一、玻璃钢夹砂管的管材性能

二、玻璃钢管(FRPM)与钢管的比较

三、玻璃钢管(FRPM)PE塑料管的比较

四、玻璃钢管(FRPM)与球墨铸铁管的比较

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一章

 

 

 

 

玻璃钢夹砂管的管材性能

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

玻璃钢夹砂管的管材性能

 

比重

l700Kg/m3l900Kg/m3

环向拉伸强度

180一一300Mpa

环向拉伸模量

l700-25000MPa

轴向拉伸强度

60150MPa

轴向拉伸模量

800013000Mpa

糙率系数

0.OO84

绝对当量粗糙度(新的、清洁的管道)

0.0050. 023

绝对当量粗糙度(长期使用以后的管道)

0.O50

热膨胀系数

2.0* 10-5m/ ºC

使用范围

-4070

导热系数

O.20KcaL/(m.h.)

比热

O.30KcaL/ (kg.ºC)

机械加工性能

绝缘强度

450500KV/mm

电阻率

10I4(Ω.cm)

介电常数

3-4

定长管标准长度

L=12000mm ( ± 0. OO5L)

有效长度

Lp=11.611.74mm

 

:玻璃钢夹砂管道属于复合材料,可设计性极强,通过改变材料、缠绕角度以及夹砂比例等方面,可以得到不同的力学指标,以上性能指标仅供参考,具体性能指标以实际设计为准,不同条件下指标的要求见国家有关行业标准,GB/T21238-2007.

 

 

 

 

 

 

玻璃钢夹砂管的水力学性能

 

玻璃钢的内表面相当光滑(糙率系数O.OO84 ),内表面的绝对粗糙度也很小,管内水的流态也大多数情况处于水力光滑管区和过渡系统区,壁面对紊流阻力的影响小,而象钢管、铸铁管、混凝土管等传统管材的糙率系数高,绝对粗糙度大,管内水的流态大多数情况处于粗糙区,壁面对紊流阻力的影响大,故磨擦阻力小,显著减少沿程的流体压力损失,提高输送能力20%以上。因此,在输送能力相同时,工程可选用内径较小的玻璃钢管道(见缩径表1)从而降低一次性的工程投入:若采用同等内径的管道,玻璃钢管道可比其它传统管材减少压头损失,节省泵的功率和能源(30 % -40 % ),从而减少长期的运行费用

(见表2)

:建议水头损失计算公式:

一、钢管和铸铁管

  V<1.2m/s

I = 0.000912 ·v2. ( l+O.O867/V)0.8/dj1.8

(2) V1.2m/s.v2.

1=0.00107.v2/dj1.8

I一每米管段长度的水头损失(m)

Dj一水管计算内径(m)

Ⅴ一平均流速(m/s)

二、混凝土管、钢筋混凝土管

n=0.013

I=0.001743.g2/j5.33

N=O.014

I=0.002021 . g2/dj5.33

I一每米管段长度的水头损失(m)

dj一水管计算内径(m)

g —计算流量(m3/s)

三、玻璃钢管(内芯模成型)

 I=0.000915.q1.774/dj4.774

 i一每米管段长度的水头损失(m)

 dj一水管计算内径(m)

 q 一计算流量(m3/s)

 1根据谢才公式计算的缩径表

管道(内衬水泥砂浆)

可缩至相应FRP管的口径

DN350

DN300

DN400

DN350

DN500

DN450

DN600

DN550

DN700

DN600

DN800

DN700

DN900

DN800

DNlOOO

DN900

DNllOO

DNlOOO

DNl200

DNllOO

DNl300

DNl200

DNl400

DNl200

DNl500

DNl300

DNl600

DNl400

DN1800

DNl600

DN2000

DNl700

DN2200

DNl900

DN2400

DN2100

DN2500

DN2200

 

 

 

玻璃钢夹砂管道公称内径系列

mm

1

2

3

4

5

6

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

1200

1400

1500

1600

1800

2000

2100

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

 

 

 

 

 

 

 

玻璃钢夹砂管道公称压力等级

Mpa

O.05

0.1

0.25

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

 

 

 

玻璃钢夹砂管道公称刚度等级系列

N/M2

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

3250

3500

3750

4000

4500

5000

5500

6000

7000

8000

9000

lOOOO

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章

 

 

 

玻璃钢管(FRPM)与钢管

的比较

 

 

 

 

 

玻璃钢管与钢管比较分析

  钢管是一种传统管材,由钢板螺旋缠绕成圆筒状后焊接而成。从强度和刚度来看,夹砂玻璃钢管和钢管都具有优良的特性。但从耐腐蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装、以及价格等方面分析,夹砂玻璃钢管比钢管更优越、更具有竞争力。

一、技术性能比较

1、设汁的灵活性

  玻璃钢管具有设计灵活性,可针对任何一种适用的技术参数组合进行设计和制作,能够最大化地满足顾客的需要和要求;而钢管的设计针对性就差些,只在一定程度上具备这种特点。

2、强度性能

  玻璃钢管具有优良的强度性能,最大容许工作压力可达到6.4MPa,设计安全系数在6倍以上。

1)抗拉强度:

  根据纤维铺设与含量情况,玻璃钢管的表观环向抗拉强度可在l40-520MPa之间,轴向抗拉强度可在70-320MPa之间;

2)抗弯强度:

  根据纤维铺设与含量情况,玻璃钢管的表观环向抗弯强度可在154-340MPa之间。不但管口是柔性接口,管材也是柔性的。

3)冲击强度:

玻璃钢管具有良好的抗冲击强度,300kgf·cm/cm2以上,有试验表明:将Φ2600玻璃钢管从1.8m高处自由落下,未受任何破坏;

3、刚度性能

  在刚度性能方面,二者都能满足工程需要。玻璃钢管是在承受弯曲应力较小的管壁中间层根据工程需要增加夹砂层来提高刚度,可满足用户所提出的任何刚度要求。钢管本身刚度足够大,可不用考虑。

  在承受短期意外的超载荷作用(如载重汽车)方面,玻璃钢管可通过自身的弹性变形来承担,并在载荷移去后能自动恢复原状;而钢管在一定的变形下容易被剪切破坏或断裂。

4、使用寿命

  玻璃钢管的基体是极其稳定的高分子材料,且其破坏压力是按工作压力的6倍设计的,可以确保50年使用寿命(AWWA, ASTM标准)

  钢管使用寿命一般为20年。运行期间维护频繁,维修难度大,费用高。钢管在埋入地下运行时,管内水质、周围土壤、地下水,埋设地带附近是否存在电场等因素,均会使管内外壁产生腐蚀。因此,标准规定:管体内外表面应涂覆沥青质或其他防腐材料。由于涂覆材料与钢管的材质不同,在长期运行中,受到气候冷热、水力冲击等作用,容易产生界面分层脱落,而逐步失去防腐涂覆层,从而使管的内表面铁分子产生氧化作用、电化学腐蚀等,必将减少使用寿命。

5、水力特性比较

玻璃钢管的内壁非常光滑,新玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数C值为160165,其保守的设计值(50年计)150。新钢管的C值均为为120,经使用后为C=65C值的降低是由于管的内表面铁分子产生氧化作用和电化学腐蚀反映在内壁结垢造成的。

钢管与玻璃钢管的流量进行比较的数据。因为新钢管的绝对粗糙度为0.05mm,腐蚀后的钢管的绝对粗糙度为3mm,腐蚀后是未腐蚀钢管的绝对粗糙度的60倍。

  取钢管的Hazen-Williams平均粗糙系数C值为1OO,玻璃钢管的C150,12英寸的玻璃钢管与14英寸的钢管的流量相同。或者说,在同样的管径条件下,玻璃钢管的流量比钢管要大36%

6、能耗比较

  由于钢管的Hazen-Williams粗糙系数C值随着年份大幅度减少,其能耗也将大幅度增加。钢管管线的能耗远大于玻璃钢管线。其主要原因有两个:其一是由于钢管氧化、电化学腐蚀等因素,产生内壁结垢而增加阻力,使能耗增加;其二是由于在新管状态下,玻璃钢管远比钢管要光滑。值得指出的是:在管线寿命期的最后数年,钢管线需要的泵送功率将从25马力增加到60马力:而玻璃钢管线的功率基本保持不变。

   现按同样的流量进行能耗比较:

   设日流量为:6万方,管全长为1O公里,输送自来水,动力粘度系数1.2*10-6,坡高为零,其中钢管的绝对粗糙度取平均值1.65mm。则:玻璃钢管的扬程为30.85m,而钢的扬程为58.62m。钢的能耗是玻璃钢管的1.9倍。这意味着在管道运行时将大大增加后期成本。

7、水质

  玻璃钢管的内衬采用食品级树脂,可确保水质达到国家标准(JC5861995 ),并可用于输送和贮存含氯的饮用水及生活用水。除此之外,在避光条件下的玻璃钢管的内壁不滋长微生物,因此埋地的玻璃钢管可进一步确保自来水的质量。

  由于钢管必须涂覆涂料,因此GBl329591标准对涂料作了严格规定:涂料应不溶于水,不得使水产生臭和味,涂料中的有害物质应符合卫生部引水的有关规定。此外,由于钢管壁粗糙,即使采取涂覆防腐材料工艺也难以达到和玻璃钢管内壁的光滑性,且长期使用后会产生腐蚀,因而会生长微生物和结垢,从而影响水质。

8、防渗漏性能和抗水锤能力

  玻璃钢管采用双环橡胶密封胶圈承插连接,安装时在连接处l00%打压试验,可确保接头密封性能100%合格。此外,由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料,管身不仅不会由里往外渗水(如往外渗的污水影响农田),而且也不可能由外往里渗(如管外部的污水往里渗将影响管内的水质)

  钢管在焊接时要求的作业条件较高,在现场施工过程中受条件的限制焊接质量往往难以保证,因此焊接处密封的可靠性不及玻璃钢管,爆管现象就是出在钢管的焊接处。

  由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性,不会因为水锤作用和瞬间超压产生破坏。

  由此可见,玻璃钢管材的防渗性比钢管要优越得多。

9、适用性、安全和环保特性

  在可能的组合下,可根据使用条件要求对玻璃钢夹砂管进行灵活设计,并且,国内先进水平的生产装备完全能够按照各种设计方案生产出合格产品。由于食品级树脂等原材料质量稳定,经多年使用效果良好。

  玻璃钢管由结构稳定的无机非金属材料和大分子链的有机材料构成,管道内外富树脂层的结构形式使管材在长期使用中性能稳定,渗入渗出极少,不会对所输送的水质和环境水土产生影响,因此,玻璃钢夹砂管是一种很好的环保材料。由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性,不会因为水锤作用和瞬间超压产生破坏,又不会对所输送的水质和环境水土产生影响,因此,从诸多方面评价玻璃钢夹砂管都是一种安全的管材。另外,由于玻璃钢夹砂管内壁光滑,水流阻力小,特别是在有重力流的情况下,所需的加压设备少,节省运行动力。一般情况下,玻璃钢夹砂管的运行费用比其他管材低20%左右。

由于玻璃钢夹砂管强度高,材质稳定,非外力作用不易破坏,可以讲玻璃钢夹砂管基本上是免维护的。国内外正在运行管道的良好表现也证明了这一点。

10、抗剥离性能

在规定的使用期内,正常使用情况下玻璃钢夹砂管不会出现剥离现象。现从玻璃钢夹砂管的构成材料、材料作用原理、结构和生产工艺三方面加以说明。

1)构成材料:玻璃钢夹砂管的主要材料为不饱和聚酯树脂、无碱无捻玻璃纤维和天然圆角石英砂。不饱和聚酯树脂采用南京帝斯曼树脂有限公司、大连鑫鼎树脂涂料有限公司等国内著名生产厂家的产品,其酸值、工艺浸润性、浇铸体断裂韧性和强度等指标均处于国内领先水平;无碱无捻玻璃纤维采用巨石集团和泰山玻璃纤维有限公司,该产品采用了先进的池窑拉丝生产技术,使用最佳的表面处理剂,因此,其拉伸强度、耐磨性、表面形态及其与树脂的融合程度均十分理想;石英砂采用内蒙古草原的天然圆角石英砂,经水洗、烘干和筛选等工艺过程后得到符合理想级配的产品,其形状、成份和洁净度使天然圆角石英砂具有浸润性好、堆积密度高、有效地提高玻璃钢夹砂管强度

和刚度等优良性能。美国欧文斯科宁管道有限公司用与上述材料相同性能的材料生产的玻璃钢夹砂管,经美国欧文斯科宁管道有限公司美国技术中心和挪威技术中心按照ANSI/AWWA C95095标准中的长期静水压设计基准 ( HDB ),经过10000小时严格的模拟试验,采用线性回归分析方法推算出在50年的使用期内,按照规定要求设计和生产的玻璃钢夹砂管的性能衰减程度是完全能够达到其最低使用要求的。

2)材料作用原理:构成地埋玻璃钢夹砂管的主要材料无碱无捻玻璃纤维和天然圆角石英砂均属典型的无机非金属材料,起增强作用,具有理想的组份和结构强度,其性能在玻璃钢夹砂管的成型过程和使用期内无变化。不饱和聚酯树脂属黏接材料,在成型过程中发生化学反应,从低分子线性结构转变成具有黏附力好,剪切强度高,收缩率小的稳固的高分子三维立体结构,使其极难与增强材料脱离。

3)结构和生产工艺:玻璃钢夹砂管的内表面是由高比例不饱和聚酯树脂和增强材料构成的防渗漏层,然后是环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维和树脂层。整个石英砂层居于管壁中部位置,其中有多层环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维起连接和增强作用。外层仍为环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维和树脂层。生产过程中给予纤维以足够的成型张力并逐层压实,使整个管壁结构浑然一体。

  钢管的导热系数较高,与防腐材料间变形系数差别较大,在局部腐蚀、水流冲击等外部因素作用下较易剥离。

11、抗冻性能

  玻璃钢管属柔性管,断裂延伸率较高,弹性好,导热系数低,属非金属保温材料。另外,由于玻璃钢夹砂管的环向拉伸强度和轴向拉伸强度较高,即使在管内满水全部冰冻情况下,也不会出现冻裂现象。一般情况下,在寒冷地区埋设的玻璃钢管运行中可有1/31/2在冻层内不致影响使用。

12、抗变形和基础不均匀沉降能力

  玻璃钢管既具备足够的抗外部荷载和变形的刚度性能,又具有一定的柔性, DNl800mm管接口借转角度可达到1.5°;而钢管为刚性连接,受外力或不均运沉降作用易发生剪切破坏或焊囗开裂现象。因此,玻璃钢管比钢管具有更强的抗变形和不均匀沉降能力,对地震等外力有较强的抵抗能力。

13、维护与维修

  从玻璃钢管的特性和引松入长等工程的运行情况看,玻璃钢管是一种免维护的管材。如因外部因素造成玻璃钢管损坏,玻璃钢企业可采用成型的特种维修卡头在不影响供水的情况下于最短时间内解决问题。

  钢管一旦损坏或爆管,维修相当困难。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章

 

 

 

玻璃钢管(FRPM)PE

塑料管的比较

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

玻璃钢夹砂管与PE塑料管的比较与分析

1、引言

  1987,我国首次从国外引进玻璃钢管自动缠绕生产线后,我国玻璃钢管的工业化生产开始起步,特别是1993年从国外引进玻璃钢夹砂管缠绕线以来,由于价格下降,性能优良,发展十分迅速,据中国玻璃钢工业协会2004年统计数据表明:将所有规格的玻璃钢夹砂管折算成直径1米的玻璃钢夹砂管,2003年全年的玻璃钢夹砂管总长度为600公里左右,产量67千余吨,产值14.2亿元。

  聚乙烯(PE)塑料管国际上是在20世纪60年代首次使用,而在1988SLOVY公司研制出PElOO管材专用料以后,、才提高了管材的许用应力,使得管材能在同样使用压力下减少壁厚,减少材料消耗,从而增强了PE管的应用优势,PE管以其质量轻,耐腐蚀性良好,可熔融焊接,易于运输和安装等优点在目前的管道市场上应用比较广泛。

  从强度和刚度来看,玻璃钢夹砂管具有优良的特性,相对而言,PE管较低些,从管材结构可设计性强,管口连接的防渗性、运输、安装以及管材的抗冻性和价格等方面分析,玻璃钢夹砂管比PE塑料管更优越、更具有竞争力。

2、分析与比较

  2.1管材结构可设计性

  玻璃钢夹砂管可以根据要求承受的内压和外压以及现场具体施工使用条件进行管材最经济的结构工艺设计,工作压力为O.1-2. 5MPa,刚度等级大于等于2500Pa等各种不同刚度,可进行最经济的适合水力条件的管材结构设计,玻璃钢夹砂管的管材结构可设计性很强。

  球墨铸铁管和PE塑料管的压力等级仅为规定的几个级别,PE塑料管的刚度等级一般仅有4000Pa8000Pa两种,适用工程实际具有一定的局限性。

  2.2防渗性比较

  玻璃钢管采用双O型橡胶密封胶圈承插连接,安装时在连接处IOO%进行单口打压试验,可确保接头密封性能100%合格。此外,由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料,管身不仅不会由里往外渗水(如往外渗的污水影响农田),而且也不可能由外往里渗(如管外部的污水往里渗将影响管内的水质)

  综上所述,玻璃钢夹砂管的防渗性比球墨铸铁管和PE塑料管要优越。

  2.3运输、安装与维护

  玻璃钢夹砂管双O型橡胶密封圈承插连接十分方便快捷,安装工具要求得也很简单,PE塑料管现场接口熔融焊接需要焊接设备,且受现场环境的制约接口时间也较长,安装速度较慢。在安装的技术要求上玻璃钢夹砂管要比PE塑料管优越,因为为了阻止PE管的长期蠕变性,PE塑料管的埋设技术要求要比玻璃钢夹砂管严格得多。

  2.4价格

  无论从管材的单价,还是从综合造价,玻璃钢夹砂管的价格比PE塑料管更经济。相同口径比较,玻璃钢夹砂管单价低1O%以上;供水量相同的工程,玻璃钢夹砂管线的综合造价低20%以上。

  2.5抗冻性能

  玻璃钢夹砂管属柔性管,断裂延伸率较高,弹性好,导热系数低,仅为球墨铸铁管的1/233,属非金属保温材料。另外,由于玻璃钢夹砂管的环向拉伸强度和轴向拉伸强度较高,即使在管内满水全部冰冻情况下,也不会出现冻裂现象。一般情况下,在寒冷地区埋设的玻璃钢管运行中可有1/31/2在冻层内不致影响使用。

3结论

玻璃钢夹砂管和PE塑料管均是管道行业中的优质管材,但从管材的可设计性强、防渗、安装和维护、以及价格等方面来看,玻璃钢夹砂管具有一定的优势。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第四章

 

玻璃钢管(FRPM)与球墨铸铁管的比较

 

 

 

 

玻璃钢管与球墨铸铁管比较分析

球墨铸铁管是一种经过球化和孕育处理铁水后,采用离心法浇筑而成的。制作时有冷模工艺和热模工艺之分,采用冷模工艺需采用退火工艺,一般适合于生产700800以下的管材。由于经过处理的铁水石墨结晶体呈球状,故称球墨铸铁。其主要优点是:抗拉强度高,断裂延伸率高,耐腐蚀性能优于钢管2倍多。我国从80年代中期开始引进球墨铸铁管生产线,现可生产700m以下的离心球墨铸铁管(给水排水管道工程施工及验收规范实施手册,中国建筑工业出版社,19989月出版),并于1991年颁布了《离心铸造球墨铸铁管》(GBl3295-91)标准。该标准规定了Φ700以下的球墨铸铁管(NI型、X型、S型接口)Φl2OO以下球墨铸铁管(T型接口)的四个不同级别的尺寸标准。从强度和刚度来看,夹砂玻璃钢管和球墨铸铁管都具有优良的特性。但从耐腐蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装及价格等方面分析,玻璃钢夹砂管比球墨铸铁管更优越、更具有竞争力。

1.防腐性能与使用寿命

  优良的防腐蚀性能是玻璃钢管最突出的优点之一,这不仅使得玻璃钢管在运行时无须任何维护,而且是确保玻璃钢管能使用50年寿命的重要因素( AWWA, ASTM标准)

  尽管球墨铸铁管的耐腐蚀性能比钢管强,但球墨铸铁管在埋入地下运行时,管内水质、周围土壤、地下水,埋设地带附近是否存在电场等因素,均会使该管内外壁产生腐蚀(见《中华人民共和国国家标准给水排水工程结构设计规范编制说明”》)。因此,《离心铸造球墨铸铁管》 (GBI3295-91)标准规定:管体内外表面应涂覆沥青质或其他防腐材料。由于涂覆材料与球墨铸铁管材的材质不同,在长期运作中,受到气候冷热、水力冲击等作用,容易产生界面分层脱落,而逐步失去防腐涂覆层,从而使管的内表面铁分子产生氧化作用、电化学腐蚀等,必将减少使用寿命。

2.水力特性比较

  玻璃钢管的内壁非常光滑,新玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数c值为160165,其保守的设计值(50年计)150。新的球墨铸铁管与新钢管的c值均为为120,经使用后为C65 (见图1)c值的降低是由于管的内表面铁分子产生氧化作用和电化学腐蚀反映在内壁结垢造成的。

  采用文献《FRP管道手册》(中国玻璃钢工业协会。国家建材局玻璃钢研究设计院,19983月出版)对钢管与玻璃钢管的流量进行比较的数据。因为新钢管的绝对粗糙度为O.05mm,腐蚀后的钢管的绝对粗糙度为3mm,腐蚀后是未腐蚀钢管的绝对粗糙度的60倍;而球墨铸铁管在出厂时(GBl3295-91)标准规定:表面缺陷不得大于(ɑ+O.O5T)mm。以Φ1000管为例:其容许表面缺陷可为(ɑ+O.75)mm,按照球墨铸铁管的耐腐蚀性比钢管优3倍来考虑,腐蚀后的绝对粗糙度将大于3mm。因此,球墨铸铁管与钢管的水力特性相差不大。

  取球墨铸铁管的Hazen-Williams平均粗糙系数c值为100,玻璃

钢管的c150,12英寸的玻璃钢管与14英寸的钢管的流量相同。

或者说,在同样的管径条件下,玻璃钢管的流量比球墨铸铁管要大36%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.能耗比较

  由于球墨铸铁管的Hazen-Williams粗糙系数c值随着年份大幅度减少,其能耗也将大幅度增加。仍参照文献《FRP管道手册》的比较数据,对球墨铸铁管管与玻璃钢管的能耗进行了比较:

钢管

 

 

 

 

玻璃钢管

70

60

50

40

30

20

10

0

功率(马力)

 

 

 


17

15

13

9

11

1     

19

7

5

3

                                                                                                  

 

2  钢管线、FRP管线功率消耗与时间的关系

 

由图2可见,球墨铸铁管管线的能耗远大于玻璃钢管线。其主要原因有两个:其一是由于球墨铸铁管的铁分子氧化、电化学腐蚀等因素,产生内壁结垢而增加阻力,使能耗增加;其二是由于在新管状态下,玻璃钢管远比球墨铸铁管要光滑。值得指出的是:在管线寿命期的最后数年,球墨铸铁管线需要的泵送功率将从25马力增加到60马力;而玻璃钢管线的功率基本保持不变。

 

4.水质比较

玻璃钢管的内衬采用食品级树脂,可确保水质达到国家标准 (JC58l995 ),并可用于输送和贮存含氯的饮用水及生活用水。除;此之外,在避光条件下的玻璃钢管的内壁不生长微生物,因此埋地的玻璃钢管可进一步确保自来水的质量。

  由于球墨铸铁管必须涂覆涂料,因此GBl329591标准对涂料作

了严格规定:引用水的球墨铸铁管的涂料应不溶于水,不得使水产生臭和味,涂料中的有害物质应符合卫生部引水的有关规定。此外,由于球墨铸铁管壁粗糙,即使采取涂覆防腐材料工艺也难以达到和玻璃钢管内壁的光滑性,且长期使用后会产生腐蚀,因而会生长微生物和结垢,从而影响水质。

5.防渗性和抗水锤能力比较

  玻璃钢管采用双环橡胶密封胶圈承插连接,安装时在连接处100%

打压试验,可确保接头密封性能l00%合格。此外,由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料,管身不仅不会由里往外渗水(如往外渗的污水影响农田),而且也不可能申外往里渗(如管外部的污水往里渗将影响管内的水质)

  球墨铸铁管在连接时不可能如玻璃钢管一样在接头处打压,因此接头密封的可靠性不及玻璃钢管。

  此外,一般球墨铸铁管长4-6m,而一根玻璃钢管长的12,因此

玻璃钢管比球墨铸铁管减少了接头,继而减少了管接头渗漏的机会。

由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性,不会因为水锤作用和瞬间超压产生破坏。

 

6.适用性、安全和环保特性

在可能的组合下,可根据使用条件要求对玻璃钢夹砂管进行灵活设计,并且,国内先进水平的生产装备完全能够按照各种设计方案生产出合格产品。由于食品级树脂等原材料质量稳定,经多年使用效果良好。

  玻璃钢管由结构稳定的无机非金属材料和大分子链的有机材料构成,管道内外富树脂层的结构形式使管材在长期使用中性能稳定,渗入渗出极少,不会对所输送的水质和环境水土产生影响,因此,玻璃钢夹砂管是一种很好的环保材料。由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性,不会因为水锤作用和瞬间超压产生破坏,又不会对所输送的水质和环境水土产生影响,因此,从诸多方面评价玻璃钢夹砂管都是一种安全的管材。另外,由于玻璃钢夹砂管内壁光滑,水流阻力小,特别是在有重力流的情况下,所需的加压设备少,节省运行动力。一般情况下,玻璃钢夹砂管的运行费用比其他管材低20%左右。由于玻璃钢夹砂管强度高,材质稳定,非外力作用不易破坏,可以讲玻璃钢夹砂管基本上是免维护的。国内外正在运行管道的良好表现也证明了这一点。

7.抗剥离性能

  在规定的使用期内,正常使用情况下玻璃钢夹砂管不会出现剥离现象。现从玻璃钢夹砂管的构成材料、材料作用原理、结构和生产工艺三方面加以说明。

1)  构成材料:玻璃钢夹砂管的主要材料为不饱和聚酯树脂、无碱无捻

玻璃纤维和天然圆角石英砂。不饱和聚酯树脂采用南京帝斯曼树脂有限公司、大连鑫鼎树脂涂料有限公司等国内著名生产厂家的产品,其酸值、工艺浸润性、浇铸体断裂韧性和强度等指标均处于国内领先水平;无碱无捻玻璃纤维采用巨石集团和泰山玻璃纤维有限公司,该产品采用了先进的池窑拉丝生产技术,使用最佳的表面处理剂,因此,其拉伸强度、耐磨性、表面形态及其与树脂的融合程度均十分理想;石英砂采用内蒙占草原的天然圆角石英砂,经水洗、烘干和筛选等工艺过程后得到符合理想级配的产品,其形状、成份和洁净度使天然圆角石英砂具有浸润性好、堆积密度高、有效地提高玻璃钢夹砂管强度和刚度等优良性能。美国欧文斯科宁管道有限公司用与上述材料相同性能的材料生产的玻璃钢夹砂管,经美国欧文斯科宁管道有限公司美国技术中心和挪威技术中心按照ANSI/AWWA C95095标准中的长期静水压设计基准(HDB),经过10000小时严格的模拟试验,采用线性回归分析方法推算出在50年的使用期内,按照规定要求设计和生产的玻璃钢夹砂管的性能衰减程度是完全能够达到其最低使用要求的。

2)材料作用原理:构成地埋玻璃钢夹砂管的主要材料无碱无捻玻璃纤

维和天然圆角石英砂均属典型的无机非金属材料,起增强作用,具有理想的组份和结构强度,其性能在玻璃钢—夹砂管的成型过程和使用期内无变化。不饱和聚酯树脂属黏接材料,在成型过程中发生化学反应,从低分子线性结构转变成具有黏附力好,剪切强度高,收缩率小的稳固的高分子三维立体结构,使其极难与增强材料脱离。

3)结构和生产工艺:玻璃钢夹砂管的内表面是由高比例不饱和聚酯树

脂和增强材料构成的防渗漏层,然后是环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维和树脂层。整个石英砂层居于管壁中部位置,其中有多层环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维起连接和增强作用。外层仍为环向和交叉缠绕的无碱无捻玻璃纤维和树脂层。生产过程中给予纤维以足够的成型张力并逐层压实,使整个管壁结构浑然一体。

球墨铸铁管的导热系数较高,与防腐材料间变形系数差别较大,在局部腐蚀、水流冲击等外部因素作用下较易剥离。

8.抗冻性能

  玻璃钢管属柔性管,断裂延伸率较高,弹性好,导热系数低,属非金属保温材料。另外,由于玻璃钢夹砂管的环向拉伸强度和轴向拉伸强度较高,即使在管内满水全部冰冻情况下,也不会出现冻裂现象。一般情况下,在寒冷地区埋设的玻璃钢管运行中可有1/31/2在冻层内不致影响使用。

9.抗变形和基础不均匀沉降能力

  玻璃钢管既具备足够的抗外部荷载和变形的刚度性能,又具有一定的柔性,DNl800mm管接口借转角度可达到1.5°;球墨铸铁管接口借转角度仅为O.7°。因此,玻璃钢管比钢管具有更强的抗变形和不均匀沉降能力,对地震等外力有较强的抵抗能力。

IO.运输、安装与维护

  同管径同压力的玻璃钢管重量是球墨铸铁管的四分之一左右,这无疑给玻璃钢管的运输和安装提供了便利,同时也减少了运费,增加了安装的可靠性。

  玻璃钢管在运行过程中基本上无须任何维护,而球墨铸铁管由于耐腐蚀性能差,需要不断采取防腐维护措施,有时还需采取阴极保护等措施。

  从玻璃钢管的特性和引松入长等工程的运行情况看,玻璃钢管是一种免维护的管材。如因外部因素造成玻璃钢管损坏,玻璃钢企业可采用成型的特种维修卡头在不影响供水的情况下于最短时间内解决问题。

11.价格

  无论从管材的单价,还是从综合造价,玻璃钢夹砂管的价格比球墨铸铁管更经济。相同口径比较,供水量相同的工程,玻璃钢管线的综合造价低22%以上。

规格

(mm)

 

定长(M/).

单重(kg/m)

单价(/m)

球墨铸铁管

玻璃钢管

球墨铸铁管

玻璃钢管

球墨铸铁管

玻璃钢管

DN400

6

l2

80.3

20.50

337.26

263.40

DN500

6

12

lll.5

I

31.Ol

468.30

357.26

备注:以上两种管材均含胶圈及运费。

 

关于玻璃钢管材的管径与球墨铸铁管材的管径相比较说明

球墨铸铁管管材的粗糙系数n1=o.013

玻璃钢管管材的粗糙系数n2=O.0084

在管材输送的流量Q和管线的水头损失i相同的情况下,

Q-流量,m3/S

D-管径,m

I-水头损失

n-粗糙系数

 

据曼宁公司

V=1/n·R2/3i1/2          

V=4Q/D2              

R=D/4                 

Qi相同的情况下:

D2/D1=n23/8÷n1=0.00843/8÷0.0130.85

  因此,Q=4.4t/d0.509m3/S,i=2‰时

  选球墨铸铁管管径D1=700mm

  则玻璃钢管管径D2=O.85×700=595mm,600mm合适。

  当Q=5.5t/dO.637m3/S,i=2‰时,

  选球墨铸铁管管径Dl=800mm

则玻璃钢管道D2=O.85×800=680mmm,700mm合适,

QI相同时,DN600mm的玻璃钢管完全可以替代DN700mm

的球墨铸铁管,DN700mm的玻璃钢管完全可以替代DN800mm

的球墨铸铁管。

 

 

 

费用种类

塑料管、玻璃钢夹砂管、球墨铸铁管综合费用比较表

管径(mm

管材种类

guancai

材料费(元/米)

施工费(元/米)

塑料管

玻璃钢夹砂管

球墨铸铁管

塑料管

玻璃钢夹砂管

球墨铸铁管

200

99

120

134

5.10

5.15

5.47

250

142

157

175

7.93

7.37

7.44

300

220

199

221

9.75

9.28

9.40

400

285

260

289

12.76

12.35

12.41

500

449

361

402

15.33

13.86

15.41

600

 

476

529

 

17.36

19.29

700

 

606

674

 

21.51

23.90

800

 

753

836

 

22.58

25.09

注:1、玻璃钢夹砂管材的报价是按工作压力为0.6Mpa,管刚度级别为5000Pa为依据计算出来的,塑料管和球墨铸铁管的价格按目前市场估算而得。

2、施工费用仅包括管材安装的人工费、材料费和机械费等直接费用。

 

 

2013年10月24日

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玻璃钢管道与其它管道的优势

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