玻璃钢管工艺比较

玻璃钢管（定长缠绕、离心浇铸、连续缠绕）工艺比较我国玻璃钢管生产有三种工艺，即，第一代定长缠绕工艺、第二代离心 浇铸工艺、第三代连续缠绕工艺。三种管主要特点具体说明如下：1 设备1.1 连续缠绕玻璃钢管连续缠绕玻璃钢管生产线有三大特点：自动化程度高；产品质量稳定； 生产效率高。1.1.1 自动化程度高表现为：a. 精确的供料系统：制管所需“c”玻璃、树脂和催化剂、短切纤维、硅砂、缠绕纤维、外 表层聚酯毡及脱模材料全部通过其对应的设备置于计算机的集中控制下， 准确地提供相应设计条件下的制管材料用量，确保制管设计参数的实现。这点很重要，因为管子的设计要素压力、厚度、刚度及相应的性能指 标来源于材料的力学性能及相应的材料用量，依据玻璃钢层合理论设计。譬 如：树脂，它相对于缠绕纱、短切纤维、硅砂、及其它材料都有科学的比例， 以便于增强材料的充分浸润，从而获得优良的的玻璃钢结构。因此，具备先 进、精良的设备供料系统是实现的产品设计意图的必要条件。b. 先进的聚合系统：连续缠绕玻璃钢管的制造成形是内部复杂的化学反应过程伴随外部热 辐射条件完成的。内部的化学反应依据材料准确的配比，依靠精确的供料系 统保证；外部热辐射控制依靠生产线聚合系统。聚合系统以远红外加热板提 供热辐射源，通过热辐射距的调整及热敏信息反馈系统自动调整内部化学 反应过程不同阶段所需的热辐射温度，提供最佳聚合条件。先进的生产线聚 合系统是获得管材良好聚合度的条件，而只有具备良好的聚合度才能达到 管材长期性能的保持。制管聚合反应完成以后被连续送出。通过信息反馈系统以设定的节长 切割、倒角并进行管端直径校准。自动移出生产线。高度自动化的生产线作 为客观条件，造就了高品质的连续缠绕玻璃钢管。1.1.2 产品质量稳定：高度的生产线自动化排除了人为因素的干扰。生产线只须经最初的参 数调整，便进入正常工作状态，以恒定的速度、设计的配方、设计的运行参 数运行，连续不间断工作，直至最后一件产品的完成。生产线上各种工艺参 数通过各种传感装置进行信息反馈、调整，确保生产线处于最佳运行状态。 因此，产品的生产始终得到设备最佳运行状态的支持，产品质量稳定。1.1.3 管任意节长：生产线上管子的节长不受模具的限制，理论中可实 现任意的节长。这样，就可更方便地满足客户的特殊需求。譬如：客户要求 的 15 米、13 米、12 米乃至 3 米、6 米等节长，只要符合运输要求，均可得 到满足。1.1.4 生产效率高：以 ND800 的管为例：一天 24h 可生产 500m. 可满足各种工程情况的要 求。1.2 定长缠绕管 定长缠绕管生产线是半自动化生产设备，产品质量的稳定性主要取决 于操作工的熟练程度，生产效率低。定长缠绕管生产线的供料，是半自动化控制。纤维相对于芯模轴的铺放 铺放角受浸润槽的移动速度和转速之比控制，浸胶槽的平移运动由机电系 统控制，但，纤维、树脂、石英砂的配比全部由人工控制，产品质量不稳定。 定长缠绕管的制造成形完全靠管自然聚合或简单的加热聚合，其设备没有 配备选进的聚合系统，产品难以达到完全固化。1.3 离心浇铸管离心浇铸管生产线是全自动化生产设备，生产效率高，生产成本高，但 制管所用玻璃纤维全部是短切纤维，没有长纤维，难以生产压力管。受设备 的限制，离心浇铸管节长不超过6 米，这相对于连续缠绕管12 米以上的节 长，安装费用增加、安装时间延长。2. 工艺2.1 连续缠绕玻璃钢管工艺特点2.1.1 管壁结构：广义的玻璃钢管管壁结构都是分为内衬、结构、外保 护三层。但制造工艺不同，其内涵也截然不同。连续缠绕管壁由内衬层、次内衬层、结构层、外保护层组成。每层的功 能有不同的特性，抗渗透性和抗化学性是其各层共有的特性。其各层如下：内衬层有分内衬层和次内衬层。内衬层：由90%间苯型食品级不饱和 聚酯树脂和玻璃纤维表面毡构成。承担防 腐、抗渗作用。并具有饮用水的安全性。次内衬层：由70%间苯型不饱和聚酯 树脂和短切玻璃纤维构成。是抗渗漏的第 二道防线。结构层：由邻苯型不饱和树脂、短切 纤维、连续纤维、石英纱构成。承担机械抗力。其含量由设计而定。外保护层：由邻苯型不饱和树脂和聚酯表面毡构成。以抵抗土壤中有害 介质对管道的侵蚀。2.1.2 完美的石英砂添加技术：石英砂的添加是为了增加管壁厚度，提高管刚度。它处于管壁的结构层。在连续缠绕管的结构层中，石英砂和短切纤维一起均匀添加到结构层每一个小的层间，与短切纤维、环向缠绕纤维交 织在一起，并得到树脂充分的浸润。因此，管壁结构浑然一体。这一特点完全不同于往复管的裹砂工艺。短切纤维的层间联系特点：短切纤维的添加一 方面增强管轴向强度，另一方面起着管壁层间联系的作用。玻璃钢管是层合 结构，层间结合，非常重要。短切纤维吸附树脂的能力强，是层间结合的最佳界面。在连续缠绕管管壁每个小的层间由于短切纤维各向同性的联系作 用，层间结合非常牢固。平行板挠曲水平测试表明： A 水平 B 水平均可满 足。这样的管壁结构在同类管材中绝无仅有。2.1.3 管连接特点：连续缠绕管的连接系统套筒接头，它设计独特，考虑的是其性能安全可靠。连续缠绕管套筒接头采用专用设备和专有技术制造。其性能可满足各种场合管道连接要求。套筒接头为内外两部分，外层 为玻璃钢部分，承担机械强度，内层为整体橡胶密封圈（三元乙丙橡胶，抗橡胶密封圈 玻璃钢/ ./老化性能、耐腐蚀性能与管寿命同 步），承担管道的密封。其间，由于 几何形状的上下交错及界面的交 联剂处理，结合非常牢固。橡胶密 封圈采用唇形密封设计，前唇厚 实，起着压缩橡胶密封的作用，后 唇较薄，起着水力密封的作用。由 于整体橡胶密封圈与玻璃钢外壳 的牢固结合及密封唇的特殊设计， 安装连接非常可靠、轻易。2.1.4现场安装特点：安装便捷和现场安装随机性强是连续缠绕管套 筒接头连接方式的突出特点。工程现场环境错综复杂，连续缠绕管可根据现 场具体情随机截取一段，即可实施安装。一个管件装上套筒接头就是承口。这样的工程现场安装随机性，是其它类型管不能实现的。2.1.5 现场开孔：连续缠绕管致密的管壁结构，使管线在任何地方开口， 都不会因为由切口处窜入管壁而漏水。连续缠绕管可为用户提供以下开孔 方法：a 现场糊制三通制作程序：按开口要求尺寸预制含短管法兰； 按糊制要求将法兰短管糊制在开口主管上； 待糊制部分固化，以手动或气动开孔器开口。b 钢制三通夹子制作程序：按主管规格预制钢箍（含钢制法兰）； 在主管预开孔处设橡胶保护垫厚6mm）围主管一周； 在预开孔处设“0”形密封圈（橡胶或软质铁丝）； 将预制钢箍夹在预开孔处，并紧固，以手动或气动开孔器开口。2.2 定长缠绕管工艺特点定长缠绕管的加砂采用的是裹砂工艺，即用玻璃纤维布将石英砂包裹 在里边。由于其夹砂层没有短纤维的层间连接作用，故而夹砂层结构松散， 易产生贫胶。定长缠绕管这一夹砂层结构松散的特点，决定了它现场不能切 断、不能开孔、不易维修。定长缠绕管壁层间无吸附树脂力强的短切纤维（短切纤维吸附树脂70% 连续纤维吸附树脂 40%），故而管壁层间结合力较差，以至于它很难达到标 准规定的挠曲水平 A、B。定长缠绕管采用承插口连接。承口和插口是和管一体的，现场施工随机 性较差，安装短管时需先将承口和插口截掉，再将短管与管线对接糊制。承 插口密封圈采用“0”型圈，由于其易发生滚动，故而安装时必须进行接口 试压。2.3 离心浇铸管工艺特点离心浇铸管是将短切玻璃纤维、石英砂和树脂按比例喷到旋转的钢模 中制成的。该工艺方法不用连续玻璃纤维，机械性能差。要提高管子的性能， 只能靠增加管壁厚度，工作压力相同时，三类管子中离心浇铸管壁厚最大， 故而成本也最高。为了降低成本，其树脂添加碳酸钙填料，填料的增加，会 造成挠曲水平降低。3 原材料玻璃钢管的主要原材料是树脂、玻璃纤维。连续缠绕管所使用的原材料 品质均是国内一流的。树脂作为基体材料是融合各种增强材料的基础。它的优劣决定产品的 品质和长期性能。好的树脂反应活性高、聚合度好，各项性能指标均在很高 的水准。这是优质的原料、先进的工艺技术、精良的设备及良好的信誉所注 定的。差的树脂做出的产品，从外观上无可非议。但，时间一长，其低劣的 本质便暴露无遗。树脂分解或非正常的大幅度降解，它的后果将导致贫胶、 分离，管壁结构松散，最终管子失效。这对于埋设地下百年大计的管道系统 是十分危险的。玻璃纤维：无碱、无捻粗纱浸润性能优良、不易吸水、强度高。是高品 质连续缠绕玻璃钢管的选择。三种工艺管材对比表工艺 项目离心浇注连续缠绕定长缠绕粗糙系数0.0080.0080.008承压能力高高一般重量重一般一般常用接口形式套筒接头连接，安全可靠套筒接头连接， 安全可靠大小头连接，0 型圈密封，不可 靠单管长度（m）612 （可切割任意 长度）12耐腐蚀性强强强运输中损伤（%）大致相同（10-20%）施工周期稍长较短较短施工费用（不含管材）650 元/m(DN800)650元 /m(DN800)650元 /m(DN800)施工方法相差不大使用寿命（年）505030管道造价DN800（需明确价 格）高（约1800）偏高（约1600）低（约900）管材价格对比 性价格高，质量完全有保障价格较咼，质量 需严格监督价格低，目前市 场质量参差不 齐，无法保证施工综合造价（需明确价 格）2450 元/m(DN800)2250 元 /m(DN800)1450 元 /m(DN800)运营维护费用（需明确价大致相同（基本无需维护）格）适用范围压力大、水质腐蚀 性强、安全要求高 的地方水质腐蚀性强、 安全要求高的地 方无压力管道、水 质腐蚀性强，常 规污水管道等实用案例（使 用单位、地质 条件）厦门市海水输送管 厦门第二污水处理 厂 DN1400福建省漳州市污水 工程DN100慈溪市北部污水排 放口工程DN1000 义乌第四污水厂总 管配套江北污水总 管工程DN2000等泉州市台商投资 区玖龙尾水排海 工程DN800泉州市泉港尾水 管道工程DN1000 等（已验收）排海管道基本不 采用此工艺玻璃 钢管