玻璃钢管的特性及其在油田生产中的应用

王靖喜

（湖南省长沙市麓山滨江中学 410006）

玻璃钢管的特性及其在油田生产中的应用

王靖喜

（湖南省长沙市麓山滨江中学 410006）

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、环氧树脂等为基本材料，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，具有耐腐蚀、电绝缘、隔热的性能。本文主要针对玻璃钢管的特性及其在油田生产中的应用进行分析。

玻璃钢管；特性；油田生产

由于石油、化学等物品属于性质不稳定的化学品，单一的材料无法保证其在储存、运输过程中的安全性，因此，在石油管道建设、石油储罐、食品罐等制造的中通常需要用复合材料，玻璃钢就是常见的复合材料。玻璃钢既具有耐腐蚀、电绝缘、隔热的性能，又兼具钢铁材料的优势，可以承受弯曲、剪切和压应力。玻璃钢是以玻璃纤维作为增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料，也可以称之为玻璃纤维增强塑料。随着我国玻璃钢事业的发展，这些复合材料的种类也逐年增多，根据实际生产需求制造出的复合玻璃钢管已经在各类化工行业得到了推广。

1 玻璃钢管的特性

与传统单一的钢管材质不同，高压玻璃钢管的结构有着很大的差别，从内到外依次由内防腐层、防渗漏层、玻璃增强层、外防腐层组成，其外防腐层采用了80%以上的富树脂层，可以有效保护内部介质，有着优良的抗磨损性、抗泄漏性以及耐腐蚀性，此外，还可以根据具体的生产要求在其中加入其他的物质。综合而言，玻璃钢管的特性表现在几个方面：

（1）玻璃钢管质量轻、硬度高。玻璃钢的质量只有碳钢的1/4～1/5，但是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，因此被广泛应用在火箭、宇宙飞行器、高压容器的制造中。

（2）安全性高、防腐蚀、维修费用低。与其他材料相比，玻璃钢管安全系数更高，非常适宜应用在油田输送中，如，国内胜利油田孤东采油厂之前采用不锈钢输送聚合物溶液，在应用玻璃钢管之后，管道故障显著减少。此外，玻璃钢管生产工艺简单，与其他材质相比，更容易维修，维修费用也较低，玻璃钢也是良好的耐腐蚀材料，并且不断应用到化工防腐生产中，并逐步的取代了碳钢、不锈钢等材料。

（3）可塑造性强。一般玻璃的耐拉强度只有普通钢材的1/8，但是将玻璃融化拉伸成玻璃纤维之后，它的耐拉强度大大增加。它的制造工艺非常简单，只要应用简单的工艺即可改变制造规格，压力等级、刚度等级，从而更好的满足实际生产制作的需求，应用范围广泛。当然，任何事物都有正反面，玻璃钢虽然可塑性强，但是在使用过程中也容易出现变形问题。

（4）玻璃钢是优良的隔热材料，导热率与金属相比是它的1%甚至1‰，在瞬间超高温情况，质量并不会受到影响。如在发射火箭时，玻璃钢管的应用能够有效的保护宇宙飞行器。虽然玻璃钢管的隔热性强，但是如果长期处于高温环境下，其耐热性也会受到影响。因为玻璃钢管基体树脂是高分子材料，在高温下容易发生树脂大分子氧化的问题，使材料变脆。数据显示，玻璃钢管的最佳使用温度在-50～+100℃之间，超出这个范围，它的寿命将会大幅降低。

2 玻璃钢管在油田生产中的应用

虽然玻璃钢管有其缺点，但是它自身的优点依然非常突出。目前开看，玻璃钢管主要应用于石油行业与化工行业中，在我国石油化工行业的发展下，管道腐蚀问题日益严重，一方面，管道数量不断增加，一方面，腐蚀问题也不容忽视，所以急需寻找一种耐腐蚀的材料来缓解管道的运输压力。近年来，随着中国经济的发展，私家车拥有率越来越高，对油量的需求也越来越大，为了增加油的产量，我国大部分油田进入二次和三次采油阶段。石油本身对管道的腐蚀性就很大，尤其是一些酸性油田，对套管的腐蚀是十分严重的，二次和三次采油更增加了管道的压力，导致管道维修和建设费用大幅上升，且维护工序非常的麻烦，严重影响了油田工作效率。在20世纪50年代，美国率先在油田生产中使用玻璃钢管，事实证明，玻璃钢管使用寿命长，维修费用低，省去了很多麻烦，此后，玻璃钢管在美国油田领域得到广泛的推广，截止到2015年年底，美国油田企业应用玻璃钢管的长度达到百万公里，并且还在以每年5～10%的速度递增。关于玻璃钢管的寿命问题，实际试验数据显示，由于不同油田的输送介质、土质条件、防腐处理情况不同，玻璃钢管的使用寿命也会出现一定的差异。目前，欧美等发达国家的玻璃钢管技术已经非常成熟，我国石油行业可以借鉴其他国家的发展经验。就我国的情况来看，在20世纪70年代开始引入玻璃钢管，但是由于检测手段落后，质量控制难度高，使我国玻璃钢管的推广受到限制，这一技术还有待我们进行深层次研究。

3 展望

在新形式下，随着油田二次及三次的开发，对管道的性能要求也越来越高，玻璃钢管长距离、耐腐蚀、抗高压等特性非常适合应用在海洋、沼泽等恶劣环境中，相信在不久的将来，玻璃钢管的使用也将越来越广泛，并且随着技术的发展，玻璃钢管的特性可以不断加以完善，逐步取代传统的管道类型。与普通钢管相比，玻璃钢管有着良好的耐腐蚀性、性能优良、使用寿命长，随着国内油田工况的日益恶劣，开发长距离高压的新型玻璃钢管成为了一个大势所趋，只有做到这一点，才能够促进油田企业的发展。与发达国家相比，我国玻璃钢管的研发还处在初级阶段，有一些技术难关尚未攻克，在下一阶段下，我国要重视玻璃钢管方面的技术研发，着力解决玻璃钢管的脆性问题，运用先进技术提升玻璃钢管的刚性。此外，还要统一标准，完善管理体系，规范市场秩序，设定统一标准，这样才能促进玻璃钢管产业的有序发展。

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