玻璃钢管|的性能、规格、规范、连接、支撑及应用简介(PDF格式)

玻璃钢的全部形式是玻璃纤维增强塑料，它是一种由纤维增强的聚合物基体组成的复合材料。所以，玻璃钢管是用玻璃钢材料通过接触成型或纤维缠绕的方法制成的管道。各种类型的树脂，如热固性聚酯，环氧树脂，酚醛树脂等，用于在最终产品中获得特定的FRP管性能。目前应用最广泛的增强材料是玻璃纤维“E-glass”。玻璃钢管道作为金属管道的抗腐蚀替代品，在世界范围内得到广泛应用。通过选择玻璃钢作为管道材料，可以很容易地消除对内部内衬、外部涂层和阴极保护的需求。玻璃钢管道系统的尺寸范围很广，从1英寸到144英寸。

玻璃钢管的应用

由于其耐久性高，耐腐蚀，强度适中，FRP管的使用日益增加。玻璃钢管道系统应用于各种行业，如:

• 饮用水和海水淡化工业
• 化工、石化、石油天然气工业。
• 管道和排气管道
• 灌溉和卫生服务
• 水的分配和输送
• 泥浆管道
• 发电厂等。

玻璃钢管道性能

使玻璃钢管成为世界各地各种行业的理想选择的主要性能是

• 优异的耐腐蚀性
• 优异的强度重量比。注意，FRP管的强度重量比比钢或其他金属管高。
• 重量轻，便于搬运和运输。
• 尺寸稳定性
• 可降解
• 低摩擦系数(>比钢好25%)，确保优异的流动特性。
• 良好的耐磨性
• 适用于地上和地下管道
• 抵抗细菌等生物攻击
• 不导电和
• 维护成本低

玻璃钢管道系统的典型力学性能见下表:

玻璃钢管的力学性能	典型的范围
抗拉强度	14 ~ 550 Mpa
拉伸模量	Gpa 3.5 - 34.5
抗弯强度	28 - 480 Mpa
弯曲模量	6.9至34.5 Gpa
泊松比	0.3
热系数	14 ~ 54毫米/毫米/0C
比重	1.2至2.3
抗压强度	69 - 275 Mpa

玻璃钢管道连接

由于玻璃钢管的长度受运输和装卸的限制，要求进行连接。此外，各种玻璃钢管件需要按要求连接。玻璃钢管道的连接系统应确保在操作压力下，在预期的使用条件下不泄漏。根据具体的接头配置和设计条件，玻璃钢管接头可以是有约束的，也可以是无约束的。

无约束玻璃钢管接头

能够承受内部压力但不能承受纵向拉伸载荷的接头称为无约束FRP管接头。这种接头的例子有耦合接头、钟形和龙头接头、弹性密封的机械耦合接头、法兰接头、叠层对接接头等。

受限玻璃钢管接头

这种管接头能够承受内部压力和纵向拉伸载荷。对于这些节点，添加了附加约束单元来约束纵向荷载。带有层压覆盖层或粘合剂的螺纹接头、钟形接头和龙头接头是约束FRP管接头的例子。

注意，玻璃钢管道连接处的密封性必须符合ASTM D4161的要求。

玻璃钢管件

各种玻璃钢管件可用于适当的管道布局需求。常见的玻璃钢管件有

• 长半径、短半径玻璃钢管弯头(22.5度、30度、45度、60度、90度、180度)
• 三通连接(等距三通和减径三通)
• 管道法兰
• 钢制背法兰
• 法兰弯头
• 平滑减流弯头
• 特殊半径弯曲
• 横向连接
• 交叉连接
• 怀依连接
• 减速机(偏心和同心)
• 法兰还原剂

玻璃钢管规范和标准

管理玻璃钢管道细节的常用规范和标准是

• ISO 7370
• ANSI /美国自来水厂协会(AWWA C950
• 美国自来水厂协会(AWWA M45
• ISO 14692
• 美国自来水厂协会(AWWA C590
• ISO 10467
• BS 5480
• ISO 10639
• Astm d2996, Astm d2997, Astm d5421, Astm d4024, Astm d5685

玻璃钢管规格

在订购玻璃钢管道时，需要向供应商提供以下数据:

• 管直径
• 服务流体的设计和工作温度。
• 设计，操作，喘振，真空，测试压力。
• 埋管情况下的活荷载。
• 最大/最小埋深和沟槽宽度。
• 土壤性质和沟渠准备细节。

玻璃钢管道系统的支撑

玻璃钢管道系统必须得到适当的支撑，以避免过度下垂。最大可接受的下垂是12.5毫米或跨度长度的0.5%的较低者。应遵循制造商关于支撑的指导方针。通常使用带弹性垫的夹紧支架进行支撑。

玻璃钢管道的缺点

玻璃钢管道系统的主要缺点是

• 对于温度超过100℃的流体，不建议采用玻璃钢管道输送⁰C
• 在树脂体系中使用颜料、染料、紫外线稳定剂、填料等可以减少紫外线的轻微降解。

FRP vs GRP: FRP和GRP之间的区别

FRP代表纤维增强塑料，而GRP代表玻璃增强塑料。所以，从名字上看，显然是增强纤维发生了变化。但是，FRP和GRP通常都用来表示相同的塑料管道产品。

玻璃钢vs钢:玻璃钢和钢的区别

由于玻璃钢管具有优异的抗腐蚀能力，从长远来看是经济的，所以钢管被玻璃钢管取代。因此，在本节中，找到玻璃钢和钢之间的区别将是很好的。

• 钢管是各向同性的，而玻璃钢管是各向异性的，其性能随方向而变化。
• 由于弹性模量较低，玻璃钢管比钢管更灵活。
• 玻璃钢管道系统在设计时考虑了比钢管更高的安全系数。玻璃钢管道设计中通常的安全系数在5 ~ 10的范围内变化。

玻璃钢管和钢管的其他主要区别如下表2所示:

财产	玻璃钢	CS	讲话
密度	1850公斤/ cu.m	7800公斤/ cu.m	与钢管相比，在玻璃钢管的情况下支承的载荷更小。玻璃钢的装卸和运输比钢管容易。
热膨胀系数	27 × 106毫米/毫米0C	11 x 106毫米/毫米0C	膨胀几乎是碳钢管的2.5倍。所以在玻璃钢管道系统中会有更多的热增长。
	*此值可能因供应商而异
模量	轴向= 12000 N/平方毫米	弹性= 211365 N/㎡	FRP和CS的强度差异较大。与钢管相比，FRP管的锚固荷载较小。
	剪切= 11400n /平方毫米
抗拉强度	80 - 135 MPa	456 MPa	与玻璃钢相比，钢的机械强度更高。
屈服强度	70 - 135 MPa	227 MPa	FRP的屈服强度小于钢的屈服强度。
许用应力	4000 PSI到20000 PSI	20000 PSI	GRE的强度差异很大，因此适当的供应商数据是必须的。
耐蚀性	优越的	劣质	碳钢管的耐腐蚀性能远低于玻璃钢管。
关节	螺纹或胶合	焊接	玻璃钢接头应检查较高的轴向载荷和压力

玻璃钢与高密度聚乙烯:玻璃钢和高密度聚乙烯管之间的区别

FRP管与HDPE管的主要区别如下表3所示:

玻璃钢管道	HDPE管
FRP是正交各向异性复合材料	HDPE是各向同性材料。
玻璃钢管的成本非常高	HDPE管的成本比FRP管低得多。
低热膨胀系数	HDPE管的热膨胀系数远高于玻璃钢管。
FRP管的温度范围比HDPE管高	洛温范围
制作时间相对较长	更快的制造。
FRP管的强度和弹性模量均高于HDPE	强度和弹性模量较低。
现场安装方便	安装需要昂贵的复杂设备。
玻璃钢管道系统的现场工作需要高技能的专业人员	HDPE管工作可以由半熟练的操作员来完成。
尽管FRP的密度通常高于HDPE，但由于所有厚度较低，重量更轻	较重，由于较高的壁厚。
防火版本的玻璃钢管可以制作。	高密度聚乙烯管是高度易燃的

玻璃钢管道的初始成本通常高于金属管道系统。但当比较整个使用寿命的总成本时，FRP管道由于使用寿命长而成为赢家。

玻璃钢管道系统应力分析

在管道应力分析指南或柔韧性规范中，无论其尺寸如何，FRP线都被认为是关键的。因此，必须进行适当的应力分析，以调查应力、载荷、位移、支撑等，以决定FRP管道系统是否在整个设计寿命期内顺利工作。我已经开发了一个在线课程，详细解释了玻璃钢管道应力分析的步骤。你可以在这里查看。