纤维缠绕玻璃钢管应用与发展

（杭州富阳科威钢业有限公司，浙江富阳 311400）

1.纤维缠绕玻璃钢管的发展历程

纤维缠绕技术出现在20世纪40年代，是为了解决玻璃容器的内部解压而进行的研究，并且随着研究的不断深入，在不同领域内部都产生了极为重要的影响，并且制作出的纤维缠绕玻璃钢管能够适用工业生产运输需求。根据有关资料查询可知，在20世纪50年代，第一根纤维玻璃钢管产生，并快速融入化工产业与国防建设产业。在此后的4年内得到快速传播，实现了玻璃钢管的产品化，玻璃钢管产业由此产生。

玻璃钢管的产生，将化工产业的管道腐蚀问题得到有效解决，玻璃钢管的抗腐蚀性相较于其他管道显得尤为突出，并且玻璃钢管的材质较轻，能够将整个管道系统相互连接，提高工业生产运输管道的运行周期，造价较低，具有极强的经济效益。拥有上述先天优势的纤维缠绕玻璃的发展领域逐步扩大，在50年代末期进行石油工业，60年代初期使用玻璃钢管进行石油原油运输，该项运输工程持续近20年，并且此期间内的受腐蚀程度较小，维修难度系数低，造价便宜[1]。

在20世纪70年代，玻璃钢管产业正式形成规模化发展，ASTM的提出使得玻璃钢管的制作设计工艺大幅度提升，其中蕴含的三项标准分别为：强化树脂静压规划、纤维缠绕以及离心浇灌。在1971年7月份，正式成立玻璃钢管的刚度标准，并且玻璃钢管将在未来水利行业产生巨大影响。此后的玻璃钢管标准经过不断改善，在1988年发布目前最为完善的玻璃钢管标准，并且为不同类型的玻璃感官设置独特的刚度标准。

在80年代初期，未来保障玻璃钢管行业的平稳发展，大量玻璃钢管生产商成立玻璃钢管协会，使得玻璃钢管的产业更加趋于完整。并且将之后的玻璃钢管统统分为纤维缠绕玻璃钢管与离心浇注玻璃钢管，市场流通基本以上述两种玻璃钢管产品为主，但是纤维玻璃钢管在其他小额市场上几乎呈现一种独占趋势，因此得出纤维玻璃钢管的服务市场更为广阔。

在玻璃钢管的大小选择上，经过长时间的行业发展发现，只有大口径的玻璃钢管能够得到完成适用，并且在此基础上，将玻璃制品的缠绕工艺进行发展延伸，根据玻璃钢管内部的压强进行划分，因为高压玻璃钢管只能进行缠绕工艺进行生产，所以大量玻璃钢管的制作工艺都为纤维缠绕工艺。且玻璃钢管的压力分布为：小于2.0MPa的压力为低压玻璃钢管；大于5.5MPa为高压玻璃钢管；处于二者之中则为中压玻璃钢管[2]。

2.低压玻璃钢管

由于玻璃钢管的总体使用范围较广，因此在针对不同情况时，应当采用合理的玻璃钢管制品，否则会存在以偏概全问题的产生，在选用玻璃钢管时，只有掌握该项钢管的性能，适用范围，才能进行针对性的玻璃钢管选择，使其使用效益达到最高。

2.1 防腐性能

玻璃钢管之所以在许多化工产业运输中脱颖而出，与其具备强大的防腐性密不可分。玻璃钢管的制作原料为树脂与纤维材料。采用内外联合的制作工艺，将原材料进行精确冷凝。上述条件的存在就使得低压玻璃钢管拥有极强的防腐性能。在进行低压玻璃钢管的制作时，首先要进行基酯树脂与不饱和状态的聚酯树脂，上述原料在进行低压作业时的抗腐蚀性能极为稳定。除此之外，还应当考虑不同材质之间的溶解程度、韧性以及制作流程工艺。

防腐性能的树脂保护层多位于玻璃钢管的结构层，不易被外界物质干扰腐蚀，而防腐性能的类别有间苯型、双酚A型以及卤素型。

根据上述结果可以接触传统间苯型的树脂具有极强的酸性，但是对碱性的抗性较弱；双酚A型树脂的抗水性与抗碱性较强；而卤素型的树脂材料内部蕴含大部分化学元素，具备极高的抗氧化性能。

在日常生活中，低压玻璃钢管制品通常在城市供水系统中大量使用，因此低压玻璃钢管的材质必须无害，符合国际规定的安全质量标准。

进行低压玻璃钢管的选择时，应当将其中的化学纤维成本、组成构件材料等进行分析，一般来说，低压玻璃钢管的原材料有中碱性、无碱性以及抗碱性的玻璃纤维组成。要保障玻璃钢管的韧性与稳定性，首先要进行原材料的重金属检测，以及其中的含量，如果超出所需成分，应当加入来提升该材料的抗碱性。根据上述制作流程进行工业制作，会使得玻璃纤维内部的碱性成分消失，并且该类玻璃纤维的强度得到稳定上升，具有极强的稳定与抗水性，是目前进行低压玻璃钢管制作最为高效的材料。

2.2 低压玻璃钢管的水性与压力分析

低压玻璃钢管的水利数值保持在150左右，相较于铁质钢管与塑料钢管，在使用过程中能够保持整体流畅，并且在保持原有流量的基础上，玻璃钢管的平均节送量达30%以上。此外，在低压玻璃钢管内部的流速会受到外界干扰，使得水量突然呈现一种循环波动的压力，在达到一定的压力条件下，会使得流通管道受损。受损程度与当时水流的流速、流量、管道材质以及厚度有关。而玻璃钢管具备材质轻、厚度薄，在产生上述情况时内部形成阻尼作用力，压制波动压力，减少管道损坏。

3.中高压玻璃钢管

在第一部分对中高压玻璃钢管进行过划分，大于5.5MPa为高压玻璃钢管，处于2.0MPa～5.5MPa则为中压玻璃钢管。二者所采用的原材料都为环氧树脂，配备80℃的恒温室进行加工，在此基础上形成中高压玻璃钢管。但是由于其原材料的抗腐性能比低压材料弱，且氧化反应更加剧烈，所以中高压玻璃钢管的性能要低于低压玻璃钢管。再者，高压玻璃的尺寸大致为50mm～200mm，所以在进行管道连接时的难度更大，导致该管道的作用力下降。

在我国的吉林油田中，最长的玻璃钢管为9.1km，内部压力强度高达7MPa；大庆油田的最长玻璃钢管尺寸远超50mm，并且内部压力强度达到17MPa。但是上述玻璃钢管的使用性能不能满足实际需求，加快研究新型中高压玻璃钢管已经成为国家发展的必经之路。

4.玻璃钢管安装要点

4.1 地埋管线

将管道凹槽的尺寸与施工要求进行分析，精确定位施工管道的深度，并且把埋设条件记录在案；此外，将地面的压力承受能力进行理清，结合玻璃钢管的材质进行综合分析，并选择合适的安装方式进行埋线处理。

4.2 地面管线

首先，将玻璃钢管的结构紧密结合，减少支撑力不足情况的产生；其次，根据地面温度以及地下温度进行合适升温降温处理；最后，将地面施工的情况进行排查，避免出现不必要事故。

4.3 加热元件

针对纤维缠绕玻璃钢管进行加热，可使用电力加热或者蒸汽加热。此外，在进行元件加热时应当注意最高温度不能超过原材料的熔点，内部环境不超过50℃。

5.结语

本文将玻璃钢管的产生与应用过程进行分化，并且详细介绍了不同压力玻璃钢管抗腐蚀性，水力特性以及热性能，以玻璃钢管安装的要点进行结尾，为后续相关研究提高一定的借鉴意义。