玻璃钢夹砂管介绍

玻璃钢管的质量仅为同口径钢管的 1/4~1/2 ，是相同压力和直径混凝
玻璃钢夹砂管道性能优势

5、比强度高
低；但由于玻璃钢的密度是钢密度的1/4，因此，玻璃钢的比强度反
而比钢大很多。在进行产品设计时，相同受力情况的玻璃钢管质量， 反而比钢管轻很多。
玻璃钢管的纵向和环向拉伸强度约为 160MPa 和 320MPa ，比钢管略
玻璃纤维增强塑料夹砂管介绍
沈阳骅飞管业有限公司 绿色管道，节能利民
简介

玻璃纤维增强塑料夹砂管（俗称玻璃钢管）是一种轻质、高强、耐腐 蚀的非金属管道。它以合成树脂为基体，以玻璃纤维（或碳纤维等） 为增强材料，并在纤维之间远距离均匀地铺上石英砂作为夹砂层。玻 璃钢管以其优异的耐化学腐蚀、轻质高强，不结垢等诸多优势，正在 石油、化工、排水国民经济各部门等行业得到广泛应用。近年来，我 国玻璃钢管道生产发展快，随着生产技术的逐渐成熟及产量逐年上长， 玻璃钢管道的应用范围也越来越广泛。

玻璃钢管道压力损失节能分析（2）
1、Hazen-Williams（哈森—威廉）方程

Hazen-Williams 方程适用于满流水管，采用图示的算图可为这一方法提供 简化解法。一般的玻璃钢管制造厂在其资料中都提供相似的算图。请注意，
图解法只适用于输水管。输送其它流体，要用其它解法。

一般常用 Hazen-Williams 公式进行玻璃钢管道的 压力损失计算， HazenWilliams公式为：
L
—
管道长度，m，
玻璃钢管道压力损失节能分析（5）
3、压头损失和压头降计算

对于玻璃钢和钢管，在同样管道长度，同样内径和流量的情况，采用 （5-1）～（5-2），与采用国际单位的公式的计算结果是一致的。对 于两种管道，主要是由于系数的不同而产生的变化。

玻璃钢管的C取150，钢管的C取115时，在同样条件情况下，玻璃钢 管因磨擦损失的压头损失仅为钢管的61.2%，也则压力降仅是钢管的 61.2%，可见玻璃钢管的磨擦压头损失，或管道内的压力损失比钢管 少许多。
玻璃钢管道泵功率节能效用
从泵功率，及管道安装使用总费用，特别是随着时间的 变化，均是玻璃钢管小于钢管，并随着时间增长，两者差距 越大，玻璃钢管更显出优越性，因为玻璃钢管是使用寿命更 长

玻璃钢管道泵功率节能分析（1）

从另一个角度，从泵功率的大小，也可直接知道玻璃钢的节能效益。 在保持管直径不变情况，在给定流速的条件下，玻璃钢管可节省泵的 输送功率，如下：
D玻璃钢管 D钢管 0.009 0.847 0.014
3 8

即在相同的水力坡度下输送相同流量所需的玻璃 钢管道的管径是钢管管径的84.7%。
玻璃钢管道水击强度节能效用
玻璃钢管的水击（水锤）附加压强比钢管小，仅为钢
管的二分之一左右。
玻璃钢管道水击强度节能分析（1）
6 100 h f 240 10 C 1.85
式中： hf ——为水头损失，单位：m/100m； C——为Hazen-William粗糙系数，对于玻璃钢管一般取150，钢 管取值在90~140之间，本分析中取平均值为115； Q ——为流量，单位：L/s； d ——为管道内径，单位：mm。
水，流量与管径、 manning系数及水力坡度有如下关系： 式中： Q——为流量，单位：m3/s； n——manning系数，玻璃钢管的manning系数一般取0.009，钢管的 manning系数在0.0105~0.018之间，本分析中取平均值为0.014； S——为水力坡度； D——为管道内径，单位：m。
玻璃钢夹砂管道性能优势

7、设计灵活
玻璃钢夹砂管的设计灵活性主要表现在两方面：
一是结构设计上的灵活性，管道可通过改变砂层厚度及环向、交叉缠 绕比例来满足不同刚度，以满足不同刚度以及公称压力的要求。
二是内衬层防腐材料的选择，玻璃钢夹砂管内衬层为增强树脂，因此
可通过选择不同的增强树脂来达到耐不同介质的输送要求。 这种设计上的灵活性是钢管、铸铁管、水泥管所无法比拟的。


在输水管道中有泵和阀门，当泵或阀门关闭时，管道中的水会产生水 击现象，管道内的水压会急烈上升，会对管道产生很大压力，有时， 正因为突然关闭阀门或泵，会破坏管道。 管道泵的水击压强计算分二种情况：① 直接水击；② 间接水击。直 接水击，是阀门、泵关闭很快的情况，这决定于管道长度和水击波的 传播速度V。管道长度是一定的，可以定为各类管道是一样，关键是 各类管道的水击波的传播速度，这不仅与管道的内径d、壁厚t有关， V 0 还与管道材料有关，有下列计算 V 的公式： V
玻璃钢夹砂管道结构
玻璃钢夹砂管道性能优势

1、耐腐蚀性好，使用寿命长
玻璃钢夹砂管的内衬层由增强树脂构成，本身就具有较强的耐腐蚀性 能，而且可以根据不同的环境和输送介质选择不同的树脂，使其耐腐 蚀性能具有一定的灵活性，且不锈，无需外加防护层，设计使用寿命 可达50年（国内外标准明确规定），这是混凝土管和钢管都无法比拟 的。

在同样直径的情况下，玻璃钢管的流量比钢管大20%～40%。
玻璃钢管输水管水流量节能计算分 析(1)

由于玻璃钢管道内壁光滑，流速系数较大，在同样的管道内径情况下，水流 量比较大或者，在同样的水流量的要求下，可以采用较小的管直径，具体由 管道的水流量的计算公式可见。

一般采用manning公式进行水力计算，根据manning公式，对于圆形管道输
高。
玻璃钢夹砂管道性能优势

9、热应力小
1.12×10-5K-1，玻璃钢管热膨胀系数略高于钢管，但因玻璃管的轴向
拉伸模量为11.2GPa，钢管的轴向拉伸模量为 200GPa，因此，温度 差在玻璃钢管道中引起的热应力反而低于钢管，约为钢管的1/11。在
玻 璃 钢 管 热 膨 胀 系 数 约 为 1.23×10-5 K-1 ， 钢 管 的 热 膨 胀 系 数 为
— 为水击前管中的平均流速 （米/秒）
玻璃钢管道水击强度节能分析（3）
由式（4-2）可见，由于钢管的水击波速度比玻璃钢管道的水击波的速度 大一倍左右，因此，水击增加的水压强度也增加一倍，所以，玻璃钢管道的 抗水击能力比钢管强，这主要是玻璃钢材料弹性模量低，在水击时容易膨胀
变形起缓冲作用，从而减小水击压强，这又是玻璃钢管道的又一特点。
— 钢管道：V=1154.9
米/秒
— 管道中水击产生的附加压强为：
P Vv0 直接水击：
P Vv0 间接水击： T 2 v0 Tz Tz
（4-2） （4-3）
T 2 / V
（秒）；

Tz
— 阀门或泵的关闭时间 （秒）；
o

— 水密度（千克/米3）； — 管道长度（米）；
从式（4-3）可见，当阀门或泵关闭时间越长，水击产生的压强越小， 这在实际使用中是很重要，延长关闭时间，可大大降低水击产生的压强。
玻璃钢管道压力损失节能效用

水压头损失或压力降，玻璃钢管仅是钢管的48%左右，
因此，可以采用功率较小的水泵，节省能源。
玻璃钢管道压力损失节能分析（1）

由于标高的变化，电机输出功率的改变，管道方向改变引起的涡流以及管道 及管件的磨擦阻力等，因此在所有管道系统中都存在压头损失和压降。 有多种计算方法可以确定玻璃钢管的压头损失。最常用的是Hazen-Williams， Manning和 Darcy-Weisbach 方法。每种方法的合理性都和其假设有关。所 有这些方法都适用于玻璃钢管。都认为玻璃钢管的内表面是相当光滑的。
Q1.85 4.87 d
（5-1）
玻璃钢管道压力损失节能分析（3）
2、压头损失换算成压力降 采用下列方程可将任意流体的压头损失换算成压降: （5-2） p ( H f )( SG) / 0.102
p SG
— — 压降，kPa 流体比重
H f — h f L /100 ，总压头损失，m
(1
E0 d 1/ 2 ) Et
V0 — 水中声波的传播速度（米/秒）
t
E
— 管材料的弹性模量 （GPa） — 管壁厚度（毫米）
（GPa 4-1 ） ） E0 — 水的体积模量（ d — 管内径（毫米）
玻璃钢管道水击强度节能分析（2）

一般取水中声波的传播速度米 /秒。水的体积模量为2GPa。钢管的弹性模量 为200GPa，玻璃钢的弹性模量为（10～25）GPa，取15GPa。以同样的管 直径和壁厚，计算出两种管道的水击传播速度，当取d=500mm,t=10mm时， 计算结果为： — 玻璃钢管道： VFRP=510.8 米/秒
有高度防渗的可靠性。
玻璃钢夹砂管道性能优势
3、磨擦阻力小、输运能力高
管和混凝管的表面粗糙度，而且玻璃钢管表面粗糙度能在整个使用寿 命期内基本保持不变。玻璃钢管能明显减少沿程水流磨擦阻力损失， 在相同口径下可提高输送能力50%以上。因此，在输送能力相同条件 下，工程设计可选用较小直径的玻璃钢管，从而降低工程初始投资， 再者，采用与钢管或混凝土管相同直径的玻璃钢管，可减少压头损失， 节省泵的功率消耗约 项目 钢管 玻璃钢夹砂 30%~40% 预应力钢套 ，降低管道的长期运行费用。 预应力混凝 球墨铸铁管
玻璃钢夹砂管道性能优势

2、防渗性能好
时在连接处lOO%打压试验, 同时，璃钢管道采 取4层不同材质组合的内衬层：
玻璃钢管采用双环橡胶密封胶圈承插连接,安装
1层富树脂（100%）胶衣层
1层富树脂（>90%）表面毡
1层富树脂（>70%）针织毡 1层富树脂（>90%）网格布所组成
这四层均有优良的防渗能力，构成4道防护墙，具
出厂试压
玻璃钢夹砂管道性能优势

6、抗变形能力强
玻璃钢夹砂管中树脂的拉伸模量可
达到3500MPa，抗变性能力强
例如：刚度为5000Pa的玻璃钢夹砂 管道，一般可适用于埋深4m以内的 管顶土深。初始径向变形率在1～ 3%，50年后变形率不超过3～５％。 而设计规范中规定玻璃钢夹砂管道 的初始变形率要达到２0％而不破坏
1 0.5 8 Q 0.3117 S D 3 n
（3-1）

根据manning公式，在相同的水力坡度下对于相 同管径的玻璃钢管和钢管的流量之比为：
Q玻璃钢管 Q钢管

0.014 1.56 0.009
即在相同的水力坡度下玻璃钢管道的流量是相同 管径的混凝土管道流量的1.56倍。

根据manning公式，在相同的水力坡度下相同流 量所需的玻璃钢管的管径和钢管管径的关系为：
玻璃钢夹砂管道性能优势

8、耐磨性好
结果：用焦油和瓷涂层的钢管，其内壁磨失深度为0.53mm；用环氧
树脂和焦油涂层的钢管磨失深度为 0.52mm；表面硬化处理的钢管为 0.48mm；玻璃钢管仅为0.21mm。这表明玻璃钢管的耐磨性比钢管
根据试验，将泥浆、砂石和水装入管内，经一万次旋转后，测得如下
高很多。如将玻璃钢管内衬层进行耐磨性材质设计，其耐磨性还会提
实际应用中，钢管线需要设计膨胀接头来消除温差产生的热应力伸长
变形，玻璃钢管线在一般情况下则不需要。由于玻璃钢的综合性能较 好，故可在-60℃～80℃用于地下、架空、海底、沙漠、潮湿、严寒
等恶劣环境。
玻璃钢夹砂管道性Baidu Nhomakorabea优势

10、电绝缘性好
区及多雷区的电缆保护管。
玻璃钢为非导体，其电绝缘性优异，很适于用做输电、电信线路密集

11、保温性好
玻璃钢管的管壁比钢管厚，因此在内外温差相同的条件下，玻璃钢管 的热量损失约为钢管的1/100。保温效果十分明显。
玻璃钢的导热系数为0.27W/(m·℃)，约为钢导热系数的1/250。一般
玻璃钢管输水管水流量节能效用

在同样的水流量情况下，可以采用比钢管直径小20%左右的玻璃
钢管，节约材料。
管 筒混凝土管 土管 道

玻璃钢管的内表面光滑，其绝对糙率系数仅为 0.0083左右，远小于钢
糙率系数
0.0084
0.013
0.013
0.011
0.011
玻璃钢夹砂管道性能优势

4、质量轻，运输、安装方便
土管的1/10。较轻的玻璃钢管，不仅在运输过程中节省油耗，而且还 降低了对道路的要求。此外，12m的单管长度减少了接头数量，连接 无需焊接、防腐处理和阴极保护，安装方便快捷，降低了安装风险， 还能降低装卸和安装费用。 此外，玻璃钢管道可在现场进行切割糊制，以便随时适应现场的安装 条件，安装灵活，修补方便。