玻璃钢夹砂管是以热固性树脂为基体,以玻璃纤维及其制品为增强材料,采用计算机控制机械缠绕工艺制成。从工艺结构可分为纯玻璃钢管道和玻璃钢夹砂管两类,两者的主要区别是前者为纤维缠绕实心玻璃钢结构,后者是采用连续纤维缠绕和夹砂工艺成型,管壁中间层做成树脂砂浆层以增加管壁厚度、提高管道强度、增强抗外载能力。
一、具有优良的力学、物理性能
玻璃钢管道具有优良的力学物理性能,其密度是1.9×103Kg/m3,约为钢材的1/4,环向抗拉强度约为300MPa,轴向抗拉强度约为160MPa。其比强度远高于钢材、铸铁、塑料等其他材料,此外,它还是热和电的绝缘体。
二、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长
玻璃钢具有特殊的耐化学腐蚀性能,能抵抗酸、碱、盐、海水、污水、腐蚀性土壤及多种溶剂的侵蚀,使用产品无需做任何防腐处理。产品按美国ASTM标准设计,其设计寿命为50年,50年后其强度保留率仍高达64~70。
三、内表面光滑,水力性能优异
玻璃钢管道内表面相当光滑,曼宁系数只有0.0084。水力学上所采用的HazenwilliamsC系数可长期保持在145~150范围内。这就意味着选用玻璃钢管道输送流体的压头损失小,可提高输送能力20%以上,节省泵的功率和能源(约30%~40%),减少长期运行费用。因此,在相同的工况条件下可选用较小的管径或功率小的输送泵,从而降低工程的一次性投资。
四、重量轻,运输、安装、维护方便
由于玻璃钢管道比重小、重量轻,等径条件下,其单位长度重量约等于钢管的30%,是混凝土管重量的8~10%,且单管长、接头少,因此运输安装十分方便。玻璃钢管不需防腐、防锈、防污、绝缘等处理,节约运行过程的维护费。
五、接口可靠,不爆管,安全性好
玻璃钢管道具有特殊的结构和优异的性能,当介质压力达到极限时,管道的破坏表现为冒汗而不爆管,当压力下降到一定的范围后,仍可正常使用。此外,管道采用承插式双“O”型密封圈柔性连接,在管接口处有试压装置,安装过程中,可进行单管接口的水密封试验,又可保证真空条件下的密封,确保接口安全可靠。
六、无毒无害,无二次污染
管道内衬层可选用食品级树脂制造,符合玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂食品容器的技术规范,达到GB13115—91卫生标准,完全满足城市供水工程的使用要求。同时在使用过程中不腐蚀、不结垢、不滋生藻类和其他微生物,不会对介质造成二次污染。
玻璃钢夹砂管生产工艺
1.管壁结构说明
管壁结构由内到外分为:内衬层、内缠绕层、树脂砂浆层、外缠绕层、外保护层。
内衬层起防腐、防渗作用,内缠绕层与树脂砂浆层担负起管道的强度和刚度作用,外保护层起抗老化、防腐蚀、防日晒的作用。
此结构把强度大的纤维缠绕层分布在内层和外层,而强度较低的石英砂浆层分布在弯曲应力很小的中性层附近,是经济合理的结构方式,充分利用各种材质的优越性,是符合材料可设计性的优良体现。
2.管道制作工艺流程
→模具准备
→设备调试、原材料准备
→管道内衬制作
→远红外固化站对内衬进行凝胶
→内衬质量检验
→管道增强缠绕及加砂
→远红外固化站对管道整体进行加热固化
→管道外观及主要尺寸检验
→管道承插口尺寸检验
→管道脱模
→1.5倍工作压力试验及其它标准要求的检测项目
3.工艺详细说明
(1)内衬层
在处理干净的模具上,使用加入一定比例催化剂和促进剂的树脂,树脂的种类视工况条件选定。一般分为:普通、防腐、高等级防腐、食品卫生等级等几大类。由计算机控制配比并将树脂均匀喷涂在模具表面,依次由里到外分别使用玻璃纤维表面毡等短纤维织物增强,并用网状布进行赶除气泡,使其整体密实,同时采用计算机控制的先进检测仪器在生产过程中实时检测控制,要求该层树脂含量≥65%,厚度≥1.2mm。
(2)缠绕层、夹砂层及外保护层的制作
将设计好的参数输入计算机,待内衬凝胶后,由计算机控制用无捻玻璃纤维行往复式缠绕直至内部缠绕层厚度。随即利用“占位毛细”理论进行环向加入石英砂和20%-30%比例的树脂,合理控制夹砂层厚度及夹砂量,并由带上较大张力的兜砂布和环向纤维进行密实缠绕,直至达到设计夹砂层厚度后分离夹砂设备,按规定厚度制作外缠绕层和外敷100%树脂含量的保护层。达到与内、外缠绕层的强度与刚度的综合。管道的插口毛坯由计算机控制缠绕同步制作,该部分不许加入石英砂。
(3)固化、修整、脱模
待管道的巴氏硬度大于20时,用对应管道规格的磨刀,自动化修整出双“O”型槽,并在其表面均匀涂上0.3-0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂。同时切割承口、插口毛坯。待双“O”型槽上的树脂固化不粘手后,用液压脱模机将管道和模具分离,并在管道中间部位按要求做标记。
(4)管道水压试验及摆放
按国家标准之规定,对管道进行水压实验。将管道注满水,均匀升压至管道设计压力的1.5倍,保压2分钟以上,仔细检查管道的表面和压力表,试验合格后,入库。管道摆放时,应三点支撑管道并使承插口悬空。