玻璃鋼夾砂管道在供水領(lǐng)域工程中的應(yīng)用

1、關(guān)于玻璃鋼夾砂管道在供水工程的應(yīng)用12/6/2007 一,產(chǎn)品簡介1,夾砂玻璃鋼管道的發(fā)展纖維纏繞玻璃鋼管(以下簡稱FRP管,誕生于1948年,1950年第一根聚酯FRP 管用于石油工業(yè),并逐步用于化學(xué)工業(yè)和軍用工業(yè).1954年,FRP管實現(xiàn)商品化生產(chǎn),從此誕生了FRP管道工業(yè).五十年代是FRP管的幼年時期,這個時期的特點是應(yīng)用領(lǐng)域相繼拓寬,化學(xué),石油及各個工業(yè)領(lǐng)域都在試驗應(yīng)用FRP管道,應(yīng)用的結(jié)果證明,FRP管道的耐腐蝕性能比傳統(tǒng)材料好得多,輕質(zhì)高強(qiáng),安裝維修費用低,使用壽命長,運行周期內(nèi)的總成本也比傳統(tǒng)材料低,顯示出了一系列的突出優(yōu)點,從而為FRP管道工業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ).七十年代,

2、美國給水工程協(xié)會頒布了玻璃鋼管標(biāo)準(zhǔn)AWWA C950,從而FRP管道工業(yè)進(jìn)入工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)階段,產(chǎn)業(yè)基本形成,其后該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過了多次修訂和補充,最新的95年版被認(rèn)為是世界上最權(quán)威的玻璃鋼管標(biāo)準(zhǔn),得到廣泛認(rèn)同和采用.八十年代,FRP管道已經(jīng)是通用的FRP制品.其中以FRP管為主的防腐市場僅次于汽車工業(yè)和建筑,位列第三.FRP管的生產(chǎn)和應(yīng)用已完全成熟.纖維纏繞夾砂玻璃鋼管誕生于七十年代,夾砂管的出現(xiàn),是對玻璃鋼管大規(guī)模推廣應(yīng)用的一大促進(jìn).純纖維纏繞玻璃鋼管的優(yōu)點是比重小,強(qiáng)度高,耐腐蝕性能優(yōu)良.但其應(yīng)用于工程中時,常表現(xiàn)為壁厚薄,強(qiáng)度富裕量大,剛度低,造價高,從而在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制.夾砂玻

3、璃鋼管是在純玻璃鋼管的中間,引入樹脂砂漿層,形成新的層合結(jié)構(gòu)體,從而在保留原玻璃鋼管道所有優(yōu)點的基礎(chǔ)上,既提高了剛度,又降低了工程造價.在低內(nèi)壓高外壓的FRP管工程實例中,外壓作用下的管壁中心附近區(qū)域的正壓力很小,由樹脂砂漿層承擔(dān),而高的應(yīng)力區(qū)則由位于管壁兩側(cè)的純纖維纏繞區(qū)承擔(dān).充分體現(xiàn)了復(fù)合材料的可設(shè)計性和物盡其能的特點.因此在全世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展,現(xiàn)在在大口徑FRP管道中絕大多數(shù)為該種結(jié)構(gòu)工藝.2,玻璃鋼管道的構(gòu)造在玻璃鋼中,拉伸強(qiáng)度很高的玻璃纖維起著增強(qiáng)作用,而耐壓耐磨性較強(qiáng)的合成樹脂則作為基體材料粘結(jié)纖維,使其起共同的成型和承載作用.玻璃鋼管道的管壁結(jié)構(gòu),通常由兩部分組成:結(jié)構(gòu)層

4、由按設(shè)計纏繞角交叉纏繞的連續(xù)玻璃纖維粗紗作為增強(qiáng)骨架,以鄰苯型或間苯型不飽和聚酯樹脂作為粘結(jié)基體.其中,玻璃纖維的重量約占65-70%,樹脂的重量約占30-35%.為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度,在玻璃纖維纏繞層中間,可以增加樹脂砂漿層.內(nèi)襯層為防腐防滲層,由兩部分組成內(nèi)表面層是跟介質(zhì)接觸的最內(nèi)層,為耐蝕和第一道防滲層,樹脂含量在90%左右.次內(nèi)層由短切纖維織物增強(qiáng),耐蝕樹脂組成,含膠量可達(dá)70%以上,約2mm 左右,是防止介質(zhì)滲透的第二道屏障.玻璃鋼管的連接,一般采用承插式或法蘭對接,以優(yōu)質(zhì)橡膠密封圈作止水防漏.3,纖維纏繞夾砂玻璃鋼管的優(yōu)點與其他材質(zhì)的管道比較,玻璃鋼管道具有以下一些顯著的優(yōu)點:1耐腐蝕性

5、好,對水質(zhì)無影響:玻璃鋼管道能抵抗酸,堿,鹽,海水,未經(jīng)處理的污水,腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)流體的侵蝕.比傳統(tǒng)管材的使用壽命長,其設(shè)計使用壽命一般為50年以上.對夾砂玻璃鋼管道而言,更多的是在市政,城市輸配管網(wǎng)方面的應(yīng)用,由于其具有無毒,無銹,無味,對水質(zhì)無二次污染,無需防腐,使用壽命大大延長,安裝簡便等優(yōu)點,因此,受到了給排水行業(yè)的歡迎.2防污抗蛀:不飽和聚酯樹脂的表面潔凈光滑,不會被海洋或污水中的甲貝,菌類等微生物玷污蛀附,以致增大糙率,減少過水?dāng)嗝?增加維護(hù)費用.玻璃鋼管道無這些污染,長期使用潔凈如初.3耐熱性,抗凍性好:在-30狀態(tài)下,仍具有良好的韌性和極高的強(qiáng)度,可在-50-80

6、的范圍內(nèi)長期使用,采用特殊配方的樹脂還可在110以上的溫度工作.4自重輕,強(qiáng)度高,運輸安裝方便:采用纖維纏繞生產(chǎn)的夾砂玻璃鋼管道,其比重在1.65-2.0,只有鋼的1/4,但玻璃鋼管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為180-300MPa,軸向拉伸強(qiáng)度為60-150MPa,近似合金鋼.因此,其比強(qiáng)度(強(qiáng)度/比重是合金鋼的2-3倍,這樣它就可以按用戶的不同要求,設(shè)計成滿足各類承受內(nèi),外壓力要求的管道.對于相同管徑的單重,FRP管只有碳素鋼管(鋼板卷管的1/2.5,鑄鐵管的1/3.5,預(yù)應(yīng)力鋼筋水泥管的1/8左右,因此運輸安裝十分方便.玻璃鋼管道每節(jié)長度12米,比混凝土管可減少三分之二的接頭.它的承插連接方式,安裝快

7、捷簡便,同時降低了吊裝費用,提高了安裝速度.5摩擦阻力小,輸送能力高:玻璃鋼管內(nèi)壁非常光滑,糙率和摩阻力很小.糙率系數(shù)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(jīng)濟(jì)效益:在輸送能力相同時,工程可選用內(nèi)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(nèi)徑的管道,玻璃鋼管道可比其他材質(zhì)管道減少壓頭損失,節(jié)省泵送費用.可縮短泵送時間,減少長期運行費用.6電,熱絕緣性好:玻璃鋼是非導(dǎo)體,管道的電絕緣性特優(yōu),絕緣電阻在1012-1015.cm,最適應(yīng)使用于輸電,電信線路密集區(qū)和多雷區(qū);玻璃鋼的傳熱系

8、數(shù)很小,只有0.23,是鋼的5,管道的保溫性能優(yōu)異.7耐磨性好:把含有大量泥漿,沙石的水,裝入管子中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)磨損影響對比試驗.經(jīng)300萬次旋轉(zhuǎn)后,檢測管內(nèi)壁的磨損深度如下:用焦油和瓷釉涂層的鋼管為0.53mm,用環(huán)氧樹脂和焦油涂層的鋼管為0.52mm,經(jīng)表面硬化處理的鋼管為0.48mm,玻璃鋼管為0.21mm.由此可以說明其相當(dāng)耐磨.8維護(hù)費用低: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(jìn)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(hù),可節(jié)約工程維護(hù)費用70%以上.9適應(yīng)性強(qiáng):玻璃鋼管可根據(jù)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

9、,設(shè)計制造成不同壓力等級和剛度等級的管道.10工程壽命長,安全可靠.據(jù)實驗室的模擬試驗表明:玻璃鋼管道壽命可長達(dá)50年以上.11工程綜合效益好:綜合效益是指由建設(shè)投資,安裝維修費用,使用壽命,節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的長期性,玻璃鋼管道的綜合效益是可取的,特別是管徑越大,其成本越低.當(dāng)進(jìn)一步考慮埋入地下的管道可使用好幾代,又無需年年檢修,更可以發(fā)揮它優(yōu)越的綜合效益.二,供水工程常用傳統(tǒng)管材的技術(shù)分析現(xiàn)中國常采用的傳統(tǒng)管材主要有:,連續(xù)灰鑄鐵管;,自應(yīng)力鋼筋混凝土管;,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管;,鑄態(tài)球墨鐵管;,球墨鑄鐵管;,鋼管.連續(xù)灰鑄鐵管這6種管材中,連續(xù)灰鑄鐵管曾在解放初期到80年代初,在我國大

10、量應(yīng)用,據(jù)國外資料報道,連續(xù)澆鑄鑄鐵管工藝在50年代首先在西德試驗成功,然而多年來世界各國對這項工藝的技術(shù)資料介紹甚少,甚至西德國內(nèi)的生產(chǎn)最終還是采用離心澆鑄工藝,這說明該項工藝應(yīng)用于生產(chǎn)有其固有的缺點,但由于連續(xù)鑄鐵工藝的工裝設(shè)備簡單,投資較少,上馬較快,其生產(chǎn)率比當(dāng)時落后的泥型半硬橫立澆工藝或砂型橫澆工藝要高,為了適應(yīng)當(dāng)時工農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展,需要大量管道,因此我國從60年代起相繼在各地采用連續(xù)鐵管工藝生產(chǎn)鑄鐵管,一直延續(xù)至今,用該工藝生產(chǎn)鑄鐵管確實具有工藝簡單,生產(chǎn)速度快,產(chǎn)量高的優(yōu)勢,可惜的是該工藝先天不足,生產(chǎn)出來的管道,常在新排管試壓和投產(chǎn)運行后發(fā)生爆管,斷裂.70年代初,此類爆管在我國

11、各地水司屢有發(fā)生,開始引起同行警覺,到80年代爆管的情況加劇,不僅影響正常供水服務(wù),有時還造成災(zāi)難性后果,經(jīng)濟(jì)損失和社會影響甚大.例如:,北京市自來水公司于1974-1975年間,鋪設(shè)的上海鑄管廠的DN1200連續(xù)灰鑄鐵管,由于施工和試壓過程中發(fā)生多次爆管,達(dá)不到設(shè)計和使用標(biāo)準(zhǔn)全線拆除,損失巨大;,天津市自來水公司1987年在黑牛城道的1200連續(xù)灰鑄鐵管一次爆管,淹沒農(nóng)田就賠償30萬元,后曾發(fā)生過多次爆管,被迫改換鋼管;,上海四平路的1500灰鑄鐵管,1977年投產(chǎn)通水后,在1982年,1985年,1986年三年內(nèi)連續(xù)三次發(fā)生特大爆管,共有1643戶居民進(jìn)水受淹,一批工廠停產(chǎn),馬路積水及膝,

12、交通中斷,直接經(jīng)濟(jì)損失近800萬元;,山東維坊自來公司1條800鑄鐵管線,全長8.3km,通過加壓泵站打到高地,在1986年工程投產(chǎn)后兩年多時間中,先后爆管28次,每次都沖毀大片農(nóng)田,而且每次爆管全市停水2天,損失巨大.以上資料僅是過去資料中反映出來的一部分,其實不少城市,灰鑄鐵管爆破事例都有一本帳,后經(jīng)多次事故的分析,認(rèn)為與該管的工藝有關(guān),因為這種工藝在生產(chǎn)過程中,不可避免地在管外壁產(chǎn)生過冷區(qū),使這個部位的材質(zhì)變脆,強(qiáng)度較別處低,又由于工藝的性質(zhì),整個管體組織比較疏松,易生氣孔,這都是該工藝的固有缺點,因此我國在80年代中,后期已很少用灰鑄鐵管,而使用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管或自應(yīng)力混凝土管(注:

13、直徑200的灰鑄鐵管道可以, 但要全部采用柔性接口.2.自應(yīng)力鋼筋混凝土管,國內(nèi)應(yīng)用較少,主要是由于其存在后期膨脹問題,易引起管壁材質(zhì)變疏松,與其相近的還有石棉水泥管,因本身材質(zhì)不耐碰撞,易于損壞,抗震性極差,已被淘汰.3.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,預(yù)應(yīng)力水泥管的優(yōu)點是節(jié)約金屬,在正常土質(zhì)下無需內(nèi)外防腐,價格便宜,而且是柔性接口.從營口,唐山等地震的調(diào)查資料表明:金屬管損壞嚴(yán)重,而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管反而損壞最少.但其缺點也是明顯的,笨重,搬運損壞率高,缺乏配套管件,另外還有幾點問題也日益在應(yīng)用過程中顯現(xiàn)出來.,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道通常作為耐腐蝕管道使用,但國內(nèi)使用情況表明,在腐蝕性地帶如鹽堿地帶,海

14、濱地區(qū)或部分非強(qiáng)腐蝕地區(qū),因環(huán)筋銹蝕發(fā)生了爆管事故,例如包頭市鋪設(shè)的DN1400預(yù)應(yīng)力鋼筋泥凝土管,由于長期浸泡在腐蝕性的溝槽中,兩年后環(huán)筋銹蝕,斷裂造成全線報廢;山西省一輸水管線1976年施工的DN900預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,1978年試通水,至1982年就爆裂17次;山東一條DN1000的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管于1981鋪設(shè)后,因鋼筋斷裂嚴(yán)重而報廢;1984年北京市自來水公司水源八廠在100m距離內(nèi)曾發(fā)生過兩次爆管;錦州市自來水公司在1987年5月新建百股泵站試車時,由于泵站向水池送水,地形高差23m,管道為800預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,管線長度為5.23Km,泵站出口壓力0.31Mpa,一臺水泵單

15、機(jī)運行,為倒換機(jī)組,停泵后開啟另一臺,造成爆管,管身的環(huán)向鋼筋均斷裂,出現(xiàn)了一個長70cm寬30cm的洞.另外國外的情況也同樣,他們認(rèn)為在管材埋在氯離子含量超過500ppm時就極易發(fā)生事故:在1946年法國在北非鋪設(shè)了一條預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,多次發(fā)生環(huán)向鋼筋銹蝕事故;阿根廷的Conodoro預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,鋪設(shè)于1962-1964,由于土壤的腐蝕,1968年因鋼筋銹蝕而管道破裂,分析其產(chǎn)生原因,主要有,第一:由于水泥漿保護(hù)層是后期噴涂施工,與預(yù)制的芯管結(jié)合不好,往往為外水或濕氣滲入,使預(yù)應(yīng)力鋼筋氧化銹蝕,導(dǎo)致破斷事故;第二:是水泥砂漿與鋼筋的粘接界面處理不合理.由于水泥的吸水性,在水分進(jìn)入

16、管內(nèi)時,極易破壞該界面并銹蝕鋼筋,同時由于其是脆性材料,易引起突發(fā)事故.,水力性能差,能耗高.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的管內(nèi)糙率系數(shù)在幾種管材中是最高的,其n=0.013-0.014,這樣對于同樣輸水量,同等管徑的管線,其沿程阻力就高,需要增大泵的揚程,增大初期投資,同時運行費用因耗電量大,也大幅度增大,而且從其工藝分析其芯管大都采用離心法成型,混凝土的水灰比較大,在離心力的作用下,粗骨料偏靠管的外壁,而管內(nèi)壁則由于細(xì)骨料和水分的析出,其強(qiáng)度和耐腐性較差,當(dāng)管內(nèi)受水流長期沖刷和浸泡后,內(nèi)壁可能發(fā)生磨損和剝蝕,糙率增大,增大了水頭損失.,水泥砂漿襯里在某些情況下會對水質(zhì)產(chǎn)生不利影響,試驗表明如砂漿受到

17、能溶解石灰的水侵蝕會導(dǎo)致砂漿流失,砂漿受損,水被堿化,PH值升高,增加氯耗,水消毒的效果受到影響等.,管件不配套,管件通常選用鑄鐵管件,兩者的承壓能力,使用壽命,耐蝕狀況不一樣,因此埋下事故隱患.例如:廣州市自來水公司的一次爆管,在1990年9月10日早6時許,該市的環(huán)市東路花園酒店門口車行道下,DN800mm管突然爆裂,該管為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,該處正常壓力為0.3MPa左右,爆管時水柱升天約10m高頓時馬路淌水,水深約0.5m左右,造成交通嚴(yán)重阻塞,最后檢查發(fā)現(xiàn)是為鑄鐵三通發(fā)生爆裂造成.4.球墨鑄鐵管和鑄態(tài)球墨鑄鐵管球墨鑄鐵管和鑄態(tài)球墨鑄鐵管都是將鑄鐵球化處理后離心澆鑄而成,只是在工藝制造

18、上前者經(jīng)過退火處理,而后者不經(jīng)過退火處理.鑄態(tài)球墨鑄鐵管的性能比一般灰鑄管高一些,但質(zhì)量與球墨鑄鐵管還是相差不少,只是一個過渡產(chǎn)品,隨著球墨鑄鐵管產(chǎn)量的增長,規(guī)格不斷全面,人們的質(zhì)量意識不斷提高,其已被逐漸淘汰.球墨鑄鐵管的優(yōu)點是明顯的.抗拉強(qiáng)度高,是一般灰鑄鐵管的3倍韌性好,延伸率高,為5-15%,而一般灰鑄鐵管為0工作壓力可2.45MPa,而一般灰鑄鐵為0.74MPa;耐沖擊,耐震動,耐腐蝕,比鋼管好.但其也有自身的缺陷,其一是造價較高,只比鋼管略低.此外:其耐腐蝕雖比鋼管要好,但是其管壁薄,埋設(shè)在土壤中受蝕穿孔的速度比灰鑄鐵管快得多,若外防腐作得不夠 ,幾乎在5-8年內(nèi)就發(fā)生腐蝕穿孔,而

19、管材在腐蝕土壤中的受腐蝕速度達(dá)0.5-1.5mm/a, 因此球墨管的外腐蝕一定要按要求做好,而這點在生產(chǎn),施工,安裝中不易保證,造成事故隱患.其內(nèi)襯一般為水泥砂漿涂敷,與前面分析的預(yù)應(yīng)力筋混凝土一樣對水質(zhì)有影響,而且由于水泥與鑄鐵性能差異較大,在外沖擊,內(nèi)壓,溫度變化等條件下,水泥砂漿襯里更易裂紋,導(dǎo)致水分滲入,甚至剝落,造成水阻增大,影響水質(zhì).5.鋼管鋼管由于其材質(zhì)較輕,強(qiáng)度高,韌性好,可以承受較高內(nèi)壓,制造使用靈活,并且能適應(yīng)復(fù)雜或惡劣的地質(zhì)情況, 因此在我國也得到了很大的應(yīng)用,但由于其內(nèi)外防腐處理麻煩,整體造價高,根據(jù)當(dāng)前國情和為了節(jié)約金屬,應(yīng)在特殊需要處或其它管材難以替代時,采用鋼管,

20、鋼管在應(yīng)用時的主要技術(shù)問題是外防腐和內(nèi)壁處理問題.首先外防腐的問題很關(guān)鍵,其外防腐質(zhì)量的好壞直接影響其使用壽命.現(xiàn)在國內(nèi)鋼管的外防腐主要為:遮蓋型做法,對于鋼管均要求為加強(qiáng)型或特加強(qiáng)型外防腐,有部分地區(qū)推行陰極保護(hù),對于遮蓋型的外防腐辦法一般為涂料如石油瀝青,環(huán)氧煤瀝青等,后者在低溫時不易固化,而且在現(xiàn)場焊口施工時問題更多,原先曾用過過氯磺化聚乙烯,由于溶劑太多,易生針孔,抗擊穿不合格,部分地區(qū)明確不再使用.對于陰極保護(hù)其防腐效果比較好,但是由于采用犧牲陽極的辦法,在日后運行中必須定期更換陽極,增高了運行費用和工作.再說內(nèi)壁處理問題,一般采用的方法有三種:防腐涂料,樹脂砂漿,水泥砂漿.三種辦法

21、都存在兩個問題:第一是防腐層與鋼管的粘結(jié)強(qiáng)度問題,水泥砂漿前面已經(jīng)說過,對于防腐涂料和樹脂砂漿兩種方法都要求鋼管內(nèi)表面完全除銹才能施工,但這一點很難做到完好.因此銹點部分就造成了日后分層剝離的起源,形成腐蝕和結(jié)垢;第二是鋼管絕大多數(shù)都是現(xiàn)場對焊施工,在焊完后進(jìn)行防腐,只能是人工進(jìn)行,質(zhì)量不易控制.而且,對于直徑較小的管,由于人員無法進(jìn)去施工,就不再防腐了,也造成了日后焊縫破壞的隱患.根據(jù)幾次鋼管的爆管事故分析,主要是焊縫質(zhì)量不高或焊縫腐蝕造成的.此外,所有的傳統(tǒng)管道都存在對水錘作用承載能力差,極易引起重大事故,水錘的引起原因是多方面的,比如:排氣閥設(shè)置不當(dāng)或失靈,在突然停電或機(jī)泵開停時,以及閥

22、門的快速關(guān)閉,都會引起水錘作用,即內(nèi)壓的突然增高,其增高的比例與管材的環(huán)向拉伸模量和壁厚與直徑的比例有關(guān),由于傳統(tǒng)管材不是環(huán)向拉伸模量過高,就是壁厚太厚,或者兩者兼而有之,造成水錘引起的壓力增高相當(dāng)大,而管材的自身承載力不夠(其安全系數(shù)只有1.2-5,不同管不一樣造成破壞.玻璃鋼管材作為一種新興材料,在發(fā)明初期就考慮到了傳統(tǒng)管材的主要缺陷,在日后不斷完善中已全部避免了傳統(tǒng)管材的缺點,比如:1 腐蝕問題:由于玻璃鋼管道為高性能的樹脂和高強(qiáng)纖維的復(fù)合材料,其可耐大部分酸,堿,鹽的腐蝕,故對于水或者土壤的腐蝕,不會對其產(chǎn)生任何影響.對水質(zhì)的影響在給水管線中,玻璃鋼管道采用的內(nèi)襯樹脂為高韌性食品級樹脂

23、,通過國家衛(wèi)生部及地方防疫部門的檢測,滿足國家飲用水要求,而且,該產(chǎn)品在電子行業(yè)的電子用純水系統(tǒng)和食品釀造行業(yè)的大量使用也證明其對水質(zhì)無任何不良影響,同時,中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和北京市衛(wèi)生防疫站聯(lián)合做的試驗表明,在通過對不同材質(zhì)的水箱儲水進(jìn)行物理,化學(xué),有機(jī)物檢測對比后,玻璃鋼材質(zhì)對水的影響最小,幾乎微不可測,只有通過先進(jìn)的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS和電噴霧質(zhì)譜(ESIMS等技術(shù)才可以測出(當(dāng)時比較的其它材質(zhì)有:搪瓷鋼板,不銹鋼板,鍍鋅鋼板等.水力特性:由于玻璃鋼管為內(nèi)芯模成型,內(nèi)表面極為光滑,通過中國水利水電科學(xué)研究院水力學(xué)研究所的測定,該種管道的糙率系數(shù)只有0.0084,同時,由

24、于其內(nèi)壁光滑,且有優(yōu)異的抗蝕性能,不會產(chǎn)生水垢和微生物的滋生,有效保證水質(zhì),保持水阻的穩(wěn)定.而且鋼管一般為0.012,水泥管或水泥砂漿襯里管一般為0.014左右,而且傳統(tǒng)管材還存在日后水阻增大和表面結(jié)垢的現(xiàn)象.強(qiáng)度高,有效適應(yīng)壓力的變化玻璃鋼管的極限強(qiáng)度通過合理設(shè)計可達(dá)300MPa,超過了碳鋼的強(qiáng)度,而且其設(shè)計安全系數(shù)大于6,故根據(jù)前面所講的一則玻璃鋼本身的模量低,壁厚與直徑比小,其引起的水錘壓力小;二則管材的安全系數(shù)高,故在壓力有一定的波動或運行中產(chǎn)生水錘作用時管材也不會破壞.使用壽命長由于其耐腐蝕,強(qiáng)度高,安全系數(shù)大,其設(shè)計壽命為50年以上.三,玻璃鋼夾砂管道經(jīng)濟(jì)分析:選擇工程用的管材不僅

25、要求考慮技術(shù),質(zhì)量的可靠性,先進(jìn)性,還要考慮其經(jīng)濟(jì)性.對于經(jīng)濟(jì)性的問題,由于我們國家的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀,資金狀況比較緊張,所以有部分地區(qū)或部門只考慮管材施工的一次性投資,但是也有不少地區(qū)或部門則有長遠(yuǎn)地考慮,他們在投資決策時,還考慮到了壽命周期內(nèi)管線的運行維護(hù)費用.這一點正是符合我國的可持續(xù)發(fā)展的基本國策,也正是水利部和中冠公司舉辦這次會議的基本想法.前期國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的先污染,后治理的現(xiàn)象,正是由于當(dāng)時缺乏了長期考慮發(fā)展的原因.下面就以DN600的管為例,以管材中價格最低的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管與玻璃鋼加砂管進(jìn)行比較,(鋼管,球墨鑄鐵管的價格一般比玻璃鋼夾砂管要高,而自應(yīng)力鋼筋混凝土管,石棉水泥管,連續(xù)

26、灰鑄鐵管基本上已在壓力輸送管線中淘汰.取輸水量為3萬噸/天,即:30000/(24X3600=0.347m3/s設(shè)管頂埋深1.2m,壓力0.6MPa,FRP管為2500剛度管材綜合造價:管材綜合造價即一次性投資,管材價格與安裝施工費用等組成.預(yù)應(yīng)力管材價格是根據(jù)我們所調(diào)查最低價格為計算依據(jù),安裝費用為參照全國工程預(yù)算定額制作(河北管徑管材管材價格安裝費用管道綜合造價元/m600PCP30047.84347.84600RPMP45037.84487.84500RPMP33030.99360.99注:1.PCP代表預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管,RPMP代表玻璃鋼夾砂管;2.安裝費用包括布管(PCP管未計入,

27、承插安裝,系統(tǒng)水壓試驗,管道清洗消毒等;3.玻璃鋼管的取費是參照球墨鑄鐵管的標(biāo)準(zhǔn)計算的2.管線運行費用管線運行費用即輸送介質(zhì)時為克服摩擦阻力及靜水頭所需的泵動力與管線的維護(hù)費用之和,根據(jù)前面的技術(shù)分析,由于RPMP管比預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的安全度高許多,(無論強(qiáng)度還是耐腐蝕RPMP管應(yīng)比PCP管的維護(hù)費用少,但因為國內(nèi)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計算,暫在此不與計算,假定兩者維護(hù)費用相同,只計算泵動力費用.水頭損失按曼寧公式計算V=1/nR2/3S1/2n-糙率系數(shù)R-水力半徑對滿流管R=D/4S-水力強(qiáng)度 S=HL/LHL-水頭損失L-管線長度經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換:HL=10.294(q2n2/D5.33年動力費用計

28、算公式: Py=(9.8GFHLt/EPc其中:G:介質(zhì)比重 F:流量 t:年運行時間 E:泵效率 Pc:動力價格,本文取0.52元/千瓦時;壽命期動力費用現(xiàn)值計算公式為:A=Py1-(1-iN/i其中:Py:年動力費用i:損失收益率N:設(shè)計壽命,雖然RPMP的壽命大于PCP管,但本比較方案按統(tǒng)一壽命40年計,另外由于RPMP管內(nèi)壁光滑,沿程阻力小,可以在不改變泵的楊程的前提下縮小管徑:以DN600為例,保持HL不變. 則:D玻=(n玻/n水2/5.33D水=(0.0084/0.0142/5.33600=495mm=500mm下面為管線運行費用比較表不同管材克服水頭損失所需動力比較項目名稱:X

29、XXX工程工程性質(zhì):輸水管線管材類型:PCP和RPMP輸入單位RPMPPCP管徑Dmm500600600管線長度LKm1.01.01.0流量FM3/日300003000030000介質(zhì)比重GKg/m3100010001000泵效率E%707070動力價格PC元/千瓦時0.520.520.52設(shè)計壽命N年404040投資收益率i 10%10%10%曼寧糙率系數(shù)n0.00840.014輸出沿程水頭損失HLM3.521.333.7所需功率HP千瓦17.16.4618年動力消耗W千瓦時/年14979656590157680年動力費用 Py元/年778942942781994壽命期動力費用現(xiàn)值A(chǔ)萬元76

30、.72628.98680.764管材壽命周期總投資:以上兩項之和即得到壽命周期總投資額: 管材壽命周期總投資額比較表(1km管材GRPGRPPCP直徑(mm500600600壽命(年404040年泵動力費用(元778942942781994全期動力費用現(xiàn)值(萬元76.72628.98680.764管材安全造價(萬元36.09948.78434.784壽命期總投資現(xiàn)值(萬元112.82577.77115.548由于在以上計算中對壽命差異,維護(hù)費用等未作考慮,實際工程中RPMP管的經(jīng)濟(jì)性要比PCP管好得多.四,玻璃鋼夾砂管道的應(yīng)用玻璃鋼夾砂管道由于其自身的優(yōu)點,廣泛應(yīng)用在市政給排水,電廠補給水或循

31、環(huán)水,污水處理,石油化工工業(yè)等許多方面.從國外的應(yīng)用來看,尤其是一些發(fā)達(dá)的西方國家,如西歐,美國,玻璃鋼管道已在相當(dāng)大的領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)管材,如在美國,1984年統(tǒng)計在管道系統(tǒng)中的應(yīng)用已達(dá)15萬公里,其中較大口徑的管道大都采用玻璃鋼夾砂管,中意公司的合資外方意大利Sarplast集團(tuán),截止到1992年在世界各地就施工了1400多公里.從國內(nèi)的應(yīng)用來看,玻璃鋼夾砂管道的應(yīng)用也呈大幅度上漲趨勢,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國使用的400以上玻璃鋼夾砂管道已近千公里,做為全國玻璃鋼工業(yè)的龍頭企業(yè)-中意公司,則從94年起就已作了近300公里的管道,直徑從400-1400(詳見附表今年預(yù)計可達(dá)100公里以上,而且已被

32、國家建設(shè)部列為重點推廣使用項目.五,玻璃鋼夾砂管道訂貨及施工辦法玻璃鋼夾砂管道的訂貨須知:一般來說,玻璃鋼夾砂管道規(guī)格的選擇由使用單位根據(jù)工程的實際勘測情況和設(shè)計情況,提供數(shù)據(jù)給玻璃鋼管生產(chǎn)廠家,由生產(chǎn)單位按AWWA-C950標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算,確定規(guī)格,所以使用單位一般要提供如下數(shù)據(jù):業(yè)主應(yīng)向生產(chǎn)廠家提供如下的數(shù)據(jù):(1. 管的公稱直徑(依標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑選取(2. 工作壓力(依水力學(xué)計算(3. 波動壓力(考慮水壓,水錘的影響(4. 管路兩側(cè)回填土的土壤條件(土壤類別,回填的壓實系數(shù)(5. 回填土比重(6. 最大覆蓋土深度和最小覆蓋土深度(7. 動載荷(8. 設(shè)計真空負(fù)壓(考慮管路之中真空的影響(9.

33、 平均使用溫度和范圍(10.地下水距地表的深度若有其它的特殊要求,同時提出.除向生產(chǎn)廠家提供使用條件之外,訂貨商還應(yīng)當(dāng)明確如下問題:對于定長的夾砂管道,其管道的結(jié)構(gòu)長度為12米,但鋪設(shè)在管路之中,由于采用的是承插式連接,應(yīng)當(dāng)以每根管的有效長度來計算管道的使用量.一般來講,12米定長管的有效長度為11.74米.舉例:假定鋪設(shè)直管段管線長為1000米,則需要有效長度為11.74米的定長管數(shù)量為:1000米11.74米/根85根.為了配合用戶需要,對于非定長的管道,廠家也可以生產(chǎn),從設(shè)備能力上說,玻璃鋼夾砂管道,可生產(chǎn)任意長度的(12米的管,但為了保證廠家的生產(chǎn)效率和充分發(fā)揮設(shè)備加工能力,需征詢廠家

34、的意見,一般來說,廠家可以提供3米,4米,5米,6米的非定長管道.對于管路之中的管件及附件,應(yīng)給出相應(yīng)的簡圖,廠家生產(chǎn)的管件,僅是依照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造,如彎頭的角度,遵從下表:彎頭的角度單位:度57.51011.251522.523045607590非以上標(biāo)準(zhǔn)角度的彎頭,應(yīng)在定貨時向廠家特別提出 .同時,為了明確管件,如管路之中的排氣三通,排水三通,閥門井中的法蘭,三通等,都是應(yīng)以簡圖的說明形式訂貨.4一般來說,當(dāng)鋪設(shè)管路時,經(jīng)常遇到湊活節(jié)以及由于管件的結(jié)構(gòu)尺寸的變化,或臨時的施工開挖,而造成的分段施工,這時會產(chǎn)生的管與管之間的現(xiàn)場對接.而且無論計劃的怎樣好,要想完成管線的施工,現(xiàn)

35、場的平端糊口是必不可少的,究于此點,購貨方應(yīng)向生產(chǎn)廠明確提出關(guān)于平端糊口的問題.以便取得生產(chǎn)廠專業(yè)人員的幫助.施工辦法:玻璃鋼管道的施工安裝與傳統(tǒng)管材的施工安裝大同小異,主要區(qū)別為以下兩點:承插連接(帶打壓嘴玻璃鋼夾砂管道采用承插雙O型膠圈密封,(帶打壓嘴,承口和插口與管子做為一體,該種連接方法能使安裝方便快捷,保證質(zhì)量,其安裝要點為:鋪設(shè)方法將管子置于管溝邊上,徹底清除承插口部位的砂土及泥渣等.然后用手在承插口內(nèi)表面沿圓周方向滑動,檢查是否光滑,若有固化樹脂殘余物,可用扁鏟輕輕除去.同時檢查密封槽深度是否一致,在吊裝和運輸中是否有損壞等.在管溝內(nèi)的承插口連接處挖一工作坑,以免承口和插口接觸砂

36、土,然后將管子下在管溝內(nèi).回填或固定第一節(jié)管子并在端部留出回填段,該段長以滿足下節(jié)管子承插操作和檢查為宜.將下一節(jié)管子下于管溝內(nèi),兩節(jié)管之間最小要留 30cm 的空間, 以便于操作和檢查. 再次用布清理承口和插口連接區(qū)域,并在承口內(nèi)部涂一層中性潤滑劑. 再次清理插口密封槽.取一個橡膠密封圈檢查其內(nèi)徑和接頭,并涂以中性潤滑 脂.若承口內(nèi)部和密封的任何部位缺少潤滑脂都會影響順利地插入. 將密封圈套住密封槽的下部,并用力向上提,使其全部落入密封槽內(nèi),槽中的 密封圈不允許有捻.用手沿密封圈圓周方向檢查其落入情況.對于大口徑管 子,再一次往密封圈上涂潤滑脂. 將兩節(jié)管子的軸線找正找直,并使插口慢慢接近承口.當(dāng)密封圈接觸到承口 時,檢查密封圈和其它