玻璃鋼管道的應用范圍

劉洋

（連云港中復連眾復合材料集團有限公司，江蘇連云港 222006）

1.玻璃鋼產品特性

玻璃纖維彈性體材料又稱玻璃鋼防腐。自1956年在中國出現以來，已有50多年的歷史，逐漸形成了從裝備制造、加工技術制造到市場拓展的精細產業鏈。憑借其優異的性能指標和技術的多樣化，在國內各個領域得到了廣泛的應用。

玻璃鋼制品為高分子復合材料，主要特點如下：

（1）輕質高強。玻璃鋼制品的配比在1.65～2.0，僅為鋼的1/4，但玻璃鋼防腐的抗拉強度與碳鋼相近，因此其比強度（抗壓強度/比值）是鋼的2～3倍碳鋼，使其可以根據消費者的不同規定設計滿足各種安裝要求。以管道為例，相同外徑的單位重量，玻璃鋼管僅為碳鋼管（鋼盤管）的1/5。鑄鐵排水管的1/3和鋼筋混凝土管的1/12。這一優勢非常受大口徑管道的歡迎，特別是在運輸和現場工程建設中。同時，還有降低產品安裝成本、提高安裝率等好處。見表1。

表1 各種管材的性能比較

（2）耐濕、耐腐蝕玻璃鋼制品具有高度耐腐蝕的特性，能耐大多數酸、堿、有機溶劑、海面、廢水等物質。

廣泛應用于原油、化工廠、冶金行業、醫療行業。對于夾層型砂玻璃鋼管，由于其無毒、不銹、無味、對水體無二次污染，大量用于市政工程和大城市輻射供熱管網級，不需要防腐蝕，有使用壽命。大大增加其他優勢。因此，在給排水領域受到了歡迎。

（3）玻璃鋼管材的優質熱特性。玻璃鋼防腐原料的線膨脹系數為2.3x10-6/℃，與鋼差不多，是PVC塑料的1/3，導熱系數為0.23，僅為鋼的0.5%。它是一種非常突出的熱絕緣體。

（4）FRP管的電性能。玻璃鋼制品的接地電阻一般為1012cm～10152cm，是一種優質的電絕緣材料。

（5）玻璃鋼制品耐低溫性能好。與其他類型的塑料制品不同，玻璃鋼制品在超低溫條件下會變脆并降低抗壓強度。在-30℃下仍具有高品質、優良的延展性和高抗壓強度。透水玻璃鋼管在低干度攝氏零度時，具有獨特的防凍能力。

（6）安裝維護成本低。玻璃鋼制品的凈重很輕，起重設備簡單，驅動力低，對于管道來說，長度比無縫鋼管長，減少了連接器的相對性，有無需獨特的防腐和隔熱解決方案，安裝和維護維護成本低。

（7）強大的設計方案協調能力。玻璃鋼制品的成型加工技術有很多種，我國將有十幾種成型加工技術。因此，玻璃鋼制品可以根據不同的主要用途和不同的操作標準設計成不同類型的產品。

（8）玻璃鋼制品優良的水力學特性。此功能主要用于管道，尤其是在給排水行業中使用時。卷曲玻璃鋼管內表面比較光滑，因此具有良好的水電特性。6種管件的平均表面粗糙度必須在下表中進行比較。根據各種測量方法，以下3個等級之一可以表明具有良好特征的水力學能力：

1）節省管網水下混凝土成本。對于相同口徑的管網，FRP管可節省水下混凝土成本的30%～40%。

2）降低管徑。對于總流量相同的物料，采用纏繞玻璃鋼管，管長可減少10%～25%，從而節省工程投資。

3）減少水下混凝土的時間，特別是在集中自來水或間隙自來水的情況下，節省水下混凝土1/3的時間和成本。

4）玻璃鋼管可長期通水不結垢，無需清洗機，保護層防止水體二次污染，適合運輸活水。干式防腐功能好，還可用于輸送廢水、砂漿、海水等物質。見表2。

表2 常用管材的平均絕對粗糙度

（9）具有軟質材料的特性。玻璃鋼防腐原料的抗拉強度低，僅為鋼材的3%～4%。在相同厚度下，玻璃鋼制品的彎曲剛度遠低于鋼材，屬于軟質原材料范圍。對于干式管道，在安裝和使用過程中必須以埋入地下為前提。管理道路安裝過程中規定管道與管道周圍土壤產生統一的體系，在管道施工過程中需要注意管道周圍回填土原料的回填和壓實，并且周圍的土壤質量可以為管道提供合理的支撐點。

（10）玻璃鋼管道抗沖擊能力弱。碳纖維制品片材為熱固性樹脂，干燥后具有一定的可塑性。此外，FRP還改進了頁面的原材料和管道的破壞特性。碳纖維制品的抗沖擊能力較差，因此碳纖維制品在運輸、運輸和安裝過程中要進行吊裝，以避免產生沖擊載荷。

2.玻璃鋼管行業的應用

根據以上對FRP防腐特性的描述，FRP可以很好地應用于很多領域，如下：

2.1 電力企業

在電力企業中，主要是發電廠。電廠設備規定材料耐腐蝕、使用時間長、安裝維修方便、材料本身的有機化學功能穩定。根據玻璃鋼制品的特點，使用玻璃鋼制品的機器設備相對來說相對較多，關鍵是以下幾個方面：

2.1.1 工業區冷卻循環水管道及制冷系統機械設備

電廠冷卻循環水管道規定，管道外壁應盡可能光滑，以增加輸送的輸出功率，同時防止結垢。還規定管道應超過一定的食品級不銹鋼規定，盡可能避免化學成分析出。玻璃鋼管道可以有效地實現以上兩個方面的規定。因為管理和管道比較多，所以管道相對來說也比較復雜。現場安裝難度較大，現場勞動量較大。使用玻璃鋼管是因為它較輕，現場施工規范不高，可實施性不高等優點可以有效解決現場安裝使用過程中經常出現的諸多困難，提高現場工作效率。

制冷系統機械設備以大中型玻璃鋼冷卻塔機械設備為主。玻璃鋼冷卻塔是工業生產循環系統自來水的主要設備。它利用氣體和水兩種不同溫度的物質，按直接接觸和間接接觸的方式降低溫度，達到循環系統自來水的目的。大家都用木材、不銹鋼板、混凝土結構等原材料制作了不同結構的玻璃鋼冷卻塔。但自建項目施工簡單、結構緊湊、抗腐蝕性能好、工程造價低、重量輕、強度高的不銹鋼玻璃鋼冷卻塔出來后，這種笨重、易損、體積龐大、價格昂貴的商品非常受歡迎。在不到20年的時間里，玻璃鋼防腐玻璃鋼冷卻塔一統天下，成為自來水循環系統唯一的制冷設備。同時成為玻璃鋼防腐工業生產中產量最高的模壓制品。其結構為鋼-混凝土結構，玻璃鋼防腐，金屬制品，混凝土件。

2.1.2 電廠輸水管道

在我國內陸地區，發電廠大多建在城市邊緣，遠離飲用水源。因此，廠區自來水必須采用長距離供水管道輸送，這種管道從飲用水源通向工業區，地質環境標準更加復雜，周邊環境更加獨特，管道輸送能力強，維修方便，對材料的要求更加嚴格。對于內腔光滑的軟質原料，以及韌性較高的彈性原料，可以考慮這種規定的原料，毫無疑問，FRP防腐是最合適的，這種原材料不僅可以提供足夠的抗壓性。強度達到環境因素的負荷，結合地質環境改造引起的變形，還可以降低長途運輸的能耗，單管長度可達12m，質量輕，并進一步提高了現場施工率和插座總數的減少，降低了管道泄漏的概率。

2.1.3 污水處理容器

發電廠發電機組的冷卻循環水經過處理后的軟化水，在污水處理環節會加入一些化學藥品，這類化學品一般具有腐蝕性，其中一些可能呈強酸，適用于堿置換的場合，對器皿材料的有機化學性能有較高要求。一方面，玻璃鋼防腐原料的主要性能在這里非常明顯，基本能抵抗一切強氧化劑和大部分無機堿及部分有機物質，在機械設備運行過程中能達到抗壓強度要求。

2.1.4 煙氣脫硫脫硝設備

在火力發電站，加熱爐點燃后的蒸汽只能在空氣中經過除灰、脫硫、除塵后才考慮。在脫硫設備中，選用了部分玻璃鋼制品。關鍵是煙氣脫硫的全過程。其中，脫硫塔內溫度較高（一般在100℃左右），塔內強酸強堿共存較嚴重，自噴層的振動和破壞范圍較廣。因此，對干塔機械設備的需求量很大，嚴格來說，不僅要耐腐蝕、耐熱，還要有良好的抗剪切和耐磨性。傳統原材料包括高鎳基合金和碳鋼內襯塑料復合管。但是，高鎳基合金非常昂貴，成本太高，但碳鋼襯塑復合管質量不穩定，維護成本增加。玻璃鋼產品以其突出的優勢，已成功應用于煙氣脫硫工程，逐步替代上述兩種原料。石灰石-石膏脫硫技術中玻璃鋼制品的關鍵選用包括脫硫塔內自動噴淋系統、漂浮單脈沖系統軟件、氧化系統軟件、消化吸收物質的傳遞方式，以及一些嵌入式脫硫塔內的零件和連接件。脫硫技術中玻璃鋼制品的關鍵選用包括脫硫塔內的自動噴淋系統、消化吸收物料輸送系統的軟件、水解酸化罐系統的軟件以及一些預埋件和連接件。

2.2 市政道路工程

2.2.1 城市給水設備

城市供水設備的關鍵是從飲用水源到自來水廠，從自來水廠到用戶的導流通道。第一部分與電廠工業區的供水設備類似。第二部分主要是自來水公司輸送的水系統，規定了管件硬度高，輸送效率高，安裝維修方便，組分沉淀少。FRP產品可以考慮這種規定。雖然使用玻璃鋼管的一次性投資成本高于水泥管、熱塑性管、鑄鐵排水管和鍍鋅鋼管，但綜合成本低于這3種管件，使用維護成本也極低。因此，在大城市使用玻璃鋼管作為給水設備的輸送機械具有特別的競爭優勢。

2.2.2 城市的排水設備

城市的排水設施主要是工業生產廢水的排放和生活污水處理的排放。工業生產廢水中的成分比較復雜，關鍵是三氧化鉻、三氧化二鉻、硫酸、有機物、碳酸鹽和有機鹽以及一些雜質等，這就規定了管件應具有較好的耐溶劑腐蝕性能和耐腐蝕性能，抗粘連、耐腐蝕，需要有效的光滑表面，防止微生物的粘附和污垢的積聚。如果溫度比較低，管道還需要有一定的防凍、防凍能力。玻璃鋼管道在這些層次上都具有非常好的特性，并且具有原材料柔軟的特性，可以在復雜的地質環境標準下實現安裝和應用。

在我國，中北部地區市政道路工程采用玻璃鋼管道。中西部和西北地區使用較少，主要是這些地方的相對成本相對落后，發展趨勢的歷史時間不長，玻璃鋼制品相對較小，尚未得到廣泛應用。但是，由于我國“一帶一路”戰略的發展，我們堅信玻璃鋼產品一定會在這些地區大規模使用。

2.3 冶金業

在工業上，其產品的生產過程中使用了很多酸性液體，主要是硫酸和鹽酸，這種酸堿物質在機器設備之間的管網和儲存設備必須具有很好的耐腐蝕性。因此，制造此類設備的原材料規定較為嚴格。傳統的原材料一般采用碳鋼作為環氧樹脂襯里（即一般的鋼橡膠襯里），但這種原材料有兩個特定的缺陷。一是安裝比較困難，關鍵是插座生銹的解決辦法，其次，質量不穩定，很容易造成內襯脫落，腐蝕機械設備。相比之下，玻璃鋼制品不會存在上述問題，其綜合成本遠低于鋼襯機械設備，現場實際操作和現場工程施工也非常方便高效。玻璃鋼產品主要用于酸洗鈍化系統軟件、后處理工藝系統軟件、熱鍍鋅系統軟件等。重點項目包括酸洗鈍化線、后處理工藝線、熱鍍鋅的熱鍍鋅。馬鋼軋鋼廠湖南漣鋼熱軋廠全線酸洗鈍化線、酸排線、鞍鋼熱軋廠酸洗鈍化線、后處理工藝線、酒泉鋼鐵公司浸鍍鋅線、不銹鋼板生產線和太鋼公司酸洗鈍化線和后處理工藝線目前使用情況良好。

我國是鋼鐵消費大國和鋼鐵生產大國，有多家大中型鋼廠，如上海寶鋼集團公司、首鋼集團公司、鞍鋼集團公司、武鋼集團、江蘇沙鋼實業有限公司、萊鋼集團公司等、太鋼、濟鋼集團公司總部、馬鞍山鋼鐵股份有限公司、邯鄲鋼鐵集團有限公司等企業，這些企業可以作為重點FRP產品的開發設計，行業前景很好。

2.4 食品業

在食品釀造領域，許多機械設備都是在有機物、有機堿或有機鹽的條件下工作的。這類設施的材料規定需要滿足一定的防腐和耐高溫規定，而且所有產品都需要是食品級不銹鋼，所以選用的原材料范圍不是很大。玻璃鋼防腐原料的防銹性能和耐熱性能上面已經介紹過。對于干式食品級不銹鋼，玻璃鋼防腐原料中有一種環氧樹脂，經我國衛生行政部門專業檢測。此類環氧樹脂用作玻璃鋼制品的內襯層，可與物質直接接觸。無任何環境污染。玻璃鋼制品可用于制造干燥罐、發酵設備、罐車、輸送管網、儲罐以及加工工藝特別需要的一些機械設備。國內一些大中型知名食品釀造企業已逐步采用玻璃鋼設備，如李錦記、徐州天豪花園等。

中國有很多食品制造企業，但大中型企業并不多。因此，應對這些方面的玻璃鋼防腐銷售市場進行重點掌握和由針對性的開發設計。

2.5 石化設備

我國石化裝備基礎建設正處于新一輪發展階段。石化裝備基礎設施建設的行業壟斷地位雖然不如石油工業工程建設，但其經營能力遠高于土木工程建設行業，具有穩定和改善的市場前景。在這方面，由于玻璃鋼制品使用壽命長，安裝維護方便，長期經濟效益十分明顯，其光滑的內表面促進了極低的運行成本和綜合成本，從而得到普遍使用。玻璃鋼產品主要用于工業區的所有循環水系統、化工機械設備、容器和管式反應器。已完成的重點項目包括東海石化項目、茂名石化、燕山石化等項目。在國內，原油化工企業大多分布在北京、新疆、甘肅、黑龍江、廣東、山東等煤炭資源十分豐富的地區。