玻璃钢夹砂管新工艺与传统工艺的比较

玻璃钢夹砂管新工艺与传统工艺的比较

杨美娥

新疆昌源水务集团库尔勒银泉供水有限公司新疆库尔勒841000

摘要：将近两年引入国内的玻璃钢夹砂管连续缠绕生产新工艺与传统生产工艺进行比较后，新工艺较传统工艺的优势更加突出，当工程管材选用玻璃钢夹砂管应优先选用连续缠绕工艺的玻璃夹砂管。

关键词：玻璃钢夹砂管新生产工艺优势比较

1、玻璃钢夹砂管的特点及应用

玻璃纤维增强塑料夹砂管是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属材料为填料，采用离心浇筑工艺、定长缠绕工艺、连续缠绕工艺方法制成的管道，俗称玻璃钢夹砂管。[1]

玻璃钢夹砂管内壁粗糙系数设计时现一般取η=0.009，管道承水压能力一般在1.6MPa以下，管径在DN300～DN3000mm之间。具有以下特点：（1）强度高，重量轻，耐腐蚀，管道设计寿命可达50年；（2）管道内壁光滑不易结垢，糙率小，输送流体的压力损失小，同等管径情况下可提高输送能力20%以上[2]；（3）管道压力等级和刚度等级可设计性强；（4）管道连接可采用承插式或法兰式，连续缠绕工艺可采用套筒连接，现场安装方便；（5）但由于管壁较薄，刚度较差，抗外压能力较弱，需严格按照设计要求进行回填；（6）建厂条件要求不高，可在当地建厂以节约运费，价格还比钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管（PCCP）要低。

据有关资料，20世纪90年代中期美国已安装了16万km的玻璃钢夹砂管管线，欧洲各国新铺设的大、中型输水、污水管中，玻璃钢夹砂管的安装长度约占15%～50%。在日本，其安装长度已超过钢管和砼管，占总安装长度的25%。在中东地区，几乎所有大、中型输水管、污水管、海水淡化系统管道全部为玻璃钢夹砂管[3]。20世纪90年代初，我国从国外引进玻璃钢管道生产线，开始生产玻璃钢夹砂管道[4]。目前已广泛应用于市政建设、高速公路、住宅小区、机场、运动场、矿山、农业、涵洞、桥梁等领域的供水、排水、排污等管网。化学化工行业的耐腐蚀管网、化工液体的输送管网等方面[5]。

2、玻璃钢夹砂管的三种生产工艺

目前玻璃钢夹砂管的生产采用三种工艺：离心浇筑工艺、定长缠绕工艺、连续缠绕工艺。离心浇筑、定产缠绕工艺是传统工艺，连续缠绕工艺是近两年开始引入国内的新工艺。

2.1、离心浇铸工艺

离心浇铸管道是由计算机控制喂料种类、速度、和模具旋转速度，将纤维、树脂、固化剂、促进剂、石英砂等物料通过管道喷洒在模具内壁，模具高速旋转，形成管道，且管道结构致密，尺寸精度高，质量特性均匀。离心浇铸管道的连接方式为管箍式连接，接头圈密封橡胶呈整片式单件缠绕形成。接头密封可靠。

2.2、定长缠绕工艺

在一定长度的芯模上用连续无碱玻璃纤维以一定的角度进行往复交叉缠绕，一直达到设计的壁厚为止，石英砂被分散于结构层中。在这种缠绕工艺中，缠绕小车带动树脂胶槽沿旋转的芯模往复运动，纤维相对于芯模轴线的铺放角度，受胶槽的平动速度与芯模旋转速度比控制。缠绕完成后，使管道固化成型。固化后，对管道的插口端进行修整，然后从管中脱出芯模。

定长缠绕工艺目前目前仍然是主流的生产工艺。

图2定长缠绕连接密封示意图

2.3、连续缠绕工艺

连续式缠绕机通过铝梁的旋转，使钢带沿着铝梁上的轴承纵向移动，整个芯模成螺旋状连续向机器尾端移动。当芯模移动时，聚酯薄膜、表面毡、树脂、连续纤维、短切纤维、石英砂依次被精密定量地分布在芯模上。芯模上的各种原料经过有放热反应的固化阶段，最终成型。已成型的管道被与管道同步前进的切割机切成所需的长度。

图4连续缠绕连接密封示意图

该工艺方法具有控制便利、劳动强度低、污染小、工作环境好、生产效率高、管材质量稳定等优势。

2017年5月1日开始实施的《玻璃纤维增强塑料夹砂管》（GB/T21238-2016）在原GB/T21238-2007的基础上，加入了连续缠绕工艺及相关的内容。

3、三种生产工艺的技术性能比较及连续缠绕工艺的优势

针对三种生产工艺，分别从生产设备、产品性能、施工安装、生产效率、适用范围、水力学性能、安全环保方面加以对比，具体对比如下表：

图5连续缠绕管道安装示意图

通过上述比较可以看出：（1）连续缠绕工艺较定长缠绕工艺有很大的进步和提高，连续缠绕全自动化的工艺控制使该工艺产品质量的稳定性有很大的提高；（2）同规格连续缠绕管道关键质量特征值比定长缠绕管道有较大幅度的提升；（3）与定长缠绕管道相比，连续缠绕管道管径的一致性更好，使管道施工安装更便捷；（4）与离心浇铸管道相比，连续缠绕管道管箍接头的能批量生产，生产速度快，产品稳定性好且实用、安装便捷；（5）与离心浇铸管道相比，连续缠绕管道定尺可长、可短，依据实际所需截取。离心浇铸管道固定尺寸6米，管道施工安装完成后接口至少多一倍；（6）与离心浇铸管道相比，连续缠绕管道适用于0.25—3.2MPa之间的压力等级之间的各种刚度的管道工程，离心浇铸管道适用于1.0MPa以下压力等级的高刚度管道工程。

4、连续缠绕新工艺与工程应用实例

连续缠绕工艺玻璃钢夹砂管在国外已经应用多年，反响较离心浇铸、定长缠绕工艺玻璃钢夹砂管更好。近年来引进中国，目前国内具有连续缠绕工艺的玻璃钢夹砂管生产厂家有6家，分别分布在福建、上海、浙江、江苏、广东、河北、新疆等地。在新疆、上海、福建、浙江等地都有很多成功的工程案例。

图6连续缠绕施工现场图

新疆生产建设兵团且末垦区苏塘灌区主干管管网采用连续缠绕玻璃钢管一次试压合格，建成后至今运行良好。迪拜哈翔清洁燃煤电厂一期项目循环水及冷却排水管道，由于冷却直接采用海水冷却，考虑到海水的腐蚀性及当地环保的要求，采用大口径的连续缠绕玻璃钢管道，项目目前正在建设中。其余如泉州市金鸡拦河闸至第三水厂输水管道工程、泉州湄南供水至泉惠片区供水一期工程、上海迪士尼乐园园区道路配套工程、嘉兴秀洲区污水管网工程等许多已建、在建工程管材均采用的连续缠绕玻璃钢管。

5、结论与建议

连续缠绕生产工艺决定了产品具有工艺控制便利、劳动强度低、污染小、生产效率高、性能稳定、安全可靠等优势。同时由于采用套筒连接方式，套管为玻璃钢材质，交货时可以预置。带自锁的齿型密封圈，相对于传统的“O”型密封圈能够承受更高的内外压力，接口密封性更好好。管道内径与外径的尺寸稳定，内外表面的光滑、平整，使得安装简便，更适合管道修复工程。管道安装完毕后，可按BS8010或TG/T50268相关要求进行密封性测试。

连续缠绕玻璃纤维增强管优异的性能优势较传统工艺，更能广泛应用于市政建设、高速公路、住宅小区、机场、运动场、矿山、农业、涵洞、桥梁等领域的供水、排水、排污等管网。化学化工行业的耐腐蚀管网、化工液体的输送管网等。

随着“一带一路”的战略部署，中国的发展将迎来许多新的机遇，党的十九大又提出了建设美丽中国，提出要推进绿色发展、着力解决突出环境问题、加大生态系统保护力度、改革生态环境监管体制。连续缠绕工艺作为一种新的生产工艺，具有工艺控制便利、劳动强度低、污染小、生产效率高、性能稳定、安全可靠等优势，在新形势下，当工程管材选择采用玻璃钢夹砂管，应优先采用连续缠绕工艺的玻璃钢夹砂管，为中国及“一带一路”沿线国家城镇化建设提供优质产品与服务，助力健康中国，共建美丽世界！

参考文献：

[1]GB/T21238-2016（代替GB/T21238-2007），玻璃纤维增强塑料夹砂管[S].

[2]韩军.玻璃钢夹砂管在长距离输水工程中的应用体会[J].山西水利科技，2015（8）：52-54.

[3]相玉芬，封惠敏.大力开发应用玻璃钢夹砂管道[J].玻璃钢/复合材料，2000（6）：33-36.

[4]沈万岳，徐尧.玻璃钢夹砂管施工工艺质量控制[J].中国科技信息，2010（9）：58-59.

[5]陈东恩.玻璃钢夹砂管的选型分析及应用[J].中国科技信息，2007（5）：83-84.