復合材料管道現狀與未來發(fā)展

1、復合材料管道現狀與未來發(fā)展,李卓球武漢理工大學,報告提綱,一、玻璃鋼管道現狀二、若干技術研究進展三、未來發(fā)展四、結語,一、玻璃鋼管道現狀,玻璃鋼管道目前概況幾個典型的工程實例關鍵技術進展存在問題,1 、玻璃鋼管道概況,玻璃鋼管道分類按施工方案分：地下埋地管、頂管、牽拉管、地下管道、水下管、深土管；按使用功能分：引水管、供水管、排污管、化工管、輸油管、井壁抽水管、高壓管、循環(huán)水管、玻璃鋼電纜導管；按管道材料分：玻璃鋼

2、加砂管、純玻璃鋼管、HOBAS管、連續(xù)纏繞管、環(huán)氧高壓管、聚酯高壓管、玻璃鋼復合管,2010年玻璃鋼管道產量,今年玻璃鋼管道與去年基本持平，在50多萬噸，熱固性玻璃鋼總產量223萬噸，占其20%。仍是玻璃鋼行業(yè)中產量最大的制品。,2、幾個典型的工程實例2.1 引水工程,山西坪上應急引水工程一期工程（2008年-2009年）,DN1800；全長：20km；壓力等級：PN6~PN12,山西坪上應急引水工程二期工程（2009年-2010年

3、）,DN1400總長61km，壓力等級0.5MPa~0.9 MPa,山西省張峰水庫工程,DN1200和DN800，總長32km，壓力等級1.0MPa~2.4MPa 2009年~2010年,2009年~ 2010年DN1600·DN1800總長50km 壓力等級：0.6~1.0MPa,福建石獅市引水二期工程,昊華中意,長沙引水工程,DN1400-DN1800引水管道壓力等級：0.4 -1.0MPa全長：73公里,

4、膠州引黃濟青工程,直徑800mm玻璃鋼夾砂管壓力等級：0.8MPa剛度等級：5000全長：35公里,DN2000壓力等級0.8MPa埋地管9km，DN1000~DN2000頂管5km,鄭州市生態(tài)水系輸水工程玻璃鋼夾砂管 （2009年~2010年）,2.3 海水淡化工程,阿爾及利亞TLEMCEM 海水淡化廠 DN25-DN1800；PN10、PN16，2009安裝完成后一次運行成功，至今運行完好。,海水西送工程,海水西

5、送工程的試制管DN3200,,,2.4 核電管道工程,在益陽桃花江核電站新建DN3600冷卻循環(huán)水系玻璃鋼管道壓力等級：0.8MPa；,目前國內所應用最大口徑的玻璃鋼管道,三河發(fā)電廠二期中水管線燕效段玻璃鋼夾砂管道,直徑900mm玻璃鋼夾砂管道壓力等級：0.6MPa；剛度：10000N/m2全長：30084米,恒潤集團,恒潤集團,DN4000玻璃鋼加砂管（美國未來公司）,2.5 排污工程,長沙水質環(huán)境工程DN2000玻璃鋼夾砂

6、頂管壓力等級： 0.25MPa剛度： 30000N/m2全長：8828米,中鐵二十局西安三環(huán)路系統(tǒng)工程C09標段DN2600玻璃鋼管道及頂管,直徑2600mm玻璃鋼夾砂管道壓力等級： 0.25MPa埋地管剛度： 10000N/m2全長：11457 米頂管剛度： 25000N/m2全長：1100米,山東淄博城建重點工程玻璃鋼夾砂管道排污項目,DN1000mm玻璃鋼夾砂管道剛度： 10000N/m2；全長：53公里,深圳觀瀾河流

7、域綜合治理工程,DN200mm～DN3000mm；PN0.4-0.6 SN10000-SN12000、 15000 2009年8月投入運行，運行良好 值得一提的是：在前幾年粗制濫造充斥廣東玻璃鋼管道市場時，部分玻璃鋼管道企業(yè)仍堅持質量第一的原則，堅持不參與低價競爭，在廣東玻璃鋼管道企業(yè)幾乎面臨崩潰的情況下堅堅持下來了，不僅使企業(yè)形象得到了提升，而且發(fā)揮了越來越好的長期效益。,深圳觀瀾河流域綜合治理工程,東莞城市二期排

8、污治理工程,工程預算100億管材包括塑性管材、玻璃管材、混凝土管材為玻璃鋼管道重返廣東市場提供了機遇。,2.6 目前玻璃鋼管道的應用趨勢,大口徑玻璃鋼加砂管道在引水工程中應用越來越廣泛；在安全可靠性要求非常高的核電管道工程中，玻璃鋼管道耐腐蝕長壽命、以及高強度特性具有明顯的優(yōu)勢；玻璃鋼管在排污、耐腐蝕、水處理管道工程具有獨特的優(yōu)勢，尤其是大口徑的管道以及頂管更具有無可取代的優(yōu)勢；高強度耐腐蝕的特點使得玻璃鋼管道在油田高壓管得到

9、了普遍應用。,二、若干技術研究進展,玻璃鋼管道的長期性能實驗基于新型管材的原材料進展高強高剛度復合管研究制造設備進展,1 玻璃鋼管道的長期性能實驗,長期性能實驗是企業(yè)參與國際競爭的必要條件。武漢理工大學自2004年其開始進行玻璃鋼管道的長期性能實驗，直至今天歷時6年，完成了三大長期性能試驗。 長期靜水壓力試驗,水介質中恒載作用下的Sb長期環(huán)向彎曲應變實驗,,5%硫酸溶液浸泡下恒變形作用的Sb彎曲應變實驗。,,中復

10、連眾復合材料集團 HDB、Sb值的長期性能實驗北京玻璃鋼研究設計院也于近期開展了長期性能試驗的研究,中復連眾HDB長期性能實驗,中復連眾Sb長期性能實驗,2 基于新型管材的原材料研究進展,關于樹脂玻璃鋼夾砂管道是海水輸送工程中目前公認的選擇。相關樹脂企業(yè)圍繞這類管材的樹脂的耐海水性能等開展了一系列基礎性研究。這些企業(yè)代表了樹脂企業(yè)界發(fā)展的主流。值得注意的是：無論采取何種新樹脂，必須注重樹脂在管道結構長期壽命的影響問題。目前尚未有

11、一種短期有效的方法來測量樹脂對使用壽命的影響，因此，給新樹脂品種在重大管道工程應用造成了困難。,關于纖維,玻璃鋼管道生產使用的增強優(yōu)質玻璃纖維越來越多：除優(yōu)質ER、ECR外，還開發(fā)了ECT、TM玻璃纖維。ECT-glass是一種無氟無硼的無堿絕緣玻璃，在耐溫性、耐腐蝕性和拉伸強度、彈性模量方面都比E-glass有明顯提高。重慶國際現已有3條線、約16萬噸/年的生產能力。TM-glass是一種無氟無硼、高強高模的無堿玻璃，在耐溫性、耐

12、腐蝕性上與ECT-glass相當，拉伸強度、彈性模量較ECT-glass有30%左右的提高。上述產品為提升我國玻璃鋼管道行業(yè)的質量，適應新產品開發(fā)以及核電、海水淡化、化工、污水處理等高端管道制品提供了優(yōu)質原材料。,關于纖維,值得注意的是：目前無堿纏繞玻璃纖維品種增多，并有向低端發(fā)展的趨勢，導致原來設計、實驗合格的玻璃鋼壓力管的強度不達標。仍有部分管道生產企業(yè)采用中堿玻璃纖維生產管道，導致了質量事故不斷。,人為因素導致質量事故,這是不

13、按國家標準執(zhí)行，采用中堿玻璃纖維糊制的玻璃鋼管件接頭，在受壓后脫落。其脫落后的粘接表面現狀表明：由于中堿纖維易受潮導致粘接強度極低。,3、高強高剛度復合管研究,我校與恒潤集團通過2年多的探索，對其各種組分材料進行基礎性的實驗分析、計算機模擬分析等關鍵技術與可行性研究，對國內幾乎所有制造相關設備的企業(yè)進行調研，并經過詳盡的經濟比較分析，研究出一種高強度高剛度的玻璃鋼與混凝土多基復合管材。,高強高剛度復合管生產基地,4、纏繞制造設備進展,纏

14、繞設備是確保管道生產質量的關鍵因素之一定長纏繞仍是我國玻璃鋼管道主要生產方式。濕法加砂已近成熟，幾乎可以代表著國際定長纏繞設備的發(fā)展水平。連續(xù)纏繞設備的研制成功代表了我國新一代纏繞設備發(fā)展方向,在連續(xù)纏繞設備方面代表國際領先水平的日本積水公司購置了連云港唯德復合材料設備公司的全套纏繞設備。,連云港唯德復合材料設備公司,,研制成功連續(xù)纏繞設備,青島朗通機器有限公司,連云港市中通復合材料機械設備制造廠,三、未來發(fā)展,我國玻璃鋼管道未來發(fā)

15、展將有可能在以下幾方面取得發(fā)展：高剛度低成本的新型管材發(fā)展優(yōu)質玻璃鋼管道開發(fā)海水淡化玻璃鋼管道纏繞制造設備的更新?lián)Q代高壓管道發(fā)展,未來發(fā)展機遇,管道行業(yè)在我國國民經濟中有著不可替代的重要地位，管道是我國基礎設施建設、重大水利工程、城市給水排水等建設的主要設施，被譽為城市的生命線。在我國城市防洪排澇管理薄弱，防洪工程設施不完善，目前我國城市中還有59%未達到國家防洪標準，每年汛期均有大量城市進水受淹、內澇積水。,,根據建設部組

16、織中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會編制的《城市供水2010 年技術進步發(fā)展規(guī)劃及2020 年遠景目標》，提出“城市供水水源原則上不應少于兩個”.目前，全國除哈爾濱市外均未實現這一目標。因此，城市防洪排澇及第二水源的建設在未來將迅猛發(fā)展。另一方面，現有的輸水管網部分開始老化，為配合城市原有輸水管網的改造工程每年也需要更新大量的管道。上述水利總體規(guī)劃，給管道生產企業(yè)帶來極大的發(fā)展機遇。,國家《給水排水工程頂管技術規(guī)程》CECS 246:2008規(guī)定的頂管管

17、材的選用原則,給水工程：宜選用鋼管或玻璃纖維增強塑料頂管排水工程：宜選用玻璃纖維增強塑料頂管或鋼筋混凝土頂管輸送腐蝕性水體及管外水土有腐蝕性時：優(yōu)先選用玻璃纖維增強塑料頂管。,1 高剛度低成本的新型管材,在腐蝕較強且管徑較大、或腐蝕較強壓力大的管道中，玻璃鋼管道無疑具有獨特的優(yōu)勢。 但在量大面廣的給排水行業(yè)中，可以有多種管材可以選用。因此，如何增加玻璃鋼加砂管道競爭力是當務之急。 玻璃鋼管道除了人為因素的質量問題外，其主要問題在

18、于剛度等級偏低，而增加剛度則將引起價格上升。因此，開發(fā)高剛度低成本的新型復合管材將是未來玻璃鋼管道發(fā)展的新方向。,2 管道事故帶來的發(fā)展機遇,鄭州爆管（30年管道陳舊）,寶雞市陳倉大道爆管（劣質混凝土管）,,東莞一期玻璃鋼排污加砂管道由于人為因素，造成了多次質量事故，影響很壞，導致廣東市場到了崩潰的邊緣。行業(yè)有必要對此進行深刻反?。嚎陀^原因是管材采購方式導致市場混亂；企業(yè)相互降價，采用劣質原樹脂、劣質纖維，或是偷工減料等，以犧牲

19、質量為代價。,,經過一年多的努力，廣東相關部門認識到造成質量事故的原因；并認識到不是因為玻璃鋼管道不行，而是人為造成的。在東莞二期工程中將重新大量啟用玻璃鋼加砂管道。我們必須對此機會倍加珍惜，今后應著力推進發(fā)展優(yōu)質玻璃鋼管道。,,例如：要充分利用玻璃鋼管在排污工程中耐腐蝕的獨特的優(yōu)勢，發(fā)展優(yōu)質的玻璃鋼排污管道。呂琴副會長剛從臺灣回來，參觀了美明公司，發(fā)現臺灣玻璃鋼管道在水處理方面應用很好，特別是在污水處理池的臭氣管道上，玻璃鋼管道是

20、維一的選材。,誤區(qū)一：認為生產排污管道可選用較次的樹脂較差纏繞纖維。誤區(qū)二：只要是玻璃鋼管道就是耐腐蝕的。Sb值的長期彎曲性能試驗表明：在輸送含5%硫酸溶液介質的內襯，其樹脂如果不采用較好的乙烯基脂樹脂，將無法滿足國內外設計規(guī)范關于50年長期使用壽命的要求！例如：日本積水公司的排污管道的樹脂全部采用乙烯基脂樹脂。不僅如此，其內襯增強纖維也是采用ECR類的耐腐蝕玻璃纖維及其織物,,采用乙烯基脂樹脂與ECT、TM、ECR類玻璃纖維制作內

21、襯，是確保生產合格排污管道的重要措施。進一步加強標準修訂，對相關原材料做進一步要求。,3 海水淡化玻璃鋼管道,高性能玻璃鋼夾砂管道是海水輸送與淡化工程中首選管材；海水輸送玻璃鋼管道具有管徑大，壓力大，防滲防損要求高，在海水長期沖刷侵蝕下保持長期使用壽命等特點。海水淡化既為玻璃鋼管道提供了新的發(fā)展機遇，但同時也對玻璃鋼管道行業(yè)提出新的要求和挑戰(zhàn)。絕不能一哄而上，一旦出了事故，其影響是及其巨大的。例如，必須規(guī)范原材料要求，可效仿風機

22、葉片的樹脂與增強纖維等原材料采取論證準入方法進行。,為海水西送工程所研制的樣管,海水淡化,4 纏繞制造設備的更新?lián)Q代,定長纏繞設備仍是我國今后一段時期主要的生產設備，但需進一步技術革新；連續(xù)纏繞設備的自動化程度高，門檻高，質量保障體系強，將是我國今后玻璃鋼纏繞管道的新的發(fā)展方向。但要在提高產品制造質量、降低產品制造成本等方面做出巨大的努力。,5 高壓管道發(fā)展,玻璃鋼管在油田防腐蝕方面的應用，與其它防腐蝕措施對比，綜合成本低，技術經濟

23、效益好。玻璃鋼管已經成為控制油田腐蝕用量最大、最有前途的非金屬管。 只要玻璃鋼管能承受的壓力和溫度的場合，都最大限度地取代了鋼質管道。根據我國和美國玻璃鋼發(fā)展對比預測：我國在今后十年將是使用的高峰期，因此，今后發(fā)展空間仍較大。,四 結語,我國玻璃鋼管道行業(yè)經歷了成功、跌宕起伏的曲折后，現在又面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，我國玻璃鋼管道行業(yè)究竟往哪里走，仍是擺在企業(yè)家面前的嚴峻的問題。歷史的經驗告訴我們，發(fā)展與倒退將可能是共存的，讓我們以