關(guān)于玻璃鋼夾砂管道在供水工程的應(yīng)用

1、關(guān)于玻璃鋼夾砂管道在供水工程的應(yīng)用 產(chǎn)品簡(jiǎn)介1、夾砂玻璃鋼管道的發(fā)展纖維纏繞玻璃鋼管（以下簡(jiǎn)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，F(xiàn)RP管實(shí)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(shí)期，這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是應(yīng)用領(lǐng)域相繼拓寬，化學(xué)、石油及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都在試驗(yàn)應(yīng)用FRP管道，應(yīng)用的結(jié)果證明，F(xiàn)RP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(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)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(diǎn)，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，美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)頒布

2、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(bǔ)充，最新的年版被認(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，管道已經(jīng)是通用的制品。其中以管為主的防腐市場(chǎng)僅次于汽車工業(yè)和建筑，位列第三。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(duì)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(diǎn)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(shí)，常表現(xiàn)為壁厚薄、強(qiáng)度富裕量大、剛度低、造價(jià)高，從而在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。夾砂玻璃鋼管是在純玻璃鋼管的中間，引入樹脂砂漿層，形

3、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(diǎn)的基礎(chǔ)上，既提高了剛度，又降低了工程造價(jià)。在低內(nèi)壓高外壓的管工程實(shí)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(jì)性和物盡其能的特點(diǎn)。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)層由按設(shè)計(jì)纏繞角交叉纏繞的連續(xù)玻璃纖維粗紗作為增強(qiáng)骨架

4、，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1）         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。2）         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mm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

5、用承插式或法蘭對(duì)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(diǎn)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(diǎn)：1)耐腐蝕性好，對(duì)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(zhǎng)，其設(shè)計(jì)使用壽命一般為50年以上。對(duì)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(duì)水質(zhì)無二次污染、無需防腐、使用壽命大大延長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，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(huì)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，

6、減少過水?dāng)嗝妫黾泳S護(hù)費(fèi)用。玻璃鋼管道無這些污染，長(zhǎng)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的范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，采用特殊配方的樹脂還可在以上的溫度工作。4)自重輕、強(qiáng)度高，運(yùn)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16520，只有鋼的，但玻璃鋼管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為180300a，軸向拉伸強(qiáng)度為a，近似合金鋼。因此，其比強(qiáng)度（強(qiáng)度比重）是合金鋼的倍，這樣它就可以按用戶的不同要求，設(shè)計(jì)成滿足各類承受內(nèi)、外壓力要求的管道。對(duì)于相同管徑的單重，管只有碳素鋼管（鋼板卷管）的2.，鑄鐵管的.5，預(yù)應(yīng)力鋼筋水泥管的8左右，因此運(yùn)輸安裝十分方便。

7、玻璃鋼管道每節(jié)長(zhǎng)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，安裝快捷簡(jiǎn)便，同時(shí)降低了吊裝費(fèi)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(shí)，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(fèi)用?？煽s短泵送時(shí)間，減少長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。)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

8、在10121015.cm，最適應(yīng)使用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)；玻璃鋼的傳熱系數(shù)很小，只有.23，是鋼的，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(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)300萬次旋轉(zhuǎn)后，檢測(cè)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(fèi)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(duì)地埋管無需作陰極保護(hù)，可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用以上。)適應(yīng)性強(qiáng)：玻璃鋼

9、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，設(shè)計(jì)制造成不同壓力等級(jí)和剛度等級(jí)的管道。10)工程壽命長(zhǎng)，安全可靠。據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表明：玻璃鋼管道壽命可長(zhǎng)達(dá)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(fèi)用、使用壽命、節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的長(zhǎng)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。三、供水工程常用傳統(tǒng)管材的技術(shù)分析現(xiàn)中國(guó)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；、

10、鋼管。1.    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(guó)大量應(yīng)用，據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，連續(xù)澆鑄鑄鐵管工藝在50年代首先在西德試驗(yàn)成功，然而多年來世界各國(guó)對(duì)這項(xiàng)工藝的技術(shù)資料介紹甚少，甚至西德國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)最終還是采用離心澆鑄工藝，這說明該項(xiàng)工藝應(yīng)用于生產(chǎn)有其固有的缺點(diǎn)，但由于連續(xù)鑄鐵工藝的工裝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較少、上馬較快，其生產(chǎn)率比當(dāng)時(shí)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(shí)工農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展，需要大量管道，因此我國(guó)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(shí)具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)速度快、

11、產(chǎn)量高的優(yōu)勢(shì)，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(yùn)行后發(fā)生爆管、斷裂。70年代初，此類爆管在我國(guó)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(shí)還造成災(zāi)難性后果，經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響甚大。例如：、北京市自來水公司于19741975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(jì)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，

12、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，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(zhǎng)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(shí)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(shí)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?yàn)檫@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(gè)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(gè)管體組織比較疏松，易生

13、氣孔，這都是該工藝的固有缺點(diǎn)，因此我國(guó)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：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(guó)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(diǎn)是節(jié)約金屬，在正常土質(zhì)下無需內(nèi)外防腐，價(jià)格便宜，而且是柔性接口。從營(yíng)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(diǎn)也是明顯的，笨重，搬運(yùn)損壞率高，缺乏配套管件，另外還有幾點(diǎn)問題也

14、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(guó)內(nèi)使用情況表明，在腐蝕性地帶如鹽堿地帶、海濱地區(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(zhǎng)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(bào)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(bào)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(shí)，由于泵站向

15、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(zhǎng)度為5.23Km，泵站出口壓力0.31Mpa，一臺(tái)水泵單機(jī)運(yùn)行，為倒換機(jī)組，停泵后開啟另一臺(tái)，造成爆管，管身的環(huán)向鋼筋均斷裂，出現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)70cm寬30cm的洞。另外國(guó)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(shí)就極易發(fā)生事故：在1946年法國(guó)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19621964，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

16、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)入管內(nèi)時(shí)，極易破壞該界面并銹蝕鋼筋，同時(shí)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(duì)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(yáng)程，增大初期投資，同時(shí)運(yùn)行費(fèi)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)

17、管內(nèi)受水流長(zhǎng)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(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響，試驗(yàn)表明如砂漿受到能溶解石灰的水侵蝕會(huì)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(shí)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(shí)水柱升天約10m高頓時(shí)馬路淌水，水深約0.5m左右，造成交通嚴(yán)重阻塞

18、，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(gè)過渡產(chǎn)品，隨著球墨鑄鐵管產(chǎn)量的增長(zhǎng)，規(guī)格不斷全面，人們的質(zhì)量意識(shí)不斷提高，其已被逐漸淘汰。球墨鑄鐵管的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。（1）             抗拉強(qiáng)度高，是一般灰鑄鐵管的3倍（2）  &#

19、160;          韌性好，延伸率高，為515，而一般灰鑄鐵管為0（3）             工作壓力可2.45MPa，而一般灰鑄鐵為0.74MPa;（4）             耐沖擊、耐震動(dòng)、耐腐蝕，比鋼管好。但其也有自身的缺陷，其一是造價(jià)較高，只比鋼

20、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58年內(nèi)就發(fā)生腐蝕穿孔，而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(diǎn)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(duì)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，

21、因此在我國(guó)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(jià)高，根據(jù)當(dāng)前國(guó)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(shí)，采用鋼管，鋼管在應(yīng)用時(shí)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(guó)內(nèi)鋼管的外防腐主要為：遮蓋型做法，對(duì)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(duì)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(shí)不易固化，而且在現(xiàn)場(chǎng)焊口施工時(shí)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(duì)于陰極保護(hù)其防腐效果比較好，但是由于采用犧牲

22、陽極的辦法，在日后運(yùn)行中必須定期更換陽極，增高了運(yùn)行費(fèi)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。三種辦法都存在兩個(gè)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(duì)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(diǎn)很難做到完好。因此銹點(diǎn)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(chǎng)對(duì)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(duì)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，

23、所有的傳統(tǒng)管道都存在對(duì)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(shí)，以及閥門的快速關(guān)閉，都會(huì)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1.25，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(diǎn)，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

24、材料，其可耐大部分酸、堿、鹽的腐蝕，故對(duì)于水或者土壤的腐蝕，不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何影響。2)  對(duì)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(jí)樹脂，通過國(guó)家衛(wèi)生部及地方防疫部門的檢測(cè)，滿足國(guó)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(duì)水質(zhì)無任何不良影響，同時(shí)，中國(guó)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(yàn)表明，在通過對(duì)不同材質(zhì)的水箱儲(chǔ)水進(jìn)行物理、化學(xué)、有機(jī)物檢測(cè)對(duì)比后，玻璃鋼材質(zhì)對(duì)水的影響最小，幾乎微不可測(cè)，只有通過先進(jìn)的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GCMS）和電噴霧質(zhì)譜（ESIMS）等技術(shù)才可以測(cè)出（當(dāng)時(shí)比較的其它材質(zhì)有：搪瓷

25、鋼板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板等）。3)  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(guó)水利水電科學(xué)研究院水力學(xué)研究所的測(cè)定，該種管道的糙率系數(shù)只有0.0084，同時(shí)，由于其內(nèi)壁光滑，且有優(yōu)異的抗蝕性能，不會(huì)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。4)  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(jì)可達(dá)300MPa，超過了碳鋼的強(qiáng)度，而且其設(shè)計(jì)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

26、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(dòng)或運(yùn)行中產(chǎn)生水錘作用時(shí)管材也不會(huì)破壞。5)  使用壽命長(zhǎng)由于其耐腐蝕、強(qiáng)度高、安全系數(shù)大，其設(shè)計(jì)壽命為50年以上。四、玻璃鋼夾砂管道經(jīng)濟(jì)分析：選擇工程用的管材不僅要求考慮技術(shù)、質(zhì)量的可靠性、先進(jìn)性，還要考慮其經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性的問題，由于我們國(guó)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(zhǎng)遠(yuǎn)地考慮，他們?cè)谕顿Y決策時(shí)，還考慮到了壽命周期內(nèi)管線的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。這一點(diǎn)正是符合我國(guó)的“可持續(xù)發(fā)展”的基本國(guó)策，也正是水利部和中冠公司舉辦這次會(huì)議的基本想法。前期國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的“

27、先污染，后治理”的現(xiàn)象，正是由于當(dāng)時(shí)缺乏了長(zhǎng)期考慮發(fā)展的原因。下面就以DN600的管為例，以管材中價(jià)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(jià)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)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，F(xiàn)RP管為2500剛度1.  管材綜合造價(jià)：管材綜合造價(jià)即一次性投資，管材價(jià)格與安裝施工費(fèi)用等組成。預(yù)應(yīng)力管材價(jià)格是根據(jù)我們所調(diào)查最低價(jià)格為計(jì)算依據(jù)，安裝費(fèi)用為參照全國(guó)工程預(yù)算定額制作（河北）管徑

28、管材管材價(jià)格安裝費(fèi)用管道綜合造價(jià) 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(fèi)用包括布管(PCP管未計(jì)入)、承插安裝、系統(tǒng)水壓試驗(yàn)、管道清洗消毒等； 3).玻璃鋼管的取費(fèi)是參照球墨鑄鐵管的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的2.管線運(yùn)行費(fèi)用 管線運(yùn)行費(fèi)用即輸送介質(zhì)時(shí)為克服摩擦阻力及靜水頭所需的泵動(dòng)力與管線的維護(hù)費(fèi)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(fèi)用少，但因?yàn)閲?guó)內(nèi)

29、沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，暫在此不與計(jì)算，假定兩者維護(hù)費(fèi)用相同，只計(jì)算泵動(dòng)力費(fèi)用。 水頭損失按曼寧公式計(jì)算V1/n×R2/3×S1/2 n-糙率系數(shù) R-水力半徑 對(duì)滿流管RD/4 S-水力強(qiáng)度 SHL/L HL-水頭損失 L-管線長(zhǎng)度 經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換：HL10.294×(q2×n2)/D5.33 年動(dòng)力費(fèi)用計(jì)算公式: Py=(9.8×G×F×HL×t/E)Pc其中:G:介質(zhì)比重 F:流量 t:年運(yùn)行時(shí)間 E:泵效率 Pc:動(dòng)力價(jià)格，本文取0.52元/千瓦時(shí)；壽命期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算公式為:A=Py×1-(1-i)N

30、/i其中：Py:年動(dòng)力費(fèi)用 i:損失收益率 N:設(shè)計(jì)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(jì)，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）2/5.33×D水=(0.0084/0.014)2/5.33×600=495mm=500mm下面為管線運(yùn)行費(fèi)用比較表不同管材克服水頭損失所需動(dòng)力比較項(xiàng)目名稱:XXXX工程工程性質(zhì):輸水管線管材類型:PCP和RPMP輸入單位RPMPRPMPPCP管徑Dmm500600600管線長(zhǎng)度LKm1.01.01.0流量FM3/日30

31、0003000030000介質(zhì)比重GKg/m3100010001000泵效率E%707070動(dòng)力價(jià)格PC元/千瓦時(shí)0.520.520.52設(shè)計(jì)壽命N年404040投資收益率i10%10%10%曼寧糙率系數(shù)n0.00840.00840.014輸出沿程水頭損失HLM3.521.333.7所需功率HP千瓦17.16.4618年動(dòng)力消耗W千瓦時(shí)/年14979656590157680年動(dòng)力費(fèi)用 Py元/年778942942781994壽命期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值A(chǔ)萬元76.72628.98680.764管材壽命周期總投資:以上兩項(xiàng)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GRPGRPPC

32、P直徑(mm)500600600壽命(年)404040年泵動(dòng)力費(fèi)用(元)778942942781994全期動(dòng)力費(fèi)用現(xiàn)值(萬元)76.72628.98680.764管材安全造價(jià)(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(jì)算中對(duì)壽命差異、維護(hù)費(fèi)用等未作考慮，實(shí)際工程中RPMP管的經(jīng)濟(jì)性要比PCP管好得多五、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(diǎn)，廣泛應(yīng)用在市政給排水、電廠補(bǔ)給水或循環(huán)水、污水處理、石油化工工業(yè)等許多方面。從國(guó)外的應(yīng)用來看，尤其是一些發(fā)達(dá)的西方國(guó)家，如西歐、美國(guó)，玻璃鋼管道已在相當(dāng)大的領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)

33、管材，如在美國(guó)，1984年統(tǒng)計(jì)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(guó)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(shì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)使用的400以上玻璃鋼夾砂管道已近千公里，做為全國(guó)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4001400（詳見附表）今年預(yù)計(jì)可達(dá)100公里以上，而且已被國(guó)家建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣使用項(xiàng)目。六、玻璃鋼夾砂管道訂貨及施工辦法1、     

34、0;   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(shí)際勘測(cè)情況和設(shè)計(jì)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AWWAC950標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)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(jì)算） （3）. 波動(dòng)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(shí)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(dòng)載荷 （8）. 設(shè)計(jì)真空負(fù)壓（考慮管路之中真空的影響

35、） （9）. 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(shí)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(duì)于定長(zhǎng)的夾砂管道，其管道的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)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(zhǎng)度來計(jì)算管道的使用量。一般來講，12米定長(zhǎng)管的有效長(zhǎng)度為11.74米。 舉例：假定鋪設(shè)直管段管線長(zhǎng)為1000米，則需要有效長(zhǎng)度為11.74米的定長(zhǎng)管數(shù)量為：1000米÷11.74米/根85根。）     

36、  為了配合用戶需要，對(duì)于非定長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)管道。）       對(duì)于管路之中的管件及附件，應(yīng)給出相應(yīng)的簡(jiǎn)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(jì)和制造，如彎頭的角度，遵從下表： 彎頭的角度 單位：度5°7.5°10°11.25°15°22.52°30°4

37、5°60°75°90°非以上標(biāo)準(zhǔn)角度的彎頭，應(yīng)在定貨時(shí)向廠家特別提出 。同時(shí)，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(jiǎn)圖的說明形式訂貨。）一般來說，當(dāng)鋪設(shè)管路時(shí)，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(shí)的施工開控，而造成的分段施工，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生的管與管之間的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接。而且無論計(jì)劃的怎樣好，要想完成管線的施工，現(xiàn)場(chǎng)的平端糊口是必不可少的，究于此點(diǎn)，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。2.  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

38、以下兩點(diǎn)：（1）承插連接（帶打壓嘴） 中意公司的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(diǎn)為:鋪設(shè)方法a.             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(dòng)，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(shí)檢查密封槽深度是否一致，在吊裝和運(yùn)輸中是否有損壞等。b.    

39、60;        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土，然后將管子下在管溝內(nèi)。c.             回填或固定第一節(jié)管子并在端部留出回填段，該段長(zhǎng)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。d.          

40、;   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(rùn)滑劑。e.             再次清理插口密封槽。取一個(gè)橡膠密封圈檢查其內(nèi)徑和接頭，并涂以中性潤(rùn)滑脂。若承口內(nèi)部和密封的任何部位缺少潤(rùn)滑脂都會(huì)影響順利地插入。f.             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

41、捻。用手沿密封圈圓周方向檢查其落入情況。對(duì)于大口徑管子，再一次往密封圈上涂潤(rùn)滑脂。g.             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(shí)，檢查密封圈和其它部位，確保密封圈位置正確并不沾有砂土等。然后，將管子慢慢插入。當(dāng)插入一半時(shí)。需停下來，檢查密封圈的位置，確保其位置正確。接著繼續(xù)插入，直至承口邊緣到達(dá)插口上的終止線。在上一節(jié)管子未被回填或固定之前，禁止下節(jié)管插入。h.     &#

42、160;       每個(gè)承插口連接完畢后，必須隨時(shí)檢查密封圈的位置。檢查工具為一條鋼板條或其它金屬條，尺寸為長(zhǎng)大于200mm，寬15mm，厚0.4-0.5mm。該金屬條還須能在承口與插口之間的縫隙內(nèi)順利插入。將金屬條插入，并沿環(huán)向滑動(dòng)，檢查密封圈是否有相同的深度，以此來判斷密封圈的位置是否正確。 若發(fā)現(xiàn)深度不同或存在其它可疑之處，則拆開連接口，檢查密封圈并更換之。如果發(fā)現(xiàn)其上留有任何永久性劃傷，要重新檢查連接區(qū)及密封槽。拆開接口時(shí)，切勿使鏈條或鋼絲繩與管子直接接觸。重新插入時(shí)，要特別注意將兩節(jié)管子找正找直，插入后再次用金屬條檢查。

43、插管方法a.              對(duì)于直徑特小的管子，可由手動(dòng)法直接插管，對(duì)于中小直徑和管溝較深的情況，用挖掘機(jī)插管。在承口前放一塊比管口稍大些的厚木塊，挖掘機(jī)跨越管溝，用挖斗頂住木板，然后緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)挖斗將管子插入。對(duì)于中等直徑的管子，可用挖斗頂住厚木板，使挖掘機(jī)慢慢向前移動(dòng)而將管子插入。該種操作法只適用于鏈軌挖掘機(jī)。在任何情況下都不能采用起臂方法，這樣會(huì)因速度太快而導(dǎo)致質(zhì)量問題。b.      

44、60;       對(duì)于中等直徑且管溝寬而淺的情況，用繩子捆住管子的兩點(diǎn)，掛住挖斗，通過挖掘機(jī)沿溝邊向前移動(dòng)進(jìn)行插管。這里需要注意挖斗要盡可能地接近管子的正上方，以免將管子提起造成不同軸，拉管子要采用尼龍繩。c.              對(duì)于直徑很大的管子。用手搬葫蘆或緊繩器插管。用半圓結(jié)構(gòu)的卡環(huán)分別卡住兩節(jié)管子，在管道兩側(cè)對(duì)稱布置兩個(gè)手搬葫蘆或緊繩器，在插管過程中兩側(cè)必須同步操作，以免拉偏?？ōh(huán)與管子之

45、間墊橡膠板。接口試壓:在已承插操作完畢并檢查后，進(jìn)行接口試壓工作，把銅制試壓嘴的密封帽擰開，接上水管和壓力表，往其內(nèi)注水打壓，打壓一般為工作壓力的1.5倍，然后保壓3-5min，若無壓力降，則表示接口安裝合格，泄去水壓，擰上密封帽。2.管道回填由于玻璃鋼管屬柔性管，其承力分析是考慮管道于兩側(cè)回填土聯(lián)合作用，形成管道回填土的聯(lián)合作用體系，也即作用在管道上的豎向載荷，由管道和回填土聯(lián)合承擔(dān)。而且大部分由回填土產(chǎn)生的彈性抗力所平衡。因此該種管道的回填同鋼管的回填相似，管道兩側(cè)回填要求夯實(shí)，具體的夯實(shí)程度由設(shè)計(jì)部門根據(jù)管頂豎向載荷的大小確定。 七、綜述 根據(jù)供水工程的特性，作為給水管材，基本上應(yīng)具備以

46、下條件：1、    能承受所需的內(nèi)壓，能抵抗壓力波動(dòng)而不破壞；2、    具備一定的抗外載荷能力；3、    長(zhǎng)期輸水后，內(nèi)壁光滑，能保持相當(dāng)好的輸水能力；4、    和水接觸不產(chǎn)生有毒物質(zhì)；5、    安裝方便，維修簡(jiǎn)單；6、    耐腐蝕，使用年限長(zhǎng)，綜合造價(jià)低 玻璃鋼夾砂管由于自身的特點(diǎn)，能充分滿足以上要求，是一種值得廣泛采用的管材 關(guān)于玻璃鋼夾砂管道在供水工程的應(yīng)用 產(chǎn)品簡(jiǎn)介1、夾砂玻璃鋼管道的發(fā)展纖維纏繞玻

47、璃鋼管（以下簡(jiǎn)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，F(xiàn)RP管實(shí)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(shí)期，這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是應(yīng)用領(lǐng)域相繼拓寬，化學(xué)、石油及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都在試驗(yàn)應(yīng)用FRP管道，應(yīng)用的結(jié)果證明，F(xiàn)RP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(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)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(diǎn)，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，美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)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，

48、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(bǔ)充，最新的年版被認(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，管道已經(jīng)是通用的制品。其中以管為主的防腐市場(chǎng)僅次于汽車工業(yè)和建筑，位列第三。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(duì)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(diǎn)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(shí)，常表現(xiàn)為壁厚薄、強(qiáng)度富裕量大、剛度低、造價(jià)高，從而在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。夾砂玻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(diǎn)的基礎(chǔ)上，既提高了剛度，又降低

49、了工程造價(jià)。在低內(nèi)壓高外壓的管工程實(shí)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(jì)性和物盡其能的特點(diǎn)。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)層由按設(shè)計(jì)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65-7

50、0，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1）         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。2）         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mm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(duì)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(diǎn)

51、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(diǎn)：1)耐腐蝕性好，對(duì)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(zhǎng)，其設(shè)計(jì)使用壽命一般為50年以上。對(duì)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(duì)水質(zhì)無二次污染、無需防腐、使用壽命大大延長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，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(huì)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(fèi)用。玻璃鋼管道無這些污染，長(zhǎng)期使用潔凈如初。3)耐熱性

52、、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的范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，采用特殊配方的樹脂還可在以上的溫度工作。4)自重輕、強(qiáng)度高，運(yùn)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16520，只有鋼的，但玻璃鋼管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為180300a，軸向拉伸強(qiáng)度為a，近似合金鋼。因此，其比強(qiáng)度（強(qiáng)度比重）是合金鋼的倍，這樣它就可以按用戶的不同要求，設(shè)計(jì)成滿足各類承受內(nèi)、外壓力要求的管道。對(duì)于相同管徑的單重，管只有碳素鋼管（鋼板卷管）的2.，鑄鐵管的.5，預(yù)應(yīng)力鋼筋水泥管的8左右，因此運(yùn)輸安裝十分方便。玻璃鋼管道每節(jié)長(zhǎng)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

53、裝快捷簡(jiǎn)便，同時(shí)降低了吊裝費(fèi)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(shí)，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(fèi)用。可縮短泵送時(shí)間，減少長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。)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10121015.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

54、熱系數(shù)很小，只有.23，是鋼的，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(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)300萬次旋轉(zhuǎn)后，檢測(cè)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(fèi)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(duì)地埋管無需作陰極保護(hù)，可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用以上。)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，

55、設(shè)計(jì)制造成不同壓力等級(jí)和剛度等級(jí)的管道。10)工程壽命長(zhǎng)，安全可靠。據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表明：玻璃鋼管道壽命可長(zhǎng)達(dá)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(fèi)用、使用壽命、節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的長(zhǎng)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。三、供水工程常用傳統(tǒng)管材的技術(shù)分析現(xiàn)中國(guó)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。1.    連續(xù)灰鑄鐵管 這6種管材中，連

56、續(xù)灰鑄鐵管曾在解放初期到80年代初，在我國(guó)大量應(yīng)用，據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，連續(xù)澆鑄鑄鐵管工藝在50年代首先在西德試驗(yàn)成功，然而多年來世界各國(guó)對(duì)這項(xiàng)工藝的技術(shù)資料介紹甚少，甚至西德國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)最終還是采用離心澆鑄工藝，這說明該項(xiàng)工藝應(yīng)用于生產(chǎn)有其固有的缺點(diǎn)，但由于連續(xù)鑄鐵工藝的工裝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較少、上馬較快，其生產(chǎn)率比當(dāng)時(shí)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(shí)工農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展，需要大量管道，因此我國(guó)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(shí)具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量高的優(yōu)勢(shì)，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(yùn)行

57、后發(fā)生爆管、斷裂。70年代初，此類爆管在我國(guó)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(shí)還造成災(zāi)難性后果，經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響甚大。例如：、北京市自來水公司于19741975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(jì)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

58、居民進(jìn)水受淹，一批工廠停產(chǎn)，馬路積水及膝，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(zhǎng)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(shí)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(shí)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?yàn)檫@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(gè)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(gè)管體組織比較疏松，易生氣孔，這都是該工藝的固有缺點(diǎn)，因此我國(guó)在80年代中、后期已很少用灰鑄鐵管，而使

59、用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管或自應(yīng)力混凝土管（注：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(guó)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(diǎn)是節(jié)約金屬，在正常土質(zhì)下無需內(nèi)外防腐，價(jià)格便宜，而且是柔性接口。從營(yíng)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(diǎn)也是明顯的，笨重，搬運(yùn)損壞率高，缺乏配套管件，另外還有幾點(diǎn)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(guó)

60、內(nèi)使用情況表明，在腐蝕性地帶如鹽堿地帶、海濱地區(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(zhǎng)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(bào)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(bào)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(shí)，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(zhǎng)度為5.23K

61、m，泵站出口壓力0.31Mpa，一臺(tái)水泵單機(jī)運(yùn)行，為倒換機(jī)組，停泵后開啟另一臺(tái)，造成爆管，管身的環(huán)向鋼筋均斷裂，出現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)70cm寬30cm的洞。另外國(guó)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(shí)就極易發(fā)生事故：在1946年法國(guó)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19621964，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)入管內(nèi)時(shí)，極易破壞該界面并銹蝕鋼筋，同時(shí)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