1前言
上，纖維纏繞技術(shù)始于20世紀40年代，1946年在美國申請。20世紀50年代初期，開始制作玻璃鋼管罐，距今已有近五十年的歷史。目前，上玻璃纖維纏繞玻璃鋼管罐工業(yè)發(fā)展很快，年產(chǎn)量日趨增加。在我國，纖維纏繞工藝始于20世紀50年代末期，當時主要是為"兩彈一機"國防建設(shè)服務(wù)的。早應(yīng)用于民用的玻璃鋼管罐制品以手糊及布帶卷繞為主，這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品防滲性能差，質(zhì)量不穩(wěn)定，雖經(jīng)多次試驗，也未能在大范圍內(nèi)推廣使用。20世紀80年代末，中意等一些玻璃鋼企業(yè)從意大利等國引進玻璃鋼管罐纏繞設(shè)備，從此我國玻璃鋼管罐工業(yè)開始了大發(fā)展。目前，我國已有一百多條玻璃鋼管罐纖維纏繞生產(chǎn)線，其中約三分之一為引進生產(chǎn)線。同時，上－些公司也相繼在中國成立合資或獨資公司，國內(nèi)部分廠家生產(chǎn)的玻璃鋼管罐質(zhì)量已經(jīng)可以和上的產(chǎn)品相媲美，產(chǎn)品已多次出口，玻璃鋼管罐工業(yè)在中國正處于大的發(fā)展期。
盡管如此，與我國巨大的管罐市場相比，纏繞成型玻璃鋼管罐所占份額仍很低，其原因在與許多用戶對纏繞玻璃鋼管罐的優(yōu)良性能還不十分了解，對玻璃鋼管罐在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀還缺乏足夠的認識，對選用玻璃鋼管罐仍抱懷疑、觀望態(tài)度。為此，本文對纏繞玻璃鋼管罐的性能進行詳細分析，對其在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀進行總結(jié)，以期進一步推動我國玻璃鋼管罐工業(yè)向前發(fā)展。
2特點
2.1耐腐蝕性能好
金屬管罐輸送或貯存介質(zhì)時，由于金屬材料的活潑性，極易與所輸送、貯存的介質(zhì)發(fā)生化學、電化學反應(yīng)而產(chǎn)生腐蝕。當周圍環(huán)境惡劣時，這些金屬管罐還會發(fā)生外表面的腐蝕。而纏繞成型玻璃鋼管罐分內(nèi)村層、結(jié)構(gòu)層及外保護層三部分，其中，內(nèi)村層及外保護層富含樹脂，介質(zhì)對管罐的腐蝕與否及腐蝕程度主要取決于這兩層中所用的樹脂種類。通過對內(nèi)襯層及外保護層所用樹脂進行認真選擇，可使纏繞玻璃鋼管罐具有良好的內(nèi)外防腐蝕性能，因而可廣泛用于與酸、堿。鹽、溶劑等不同介質(zhì)相接觸的場合。
2.2內(nèi)表面光滑、水力學性能優(yōu)良
纏繞玻璃鋼管罐內(nèi)表面光滑，內(nèi)壁粗糙度僅為0.01mm左右，遠小于金屬制品的內(nèi)壁粗糙度。
對于管道而言，內(nèi)壁光滑，具有良好的水力學性能。根據(jù)范寧公式對纏繞玻璃鋼管遣和鑄鐵管進行計算比較，則發(fā)現(xiàn)，當管內(nèi)流體流速為1.0～2.0m／s時，管徑dn300～600mm的纏繞玻璃鋼管道輸送流體的壓頭損失約為同口徑鑄鐵管2／3～l／2?！ τ趦薅裕瑑?nèi)表面光滑，則在使用過程中，不會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；當被用作設(shè)備時，優(yōu)良的水力學性能可減少攪拌器等工作的阻力，延長設(shè)備使用壽命、提高功效。
2.3重量輕、安裝、運輸方便 纏繞玻璃鋼管罐的比重在1.70g/cm左右，僅約為鋼鐵制品的l／4～l／5，所以，其壁厚雖較同規(guī)格的鋼制品略厚，但其總重量－般不到后者的l／2，較輕的重量不但使其在運輸時可節(jié)省油耗，而且還降低了對通行道路的要求。除此之外，裝卸、安裝過程也會更加快捷方便。對儲罐而言，其本身較輕的重量意味著對基座壓力的減小，對基座承載的要求可以降低，從而使基座的造價適當減少。
2.4比強度高
纏繞玻璃鋼管罐軸向拉伸強度為160～320mpa，接近于鋼，但由于玻璃鋼比重遠小于金屬的比重，所以，纏繞玻璃鋼的比強度更高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，產(chǎn)品自重可大幅度減輕，強度、比強度對比情況見表1。
2.5熱應(yīng)力小、保溫效果好
纏繞玻璃鋼的導熱系數(shù)約為0．27w/cm.℃，遠低于鋼制產(chǎn)品的導熱系數(shù)（約為62．8w/cm.℃），再加上纏繞玻璃鋼，尤其是玻璃鋼儲罐的壁厚比金屬制品厚，在內(nèi)外溫差相同的情況下，玻璃鋼制品的熱量損失不到金屬的l／100，玻璃鋼的自身保溫效果十分明顯，玻璃鋼管罐可較大幅度降低保溫費用。
另外，對于管道而言，纏繞玻璃鋼管道的熱膨脹系數(shù)約1.12×l0-5k-1 ，而鋼管熱膨脹系數(shù)1.23x10-5k-1 ，玻璃鋼的熱膨脹系數(shù)略高于鋼管，使用過程中，前者將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)變。但由于玻璃鋼管道的軸向拉伸模量約11.2gpa鋼管的模量為210gpa，所以，溫差在玻璃鋼管道上產(chǎn)生的熱應(yīng)力卻反過來低于鋼管，僅為鋼管的l／ll左右。這樣，在實際使用中，鋼管需增加膨脹接頭以消除管線上的熱應(yīng)力集中，玻璃鋼管一般可以不考慮。同時，玻璃鋼產(chǎn)品具有良好的抗熱耐寒特性?？稍诘乇?、地下、架空、海底、沙漠、冰凍、潮濕等各種惡劣環(huán)境中使用。
2.6連接方式多樣靈活
纏繞玻璃鋼管道及儲罐附件的接頭方式有多種，主要包括：平端對接、（活套）法蘭連接、承插膠接、（帶鎖緊裝置）o形圈連接、螺紋連接等，可根據(jù)具體施工條件，靈活選擇接頭方式，從而提高了工程的可靠性。 2.7電絕緣性能好、抗擊穿
鋼鐵等金屬制品為電的良導體，玻璃鋼管罐卻是絕緣體，玻璃鋼擊穿電壓：l2-16kv／mm，因而，可安全地應(yīng)用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)。
2.8不生銹
金屬管罐因fe等金屬元素在與空氣中的氧，尤其在潮濕的環(huán)境中，容易局部電池反應(yīng)。從而發(fā)生銹蝕。所以，此類產(chǎn)品的使用一般需進行除銹、防銹處理，費錢費力。而纏繞玻璃鋼管罐由于是由非金屬材料樹脂及玻璃纖維復合而成，所以，它們不論在使用過程還是在閑置過程中，均不會生銹，因而也就無需進行防銹、除銹處理。
2.9可設(shè)計性強
根據(jù)具體使用情況，可對纏繞玻璃鋼管罐的具體性能及形狀進行設(shè)計：①可對纏繞時的纏繞角進行設(shè)計，以便管罐具有不同的縱／環(huán)向強度分配；②可對管罐壁厚進行設(shè)計，以便管罐可以承受不同的內(nèi)外壓；③可對材料進行設(shè)計，以達到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等；④可對授頭方式進行設(shè)計，適用不同的安裝條件，以提高工程安裝速度；⑤可對產(chǎn)品形狀進行設(shè)計，以滿足具體的形狀需要。
2.10可修復性強、維護方便 纏繞玻璃鋼管罐不生銹、不結(jié)垢、耐腐蝕性能好，一般情況下無需維護；即使需要維護，由于其重量輕，可維修性強，所以，維修起來也是十分方便的。
3應(yīng)用
3．1油田
3．1．1高壓管道 油田所用的高壓管道主要包括注水管和油井管等，管徑較小，大多在dn50～200mm范圍內(nèi)，壓力高，一般介于5～30mpa之間，對玻璃鋼而言，條件較苛刻，國產(chǎn)的玻璃纖維性能上很難滿足要求，生產(chǎn)此類管道所需玻纖需從國外進口。目前，哈爾濱史密斯玻璃鋼制品有限公司等單位在國內(nèi)生產(chǎn)此類管道，1994年起應(yīng)用于油田，已先后為大慶油田、中原油田、吉林油田、勝利油田、長慶油田、遼河油田等提供了幾十公里的高壓玻璃鋼管遣。
3．1．2中、低壓玻璃鋼管道 纏繞成型中低壓玻璃鋼管道作為鋼管替代品，自20世紀80年代末、90年代初以來，我國油田大批量采用，國內(nèi)幾個大油田，如勝利油田、遼河油田、中原油田、大慶油田、克拉瑪依油田、江漢油田等均大量采用了中低壓纏繞玻璃鋼管，青海的孕斯油田、江蘇的江都油田、河北的華北油田，青海的格爾木油田等也不同程度地使用了中低壓纏繞玻璃鋼管道。青海的孕斯油田僅在1990年就使用了20km，勝利油田在1991-1992年期間，僅地面應(yīng)用工程就使用了近30km，中原油田自1993年至今以使用170余km，油田是中低壓玻璃鋼管道的一個非常重要的應(yīng)用市場?！ ∮吞锬壳笆褂玫闹械蛪翰Ａт摴艿酪呀Ч铮溥x用的管徑大多介于dn50～700mm之間，輸送的介質(zhì)溫度高達78℃左右，壓力一般為0.1～1.6mpa。
3．1．3儲罐 油田是較早使用纏繞玻璃鋼儲罐的一個領(lǐng)域，同時也是一個較大量使用纏繞玻璃鋼儲罐的領(lǐng)域。和管道情況相似，國內(nèi)幾個大的油田，如：大慶油田、勝利油田、中原油田等早在20世紀80年代末、90年代初就較廣泛地選用纏繞玻璃鋼儲罐。近些年來，纏繞玻璃鋼儲罐除了在上述幾個油田繼續(xù)得以較廣泛應(yīng)用外，江漢、克拉瑪依等其他一些油田也越來越多地接受了纏繞玻璃鋼儲罐?？傮w而言，纏繞玻璃鋼儲罐在油田的使用量呈逐年增長趨勢。尤其是直徑大于4m的纏繞玻璃鋼儲罐，近年來在油田頗受歡迎，市場前景十分看好。僅在1996年一年中，就有大慶油田、勝利油田、江漢油田等單位選用了直徑4m以上的纏繞玻璃鋼儲罐，大直徑已達10m，大容積近300m3 ，由于這類儲罐單臺售價少則十幾萬，多則幾十萬、上百萬，從而為有關(guān)纏繞玻璃鋼儲罐生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。
3．2化工。
3．2．1管道
纏繞玻璃鋼管罐于二十世紀60年代在我國化工領(lǐng)域應(yīng)用，但直到20世紀80年代未、90年代初，才真正在化工領(lǐng)域大量推廣使用。雖然在少量場合玻璃鋼管罐使用時也曾出現(xiàn)過問題，但總的狀況良好。迄今，已得到了化工領(lǐng)域的普遍認可，國內(nèi)眾多化工企業(yè)或工程均大量選用了玻璃鋼管道，如：中國五環(huán)化工公司、岳陽化工總廠、上海石化滌綸廠、錦化化工集團、蘇州化工集團、湖北化工廠、青島山青化工有限公司、青海格爾木鉀肥廠等單位及湖北黃麥嶺磷肥工程、大峪口礦肥工程、重慶鈦粉工程等?；ゎI(lǐng)域選用玻璃鋼管適呈上升趨勢。
目前，我國應(yīng)用于化工領(lǐng)域的玻璃鋼管道大多用作工藝管線及長距離輸送管線?；ゎI(lǐng)域選用的玻璃鋼管徑一般較小，大多在dn800mm以下，壓力從常壓到4.0mpa不等，溫度：-40--100℃。由于化工廠家眾多，所以，所涉及的介質(zhì)條件包括了酸、堿、鹽、溶劑及酸堿交替等各方面。
3．2．2儲罐 化工行業(yè)對儲罐的耐腐蝕性能要求較高，其它儲罐在使用過程中往往會因腐蝕等原因而發(fā)生質(zhì)量事故。由于纏繞玻璃鋼儲罐具有良好的耐腐蝕性能，可適用于不同的耐腐蝕場合。所以，在化工行業(yè)的應(yīng)用范圍較廣，化工已成為纏繞玻璃鋼儲罐另一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，國內(nèi)眾多化工企業(yè)，如：蘇州精細化工廠、云天化工集團等單位均不同程度地選用過玻璃鋼儲罐。目前，化工行業(yè)選用的纏繞玻璃鋼儲罐已突破了其傳統(tǒng)的貯存功能，在設(shè)備方面也已有所涉及，如：玻璃鋼離子交換柱、玻璃鋼飽和器等均已成功或試驗性地投入使用?！ 』ば袠I(yè)使用的玻璃鋼儲罐規(guī)格大多是直徑小于4m，容積小于l00m3 。但近年來直徑達4m以上，容積超過l00m3 的玻璃鋼儲罐也開始在該領(lǐng)域得以應(yīng)用，且推廣速度很快。蘇州精細化工廠使用的1lm直徑的纏繞玻璃鋼儲罐據(jù)稱為我國目前纏繞成型玻璃鋼儲罐中直徑大的一個。 另外，根據(jù)預(yù)測，至2000年，化工領(lǐng)域約需用3萬t／a玻璃鋼，到2010年，用于化工防腐領(lǐng)域的玻璃鋼將以每年百分之十幾的速度遞增，增長速度高于其他領(lǐng)域，所以，具有優(yōu)良耐腐蝕性能的玻璃鋼管罐，在化工領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。
3．3冶金
冶金是纏繞玻璃鋼管罐另一個十分重要的應(yīng)用市場。早在80年代，貴溪冶煉廠等一些冶金單位即已批量使用纏繞玻璃鋼管道。近年來，冶金行業(yè)使用的纏繞玻璃鋼管罐在數(shù)量上也呈上升趨勢，國內(nèi)眾多冶金企業(yè)或工程，如金昌有色金屬公司、銅陵金隆工程等均較大量地選用了纏繞成型玻璃鋼管罐制品。但在儲罐方面，相對其它行業(yè)而言，抬金行業(yè)更趨向于將其制作成某種設(shè)備使用，如金昌公司使用的dni200mm機械釜、銅陵金隆工程使用的dn4880mm， dn5500mm，dn6705mm動力波系統(tǒng)，銅陵有色金屬公司使用的dn5500mm填料塔，橢圓形空塔循環(huán)槽、間冷器沖洗槽、電霧凝液收集槽等均為纏繞玻璃鋼儲罐制作而成。纏繞玻璃鋼儲罐用作設(shè)備關(guān)鍵要解決好磨損及壓力二個方面問題，這也是纏繞玻璃鋼儲罐能否在冶金行業(yè)更廣泛地被用作設(shè)備的關(guān)鍵所在。
3．4給、排水
近幾年來，由于食品級樹脂在我國已批量生產(chǎn)，且質(zhì)量穩(wěn)定，解決了玻璃鋼管道用于供水時的衛(wèi)生要求。再加上玻璃鋼加砂管道的出現(xiàn)，降低了管道制作成本。所以，給排水領(lǐng)域成了纏繞成型玻璃鋼管道的一個新崛起的應(yīng)用市場。玻璃鋼管道用于給排水領(lǐng)域呈現(xiàn)快速上升趨勢，市場競爭十分激烈。據(jù)報道：1994年，長9km的大慶西水源至宏偉化工區(qū)所用dn800mm輸水管線；1995年，長5km的自貢供水工程及北京市政工程約70km的dn900mm、dn700mm、dn600mm管線；1996年，吉林水吉長17km的dn300mm、dn400mm、dn600mm供水管線；尚志長14kmdn500mm；吉林農(nóng)安長5.lkm dn500mm的供水管線；盤錦乙烯公司長30km加工用水管道；以及其它如杭州市區(qū)dn600mm主輸水管線；湖北祟陽長約10km dn700mm的飲用水輸水管線；江蘇太倉市區(qū)長約30kmdni200mm的給排水管線等均為玻璃鋼制造?！ ∮糜诮o水領(lǐng)域的纏繞玻璃鋼管道大多為中、小口徑，用于排水領(lǐng)域的大多為大、中口徑，給排水時壓力－般均很低，所以，耐腐蝕性能好、重量輕、安裝方便、水力性能優(yōu)異，一般不能承受高壓力的（加砂）玻璃鋼管道尤其適用于此領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，市政建設(shè)的發(fā)展，玻璃鋼管道在此領(lǐng)域的應(yīng)用將會越來越多。
3．5釀造、發(fā)酵
同給排水領(lǐng)域一樣，釀造、發(fā)酵是近幾年來迅速發(fā)展起來的一個玻璃鋼管罐應(yīng)用市場，由于行業(yè)的特殊性質(zhì)，釀造領(lǐng)域選用的管罐對其衛(wèi)生性能要求較為嚴格，傳統(tǒng)上使用的大多為不銹鋼等無毒材料。近些年來隨著食品級樹脂在我國成功地批量生產(chǎn)，食品級纏繞玻璃鋼管罐得以開發(fā)成功并成為傳統(tǒng)管罐的一種較為理想的替代品，自其投放市場以來便受到用戶的歡迎。目前，國內(nèi)有相當一部分企業(yè)，如南京醬油廠、鎮(zhèn)江醋廠等單位較大量地使用了纏繞玻璃鋼管罐。釀造企業(yè)目前選用的大多是中低壓玻璃鋼管道及直徑在4米以下中小型纏繞玻璃鋼儲罐，主要用作輸送、貯存一些成品、半成品及輔料等。另外，也有一些玻璃鋼儲罐被用作設(shè)備。如：發(fā)酵罐、味精工業(yè)中的中和罐、離子交換柱等。用作設(shè)備時，一般也有溫度、壓力及帶攪拌器的要求。
3．6電力
纏繞成型玻璃鋼管罐另一個重要的應(yīng)用市場是電力行業(yè)，但相比之下，玻璃鋼管道應(yīng)用于電力行業(yè)的較多。迄今，以西藏羊八井地熱電站為代表的地熱電站、以海口發(fā)電廠，湛江市發(fā)電廠為代表的火力電站，以浙江秦山核電站及連云港田灣核電站為代表的核電站等均選用了纏繞玻璃鋼管道?！ ‰娬荆◤S）選用玻璃鋼管道一般用作循環(huán)水管、化水管、補給水管、雨水管及海水脫硫管，它的使用目前正處于方興末艾階段，但我國現(xiàn)階段，電站（廠）建設(shè)數(shù)量有限，再加上玻璃鋼管道的諸多優(yōu)點尚未被電力行業(yè)所認識和接受，所以，在玻璃鋼管道的整個應(yīng)用中，此部分市場尚未占據(jù)很大份額，但有根大市場潛力可挖。
3．7其它
纏繞成型玻璃鋼管罐在我國除了上述幾個應(yīng)用領(lǐng)域外，在造紙、制革、通風、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域也有不同程度的使用，使用的范圍正變得越來越廣，但相對而言，所有這些領(lǐng)域選用的纏繞玻璃鋼管罐的數(shù)量尚十分有限，因而，玻璃鋼管罐在這些領(lǐng)域的應(yīng)用仍需待進一步開拓
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