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玻璃鋼管與鋼管對(duì)比

點(diǎn)擊數(shù)：5253

發(fā)表日期：2018-10-31

鋼管是一種傳統(tǒng)管材，由鋼板螺旋纏繞成圓筒狀后焊接而成。從強(qiáng)度和剛度來(lái)看，夾砂玻璃鋼管和鋼管都具有優(yōu)良的特性。但從耐腐蝕性與使用壽命、水力特性、能耗、水質(zhì)、運(yùn)輸、安裝、以及價(jià)格等方分析，夾砂玻璃鋼管比鋼管更優(yōu)越、更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
一、技術(shù)性能比較
1 設(shè)計(jì)的靈活性
玻璃鋼管具有設(shè)計(jì)靈活性，可針對(duì)任何一種適用的技術(shù)參數(shù)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，能夠****化地滿足顧客的需要和要求；而鋼管的設(shè)計(jì)針對(duì)性就差些，只在一定程度上具備這種特點(diǎn)。
2 強(qiáng)度性能
玻璃鋼管具有優(yōu)良的強(qiáng)度性能，****容許工作壓力可達(dá)到6.4MPa，設(shè)計(jì)安全系數(shù)在6倍以上。
1）抗拉強(qiáng)度：
根據(jù)纖維鋪設(shè)與含量情況，玻璃鋼管的表觀環(huán)向抗拉強(qiáng)度可在140~520MPa之間，軸向抗拉強(qiáng)度可在70~320MPa之間；
2）抗彎強(qiáng)度：
根據(jù)纖維鋪設(shè)與含量情況，玻璃鋼管的表觀環(huán)向抗彎強(qiáng)度可在154~340MPa之間。不但管口是柔性接口，管材也是柔性的。
3）沖擊強(qiáng)度：
玻璃鋼管具有良好的抗沖擊強(qiáng)度，為300kgf•cm/cm2 以上，有試驗(yàn)表明：將Φ2600玻璃鋼管從1.8m高處自由落下，未受任何破壞；
3 剛度性能
在剛度性能方面，二者都能滿足工程需要。玻璃鋼管是在承受彎曲應(yīng)力較小的管壁中間層根據(jù)工程需要增加夾砂層來(lái)提高剛度，可滿足用戶所提出的任何剛度要求。鋼管本身剛度足夠大，可不用考慮。
在承受短期意外的超載荷作用（如載重汽車）方面，玻璃鋼管可通過(guò)自身的彈性變形來(lái)承擔(dān)，并在載荷移去后能自動(dòng)恢復(fù)原狀；而鋼管在一定的變形下容易被剪切破壞或斷裂。
4 使用壽命
玻璃鋼管的基體是極其穩(wěn)定的高分子材料，且其破壞壓力是按工作壓力的6倍設(shè)計(jì)的，可以確保50年使用壽命（見AWWA、ASTM標(biāo)準(zhǔn)）。
鋼管使用壽命一般為20年。運(yùn)行期間維護(hù)頻繁，維修難度大，費(fèi)用高。鋼管在埋入地下運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)水質(zhì)、周圍土壤、地下水，埋設(shè)地帶附近是否存在電場(chǎng)等因素，均會(huì)使管內(nèi)外壁產(chǎn)生腐蝕。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：管體內(nèi)外表面應(yīng)涂覆瀝青質(zhì)或其他防腐材料。由于涂覆材料與鋼管的材質(zhì)不同，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，受到氣候冷熱、水力沖擊等作用，容易產(chǎn)生界面分層脫落，而逐步失去防腐涂覆層，從而使管的內(nèi)表面鐵分子產(chǎn)生氧化作用、電化學(xué)腐蝕等，必將減少使用壽命。
5 水力特性比較
玻璃鋼管的內(nèi)壁非常光滑，新玻璃鋼管的Hazen-Wllliams粗糙系數(shù)C值為160～165，其保守的設(shè)計(jì)值（按50年計(jì)）為150。新鋼管的C值均為為120，經(jīng)使用后為C＝65。C值的降低是由于管的內(nèi)表面鐵分子產(chǎn)生氧化作用和電化學(xué)腐蝕反映在內(nèi)壁結(jié)垢造成的。
鋼管與玻璃鋼管的流量進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)。因?yàn)樾落摴艿慕^對(duì)粗糙度為0.05mm，腐蝕后的鋼管的絕對(duì)粗糙度為3mm，腐蝕后是未腐蝕鋼管的絕對(duì)粗糙度的60倍；
　　取鋼管的Hazen-Williams 平均粗糙系數(shù)C值為100，玻璃鋼管的C為150，則12英寸的玻璃鋼管與14英寸的鋼管的流量相同。或者說(shuō)，在同樣的管徑條件下，玻璃鋼管的流量比鋼管要大36%。
6 能耗比較
由于鋼管的Hazen-Williams 粗糙系數(shù)C值隨著年份大幅度減少，其能耗也將大幅度增加。鋼管管線的能耗遠(yuǎn)大于玻璃鋼管線。其主要原因有兩個(gè)：其一是由于鋼管氧化、電化學(xué)腐蝕等因素，產(chǎn)生內(nèi)壁結(jié)垢而增加阻力，使能耗增加；其二是由于在新管狀態(tài)下，玻璃鋼管遠(yuǎn)比鋼管要光滑。值得指出的是：在管線壽命期的最后數(shù)年，鋼管線需要的泵送功率將從25馬力增加到60馬力；而玻璃鋼管線的功率基本保持不變。
現(xiàn)按同樣的流量進(jìn)行能耗比較：
設(shè)日流量為：6萬(wàn)方，管全長(zhǎng)為10公里，輸送自來(lái)水，動(dòng)力粘度系數(shù)1.2*10-6，坡高為零，其中鋼管的絕對(duì)粗糙度取平均值1.65mm。則：玻璃鋼管的揚(yáng)程為30.85m，而鋼的揚(yáng)程為58.62m。鋼的能耗是玻璃鋼管的1.9倍。這意味著在管道運(yùn)行時(shí)將大大增加后期成本。
7 水質(zhì)
玻璃鋼管的內(nèi)襯采用食品級(jí)樹脂，可確保水質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JC586～1995 ），并可用于輸送和貯存含氯的飲用水及生活用水。除；此之外，在避光條件下的玻璃鋼管的內(nèi)壁不滋長(zhǎng)微生物，因此埋地的玻璃鋼管可進(jìn)一步確保自來(lái)水的質(zhì)量。
由于鋼管必須涂覆涂料，因此GB13295一91標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂料作了嚴(yán)格規(guī)定：涂料應(yīng)不溶于水，不得使水產(chǎn)生臭和味，涂料中的有害物質(zhì)應(yīng)符合衛(wèi)生部引水的有關(guān)規(guī)定。此外，由于鋼管壁粗糙，即使采取涂覆防腐材料工藝也難以達(dá)到和玻璃鋼管內(nèi)壁的光滑性，且長(zhǎng)期使用后會(huì)產(chǎn)生腐蝕，因而會(huì)生長(zhǎng)微生物和結(jié)垢，從而影響水質(zhì)。
8 防滲漏性能和抗水錘能力
玻璃鋼管采用雙環(huán)橡膠密封膠圈承插連接，安裝時(shí)在連接處100%打壓試驗(yàn)，可確保接頭密封性能100%合格。此外，由于玻璃鋼是一種致密性很高的復(fù)合材料，管身不僅不會(huì)由里往外滲水（如往外滲的污水影響農(nóng)田），而且也不可能由外往里滲（如管外部的污水往里滲將影響管內(nèi)的水質(zhì)）。
鋼管在焊接時(shí)要求的作業(yè)條件較高，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中受條件的限制焊接質(zhì)量往往難以保證，因此焊接處密封的可靠性不及玻璃鋼管，爆管現(xiàn)象就是出在鋼管的焊接處。
由于玻璃鋼夾砂管具有很高的強(qiáng)度和良好的延展性，不會(huì)因?yàn)樗N作用和瞬間超壓產(chǎn)生破壞。
由此可見，玻璃鋼管材的防滲性比鋼管要優(yōu)越得多。
9 適用性、安全和環(huán)保特性
在可能的組合下，可根據(jù)使用條件要求對(duì)玻璃鋼夾砂管進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，并且，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的生產(chǎn)裝備完全能夠按照各種設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。由于食品級(jí)樹脂等原材料質(zhì)量穩(wěn)定，經(jīng)多年使用效果良好。
玻璃鋼管由結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的無(wú)機(jī)非金屬材料和大分子鏈的有機(jī)材料構(gòu)成，管
道內(nèi)外富樹脂層的結(jié)構(gòu)形式使管材在長(zhǎng)期使用中性能穩(wěn)定，滲入滲出極少，不會(huì)對(duì)所輸送的水質(zhì)和環(huán)境水土產(chǎn)生影響，因此，玻璃鋼夾砂管是一種很好的環(huán)保材料。由于玻璃鋼夾砂管具有很高的強(qiáng)度和良好的延展性，不會(huì)因?yàn)樗N作用和瞬間超壓產(chǎn)生破壞，又不會(huì)對(duì)所輸送的水質(zhì)和環(huán)境水土產(chǎn)生影響，因此，從諸多方面評(píng)價(jià)玻璃鋼夾砂管都是一種安全的管材。另外，由于玻璃鋼夾砂管內(nèi)壁光滑，水流阻力小，特別是在有重力流的情況下，所需的加壓設(shè)備少，節(jié)省運(yùn)行動(dòng)力。一般情況下，玻璃鋼夾砂管的運(yùn)行費(fèi)用比其他管材低20%左右。由于玻璃鋼夾砂管強(qiáng)度高，材質(zhì)穩(wěn)定，非外力作用不易破壞，可以講玻璃鋼夾砂管基本上是免維護(hù)的。國(guó)內(nèi)外正在運(yùn)行管道的良好表現(xiàn)也證明了這一點(diǎn)。
10 抗剝離性能
在規(guī)定的使用期內(nèi)，正常使用情況下玻璃鋼夾砂管不會(huì)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象�，F(xiàn)從玻璃鋼夾砂管的構(gòu)成材料、材料作用原理、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝三方面加以說(shuō)明。
1）構(gòu)成材料：玻璃鋼夾砂管的主要材料為不飽和聚酯樹脂、無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維和天然圓角石英砂。不飽和聚酯樹脂采用南京帝斯曼樹脂有限公司、大連鑫鼎樹脂涂料有限公司等國(guó)內(nèi)著名生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，其酸值、工藝浸潤(rùn)性、澆鑄體斷裂韌性和強(qiáng)度等指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維采用巨石集團(tuán)和泰山玻璃纖維有限公司，該產(chǎn)品采用了先進(jìn)的池窯拉絲生產(chǎn)技術(shù)，使用****的表面處理劑，因此，其拉伸強(qiáng)度、耐磨性、表面形態(tài)及其與樹脂的融合程度均十分理想；石英砂采用內(nèi)蒙古草原的天然圓角石英砂，經(jīng)水洗、烘干和篩選等工藝過(guò)程后得到符合理想級(jí)配的產(chǎn)品，其形狀、成份和潔凈度使天然圓角石英砂具有浸潤(rùn)性好、堆積密度高、有效地提高玻璃鋼夾砂管強(qiáng)度和剛度等優(yōu)良性能。美國(guó)歐文斯科寧管道有限公司用與上述材料相同性能的材料生產(chǎn)的玻璃鋼夾砂管，經(jīng)美國(guó)歐文斯科寧管道有限公司美國(guó)技術(shù)中心和挪威技術(shù)中心按照ANSI/AWWA C950－95標(biāo)準(zhǔn)中的長(zhǎng)期靜水壓設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（HDB），經(jīng)過(guò)10000小時(shí)嚴(yán)格的模擬試驗(yàn)，采用線性回歸分析方法推算出在50年的使用期內(nèi)，按照規(guī)定要求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的玻璃鋼夾砂管的性能衰減程度是完全能夠達(dá)到其最低使用要求的。
2）材料作用原理：構(gòu)成地埋玻璃鋼夾砂管的主要材料無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維和天然圓角石英砂均屬典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，起增強(qiáng)作用，具有理想的組份和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其性能在玻璃鋼夾砂管的成型過(guò)程和使用期內(nèi)無(wú)變化。不飽和聚酯樹脂屬黏接材料，在成型過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從低分子線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成具有黏附力好，剪切強(qiáng)度高，收縮率小的穩(wěn)固的高分子三維立體結(jié)構(gòu)，使其極難與增強(qiáng)材料脫離。
3）結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝：玻璃鋼夾砂管的內(nèi)表面是由高比例不飽和聚酯樹脂和增強(qiáng)材料構(gòu)成的防滲漏層，然后是環(huán)向和交叉纏繞的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維和樹脂層。整個(gè)石英砂層居于管壁中部位置，其中有多層環(huán)向和交叉纏繞的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維起連接和增強(qiáng)作用。外層仍為環(huán)向和交叉纏繞的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維和樹脂層。生產(chǎn)過(guò)程中給予纖維以足夠的成型張力并逐層壓實(shí)，使整個(gè)管壁結(jié)構(gòu)渾然一體。
鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)較高，與防腐材料間變形系數(shù)差別較大，在局部腐蝕、水流沖擊等外部因素作用下較易剝離。
11 抗凍性能
玻璃鋼管屬柔性管，斷裂延伸率較高，彈性好，導(dǎo)熱系數(shù)低，屬非金屬保溫材料。另外，由于玻璃鋼夾砂管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度和軸向拉伸強(qiáng)度較高，即使在管內(nèi)滿水全部冰凍情況下，也不會(huì)出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象。一般情況下，在寒冷地區(qū)埋設(shè)的玻璃鋼管運(yùn)行中可有1/3~1/2在凍層內(nèi)不致影響使用。
12 抗變形和基礎(chǔ)不均勻沉降能力
玻璃鋼管既具備足夠的抗外部荷載和變形的剛度性能，又具有一定的柔性，DN1800mm管接口借轉(zhuǎn)角度可達(dá)到1.5°；而鋼管為剛性連接，受外力或不均運(yùn)沉降作用易發(fā)生剪切破壞或焊口開裂現(xiàn)象。因此，玻璃鋼管比鋼管具有更強(qiáng)的抗變形和不均勻沉降能力，對(duì)地震等外力有較強(qiáng)的抵抗能力。
13維護(hù)與維修
從玻璃鋼管的特性和引松入長(zhǎng)等工程的運(yùn)行情況看，玻璃鋼管是一種免維護(hù)的管材。如因外部因素造成玻璃鋼管損壞，玻璃鋼企業(yè)可采用成型的特種維修卡頭在不影響供水的情況下于最短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。
鋼管一旦損壞或爆管，維修相當(dāng)困難。

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