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玻璃钢管道与钢管的对比

钢管是一种传统的管道材料,由钢板螺旋缠绕成圆柱形,然后焊接而成。在强度和刚度方面,增强玻璃纤维管道和钢管都有各自的特点。但从耐腐蚀性和使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装和价格等方面来看,增强玻璃纤维管比钢管更具竞争力。

 

技术性能比较

 

1.设计灵活性

玻璃钢管道具有设计灵活性,可以针对任何适用的技术参数组合进行设计和制造,可以满足客户的需要和要求;而钢管的设计针对性较差,仅在一定程度上具有这一特点。

 

2.强度性能

玻璃钢管道具有高强度性能,允许工作压力可达 6.4MPa,设计安全系数大于 6 倍。

1) 拉伸强度:

根据纤维铺设和含量的不同,玻璃钢管道的表观圆周拉伸强度可达 140~520MPa 之间,轴向拉伸强度可达 70~320MPa 之间;

2)弯曲强度:

根据纤维铺设和含量的不同,玻璃钢管道的表观圆周弯曲强度可达 154~340MPa 之间。不仅管口是柔性接口,而且管道也是柔性的。

3)冲击强度:

玻璃钢管道具有良好的冲击强度,大于 300kgf-cm/cm2。试验表明,Φ2600 玻璃钢管道从 1.8 米高处自由落下,没有任何损坏;

 

3.刚度性能

在刚度性能方面,两者都能满足工程需要。玻璃钢管道根据工程需要,在管壁中层增加了承受较小弯曲应力的砂层,从而增加了刚度,可以满足用户提出的任何刚度要求。钢管本身的刚度足够大,可以忽略不计。

在承受短期意外超载(如卡车)方面,玻璃钢管道可通过其弹性变形承受超载,并在卸载后自动恢复原状;而钢管在一定变形下很容易被剪切或折断。

 

4.使用寿命

玻璃钢管道的基体是一种稳定的高分子材料,其断裂压力设计为工作压力的 6 倍,可确保 50 年的使用寿命(参考AWWA、ASTM 标准)。

而钢管的使用寿命一般为 20 年。运行期间维护频繁,维护难度大,成本高。钢管埋入地下后,管内水质、周围土壤、地下水、埋设区域附近是否有电场等因素都会对钢管内外壁造成腐蚀。因此,标准规定,管体内外表面应涂沥青或其他防腐材料。由于涂层材料与钢管材质不同,在长期运行中,容易因气候冷热、水力冲击等影响产生界面分层和脱落,逐渐失去防腐涂层,使钢管内表面的铁分子被氧化和电化学腐蚀,必然会降低使用寿命。

 

5.液压比较

玻璃钢管道的内壁非常光滑。新型玻璃钢管道的海曾威廉(Hazen-Williams)粗糙度系数 C 值为 160-165,保守设计值(按 50 年计算)为 150。新钢管的 C 值为 120,使用后为 C=65。C 值的降低是由于钢管内表面铁分子的氧化以及内壁结垢所反映的电化学腐蚀造成的。

钢管与玻璃钢管道流速的对比数据。由于新钢管的绝对粗糙度为 0.05mm,腐蚀钢管的绝对粗糙度为 3mm,腐蚀钢管的绝对粗糙度是未腐蚀钢管的 60 倍;

钢管和FRP(纤维增强塑料)管道在海曾威廉(Hazen-Williams)平均粗糙系数C值上有所不同,钢管的C值为100,而FRP管道的C值为150。在相同的管道直径条件下,12英寸的FRP管道的流量与14英寸的钢管流量相同。这意味着,在相同的直径条件下,FRP管道的流量比钢管高出36%。

 

6.能耗比较

由于钢管的海曾威廉(Hazen-Williams)粗糙度系数C值会随着年限的增加而显著降低,因此其能耗也会显著增加。钢管的能耗远大于玻璃钢管道。