无机玻璃钢风管破损原因分析

孙凯 左海龙

摘要：某电厂汽机房通风管道采用无机玻璃钢风管，而在通风管道施工和试运行阶段多次出现问题，本文主要就出现的问题进行分析，找出造成问题的主要原因，以提高人们对无机玻璃钢风管的认识，能够把握到在风管制作、验收、安装和试运行工程中质量控制要点。

关键词：无机玻璃钢风管，玻璃纤维布， 破损， 质量问题

Abstract: The turbine room of a certain power plant ventilation pipe using inorganic glass-steel duct., and in the construction and commissioning phase ventilation pipe many problems in this paper discusses the problems analysis, finds out the main reason for the cause problems, in order to improve the people's understanding of inorganic glass-steel duct., able to grasp to produce duct in check and acceptance, installation and commissioning of the project quality control points.

Key Words: inorganic glass-steel duct., glass fiber cloth, damaged, quality problems

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号

1、绪论

某电厂汽机房通风系统包括汽机房大厅通风系统和凝结水精处理车间通风系统。根据设计图纸要求，通风管道采用复合式无机玻璃钢风管。在通风管道施工和试运行阶段，多次出现风管法兰破损，风管本体破裂等严重质量问题，造成通风系统无法正常运行。为了保证厂房的正常通风，经过设计、风管厂家等多方讨论，最后采用不锈钢风管代替主管路上的无机玻璃钢风管，其余风管采取加固措施，造成工期严重滞后和大量的经济损失。

2、无机玻璃钢风管构成及选材原因

根据行业标准JCT646-2006《玻镁风管》可知，玻镁风管根据结构分为：整体普通型风管、整体保温型风管、组合保温型风管。无机玻璃钢风管是整体普通型和整体保温型玻镁风管在市场中的一种俗称，玻镁风管在市场上专指组合保温型风管。整体普通型风管由玻璃纤维布、氯氧镁水泥等，整体一次成型的非保温型风管。整体保温型风管由玻璃纤维布、氯氧镁水泥等作为内外表面结构层，中间层以绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料等为保温材料，整体一次成型的保温型风管。组合保温型风管，先由玻璃纤维布、氯氧镁水泥等作面层，中间以绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料为芯材生产轻质保温夹芯板，再由轻质保温夹芯板及专用粘结剂等材料，加工成为组合保温型风管。无机玻璃钢风管一般采用手工制作，管体间采用法兰可拆卸方式连接；组合型玻镁风管采用机械制作板材，然后采用专用胶水进行粘结固定成型。

该电厂所在地区气候属于海洋性气候，空气中含有大量盐分，空气湿度大，具有很强的腐蚀性。根据汽机厂房防火要求，风管必须采用不燃型。1#、2#汽机厂房通风管道采用有机玻璃钢风管，无法满足防火要求，消防验收无法通过；镀锌风管在潮湿环境中容易腐蚀，不锈钢风管成本过高。下表是无机玻璃钢风管和有机玻璃钢风管、镀锌风管、不锈钢风管各种性能的比较。所以在3#、4#汽机房通风系统设计时通风管道材质采用无机玻璃钢。

3、质量问题及原因分析：

汽机厂房通风管道采用无机玻璃钢风管，从风管开始验收，到风管安装，再到竣工验收，无机玻璃钢风管先后出现各种问题，随着工程的进展和对无机玻璃钢风管认识的加深，无机玻璃钢风管在工程全过程中出现的主要问题有以下的几种：1、风管法兰破裂、风管法兰和风管本体连接处断裂；2、风管本体开裂。

汽机房通风管道验收和安装过程中，经常发现通风管道法兰出现缺角、断裂的现象，法兰连接过程中出现风管法兰和风管本体连接处断裂的现象。通风管道验收与存放过程中，风管法兰出现缺角、断裂的直接原因是风管在运输、搬运过程中的磕碰，在移动风管过程中使风管法兰成为直接的受力点，造成风管法兰断裂。但是，风管法兰本体的强度是否能够满足规范和设计的要求呢？根据现场风管法兰断裂面的断痕，查阅相关的规范、国标以及在最后对风管法兰强度进行的复检，发现风管法兰本身就存在一定的制作问题。现在就以汽机房-7.2m层2650㎜×1000㎜的风管为例，现场风管法兰厚度为14mm，根据行业标准JCT646-2006《玻镁风管》中规定无机玻璃钢风管尺寸大于2000mm的风管，法兰厚度应为20mm，允许偏差为0 ~ +1.5mm，玻璃纤维布层数为16层（玻纤布厚度0.4mm）或21层（玻纤布厚度0.3mm）。根据现场风管断裂情况，可以看到风管法兰的玻璃纤维布明显不能满足规范的要求。在无机玻璃钢风管的结构构成中，玻璃纤维布在风管的构成中起着至关重要的作用。无机玻璃钢风管中玻璃纤维布的作用与混凝土结构中的钢筋、人体中的骨骼一样，起着支撑、增强强度的作用。玻璃纤维布层数的不足直接导致风管法兰强度降低。根据企标JCT646-2006《玻镁风管》中对无机玻璃钢风管法兰抗冲击强度的要求，整体保温型风管法兰抗冲击强度要求≥20KJ/㎡。由于厂房的风管已安装完成，对已安装的风管进行现场取样，送浙江质量技术监督检测研究院进行复检。检测报告发现送检风管法兰抗冲击强度为8 KJ/㎡。虽然送检的风管已经安装半年，但未投入使用，该检验报告还是能够说明问题的。综上所述，无机玻璃钢风管验收、安装过程中出现的風管法兰断裂、缺角，螺栓连接处法兰断裂主要是由于风管法兰厚度过簿、玻璃纤维布层数不够等原因引起的，是风管厂家制作原因造成的。

汽机房无机玻璃钢风管安装过程中出现的又一个问题是部分风管法兰采用螺栓连接的过程中，出现风管法兰和风管本体连接处断裂（如图1）。从断裂处可以看到风管法兰和风管本体之间的玻璃纤维布层数不够。根据国标《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002中的规定，无机玻璃钢风管法兰与风管应成一整体。所以很明显可以看到造成风管法兰和风管本体断裂是由于风管制作质量不合格引起的。

汽机房无机玻璃钢风管出现最严重的一个问题就是三条独立的通风管道在运行过程中相继出现大面接的破损（如图2），通过对未破损风管和静压箱进行复查，发现多数边长大于2000mm的风管都存在不同程度的龟裂。通过对厂家施工资料、设计图纸的查阅，业主、设计、施工单位、风管制作厂家、监理公司各单位通过多次会议讨论，仔细分析各种原因，归纳总结，认为造成风管本体破损主要有两方面原因：1、风管制作原因；2、通风管路设计原因。

图1图2

无机玻璃钢风管是通过成品进行采购，在风管验收过程中对风管只能进行外观质量、规格尺寸、管壁厚度、法兰高度和厚度进行检查，对风管的质量合格证书、型式检测报告进行审核。对风管制作过程中的质量和风管内部质量是无法控制的。在风管破损之后，通过风管的断面可以看到风管内外壁的玻璃纤维布层数严重不足，风管内外壁厚度一致，从风管断面可以看到玻璃纤维布只有3层，厚度大概为3㎜，而国标要求保温型无机玻璃钢风管内外壁厚度是不同的，外壁5mm（玻璃纤维布8层），内壁3mm（玻璃纤维布5层）。无机玻璃钢风管法兰的抗冲击强度、管体抗柔性冲击强度、风管的抗弯强度都与风管内部的玻璃纤维布的层数、质量息息相关。上面就说过，无机玻璃钢风管中玻璃纤维布的作用就相当于高楼中的钢筋，人体中的骨骼，无机玻璃钢风管中缺少玻璃纤维布，风管壁厚不够，风管的承压能力会明显的下降，再加上无机材料本身的特点就是柔韧性差，在空调机组的送风量为246000m3/h，压力1000pa的条件下，很容易因为风管承压能力不够而造成风管破损。

影响风管承压力的因素不仅与风管内外壁强度有关，也与无机玻璃钢风管夹层泡沫板强度有关。泡沫板的密度应该在20kg/m2,采用中碱玻璃纤维布增强，泡沫板与两面的氯氧镁水泥层是一次性复合的，承载力大于1000N，经过查阅风管制作过程中的材料验收单，发现该厂家采用的泡沫板密度只有6kg/㎡左右的，泡沫板两面的氯氧镁水泥板是用胶粘接的，这种风管的承载力差，在中、高压环境中使用，风管会承受不了风压而破损。

汽机房风管承压能力差还与风管未进行加固有关，根据国标GB/T50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》中要求，矩形无机玻璃钢风管边长大于630mm、保温风管边长大于800mm，管段长度大于1250mm或中、高压风管单边面积大于1.O㎡，均应采取加固措施，加固材料应为本体材料或防腐性能相同的材料，并与风管成一整体， 无机玻璃钢风管一般采用内支撑加固。汽机房运行过程中损坏的风管都属于主风管，风管边长最小的2000㎜，最大的达到5600㎜，在中压系统运行工况下，风管未采取加固措施，风管承压能力是无法满足设计工况下的要求。

汽机房风管运行过程中出现风管大面积破损，除了风管制作本身的质量问题以外，设计方面还是有很大的缺陷的。例如，1、部分风管未考虑风管的承压力，在0m层风管穿楼板处，风管尺寸设计为5600㎜×1400㎜，风管重新加固之后，在风管运行一段时间之后，在风管表面可以看到多处龟裂的缝隙。风管表面受力是随着风管截面的增大而增大，风管尺寸设计过大、且设计未对风管壁厚、加固形式等作出特殊要求，没有对特殊风管进行特殊的受力计算，这样容易造成部分风管表面因受力过大而破裂；2、通风系统主管路风管尺寸设计不合理，一条通风系统主干管风管尺寸从2650㎜×1000㎜变为1650㎜×1000㎜，然后再变为2650㎜×1000㎜，每隔3500㎜反复一次，总共反复7次，这样风管内部容易形成涡流，管内气流分布不均，风速变化频繁，在风管上形成应力集中点，造成风管破裂；3、风管弯头处未考虑气流分布，主风管弯头处均未设计导流叶片，这样在弯头处气流容易形成涡流，从而对风管造成损伤。

4、小结：

无机玻璃钢风管具有不燃、耐高温、耐老化、强度高、防水性能好、成本低等优点，但是无机玻璃钢风管整体成型，一般采用手工制作，手工制作的无机玻璃钢风管，容易出现返卤、返霜，湿强度差等问题，再加上部分企业偷工减料，以次充好，造成风管质量无法保证。无机玻璃钢风管一般都是成品采购，这样对风管内外表面的玻璃纤维布层数和内外壁厚度无法控制，风管法兰和风管本体的制作工艺无法确认，这样容易给工程造成一定的质量隐患。所以，无机玻璃钢风管采购时一定要选择一个信誉良好、质量可靠的厂家。无机玻璃钢风管在工程中适用范围没有镀锌风管广泛，且风管成品采购，这样验收人员就需要具备一定的专业知识，对该材料有一定的了解，在验收过程中对风管强度要进行相应的性能检验，必要时进行复檢，保证风管强度能够满足工程需要。决定工程质量最主要的因素是设计，所以，在设计阶段，一定要对所采用风管强度进行负荷计算，管路布局合理，满足工程需求。综上所述，只有从设计、采购、施工和管理四个方面严把风管质量关，实现厂房的正常通风。

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