纖維纏繞玻璃鋼管應用與發展

（杭州富陽科威鋼業有限公司，浙江富陽 311400）

1.纖維纏繞玻璃鋼管的發展歷程

纖維纏繞技術出現在20世紀40年代，是為了解決玻璃容器的內部解壓而進行的研究，并且隨著研究的不斷深入，在不同領域內部都產生了極為重要的影響，并且制作出的纖維纏繞玻璃鋼管能夠適用工業生產運輸需求。根據有關資料查詢可知，在20世紀50年代，第一根纖維玻璃鋼管產生，并快速融入化工產業與國防建設產業。在此后的4年內得到快速傳播，實現了玻璃鋼管的產品化，玻璃鋼管產業由此產生。

玻璃鋼管的產生，將化工產業的管道腐蝕問題得到有效解決，玻璃鋼管的抗腐蝕性相較于其他管道顯得尤為突出，并且玻璃鋼管的材質較輕，能夠將整個管道系統相互連接，提高工業生產運輸管道的運行周期，造價較低，具有極強的經濟效益。擁有上述先天優勢的纖維纏繞玻璃的發展領域逐步擴大，在50年代末期進行石油工業，60年代初期使用玻璃鋼管進行石油原油運輸，該項運輸工程持續近20年，并且此期間內的受腐蝕程度較小，維修難度系數低，造價便宜[1]。

在20世紀70年代，玻璃鋼管產業正式形成規模化發展，ASTM的提出使得玻璃鋼管的制作設計工藝大幅度提升，其中蘊含的三項標準分別為：強化樹脂靜壓規劃、纖維纏繞以及離心澆灌。在1971年7月份，正式成立玻璃鋼管的剛度標準，并且玻璃鋼管將在未來水利行業產生巨大影響。此后的玻璃鋼管標準經過不斷改善，在1988年發布目前最為完善的玻璃鋼管標準，并且為不同類型的玻璃感官設置獨特的剛度標準。

在80年代初期，未來保障玻璃鋼管行業的平穩發展，大量玻璃鋼管生產商成立玻璃鋼管協會，使得玻璃鋼管的產業更加趨于完整。并且將之后的玻璃鋼管統統分為纖維纏繞玻璃鋼管與離心澆注玻璃鋼管，市場流通基本以上述兩種玻璃鋼管產品為主，但是纖維玻璃鋼管在其他小額市場上幾乎呈現一種獨占趨勢，因此得出纖維玻璃鋼管的服務市場更為廣闊。

在玻璃鋼管的大小選擇上，經過長時間的行業發展發現，只有大口徑的玻璃鋼管能夠得到完成適用，并且在此基礎上，將玻璃制品的纏繞工藝進行發展延伸，根據玻璃鋼管內部的壓強進行劃分，因為高壓玻璃鋼管只能進行纏繞工藝進行生產，所以大量玻璃鋼管的制作工藝都為纖維纏繞工藝。且玻璃鋼管的壓力分布為：小于2.0MPa的壓力為低壓玻璃鋼管；大于5.5MPa為高壓玻璃鋼管；處于二者之中則為中壓玻璃鋼管[2]。

2.低壓玻璃鋼管

由于玻璃鋼管的總體使用范圍較廣，因此在針對不同情況時，應當采用合理的玻璃鋼管制品，否則會存在以偏概全問題的產生，在選用玻璃鋼管時，只有掌握該項鋼管的性能，適用范圍，才能進行針對性的玻璃鋼管選擇，使其使用效益達到最高。

2.1 防腐性能

玻璃鋼管之所以在許多化工產業運輸中脫穎而出，與其具備強大的防腐性密不可分。玻璃鋼管的制作原料為樹脂與纖維材料。采用內外聯合的制作工藝，將原材料進行精確冷凝。上述條件的存在就使得低壓玻璃鋼管擁有極強的防腐性能。在進行低壓玻璃鋼管的制作時，首先要進行基酯樹脂與不飽和狀態的聚酯樹脂，上述原料在進行低壓作業時的抗腐蝕性能極為穩定。除此之外，還應當考慮不同材質之間的溶解程度、韌性以及制作流程工藝。

防腐性能的樹脂保護層多位于玻璃鋼管的結構層，不易被外界物質干擾腐蝕，而防腐性能的類別有間苯型、雙酚A型以及鹵素型。

根據上述結果可以接觸傳統間苯型的樹脂具有極強的酸性，但是對堿性的抗性較弱；雙酚A型樹脂的抗水性與抗堿性較強；而鹵素型的樹脂材料內部蘊含大部分化學元素，具備極高的抗氧化性能。

在日常生活中，低壓玻璃鋼管制品通常在城市供水系統中大量使用，因此低壓玻璃鋼管的材質必須無害，符合國際規定的安全質量標準。

進行低壓玻璃鋼管的選擇時，應當將其中的化學纖維成本、組成構件材料等進行分析，一般來說，低壓玻璃鋼管的原材料有中堿性、無堿性以及抗堿性的玻璃纖維組成。要保障玻璃鋼管的韌性與穩定性，首先要進行原材料的重金屬檢測，以及其中的含量，如果超出所需成分，應當加入來提升該材料的抗堿性。根據上述制作流程進行工業制作，會使得玻璃纖維內部的堿性成分消失，并且該類玻璃纖維的強度得到穩定上升，具有極強的穩定與抗水性，是目前進行低壓玻璃鋼管制作最為高效的材料。

2.2 低壓玻璃鋼管的水性與壓力分析

低壓玻璃鋼管的水利數值保持在150左右，相較于鐵質鋼管與塑料鋼管，在使用過程中能夠保持整體流暢，并且在保持原有流量的基礎上，玻璃鋼管的平均節送量達30%以上。此外，在低壓玻璃鋼管內部的流速會受到外界干擾，使得水量突然呈現一種循環波動的壓力，在達到一定的壓力條件下，會使得流通管道受損。受損程度與當時水流的流速、流量、管道材質以及厚度有關。而玻璃鋼管具備材質輕、厚度薄，在產生上述情況時內部形成阻尼作用力，壓制波動壓力，減少管道損壞。

3.中高壓玻璃鋼管

在第一部分對中高壓玻璃鋼管進行過劃分，大于5.5MPa為高壓玻璃鋼管，處于2.0MPa～5.5MPa則為中壓玻璃鋼管。二者所采用的原材料都為環氧樹脂，配備80℃的恒溫室進行加工，在此基礎上形成中高壓玻璃鋼管。但是由于其原材料的抗腐性能比低壓材料弱，且氧化反應更加劇烈，所以中高壓玻璃鋼管的性能要低于低壓玻璃鋼管。再者，高壓玻璃的尺寸大致為50mm～200mm，所以在進行管道連接時的難度更大，導致該管道的作用力下降。

在我國的吉林油田中，最長的玻璃鋼管為9.1km，內部壓力強度高達7MPa；大慶油田的最長玻璃鋼管尺寸遠超50mm，并且內部壓力強度達到17MPa。但是上述玻璃鋼管的使用性能不能滿足實際需求，加快研究新型中高壓玻璃鋼管已經成為國家發展的必經之路。

4.玻璃鋼管安裝要點

4.1 地埋管線

將管道凹槽的尺寸與施工要求進行分析，精確定位施工管道的深度，并且把埋設條件記錄在案；此外，將地面的壓力承受能力進行理清，結合玻璃鋼管的材質進行綜合分析，并選擇合適的安裝方式進行埋線處理。

4.2 地面管線

首先，將玻璃鋼管的結構緊密結合，減少支撐力不足情況的產生；其次，根據地面溫度以及地下溫度進行合適升溫降溫處理；最后，將地面施工的情況進行排查，避免出現不必要事故。

4.3 加熱元件

針對纖維纏繞玻璃鋼管進行加熱，可使用電力加熱或者蒸汽加熱。此外，在進行元件加熱時應當注意最高溫度不能超過原材料的熔點，內部環境不超過50℃。

5.結語

本文將玻璃鋼管的產生與應用過程進行分化，并且詳細介紹了不同壓力玻璃鋼管抗腐蝕性，水力特性以及熱性能，以玻璃鋼管安裝的要點進行結尾，為后續相關研究提高一定的借鑒意義。