玻璃钢管道与其它管道的优势

玻璃钢夹砂管道性能比较

2010年5月5日

一、玻璃钢夹砂管的管材性能

二、玻璃钢管(FRPM)与钢管的比较

三、玻璃钢管(FRPM)与PE塑料管的比较

四、玻璃钢管(FRPM)与球墨铸铁管的比较

第一章

玻璃钢夹砂管的管材性能

玻璃钢夹砂管的管材性能

注:玻璃钢夹砂管道属于复合材料,可设计性极强,通过改变材料、缠绕角度以及夹砂比例等方面,可以得到不同的力学指标,以上性能指标仅供参考,具体性能指标以实际设计为准,不同条件下指标的要求见国家有关行业标准,如GB/T21238-2007.

玻璃钢夹砂管的水力学性能

玻璃钢的内表面相当光滑(糙率系数O.OO84 ),内表面的绝对粗糙度也很小,管内水的流态也大多数情况处于水力光滑管区和过渡系统区,壁面对紊流阻力的影响小,而象钢管、铸铁管、混凝土管等传统管材的糙率系数高,绝对粗糙度大,管内水的流态大多数情况处于粗糙区,壁面对紊流阻力的影响大,故磨擦阻力小,显著减少沿程的流体压力损失,提高输送能力20%以上。因此,在输送能力相同时,工程可选用内径较小的玻璃钢管道(见缩径表1)从而降低一次性的工程投入:若采用同等内径的管道,玻璃钢管道可比其它传统管材减少压头损失,节省泵的功率和能源(约30 % -40 % ),从而减少长期的运行费用(见表2)。

注:建议水头损失计算公式:

一、钢管和铸铁管

⑴ V<1.2m/s时

I = 0.000912 ·v2. ( l+O.O867/V)0.8/dj1.8

(2) V≥1.2m/s.v2.时

1=0.00107.v2/dj1.8

I一每米管段长度的水头损失(m)

Dj一水管计算内径(m)

Ⅴ一平均流速(m/s)

二、混凝土管、钢筋混凝土管

n=0.013时

I=0.001743.g2/j5.33

N=O.014时

I=0.002021 . g2/dj5.33

I一每米管段长度的水头损失(m) d j一水管计算内径(m)

g —计算流量(m3/s)

三、玻璃钢管(内芯模成型)

I=0.000915.q1.774/d j4.774

i一每米管段长度的水头损失(m) d j一水管计算内径(m)

q 一计算流量(m3/s)

表1根据谢才公式计算的缩径表

玻璃钢夹砂管道公称内径系列

mm

玻璃钢夹砂管道公称压力等级

Mpa

玻璃钢夹砂管道公称刚度等级系列

N/M2

第二章

玻璃钢管（FRPM）与钢管

的比较

玻璃钢管与钢管比较分析

钢管是一种传统管材,由钢板螺旋缠绕成圆筒状后焊接而成。从强度和刚度来看,夹砂玻璃钢管和钢管都具有优良的特性。但从耐腐蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装、以及价格等方面分析,夹砂玻璃钢管比钢管更优越、更具有竞争力。

一、技术性能比较

1、设汁的灵活性

玻璃钢管具有设计灵活性,可针对任何一种适用的技术参数组合进行设计和制作,能够最大化地满足顾客的需要和要求；而钢管的设计针对性就差些,只在一定程度上具备这种特点。

2、强度性能

玻璃钢管具有优良的强度性能,最大容许工作压力可达到6.4MPa,设计安全系数在6倍以上。

1)抗拉强度:

根据纤维铺设与含量情况,玻璃钢管的表观环向抗拉强度可在l40-520MPa之间,轴向抗拉强度可在70-320MPa之间;

2)抗弯强度:

根据纤维铺设与含量情况,玻璃钢管的表观环向抗弯强度可在154-340MPa之间。不但管口是柔性接口,管材也是柔性的。

3)冲击强度:

玻璃钢管具有良好的抗冲击强度,为300kgf·cm/cm2以上,有试验表明:将Φ2600玻璃钢管从1.8m高处自由落下,未受任何破坏; 3、刚度性能

在刚度性能方面,二者都能满足工程需要。玻璃钢管是在承受弯曲应力较小的管壁中间层根据工程需要增加夹砂层来提高刚度,可满

足用户所提出的任何刚度要求。钢管本身刚度足够大,可不用考虑。

在承受短期意外的超载荷作用(如载重汽车)方面,玻璃钢管可通过自身的弹性变形来承担,并在载荷移去后能自动恢复原状;而钢管在一定的变形下容易被剪切破坏或断裂。

4、使用寿命

玻璃钢管的基体是极其稳定的高分子材料,且其破坏压力是按工作压力的6倍设计的,可以确保50年使用寿命(见AWWA, ASTM标准)。

钢管使用寿命一般为20年。运行期间维护频繁,维修难度大,费用高。钢管在埋入地下运行时,管内水质、周围土壤、地下水,埋设地带附近是否存在电场等因素,均会使管内外壁产生腐蚀。因此,标准规定:管体内外表面应涂覆沥青质或其他防腐材料。由于涂覆材料与钢管的材质不同,在长期运行中,受到气候冷热、水力冲击等作用,容易产生界面分层脱落,而逐步失去防腐涂覆层,从而使管的内表面铁分子产生氧化作用、电化学腐蚀等,必将减少使用寿命。

5、水力特性比较

玻璃钢管的内壁非常光滑,新玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数C值为160一165,其保守的设计值(按50年计)为150。新钢管的C值均为为120,经使用后为C=65。C值的降低是由于管的内表面铁分子产生氧化作用和电化学腐蚀反映在内壁结垢造成的。

钢管与玻璃钢管的流量进行比较的数据。因为新钢管的绝对粗糙度为0.05mm,腐蚀后的钢管的绝对粗糙度为3mm，腐蚀后是未腐蚀钢管的绝对粗糙度的60倍。

取钢管的Hazen-Williams平均粗糙系数C值为1OO,玻璃钢管的C为150,则12英寸的玻璃钢管与14英寸的钢管的流量相同。或者说,在同样的管径条件下,玻璃钢管的流量比钢管要大36%。