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复合材料管道的进展与思考
发布时间:2013-4-19 11:03:18    浏览次数:2901

一、我国复合材料管道发展现状

1、概况

据2011年统计数据,复合材料管道年产量约60万吨。

品种齐全  

定长缠绕加砂玻璃钢管 、连续缠绕玻璃钢管 、离心浇注玻璃钢管 、高压玻璃钢管

1、应用广泛
           引水等水利工程
           城镇排污工程
           地下顶管工程
           海底管线
           石油工程

2、管道技术有所发展

① 湿法夹砂缠绕技术

② 大口径玻璃钢夹砂管道生产技术

③ 长距离玻璃钢顶管技术

④ 玻璃纤维网格布技术


湿法夹砂 技术要点                                              

 

              湿法夹砂工艺 

夹砂结构疏松,树脂含量28.6%

a)  合适的石英砂级配
b)  石英砂与树脂预浸搅拌       
c)  挤压输送(排气泡)
d)  挤压缠绕成型(致密化)

技术特点

a) 夹砂层的致密性高,力学性能得到提高;Ef =6~8GPa (比干法夹砂提高2~4倍)
a)  实验管中的夹砂层的树脂含量可达14%
b) 成批生产时其树脂含量可控制在18%左右;比旧工艺节省树脂约10% 。

湿法夹砂技术带来了显著效益

    玻璃钢加砂管道年产量>40万吨,取40万吨考虑,如果夹砂层节约10%树脂含量,夹砂层树脂含量的旧工艺取28%,现工艺取18%;

    按DN1000PN6SN5000设计,每公斤夹砂管道成本节约0.61元,每年节约成本大约为:2亿4千4百万元!

    按DN2000PN6SN5000设计,每公斤夹砂管道成本节约0.72元,每年节约成本大约为:2亿8千8百万元!


3、大口径玻璃钢夹砂管道生产技术

河北恒润集团生产的DN4000玻璃钢加砂管

河北昊华中意公司生产的DN4000玻璃钢加砂管

益阳桃花江核电站DN3600冷却循环水系玻璃钢管


                南京新核复合材料有限公司

    大型玻璃钢管道将为我国重大引水工程,尤其是缺水地区的城镇化工程建设,提供了技术保障。


4、长距离玻璃钢顶管技术

        表面光滑,顶力小;

        内表面光滑,流量大,同等流量下采用玻璃钢顶管可减小管径,减小城市顶管占地面积。

     广州DN2500玻璃钢夹砂顶管;一次顶管长度达到236m


压力顶管

上海富长路DN2300PN6玻璃钢压力顶管(试验压力1.0MPa)
            新疆永昌积水公司上海分公司


石岩水库-甲子塘水厂原水           
管工程
DN2200
PN0.4 顶管

深圳市康强建筑新技术工程有限公司

 深圳沙井污水治理工程

DN2200、DN2000等玻璃钢顶管13km

HOBAS管长距离曲线压力顶管工程

上海青草沙引水工程凌桥支线HOBAS曲线压力顶管曲线段长度为:666.10m;曲率半径:R=1200m
                               浙江东方豪博管业有限公司

5、玻璃纤维网格布技术 

    取代内衬涤纶网格布

    有利于内衬的防渗性,增强了内衬与结构层的界面强度;内衬内壁颜色更加纯正,无涤纶网格线痕迹。

取代夹砂涤纶兜砂布

    增强了每层夹砂层外壁的层间界面强度,增强了管环的抗弯强度。

内衬用玻纤网格布(邢台金万龙玻璃纤维制品有限公司提供)

                涤纶兜砂布玻璃钢板                                                     无碱玻纤兜砂布玻璃钢板
                                                                                        (邢台金万龙玻璃纤维制品有限公司提供)

上述数据由邢台金万龙玻璃纤维制品有限公司提供

    无碱玻纤网格布比化纤网格布强度提高:290%

    无碱玻纤兜砂布比化纤兜砂布强度提高:289%

    无碱玻纤兜砂布玻璃钢比化纤兜砂布玻璃钢强度提高:425%

    由于无碱玻纤兜砂布具有较高的强度,在夹砂层缠绕工艺中,具有可节省兜砂环向玻 璃纤维缠绕层的潜力。例如:在排污管道、低压高刚度等管道中,可探讨研究以无碱玻纤兜砂布取代目前采用的化纤兜砂布与兜砂环向玻璃纤维缠绕层的可能性。这不仅可以增强夹砂层的界面强度,还可进一步降低成本。

 二、若干建议

1、进一步加强质量意识,探讨行业约束自律机制

    一个值得注意的问题:而定长缠绕的玻璃钢加砂管道,由于生产线的门槛较低,导致了良莠不齐,个别企业的粗制滥造严重影响了行业的声誉。如何进一步建立行业的约束自律机制,是摆在我们玻璃钢管道行业能否健康发展的严重问题。

    由于PCCP的生产线的门槛较高,PCCP管道在国家重大水利工程应用较多,例如,河北恒润集团今年获得一项辽西北调水工程的PCCP管项目:500km双线,管径3m~3.6m;项目经费14亿元。

    这一现象不能不说与提高生产技术门槛以增强竞争力有关。为此,有些企业已经或正在引进大型的连续缠绕管生产线,以提高争取国家重大项目的竞争力。

2、进一步完善湿法夹砂工艺技术

    尽管湿法夹砂工艺有了一定的发展,但目前仍存在较严重的问题有待进一步改进:有相当一部分企业使用的湿法夹砂工艺生产管道的B抗弯水平不能达标,有的甚至A水平也不能达标。因此,为了确保质量,在每道夹砂层完成后,往往需要在淋一遍树脂,从而增加了成本。 

    更严重的是:个别单位为了降低成本,盲目降低夹砂层的树脂含量,造成了严重的质量事故。

    必须在满足湿法夹砂的各项技术要点,形成成熟的工艺技术,并通过随机抽样的相关国家标准实验,方能降低夹砂层的树脂含量。

 进一步完善目前的湿法夹砂工艺技术迫在眉睫。建议从以下四个方面入手改进:

 设备改进;  兜砂布创新技术; 工艺规程; 人员培训;        

3、大力提倡集约型玻璃钢管道的创新发展道路

       使其原材料消耗较低,成本较低,产品质量能不断提高,经济效益较高。

                              夹砂层树脂含量  一次成型厚度   抗弯弹性模量

  国际领先水平                   11%             >40mm            10GPa

  国内湿法技术                   18%             <12mm             7GPa

表明我国的加砂管道技术与国际先进水平仍有较大差距。

例1:DN2000PN2.5SN5000管道
    采用国际先进水平将比目前工艺水平,降低成本: 0.66元/kg
例2:DN2000PN6SN5000管道
    采用国际先进水平将比目前工艺水平,降低成本: 0.67元/kg

4、发展低成本高刚度管道

    玻璃钢夹砂管道属于柔性管材,对埋设施工要求相对比较高,这类工程质量有三分管材七分埋之说。但如果发生管线质量问题,管材往往难脱其究,很不利于玻璃钢管材的推广。

     相对而言,日本积水公司的连续缠绕玻璃钢加砂管(埋地管),无论何种工况,壁厚均按管径2%设计,其刚度达到15000Pa。而且成本较低,因此,在日本应用很广。

    能否探讨发展低成本高刚度玻璃钢夹砂管道?

    例如:某国际先进工艺生产的DN2400的排污管,其壁厚为48mm,刚度15000Pa;仅一层夹砂层厚40mm; 里外各4mm缠绕层; 全部采用乙烯基脂树脂,没有内衬层。其夹砂层的树脂含量仅11%,成本低。

研发高刚度低成本技术

    我国地质状况复杂,相对而言,高刚度的管道对这种复杂地质状况的适应性强;同时,对埋设施工的适应性强。 

    如果提高管材刚度,成本必将相对提高,例如:按国内目前工艺:将DN2000PN6的刚度由5000Pa增加到10000Pa,成本增加大约16%。这必将制约高刚度管材的发展。 

    因此研发高刚度低成本技术是解决高刚度管道推广应用的瓶颈问题。

    例如:按国际先进工艺生产DN2000PN6 SN10000,与国内目前工艺DN2000PN6 5000Pa管的生产成本持平!

    这表明高刚度低成本技术是可行的。

    发展高刚度低成本玻璃钢夹砂管道,需要工程师尤其是设备制造研发人员, 对相应的设备、工艺、原材料进行新技术新方法的研发,实现这一目标是可能的。

5、加强制造设备的创新性改革


                      小角度缠绕设备

6、原材料

     各类玻璃纤维的网格布、兜砂布有待进一步开发与推广应用。 
     高品质长期性能树脂需进一步提高;
     各类适用性树脂、纤维增强材料的开发应用

三、管道行业前景

      管道行业前景尚好

    2011年中央1号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》;
    2011年7月8 日~9 日,中央水利工作会议在北京举行
    中央明确了支持水利工程建设的一系列政策举措,要力争通过5到10年努力,从根本上扭转水利建设明显滞后的局面
    十八大会议提出建设幸福中国口号

海水西送工程(引渤济锡海水输送工程)规划

输水线路规划长665公里 其中:玻璃钢管总长445.6 公里左右,管内径3.2米

         

    “推进城镇化为重点”是党的十八大提出的有关“转变经济发展方式”的重要内容。水资源 匮乏是制约西北地区发展的重要因素,而区域协调发展也是十八大的重要精神。可以预计:长距离引水、城市给排水等基础工程将会得到进一步的发展。如:

    到2015年将全面解决农村饮水安全问题。

    到2020年形成四横三纵、南北调配、东西互济的水资源战略配置格局,因地制宜建设跨流域、跨区域调水工程。

    多个特大型城市水网改造投资达30亿

    未来十年我国水利固定资产投资将达到4万亿

    尽管管道行业前景很好,但不是专属于复合材料管材。还存在与其他管材的竞争,还取决于自身的不断完善、不断创新。只要我们每一位企业家、科技人员始终保持清醒的头脑,以质量求生存,以创新求发展,我国的复合材料管道行业一定能健康发展。

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