻璃钢管线至今运行正常。

随着国内各油田的石油开采先后进人二次采油和三次采油阶段，钢管道的腐蚀问题日益突出。有资料表明，一条新建的有涂料内衬外加玻璃布涂沥青的加强防腐管道，投产半年即开始穿孔；三千米长的油气混输管道，平均一年更新一次。未做内防腐的污水回注系统，在污水总矿化度20000mg/1 以上的重腐蚀作用下，注水干线的使用寿命是4-7年，单井注水管线使用寿命4～6年。尽管腐蚀程度不同，但各油田都普遍存在。单就腐蚀而言，每年给世界油田与国民经济造成的损失达亿万美元。

正是基于这一背景，玻璃钢高压管道成为解决这一难题的有效的重要途径。我国的玻璃钢高压管道呈现出强劲的发展态势。最早在我国油田安装使用的高压玻璃钢管线已经有了近20年，经在油田实际运行证明，高压玻璃钢管道完全能够满足油田使用要求，主要性能指标已超过国际先进水平，经受了油田各种不同腐蚀条件的实际考验。

国内外的实践经验证明，使用15年后的管道强度保留率为85%，使用25年后强度保留率为75%。这两个值都超过了对化学工业用玻璃钢制品使用一年后所要求的最小强度保留率。人们关心的玻璃钢管的使用寿命问题，已由实际应用中的试验数据所证明。由于各油田的土质条件、输送介质以及防腐处理情况不同，钢管的使用寿命也不尽相同，少则4～5年，最多不超过30年；而玻璃钢管道的寿命却至少高达35年以上。美国60年代安装的玻璃钢管线至今已超过40年，目前仍正常运行就是一例。

当今发达国家对复合材料在各领域应用技术的研究在加紧进行，并取得了很大的进展。近年来,我国对用复合管代替钢管,解决油田管道严重腐蚀的问题也进行了多次的研究和探索，并取得了显著的成效。在我国，自现在及今后相当长的一段时期，各类桥梁及房屋建筑结构的维修、加固及油田高压管道将成为FRP 复合材料应用的侧重点。

[1]胡幼奕.当前玻璃钢材料新技术及发展趋势[J].中国科技信息，2003-08-23.