復(fù)合材料課程設(shè)計(jì)--底面鋪設(shè)管道

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 引言…………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2 造型設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 4</p><p>　　3 性能設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 5</p>

2、;<p>　　3.1原材料選擇 ……………………………………………………………………5</p><p>　　3.2管道各層性能設(shè)計(jì)……………………………………………………………. 7</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………8</p><p>　　4.1玻璃鋼管受力分析………………………………………………

3、……………..8</p><p>　　4.2管壁厚計(jì)算及校核……………………………………………………………..8</p><p>　　5 工藝設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………10</p><p>　　5.1纖維纏繞制管所用設(shè)備………………………………………………………..10</p><p>　　5.2纖維纏繞制管

4、工藝……………………………………………………………..10</p><p>　　6 玻璃鋼管道安裝連接 …………………………………………………………...12</p><p>　　7 管道性能試驗(yàn)及檢驗(yàn) …………………………………………………………...13</p><p>　　7.1玻璃鋼管軸向拉伸試驗(yàn)………………………………………………………...13</

5、p><p>　　7.2玻璃鋼軸向壓縮試驗(yàn)……………………………………………………………13</p><p>　　7.3玻璃鋼平行板外載試驗(yàn)…………………………………………………………13</p><p>　　7.4玻璃鋼管短時(shí)水壓失效壓力試驗(yàn)………………………………………………13</p><p>　　7.5玻璃鋼管外觀質(zhì)量檢驗(yàn)………………………

6、…………………………………13</p><p>　　8 小結(jié)………………………………………………………………………………..15</p><p>　　參考文獻(xiàn)… ……………………………………………………………………… …16</p><p><b>　　1引 言</b></p><p>　　管道是現(xiàn)代工業(yè)中流體（氣體或液

7、體）輸送的重要材料，傳統(tǒng)的管道有鋼管、混凝土管和鑄鐵管，但由于其易銹蝕、質(zhì)量大，已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要，又由于玻璃鋼的諸多優(yōu)勢(shì)，使得玻璃鋼管道（簡(jiǎn)稱GRP管）應(yīng)運(yùn)而生[1、2]。</p><p>　　玻璃鋼管道玻璃鋼管道簡(jiǎn)稱FRP管道。具有耐久性好、摩擦阻力小，輸運(yùn)能力高，安裝方便、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可降低管道因維護(hù)、更換停產(chǎn)帶來(lái)的損失，主要應(yīng)用在石油、電力、化工、造紙、制革、冶金、城市給排水、

8、廢水處理及農(nóng)業(yè)灌溉等。</p><p>　　與鋼管相比，玻璃鋼管道的優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　(1)耐腐蝕性。FRP管道能夠抵抗酸、堿、鹽、海水、未經(jīng)處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)流體的腐蝕。</p><p>　　(2)耐熱抗凍性好。FRP管的溫度使用范圍一般在-40℃~80℃之間，若先用特殊樹(shù)脂其使用溫度可達(dá)到更高。</p><p

9、>　　(3)輕質(zhì)高強(qiáng)，運(yùn)輸安裝方便。FRP管道的比重為1.7~1.9，與同壓力、同管徑的其他材質(zhì)管道比較，F(xiàn)RP管道單位長(zhǎng)度、重量約等于鋼管的30％，因此運(yùn)輸安裝十分方便，F(xiàn)RP管道每根長(zhǎng)度可達(dá)12m，安裝快速簡(jiǎn)便。另外可免除安裝鋼管所需的焊接和防銹、防腐處理等工序。</p><p>　　(4)摩擦阻力小，輸送能力高。FRP管道內(nèi)表面非常光滑，糙率系數(shù)小，水利系數(shù)可長(zhǎng)期保持在145～150范圍內(nèi)，經(jīng)測(cè)試得到

10、其水流摩阻損失系數(shù)為0.000915，能顯著減少沿程的流體壓力損失 ，提高輸送能力20％以上。</p><p>　　(5)不生銹。由于玻璃鋼管是由非金屬材料樹(shù)脂及玻璃纖維復(fù)合而成，所以，它們不論在使用過(guò)程還是在閑置過(guò)程中，均不會(huì)生銹，因而也就無(wú)需進(jìn)行防銹、除銹處理。</p><p>　　(6)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。根據(jù)具體使用情況，可對(duì)纏繞玻璃鋼管的具體性能及形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)：①可對(duì)纏繞時(shí)的纏繞角進(jìn)行設(shè)

11、計(jì)，以便管具有不同的縱/環(huán)向強(qiáng)度分配；②可對(duì)管壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便管可以承受不同的內(nèi)外壓；③可對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等；④可對(duì)授頭方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，適用不同的安裝條件，以提高工程安裝速度。</p><p>　　(7)可修復(fù)性強(qiáng)、維護(hù)方便。纏繞玻璃鋼管罐不生銹、不結(jié)垢、耐腐蝕性能好，一般情況下無(wú)需維護(hù)；即使需要維護(hù)，由于其重量輕，可維修性強(qiáng)，所以，維修起來(lái)也是十分方便的。</p&

12、gt;<p>　　根據(jù)使用壓力可分為高壓管（5~30MPa）、中壓管（1.6~4 MPa）和低壓管（0.1~4 MPa）三種；按制造方法可分為手糊玻璃鋼管、預(yù)浸布卷玻璃鋼管、纏繞玻璃鋼管、離心澆注玻璃鋼管等；根據(jù)管道的鋪設(shè)方法，可分為架空鋪設(shè)、埋地鋪設(shè)、地面鋪設(shè)三種。除此以外，還有其他的分類(lèi)方法。</p><p>　　地面鋪設(shè)是將管道的地面鋪設(shè)到底表面高度的管機(jī)上，這種鋪設(shè)方法適用于森林、高山或地下

13、水高的地區(qū)。地面鋪設(shè)管道常用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)給水等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)書(shū)包括對(duì)玻璃鋼管道的造型設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、管道的安裝連接及檢驗(yàn)。</p><p>　　在造型設(shè)計(jì)中根據(jù)要求選彎管，彎管與管道的連接選用承插膠結(jié)并外包纏，可防止Cl2的泄露；在性能設(shè)計(jì)中進(jìn)行了基體材料、增強(qiáng)材料和輔助材料的選擇，根據(jù)使用條件選擇不飽和聚酯樹(shù)脂和中堿玻璃纖維表面氈、短切氈、無(wú)捻粗紗

14、，引發(fā)劑選用過(guò)氧化甲乙酮，同時(shí)選用與之配合的促進(jìn)劑，為提高防老化性能家入適量UV9紫外線吸收劑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)計(jì)算的壁厚7.5mm，經(jīng)校驗(yàn)符合要求；玻璃鋼管道的成型方法有手糊成型、纖維纏繞成型、拉擠纏繞成型等，選擇纖維纏繞成型；玻璃鋼的安裝連接中，選用膠結(jié)連接并外包纏，用鋼架進(jìn)行支撐；采用軸向拉伸試驗(yàn)、軸向壓縮試驗(yàn)及水壓試驗(yàn)等對(duì)玻璃鋼管道進(jìn)行檢驗(yàn)。</p><p><b>　　2 造型設(shè)計(jì)</b&g

15、t;</p><p>　　根據(jù)管道設(shè)計(jì)條件，屬于中壓地面鋪設(shè)管，選用纏繞成型玻璃鋼管。</p><p>　　地面鋪設(shè)是將管道的地面鋪設(shè)到地表面高度的管基上，管道由彎管連接，且為限制性連接，因此選擇承插膠結(jié)連接并外包纏，可以防止Cl2氣體外漏。</p><p>　　地面鋪設(shè)玻璃鋼管的造型如下：</p><p>　　圖2.1 地面鋪設(shè)玻璃鋼管的俯

16、視圖</p><p>　　圖2.2 地面鋪設(shè)玻璃鋼管的主視圖</p><p><b>　　3 性能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　性能設(shè)計(jì)就是合理地對(duì)材料進(jìn)行選擇、組合，選用原材料時(shí)應(yīng)考慮輸送介質(zhì)及濃度、使用壓力、使用溫度以及外界環(huán)境因素等工藝條件。</p><p><b>　　3.1原材料的選擇</b

17、></p><p>　　管道的原材料包括：基體材料(樹(shù)脂體系)、增強(qiáng)材料(玻璃纖維)、輔助材料（引發(fā)劑、促進(jìn)劑等)。</p><p>　　材料設(shè)計(jì)的原則如下[1]：工藝性所選材料體系應(yīng)適合擬采用的工藝成型方法；可靠性對(duì)所選材料體系有把握，盡可能選用已定型的、成批量生產(chǎn)的、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；適用性材料的機(jī)械性能滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度要求，材料的耐環(huán)境性能要保證結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境下能正常工作；經(jīng)

18、濟(jì)性在滿足結(jié)構(gòu)使用性能要求的前提下，盡可能地降低成本。</p><p>　　3.1.1基體材料選擇</p><p>　　樹(shù)脂是玻璃鋼管道的基體材料，其作用是傳遞載荷，并使載荷平衡，基體材料的性能，如耐腐蝕、耐熱性等，直接決定玻璃鋼管道的性能。常用的樹(shù)脂包括：不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂三大類(lèi)，其中以不飽和聚酯樹(shù)脂使用最為廣泛。</p><p>　　不飽和聚酯樹(shù)

19、脂相對(duì)密度在1.11~1.20左右，固化時(shí)體積收縮率較大。其性能特點(diǎn)有：①耐熱性：大多數(shù)不飽和聚酯樹(shù)脂熱變形溫度在50~60℃；②力學(xué)性能：不飽和聚酯樹(shù)脂具有較高的拉伸、彎曲、壓縮等強(qiáng)度；③耐化學(xué)腐蝕性：不飽和聚酯樹(shù)脂稀酸、稀堿性能較好[2]。</p><p>　　環(huán)氧樹(shù)脂的特性有：①收縮性低：和不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂相比，在固化過(guò)程中顯示出很低的收縮性（小于2％）；②力學(xué)性能：固化后環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)

20、性能；③化學(xué)穩(wěn)定性：通常情況下固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。</p><p>　　綜合考慮以上因素，選擇不飽和聚酯樹(shù)脂作為基體材料。</p><p>　　3.1.2 增強(qiáng)材料選擇</p><p>　　作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維及其織物是玻璃鋼主要的承載組分材料，對(duì)玻璃鋼管道的強(qiáng)度和剛度有著直接的影響。常用的纏繞用增強(qiáng)材料包括：各種無(wú)捻粗紗、表面氈、針

21、織氈、短切氈、方格布等。</p><p>　　玻璃纖維紗應(yīng)具有以下特點(diǎn)：耐化學(xué)腐蝕性；工藝性與所用樹(shù)脂有良好的相容性；可靠性線密度要有保證，懸垂性要小等。</p><p>　　無(wú)堿玻纖與中堿玻纖性能對(duì)比</p><p>　　表3.1無(wú)堿和中堿玻瑞纖維性能對(duì)比</p><p>　　因此選用中堿玻璃纖維，各種纖維及織物的特點(diǎn)有：</p>

22、;<p>　　(1)無(wú)捻纖維：無(wú)捻纖維各股紗之間張力均勻，不起毛、不斷頭、成帶性好，對(duì)樹(shù)脂浸潤(rùn)性好，所制玻璃鋼管道強(qiáng)度也比有捻纖維要高。</p><p>　　(2)表面氈：表面氈應(yīng)用最早，使表面產(chǎn)生富樹(shù)脂層而光滑有彈性，減少摩擦阻力，提高耐磨性、耐腐蝕性、耐水性、耐老化性和抗沖擊性，是制作玻璃鋼內(nèi)襯耐腐蝕層的首選材料。</p><p>　　(3)玻璃纖維氈：常用于纏繞成型制品

23、的富樹(shù)脂層，包括內(nèi)襯層和外表層，一般采用短切氈[1]，纏繞工藝對(duì)玻璃纖維氈的要求:氈片浸透性要好、消泡性要好。</p><p><b>　　3.1.3輔助材料</b></p><p>　　為使樹(shù)脂按工藝要求固化，以及改進(jìn)樹(shù)脂的理化性能或固化后制品的某些性能如阻燃抗靜電、耐磨等性能通常在樹(shù)脂配方中加入某些助劑如固化劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、阻燃劑、脫模劑、低收縮劑等。固化劑也

24、稱引發(fā)劑，它能使樹(shù)脂固化，是樹(shù)脂配方中不可缺少的組成部分，并且對(duì)樹(shù)脂性能有極大影響，不同樹(shù)脂的固化體系不一，即使同一種樹(shù)脂，使用環(huán)境不同，固化劑加入的量也不盡相同，需要在使用前充分試驗(yàn)，確定配方后方可正式使用。在玻璃鋼中使用的不飽和聚醋樹(shù)脂、乙烯基酷樹(shù)脂等溶解在乙烯基單體中，它們進(jìn)行共聚反應(yīng)，是要由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的游離基來(lái)引發(fā)，常用的引發(fā)劑有兩種，有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮化合物。</p><p>　　引發(fā)劑的選用要考慮

25、以下幾個(gè)因素[1]：a.樹(shù)脂活性，所選固化劑與樹(shù)脂的反應(yīng)性相匹配，樹(shù)脂反應(yīng)性強(qiáng)，選用的引發(fā)劑活性要高，樹(shù)脂反應(yīng)性弱，選用的引發(fā)劑的活性要較低以免游離基產(chǎn)生較快，到固化后期缺乏引發(fā)劑；b.適用期，配制好的膠液必須保證有效地浸漬增強(qiáng)材料，其膠液的存放時(shí)間為適用期，不同配方的適用期是不同的；c.成型溫度，按成型產(chǎn)物溫度可分為低溫、中溫、高溫三種固化類(lèi)型，必須選擇適合于該溫度范圍的有氧化物，纏繞成型法在中溫固化范圍內(nèi)；d.固化速度，樹(shù)脂的固化速

26、度與引發(fā)劑的活性、加入量和成型溫度有關(guān)，引發(fā)劑的用量一般為1%~2%，成型溫度確定，就可了解引發(fā)劑的活性與固化時(shí)間的關(guān)系，以達(dá)到放熱峰溫度來(lái)計(jì)算固化時(shí)間。</p><p>　　引發(fā)劑的選用必須考慮填料、顏料及其他添加劑對(duì)固化工藝的影響，目前固化不飽和聚酷樹(shù)脂用的有機(jī)過(guò)氧化物的臨界溫度都在60℃以上，對(duì)于固化溫度要求在室溫時(shí)，這些有機(jī)過(guò)氧化物就不能滿足要求，必須設(shè)法使過(guò)氧化物的臨界溫度降低，當(dāng)有機(jī)過(guò)氧化物在叔胺作用

27、下，就可在較低溫度下產(chǎn)生游離基。</p><p>　　考慮以上因素，選擇過(guò)氧化甲乙酮作為引發(fā)劑，其價(jià)格低，性能好，使用極其方便，和樹(shù)脂混合容易。</p><p>　　選擇促進(jìn)劑時(shí)應(yīng)注意選擇活性好，用量少，膠凝時(shí)間快，應(yīng)與引發(fā)劑相配合。放熱峰適當(dāng)、毒性小的促進(jìn)劑。</p><p>　　3.2管道各層性能設(shè)計(jì)</p><p>　　管壁可分為三層結(jié)

28、構(gòu)，即內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和外表層。其功能各為：內(nèi)襯層主要起防腐、防滲作用；結(jié)構(gòu)層承受荷載引起的各種應(yīng)力；外保護(hù)層則用于防自然老化和摩擦碰撞。</p><p>　　內(nèi)表層為富樹(shù)脂層，厚2.0mm，樹(shù)脂選雙酚A型不飽和聚酯樹(shù)脂，增強(qiáng)材料選中堿玻璃纖維表面氈和短切氈；</p><p>　　結(jié)構(gòu)層選用雙酚A型不飽和聚酯樹(shù)脂，增強(qiáng)材料選中堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗；</p><p>　　

29、外保護(hù)層選用通用型不飽和聚酯樹(shù)脂，增強(qiáng)材料選中堿玻璃纖維短切氈，加入適量UV9 紫外線吸收劑，防止老化。</p><p>　　圖3.1 玻璃鋼管管壁結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是對(duì)管道進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方畫(huà)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括管道的結(jié)構(gòu)層的壁厚、鋪層方式、管接頭的形式等[4]。一般

30、設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)階段[5]：分析管道的技術(shù)條件和工作條件，提出計(jì)算要求；根據(jù)技術(shù)條件進(jìn)行荷載分解，然后組一合校核；進(jìn)行管道設(shè)計(jì)計(jì)算；進(jìn)行管道剛度及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算；進(jìn)行管件連接設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.1玻璃鋼管受力分析</p><p>　　輸氣管工作壓力只有均勻內(nèi)壓，工作壓力在管截面上的分布如下圖所示：</p><p>　　圖4.1 玻璃鋼管道壓力分布<

31、;/p><p>　　4.2管壁厚計(jì)算及校核</p><p>　　(1)按環(huán)向強(qiáng)度計(jì)算管壁厚度</p><p>　　查表取環(huán)向拉伸強(qiáng)度270MPa則環(huán)向許用應(yīng)力</p><p><b>　　（4.1）</b></p><p><b>　　再由公式</b></p>&l

32、t;p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　初選玻璃鋼管壁厚為5.7mm。</p><p><b>　　(2)校核軸向強(qiáng)度</b></p><p>　　由表查得玻璃鋼管軸向拉伸強(qiáng)度為85～160MPa取100MPa。又由安全系數(shù)為10得許用應(yīng)力。按，將其變換為 </p><p&g

33、t;<b>　?。?.3） </b></p><p><b>　　帶入數(shù)值得出</b></p><p>　　按軸向允許應(yīng)力求得玻璃鋼管壁厚度為7.5mm，大于按環(huán)形應(yīng)力求得的壁厚，故管的厚度應(yīng)取7.5mm方可靠。</p><p><b>　　(3)剛度校核</b></p><p&g

34、t;　　當(dāng)管壁厚度為時(shí)，按簡(jiǎn)支梁受均勻載荷計(jì)算，按式求其最大撓度。因?yàn)楣茌斔蜌怏w，所以介質(zhì)密度為零[6]。則管上的均勻載荷等于玻璃鋼管自重,玻璃鋼管的密度為1.8t/m3）即</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p><b>　　帶入數(shù)值得</b></p><p>　　玻璃鋼管截面慣性矩I0 由下式求

35、出：</p><p>　　=8.05269m （4.5）</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　10m＜</b></p><p>　　滿足剛度條件?？紤]到玻璃鋼管在運(yùn)輸、制造和使用中的復(fù)雜情況，壁厚應(yīng)比計(jì)算值稍大，所以管壁厚度最終確定為7

36、.5mm。</p><p><b>　　5 工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　玻璃鋼管得制造方法很多。成熟的制造方法有手糊成型法、預(yù)浸布卷管成型法、纖維纏繞成型法、拉擠纏繞成型法、PVC-玻璃鋼復(fù)合成型法和離心澆注成型法等。</p><p>　　根據(jù)管道的壓力和運(yùn)行情況，采用纏繞成型制管工藝。纖維纏繞制管工藝是將連續(xù)玻璃纖維，浸漬樹(shù)脂膠液后

37、，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模、獲得管材[7]。</p><p>　　5.1纖維纏繞制管所用設(shè)備</p><p>　　纖維纏繞成型用的模具一般為鋼模，也可以用玻璃鋼材料制模。管徑在800以下的芯模采用整體式鋼模，管徑在800以下的采用開(kāi)縮式模具。為減少模具裝卸時(shí)間，大型纏繞機(jī)常采用組合模具。即4根或6根芯模同裝在一個(gè)大轉(zhuǎn)鼓上，隨轉(zhuǎn)鼓公轉(zhuǎn)或自傳。</p><

38、p>　　5.2纖維纏繞制管工藝</p><p>　　5.2.1纖維纏繞制管的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　(1)能按管的受力狀況設(shè)計(jì)纏繞規(guī)律，滿足環(huán)向和軸向受力要求，充分發(fā)揮纖維強(qiáng)度。</p><p>　　(2)可靠性高 纏繞制管采用纏繞機(jī)生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。工藝條件確定后，纏出來(lái)的管材尺寸精確，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p>　　

39、(3)生產(chǎn)效率高 采用機(jī)械化或自動(dòng)化纏繞機(jī)生產(chǎn)管，纏繞速度快，需要工人少，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。</p><p>　　(4)比強(qiáng)度高 纏繞制管結(jié)構(gòu)層得纖維含量可達(dá)80%。其比強(qiáng)度不僅高于鋼和鈦，而且高于手糊和卷制玻璃鋼。</p><p>　　(5)成本低 纏繞制管可合理配置內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層材料。能降低材料成本。同時(shí)由于生產(chǎn)率高，還能降低加工費(fèi)用。故可使纏繞管達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。&l

40、t;/p><p>　　5.2.2纖維纏繞制管工藝流程</p><p>　　圖5.1纖維纏繞制管工藝流程</p><p>　　5.2.3具體生產(chǎn)過(guò)程：</p><p>　　(1)膠液配制：在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)配方確定之后，配制環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，從管理角度來(lái)說(shuō)，此環(huán)節(jié)出錯(cuò)將導(dǎo)致產(chǎn)品的徹底失敗，因此應(yīng)加強(qiáng)此環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，不能配錯(cuò)，攪拌要均勻；</p&

41、gt;<p>　　(2)浸膠：要控制紗線均勻展開(kāi)，均勻浸漬，要控制浸漬量的多少，一般浸膠方式采用擦膠，不提倡完全浸漬，樹(shù)脂含量過(guò)多會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，還會(huì)影響強(qiáng)度的發(fā)揮，但是樹(shù)脂過(guò)少又會(huì)產(chǎn)生白紗現(xiàn)象，嚴(yán)重影響性能。因此，浸膠應(yīng)合理；</p><p>　　(3)工藝控制：展紗必須均勻，盡可能地減少滑線，控制紗線張力，控制展紗寬度，盡可能地控制紗線既要展開(kāi)，又要不產(chǎn)生縫隙，展紗寬度要與纏繞的前進(jìn)量相協(xié)調(diào)

42、，纏繞切線不宜過(guò)多造成過(guò)多的孔隙，也不宜過(guò)少造成局部架空嚴(yán)重； </p><p>　　(4)固化：樹(shù)脂必須達(dá)到一定的固化程度，否則將嚴(yán)重降低產(chǎn)品性能[8]。因此必須掌握樹(shù)脂的工藝性能并根據(jù)產(chǎn)品的性能要求制定合理的工藝制度。在整個(gè)產(chǎn)品制造過(guò)程中，玻璃纖維并沒(méi)有發(fā)生物理化學(xué)變化，發(fā)生變化的是樹(shù)脂，樹(shù)脂在固化過(guò)程中，由粘度較低的液態(tài)，轉(zhuǎn)化為粘度較高的粘流態(tài)，隨著粘度的加大逐步膠凝，固化成固態(tài)。樹(shù)脂的固化過(guò)程需要一定的條

43、件，如化學(xué)條件為加入一定的固化劑，加入固化劑后的樹(shù)脂有的還有適用期，有試用期要求的樹(shù)脂，根據(jù)其工藝特點(diǎn)要掌握配膠量，避免樹(shù)脂迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，物理?xiàng)l件為加熱促進(jìn)固化，要根據(jù)樹(shù)脂的反應(yīng)特征峰值，選擇加熱周期，大多數(shù)樹(shù)脂在固化過(guò)程中還要釋放出一定量的熱量和氣體，固化后體積還有一定量的收縮，只有掌握了這些變化規(guī)律，才能制定出合理的工藝制度和固化制度，進(jìn)而制造出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品[9～12]。</p><p>　　6 玻璃鋼

44、管道安裝連接</p><p>　　地面鋪設(shè)是將管道的底面鋪設(shè)到地表面高度的管基上，因此必須先將管基鋪好，然后由彎管將管道連接起來(lái)，為防止漏氣應(yīng)再外包纏。</p><p>　　玻璃鋼管道連接分為限制性連接和非限制性連接兩類(lèi)。因設(shè)計(jì)條件為連接處不允許產(chǎn)生相對(duì)位移，所以選擇限制性連接。限制性連接包括包纏對(duì)接、法蘭連接和承插膠黏連接。</p><p>　　此設(shè)計(jì)選用承插膠黏

45、連接中的承插粘結(jié)。承插粘結(jié)的優(yōu)點(diǎn)是安裝速度高，能大大地降低安裝成本，減少施工工作量，提高工作效率，對(duì)于輸氣管還能保證連接的氣密性和強(qiáng)度，適用于一般外負(fù)荷的地下管路系統(tǒng)和中小口徑管線連接。</p><p>　　任何管道即使工藝上能夠制造出無(wú)限長(zhǎng)度的產(chǎn)品，也必須要連接。連接必</p><p>　　不可少，連接十分重要，連接的好壞直接影響著管道能否正常工作。為了滿足</p><

46、;p>　　管道在制造、安裝、運(yùn)輸、檢修等方面的要求，需要各種連接方式，也需要各</p><p>　　種管件將管道連接成各種形式。通常管件應(yīng)滿足以下條件[13-15]：</p><p>　　(1)確保管道在整個(gè)工作過(guò)程中連接處不泄漏；</p><p>　　(2)管件連接處要有足夠的強(qiáng)度和剛度，與管體強(qiáng)度和變形相協(xié)調(diào)；</p><p>　　

47、(3)管件連接處不會(huì)造成管道內(nèi)部流體的阻力或增加管體內(nèi)部壓力；</p><p>　　(4)安裝方便、快捷，便于維修；</p><p>　　(5)價(jià)格合理，適合于大批量生產(chǎn)，使用壽命長(zhǎng)，性價(jià)比優(yōu)越。</p><p>　　7 管道性能試驗(yàn)及檢驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼管道通常工程量大、投資大，制品的性能將在一定范圍內(nèi)直接影響國(guó)計(jì)民生，因而對(duì)制

48、品的要求更加嚴(yán)格，對(duì)產(chǎn)品性能檢測(cè)也就成為必不可少的重要環(huán)節(jié)[16]。</p><p>　　7.1玻璃鋼管軸向拉伸試驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼軸向拉伸性能試驗(yàn)方法是將試樣安裝在上、下夾持裝置上，然后將夾持裝置放置在試驗(yàn)機(jī)的兩夾頭中間，使試樣受軸向拉伸，荷載逐漸增加，直至破壞。根據(jù)測(cè)量的破壞載荷（或最大載荷）及試樣的變形值計(jì)算管軸向拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和破壞伸長(zhǎng)率。</p>&

49、lt;p>　　7.2玻璃鋼軸向壓縮試驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼軸向壓縮性能試驗(yàn)方法是將試樣放在試樣機(jī)兩壓頭中心，使試樣受軸線方向的壓縮載荷作用。根據(jù)測(cè)量所得的壓縮載荷及試樣的變形值計(jì)算其壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模量。</p><p>　　7.3玻璃鋼平行板外載試驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼平行板外載試驗(yàn)方法是把管試樣平放在兩平行加載板中間，在試驗(yàn)機(jī)上對(duì)管試樣施

50、加徑向載荷作用。根據(jù)測(cè)量的荷載及變形，計(jì)算管試樣的剛度、剛度因子、載荷-變形曲線以及出現(xiàn)顯著性事件的載荷和變形。</p><p>　　7.4玻璃鋼管短時(shí)水壓失效壓力試驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼短時(shí)水壓失效壓力試驗(yàn)是用壓力泵，以一定的加壓時(shí)間將清水打入兩端密封的管試樣里，均勻、連續(xù)加壓，直到試樣失效。失效包括以下內(nèi)容：</p><p>　　(1)主要失效形式為爆破

51、即瞬時(shí)或快速泄壓現(xiàn)象。</p><p>　　(2)在打壓過(guò)程中，管體出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。可觀察管壁漏水現(xiàn)象和引起均勻連續(xù)加壓過(guò)程中斷的降壓現(xiàn)象。但密封部位漏水或試樣破壞在密封段內(nèi)等現(xiàn)象不為失效。</p><p>　　7.5玻璃鋼管外觀質(zhì)量檢驗(yàn)</p><p>　　玻璃鋼外觀質(zhì)量檢驗(yàn)包括對(duì)管的外觀、尺寸、硬度、玻璃纖維含量等的檢驗(yàn)。</p><p>

52、　　(1)外觀檢驗(yàn)：方法為目視檢驗(yàn)，可以容許有一定的缺陷。</p><p>　　(2)尺寸檢驗(yàn)：包括對(duì)管的厚度、平均內(nèi)經(jīng)檢驗(yàn)。</p><p>　　(3)巴柯?tīng)栍捕葯z測(cè)：測(cè)定部位必須在離開(kāi)試樣邊緣3mm以上進(jìn)行；每個(gè)測(cè)點(diǎn)間隔必須在3mm以上。測(cè)定避開(kāi)做硬度試驗(yàn)以外的地方。</p><p>　　(4)玻璃纖維含量檢測(cè)：把坩堝放在625℃左右的電馬弗爐里干燥至恒重，在干

53、燥器里冷卻；正確稱量坩堝質(zhì)量(m1)及把試件放入坩堝時(shí)的質(zhì)量(m2)；用再生燈加熱放入試件的坩堝。利用試件持續(xù)燃燒的溫度加熱，燃燒停止時(shí)，移到干燥器里冷卻30min，把加熱后的質(zhì)量(m3)準(zhǔn)確稱至1mg，計(jì)算出每個(gè)試樣的玻璃纖維含量，求出平均值。</p><p><b>　　8 小結(jié)</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)內(nèi)徑為250mm，工作壓力為1.2

54、MPa，輸送介質(zhì)為Cl2氣體的底面鋪設(shè)管道?？煞譃樵煨驮O(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、安裝連接和質(zhì)量檢驗(yàn)等幾部分。</p><p><b>　　8.1造型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　地面鋪設(shè)管道是將管道的底面鋪設(shè)到地表面高度的管基上，本設(shè)計(jì)采用彎管連接，應(yīng)要求管道連接處不允許產(chǎn)生相對(duì)位移，采用承插膠結(jié)連接并外包纏。</p><p>&

55、lt;b>　　8.2性能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)輸送的介質(zhì)及使用條件，進(jìn)行基體材料、增強(qiáng)材料、輔助材料的選擇。管壁分內(nèi)表層、結(jié)構(gòu)層和外表層。內(nèi)表層選擇不飽和聚酯樹(shù)脂，增強(qiáng)材料選無(wú)堿玻璃纖維表面氈和短切氈；結(jié)構(gòu)層選用不飽和聚酯樹(shù)脂，增強(qiáng)材料選用無(wú)捻玻璃纖維粗紗；外表層選用不飽和聚酯樹(shù)脂和玻璃纖維表面氈，為增強(qiáng)管道的抗老化性能，加入20﹪的UV9紫外線吸收劑。</p>&

56、lt;p><b>　　8.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為玻璃鋼管應(yīng)力分析、管道壁厚計(jì)算和剛度校核。管道內(nèi)徑為250mm，工作壓力Pw=1.2MPa，經(jīng)計(jì)算管壁厚為7.5mm，經(jīng)剛度校核滿足使用要求。</p><p><b>　　8.4工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　玻璃鋼管道制造方法有手糊

57、成型法、纖維纏繞成型法、拉擠纏繞成型法等，本設(shè)計(jì)采用纖維纏繞成型，纖維纏繞制管工藝是將連續(xù)玻璃纖維，浸漬樹(shù)脂膠液后，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模、獲得管材。</p><p><b>　　8.5安裝連接</b></p><p>　　地面鋪設(shè)是將管道的底面鋪設(shè)到地表面高度的管基上，因此必須先將管基鋪好，然后由彎管將管道連接起來(lái)，為防止漏氣應(yīng)再外包纏。<

58、/p><p><b>　　8.6性能檢驗(yàn)</b></p><p>　　可采用軸向拉伸試驗(yàn)、軸向壓縮試驗(yàn)及水壓試驗(yàn)等對(duì)玻璃鋼管道進(jìn)行檢驗(yàn)。玻璃鋼短時(shí)水壓失效壓力試驗(yàn)是用壓力泵，以一定的加壓時(shí)間將清水打入兩端密封的管試樣里，均勻、連續(xù)加壓，直到試樣失效。進(jìn)行性能檢驗(yàn)可保證玻璃鋼管道的質(zhì)量。</p><p>　　通過(guò)復(fù)這次課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了課堂上學(xué)習(xí)到的復(fù)

59、合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)，加深對(duì)復(fù)合材料設(shè)計(jì)思路的理解。最后對(duì)兩位老師的指導(dǎo)表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 寧剛.管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究[J].哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[2] 翁祖祺等.中國(guó)玻璃鋼工業(yè)大全[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1992<

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61、藝與設(shè)備[M].武漢武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1997</p><p>　　[7] 劉雄亞,晏石林.復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[8] 沃丁柱等.復(fù)合材料大全[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000</p><p>　　[9] 周祖福.復(fù)合材料學(xué)[M].武漢:武漢理工出版社,1995</p><

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63、J].機(jī)械工程材料,1979,(4):44</p><p>　　[14] 劉雄亞,謝懷勤.復(fù)合材料工藝及設(shè)備[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1994</p><p>　　[15] 傅國(guó)棟.玻璃鋼工業(yè)發(fā)展回顧和問(wèn)題探討[J].玻璃鋼/復(fù)料,1992,(4):26~32</p><p>　　[16] 周紅俊.壓力管道的維護(hù)與檢驗(yàn)技術(shù)[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2007,