復(fù)合材料管道現(xiàn)狀與未來發(fā)展

1、復(fù)合材料管道現(xiàn)狀與未來發(fā)展,李卓球武漢理工大學(xué),報(bào)告提綱,一、玻璃鋼管道現(xiàn)狀二、若干技術(shù)研究進(jìn)展三、未來發(fā)展四、結(jié)語,一、玻璃鋼管道現(xiàn)狀,玻璃鋼管道目前概況幾個(gè)典型的工程實(shí)例關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(dǎo)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(fù)合管,2010年玻璃鋼管道產(chǎn)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(chǎn)量223萬噸，占其20%。仍是玻璃鋼行業(yè)中產(chǎn)量最大的制品。,2、幾個(gè)典型的工程實(shí)例2.1 引水工程,山西坪上應(yīng)急引水工程一期工程（2008年-2009年）,DN1800；全長：20km；壓力等級(jí)：PN6~PN12,山西坪上應(yīng)急引水工程二期工程（2009年-2010年

3、）,DN1400總長61km，壓力等級(jí)0.5MPa~0.9 MPa,山西省張峰水庫工程,DN1200和DN800，總長32km，壓力等級(jí)1.0MPa~2.4MPa 2009年~2010年,2009年~ 2010年DN1600·DN1800總長50km 壓力等級(jí)：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(jí)：0.4 -1.0MPa全長：73公里,

4、膠州引黃濟(jì)青工程,直徑800mm玻璃鋼夾砂管壓力等級(jí)：0.8MPa剛度等級(jí)：5000全長：35公里,DN2000壓力等級(jí)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(yùn)行成功，至今運(yùn)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(jí)：0.8MPa；,目前國內(nèi)所應(yīng)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(jí)：0.6MPa；剛度：10000N/m2全長：30084米,恒潤集團(tuán),恒潤集團(tuán),DN4000玻璃鋼加砂管（美國未來公司）,2.5 排污工程,長沙水質(zhì)環(huán)境工程DN2000玻璃鋼夾砂

6、頂管壓力等級(jí)： 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(biāo)段DN2600玻璃鋼管道及頂管,直徑2600mm玻璃鋼夾砂管道壓力等級(jí)： 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(diǎn)工程玻璃鋼夾砂管道排污項(xiàng)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(yùn)行，運(yùn)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(chǎng)時(shí)，部分玻璃鋼管道企業(yè)仍堅(jiān)持質(zhì)量第一的原則，堅(jiān)持不參與低價(jià)競爭，在廣東玻璃鋼管道企業(yè)幾乎面臨崩潰的情況下堅(jiān)堅(jiān)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(yù)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(chǎng)提供了機(jī)遇。,2.6 目前玻璃鋼管道的應(yīng)用趨勢(shì),大口徑玻璃鋼加砂管道在引水工程中應(yīng)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(qiáng)度特性具有明顯的優(yōu)勢(shì)；玻璃鋼管在排污、耐腐蝕、水處理管道工程具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是大口徑的管道以及頂管更具有無可取代的優(yōu)勢(shì)；高強(qiáng)度耐腐蝕的特點(diǎn)使得玻璃鋼管道在油田高壓管得到

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

10、連眾復(fù)合材料集團(tuán) HDB、Sb值的長期性能實(shí)驗(yàn)北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院也于近期開展了長期性能試驗(yàn)的研究,中復(fù)連眾HDB長期性能實(shí)驗(yàn),中復(fù)連眾Sb長期性能實(shí)驗(yàn),2 基于新型管材的原材料研究進(jìn)展,關(guān)于樹脂玻璃鋼夾砂管道是海水輸送工程中目前公認(rèn)的選擇。相關(guān)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(chǔ)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(jié)構(gòu)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(cè)量樹脂對(duì)使用壽命的影響，因此，給新樹脂品種在重大管道工程應(yīng)用造成了困難。,關(guān)于纖維,玻璃鋼管道生產(chǎn)使用的增強(qiáng)優(yōu)質(zhì)玻璃纖維越來越多：除優(yōu)質(zhì)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(qiáng)度、彈性模量方面都比E-glass有明顯提高。重慶國際現(xiàn)已有3條線、約16萬噸/年的生產(chǎn)能力。TM-glass是一種無氟無硼、高強(qiáng)高模的無堿玻璃，在耐溫性、耐

12、腐蝕性上與ECT-glass相當(dāng)，拉伸強(qiáng)度、彈性模量較ECT-glass有30%左右的提高。上述產(chǎn)品為提升我國玻璃鋼管道行業(yè)的質(zhì)量，適應(yīng)新產(chǎn)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(zhì)原材料。,關(guān)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(shì)，導(dǎo)致原來設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)合格的玻璃鋼壓力管的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。仍有部分管道生產(chǎn)企業(yè)采用中堿玻璃纖維生產(chǎn)管道，導(dǎo)致了質(zhì)量事故不斷。,人為因素導(dǎo)致質(zhì)量事故,這是不

13、按國家標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)狀表明：由于中堿纖維易受潮導(dǎo)致粘接強(qiáng)度極低。,3、高強(qiáng)高剛度復(fù)合管研究,我校與恒潤集團(tuán)通過2年多的探索，對(duì)其各種組分材料進(jìn)行基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)分析、計(jì)算機(jī)模擬分析等關(guān)鍵技術(shù)與可行性研究，對(duì)國內(nèi)幾乎所有制造相關(guān)設(shè)備的企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，并經(jīng)過詳盡的經(jīng)濟(jì)比較分析，研究出一種高強(qiáng)度高剛度的玻璃鋼與混凝土多基復(fù)合管材。,高強(qiáng)高剛度復(fù)合管生產(chǎn)基地,4、纏繞制造設(shè)備進(jìn)展,纏

14、繞設(shè)備是確保管道生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一定長纏繞仍是我國玻璃鋼管道主要生產(chǎn)方式。濕法加砂已近成熟，幾乎可以代表著國際定長纏繞設(shè)備的發(fā)展水平。連續(xù)纏繞設(shè)備的研制成功代表了我國新一代纏繞設(shè)備發(fā)展方向,在連續(xù)纏繞設(shè)備方面代表國際領(lǐng)先水平的日本積水公司購置了連云港唯德復(fù)合材料設(shè)備公司的全套纏繞設(shè)備。,連云港唯德復(fù)合材料設(shè)備公司,,研制成功連續(xù)纏繞設(shè)備,青島朗通機(jī)器有限公司,連云港市中通復(fù)合材料機(jī)械設(shè)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(zhì)玻璃鋼管道開發(fā)海水淡化玻璃鋼管道纏繞制造設(shè)備的更新?lián)Q代高壓管道發(fā)展,未來發(fā)展機(jī)遇,管道行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中有著不可替代的重要地位，管道是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、重大水利工程、城市給水排水等建設(shè)的主要設(shè)施，被譽(yù)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(shè)施不完善，目前我國城市中還有59%未達(dá)到國家防洪標(biāo)準(zhǔn)，每年汛期均有大量城市進(jìn)水受淹、內(nèi)澇積水。,,根據(jù)建設(shè)部組

16、織中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)編制的《城市供水2010 年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃及2020 年遠(yuǎn)景目標(biāo)》，提出“城市供水水源原則上不應(yīng)少于兩個(gè)”.目前，全國除哈爾濱市外均未實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。因此，城市防洪排澇及第二水源的建設(shè)在未來將迅猛發(fā)展。另一方面，現(xiàn)有的輸水管網(wǎng)部分開始老化，為配合城市原有輸水管網(wǎng)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(chǎn)企業(yè)帶來極大的發(fā)展機(jī)遇。,國家《給水排水工程頂管技術(shù)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(qiáng)塑料頂管排水工程：宜選用玻璃纖維增強(qiáng)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(shí)：優(yōu)先選用玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管。,1 高剛度低成本的新型管材,在腐蝕較強(qiáng)且管徑較大、或腐蝕較強(qiáng)壓力大的管道中，玻璃鋼管道無疑具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 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(dāng)務(wù)之急。 玻璃鋼管道除了人為因素的質(zhì)量問題外，其主要問題在

18、于剛度等級(jí)偏低，而增加剛度則將引起價(jià)格上升。因此，開發(fā)高剛度低成本的新型復(fù)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(jī)遇,鄭州爆管（30年管道陳舊）,寶雞市陳倉大道爆管（劣質(zhì)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(zhì)量事故，影響很壞，導(dǎo)致廣東市場(chǎng)到了崩潰的邊緣。行業(yè)有必要對(duì)此進(jìn)行深刻反省：客觀原因是管材采購方式導(dǎo)致市場(chǎng)混亂；企業(yè)相互降價(jià)，采用劣質(zhì)原樹脂、劣質(zhì)纖維，或是偷工減料等，以犧牲

19、質(zhì)量為代價(jià)。,,經(jīng)過一年多的努力，廣東相關(guān)部門認(rèn)識(shí)到造成質(zhì)量事故的原因；并認(rèn)識(shí)到不是因?yàn)椴Ａт摴艿啦恍?，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(duì)此機(jī)會(huì)倍加珍惜，今后應(yīng)著力推進(jìn)發(fā)展優(yōu)質(zhì)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展優(yōu)質(zhì)的玻璃鋼排污管道。呂琴副會(huì)長剛從臺(tái)灣回來，參觀了美明公司，發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣玻璃鋼管道在水處理方面應(yīng)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(rèn)為生產(chǎn)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(yàn)表明：在輸送含5%硫酸溶液介質(zhì)的內(nèi)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(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)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(nèi)襯增強(qiáng)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(nèi)

21、襯，是確保生產(chǎn)合格排污管道的重要措施。進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)修訂，對(duì)相關(guān)原材料做進(jìn)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(diǎn)。海水淡化既為玻璃鋼管道提供了新的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)也對(duì)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(fēng)機(jī)

22、葉片的樹脂與增強(qiáng)纖維等原材料采取論證準(zhǔn)入方法進(jìn)行。,為海水西送工程所研制的樣管,海水淡化,4 纏繞制造設(shè)備的更新?lián)Q代,定長纏繞設(shè)備仍是我國今后一段時(shí)期主要的生產(chǎn)設(shè)備，但需進(jìn)一步技術(shù)革新；連續(xù)纏繞設(shè)備的自動(dòng)化程度高，門檻高，質(zhì)量保障體系強(qiáng)，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(chǎn)品制造質(zhì)量、降低產(chǎn)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(yīng)用，與其它防腐蝕措施對(duì)比，綜合成本低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)

23、效益好。玻璃鋼管已經(jīng)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(chǎng)合，都最大限度地取代了鋼質(zhì)管道。根據(jù)我國和美國玻璃鋼發(fā)展對(duì)比預(yù)測(cè)：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(jié)語,我國玻璃鋼管道行業(yè)經(jīng)歷了成功、跌宕起伏的曲折后，現(xiàn)在又面臨著新的機(jī)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(yán)峻的問題。歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，發(fā)展與倒退將可能是共存的，讓我們以