玻璃钢管道的应用范围

刘洋

（连云港中复连众复合材料集团有限公司，江苏连云港 222006）

1.玻璃钢产品特性

玻璃纤维弹性体材料又称玻璃钢防腐。自1956年在中国出现以来，已有50多年的历史，逐渐形成了从装备制造、加工技术制造到市场拓展的精细产业链。凭借其优异的性能指标和技术的多样化，在国内各个领域得到了广泛的应用。

玻璃钢制品为高分子复合材料，主要特点如下：

（1）轻质高强。玻璃钢制品的配比在1.65～2.0，仅为钢的1/4，但玻璃钢防腐的抗拉强度与碳钢相近，因此其比强度（抗压强度/比值）是钢的2～3倍碳钢，使其可以根据消费者的不同规定设计满足各种安装要求。以管道为例，相同外径的单位重量，玻璃钢管仅为碳钢管（钢盘管）的1/5。铸铁排水管的1/3和钢筋混凝土管的1/12。这一优势非常受大口径管道的欢迎，特别是在运输和现场工程建设中。同时，还有降低产品安装成本、提高安装率等好处。见表1。

表1 各种管材的性能比较

（2）耐湿、耐腐蚀玻璃钢制品具有高度耐腐蚀的特性，能耐大多数酸、碱、有机溶剂、海面、废水等物质。

广泛应用于原油、化工厂、冶金行业、医疗行业。对于夹层型砂玻璃钢管，由于其无毒、不锈、无味、对水体无二次污染，大量用于市政工程和大城市辐射供热管网级，不需要防腐蚀，有使用寿命。大大增加其他优势。因此，在给排水领域受到了欢迎。

（3）玻璃钢管材的优质热特性。玻璃钢防腐原料的线膨胀系数为2.3x10-6/℃，与钢差不多，是PVC塑料的1/3，导热系数为0.23，仅为钢的0.5%。它是一种非常突出的热绝缘体。

（4）FRP管的电性能。玻璃钢制品的接地电阻一般为1012cm～10152cm，是一种优质的电绝缘材料。

（5）玻璃钢制品耐低温性能好。与其他类型的塑料制品不同，玻璃钢制品在超低温条件下会变脆并降低抗压强度。在-30℃下仍具有高品质、优良的延展性和高抗压强度。透水玻璃钢管在低干度摄氏零度时，具有独特的防冻能力。

（6）安装维护成本低。玻璃钢制品的净重很轻，起重设备简单，驱动力低，对于管道来说，长度比无缝钢管长，减少了连接器的相对性，有无需独特的防腐和隔热解决方案，安装和维护维护成本低。

（7）强大的设计方案协调能力。玻璃钢制品的成型加工技术有很多种，我国将有十几种成型加工技术。因此，玻璃钢制品可以根据不同的主要用途和不同的操作标准设计成不同类型的产品。

（8）玻璃钢制品优良的水力学特性。此功能主要用于管道，尤其是在给排水行业中使用时。卷曲玻璃钢管内表面比较光滑，因此具有良好的水电特性。6种管件的平均表面粗糙度必须在下表中进行比较。根据各种测量方法，以下3个等级之一可以表明具有良好特征的水力学能力：

1）节省管网水下混凝土成本。对于相同口径的管网，FRP管可节省水下混凝土成本的30%～40%。

2）降低管径。对于总流量相同的物料，采用缠绕玻璃钢管，管长可减少10%～25%，从而节省工程投资。

3）减少水下混凝土的时间，特别是在集中自来水或间隙自来水的情况下，节省水下混凝土1/3的时间和成本。

4）玻璃钢管可长期通水不结垢，无需清洗机，保护层防止水体二次污染，适合运输活水。干式防腐功能好，还可用于输送废水、砂浆、海水等物质。见表2。

表2 常用管材的平均绝对粗糙度

（9）具有软质材料的特性。玻璃钢防腐原料的抗拉强度低，仅为钢材的3%～4%。在相同厚度下，玻璃钢制品的弯曲刚度远低于钢材，属于软质原材料范围。对于干式管道，在安装和使用过程中必须以埋入地下为前提。管理道路安装过程中规定管道与管道周围土壤产生统一的体系，在管道施工过程中需要注意管道周围回填土原料的回填和压实，并且周围的土壤质量可以为管道提供合理的支撑点。

（10）玻璃钢管道抗冲击能力弱。碳纤维制品片材为热固性树脂，干燥后具有一定的可塑性。此外，FRP还改进了页面的原材料和管道的破坏特性。碳纤维制品的抗冲击能力较差，因此碳纤维制品在运输、运输和安装过程中要进行吊装，以避免产生冲击载荷。

2.玻璃钢管行业的应用

根据以上对FRP防腐特性的描述，FRP可以很好地应用于很多领域，如下：

2.1 电力企业

在电力企业中，主要是发电厂。电厂设备规定材料耐腐蚀、使用时间长、安装维修方便、材料本身的有机化学功能稳定。根据玻璃钢制品的特点，使用玻璃钢制品的机器设备相对来说相对较多，关键是以下几个方面：

2.1.1 工业区冷却循环水管道及制冷系统机械设备

电厂冷却循环水管道规定，管道外壁应尽可能光滑，以增加输送的输出功率，同时防止结垢。还规定管道应超过一定的食品级不锈钢规定，尽可能避免化学成分析出。玻璃钢管道可以有效地实现以上两个方面的规定。因为管理和管道比较多，所以管道相对来说也比较复杂。现场安装难度较大，现场劳动量较大。使用玻璃钢管是因为它较轻，现场施工规范不高，可实施性不高等优点可以有效解决现场安装使用过程中经常出现的诸多困难，提高现场工作效率。

制冷系统机械设备以大中型玻璃钢冷却塔机械设备为主。玻璃钢冷却塔是工业生产循环系统自来水的主要设备。它利用气体和水两种不同温度的物质，按直接接触和间接接触的方式降低温度，达到循环系统自来水的目的。大家都用木材、不锈钢板、混凝土结构等原材料制作了不同结构的玻璃钢冷却塔。但自建项目施工简单、结构紧凑、抗腐蚀性能好、工程造价低、重量轻、强度高的不锈钢玻璃钢冷却塔出来后，这种笨重、易损、体积庞大、价格昂贵的商品非常受欢迎。在不到20年的时间里，玻璃钢防腐玻璃钢冷却塔一统天下，成为自来水循环系统唯一的制冷设备。同时成为玻璃钢防腐工业生产中产量最高的模压制品。其结构为钢-混凝土结构，玻璃钢防腐，金属制品，混凝土件。

2.1.2 电厂输水管道

在我国内陆地区，发电厂大多建在城市边缘，远离饮用水源。因此，厂区自来水必须采用长距离供水管道输送，这种管道从饮用水源通向工业区，地质环境标准更加复杂，周边环境更加独特，管道输送能力强，维修方便，对材料的要求更加严格。对于内腔光滑的软质原料，以及韧性较高的弹性原料，可以考虑这种规定的原料，毫无疑问，FRP防腐是最合适的，这种原材料不仅可以提供足够的抗压性。强度达到环境因素的负荷，结合地质环境改造引起的变形，还可以降低长途运输的能耗，单管长度可达12m，质量轻，并进一步提高了现场施工率和插座总数的减少，降低了管道泄漏的概率。

2.1.3 污水处理容器

发电厂发电机组的冷却循环水经过处理后的软化水，在污水处理环节会加入一些化学药品，这类化学品一般具有腐蚀性，其中一些可能呈强酸，适用于碱置换的场合，对器皿材料的有机化学性能有较高要求。一方面，玻璃钢防腐原料的主要性能在这里非常明显，基本能抵抗一切强氧化剂和大部分无机碱及部分有机物质，在机械设备运行过程中能达到抗压强度要求。

2.1.4 烟气脱硫脱硝设备

在火力发电站，加热炉点燃后的蒸汽只能在空气中经过除灰、脱硫、除尘后才考虑。在脱硫设备中，选用了部分玻璃钢制品。关键是烟气脱硫的全过程。其中，脱硫塔内温度较高（一般在100℃左右），塔内强酸强碱共存较严重，自喷层的振动和破坏范围较广。因此，对干塔机械设备的需求量很大，严格来说，不仅要耐腐蚀、耐热，还要有良好的抗剪切和耐磨性。传统原材料包括高镍基合金和碳钢内衬塑料复合管。但是，高镍基合金非常昂贵，成本太高，但碳钢衬塑复合管质量不稳定，维护成本增加。玻璃钢产品以其突出的优势，已成功应用于烟气脱硫工程，逐步替代上述两种原料。石灰石-石膏脱硫技术中玻璃钢制品的关键选用包括脱硫塔内自动喷淋系统、漂浮单脉冲系统软件、氧化系统软件、消化吸收物质的传递方式，以及一些嵌入式脱硫塔内的零件和连接件。脱硫技术中玻璃钢制品的关键选用包括脱硫塔内的自动喷淋系统、消化吸收物料输送系统的软件、水解酸化罐系统的软件以及一些预埋件和连接件。

2.2 市政道路工程

2.2.1 城市给水设备

城市供水设备的关键是从饮用水源到自来水厂，从自来水厂到用户的导流通道。第一部分与电厂工业区的供水设备类似。第二部分主要是自来水公司输送的水系统，规定了管件硬度高，输送效率高，安装维修方便，组分沉淀少。FRP产品可以考虑这种规定。虽然使用玻璃钢管的一次性投资成本高于水泥管、热塑性管、铸铁排水管和镀锌钢管，但综合成本低于这3种管件，使用维护成本也极低。因此，在大城市使用玻璃钢管作为给水设备的输送机械具有特别的竞争优势。

2.2.2 城市的排水设备

城市的排水设施主要是工业生产废水的排放和生活污水处理的排放。工业生产废水中的成分比较复杂，关键是三氧化铬、三氧化二铬、硫酸、有机物、碳酸盐和有机盐以及一些杂质等，这就规定了管件应具有较好的耐溶剂腐蚀性能和耐腐蚀性能，抗粘连、耐腐蚀，需要有效的光滑表面，防止微生物的粘附和污垢的积聚。如果温度比较低，管道还需要有一定的防冻、防冻能力。玻璃钢管道在这些层次上都具有非常好的特性，并且具有原材料柔软的特性，可以在复杂的地质环境标准下实现安装和应用。

在我国，中北部地区市政道路工程采用玻璃钢管道。中西部和西北地区使用较少，主要是这些地方的相对成本相对落后，发展趋势的历史时间不长，玻璃钢制品相对较小，尚未得到广泛应用。但是，由于我国“一带一路”战略的发展，我们坚信玻璃钢产品一定会在这些地区大规模使用。

2.3 冶金业

在工业上，其产品的生产过程中使用了很多酸性液体，主要是硫酸和盐酸，这种酸碱物质在机器设备之间的管网和储存设备必须具有很好的耐腐蚀性。因此，制造此类设备的原材料规定较为严格。传统的原材料一般采用碳钢作为环氧树脂衬里（即一般的钢橡胶衬里），但这种原材料有两个特定的缺陷。一是安装比较困难，关键是插座生锈的解决办法，其次，质量不稳定，很容易造成内衬脱落，腐蚀机械设备。相比之下，玻璃钢制品不会存在上述问题，其综合成本远低于钢衬机械设备，现场实际操作和现场工程施工也非常方便高效。玻璃钢产品主要用于酸洗钝化系统软件、后处理工艺系统软件、热镀锌系统软件等。重点项目包括酸洗钝化线、后处理工艺线、热镀锌的热镀锌。马钢轧钢厂湖南涟钢热轧厂全线酸洗钝化线、酸排线、鞍钢热轧厂酸洗钝化线、后处理工艺线、酒泉钢铁公司浸镀锌线、不锈钢板生产线和太钢公司酸洗钝化线和后处理工艺线目前使用情况良好。

我国是钢铁消费大国和钢铁生产大国，有多家大中型钢厂，如上海宝钢集团公司、首钢集团公司、鞍钢集团公司、武钢集团、江苏沙钢实业有限公司、莱钢集团公司等、太钢、济钢集团公司总部、马鞍山钢铁股份有限公司、邯郸钢铁集团有限公司等企业，这些企业可以作为重点FRP产品的开发设计，行业前景很好。

2.4 食品业

在食品酿造领域，许多机械设备都是在有机物、有机碱或有机盐的条件下工作的。这类设施的材料规定需要满足一定的防腐和耐高温规定，而且所有产品都需要是食品级不锈钢，所以选用的原材料范围不是很大。玻璃钢防腐原料的防锈性能和耐热性能上面已经介绍过。对于干式食品级不锈钢，玻璃钢防腐原料中有一种环氧树脂，经我国卫生行政部门专业检测。此类环氧树脂用作玻璃钢制品的内衬层，可与物质直接接触。无任何环境污染。玻璃钢制品可用于制造干燥罐、发酵设备、罐车、输送管网、储罐以及加工工艺特别需要的一些机械设备。国内一些大中型知名食品酿造企业已逐步采用玻璃钢设备，如李锦记、徐州天豪花园等。

中国有很多食品制造企业，但大中型企业并不多。因此，应对这些方面的玻璃钢防腐销售市场进行重点掌握和由针对性的开发设计。

2.5 石化设备

我国石化装备基础建设正处于新一轮发展阶段。石化装备基础设施建设的行业垄断地位虽然不如石油工业工程建设，但其经营能力远高于土木工程建设行业，具有稳定和改善的市场前景。在这方面，由于玻璃钢制品使用寿命长，安装维护方便，长期经济效益十分明显，其光滑的内表面促进了极低的运行成本和综合成本，从而得到普遍使用。玻璃钢产品主要用于工业区的所有循环水系统、化工机械设备、容器和管式反应器。已完成的重点项目包括东海石化项目、茂名石化、燕山石化等项目。在国内，原油化工企业大多分布在北京、新疆、甘肃、黑龙江、广东、山东等煤炭资源十分丰富的地区。