CN103062522A

CN103062522A - 一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道

Info

Publication number: CN103062522A
Application number: CN2013100008738A
Authority: CN
Inventors: 陈瑞; 姚一多; 龚震; 王永奎
Original assignee: GUIZHOU SOUTHWEST PIPELINE CO Ltd
Current assignee: GUIZHOU SOUTHWEST PIPELINE CO Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，是以不饱和聚酯树脂、环氧树脂为基体材料，以无机非金属颗粒材料为填充料，用纤维材料按照往复式纤维缠绕工艺制成的一种管道，其结构由外至内包括外表层(1)、外结构层(2)、夹砂层(3)、内结构层(4)和内衬层(5)。本发明具有生产、使用、维护成本低，环保、节能、耐腐蚀、强度高、重量轻、温度适应性强及使用寿命长等特点，具有很高的推广使用价值。

Description

一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道

技术领域

本发明涉及一种玻璃钢管道，特别是一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道,属于化工工程技术领域。

背景技术

玻璃钢(FRP)管道自20世纪40年代第一条用于化学防腐工程的玻璃钢管线问世起，便开始了其光辉的发展历程。尤其在80年代后缠绕玻璃钢管道在石油工业、化学工业、建筑工业、市政供水和污水处理等逐步推广应用并得到快速发展，玻璃钢管道的推广应用，有效地解决了石油化工等行业金属管道的严重腐蚀问题，并延长了管道的使用寿命，降低工程总成本，这一突出优点为玻璃钢管道的发展打下了良好的基础。传统的玻璃钢管其管壁是由二层功能层和一层结构层组成，即由内衬层、外保护层及结构层组成。玻璃钢管道在承受内压的同时一般均要承受一定的外压，特别是地下管道承受的外载荷较大，它包括上压力、地面活载荷和施工时的真空压力等，因而对管刚度有较高的要求，通常解决的办法是增加壁厚，即通过增加玻璃钢的用量来满足刚度的要求。但这样做的结果是使玻璃钢管的生产成本大幅度上升，影响了玻璃钢管的推广使用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道,它具有生产成本低，环保、节能、耐腐蚀、强度高的特点，有很高的推广使用价值。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，是以不饱和聚酯树脂、环氧树脂为基体材料，以无机非金属颗粒材料为填充料，用纤维材料按照传统的往复式纤维缠绕工艺制成的一种管道，其结构由外至内包括外表层、外结构层、夹砂层、内结构层和内衬层。

上述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述不饱和聚酯树脂为邻苯型或间苯型不饱和聚酯树脂。

前述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述基体材料中添加有固化剂和促进剂。

前述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述固化剂为过氧化甲乙酮；所述促进剂为环烷酸钴。

前述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述无机非金属颗粒材料为石英砂或碳酸钙颗粒。

前述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述无机非金属颗粒材料的粒度为0.3～0.9ｍｍ。

前述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，所述纤维材料为表面毡、短切毡、针织毡、网格布、无捻粗纱或布带。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、降低生产、使用成本。纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，是在纤维缠绕工艺中，利用加强层将石英砂夹入其中，使其具有“三明治”式夹芯的结构，这样即降低了管道的玻璃钢综合造价成本，又提高了管道的整体刚度和强度，可为建设工程节约大量资金。人们通过力学分析，发现在外压作用下管壁中心附近区域的正应力很小，虽然剪应力相对高于其它区域，但由于整个管壁中剪应力均较低，因此这一区域的材料处于低应力状态，完全可以利用树脂砂浆这一低成本的材料来代替管壁中心附近的玻璃钢材料，从而形成用树脂砂浆夹芯的玻璃钢夹砂管管壁结构。其管壁是以不饱和聚酯树脂等基体、砂浆为夹芯的“三明治”式的玻璃钢夹层结构，既保留了缠绕玻璃钢管道质量轻、强度高、耐腐蚀等特点，又通过管壁夹砂，在降低成本的同时，又有效地提高管道的截面系数，从根本上克服了因玻璃钢弹性模量低而带来的刚性不足，使管道具有可设计性。其比强度、比模量优于传统钢管、铸铁管、预应力混凝土管，其性能成本比在各种输水管道中独具优势，因此在建筑、环保、石油、化工、煤炭、冶炼、市政工程、农田灌溉管网等领域有着很高的推广使用价值。

2、具有可靠性高和安全性好的特点，环保、节能、轻质高强、抗腐蚀、使用寿命长。

（1）耐腐蚀性：化学惰性的材质，耐腐蚀性优异，可抗酸、碱、盐溶液及海水、任何污水等腐蚀介质。

（2）机械强度高：耐水压强度，耐外压强度和耐冲击强度均良好并可按要求的压力设计制造管道和管件。

（3）温度适应性强：使用温度范围大于-70摄氏度小于250摄氏度，冰冻介质下管道不会发生冻裂。

（4）流体阻力小：管道内壁光滑，粗糙系数0.0084,相同流量下,管径可予缩小。

（5）重量轻，寿命长：质轻，运输便利，施工费用低，无须维修，使用寿命长达50年以上。

（6）保持水质：环保、无毒，输送饮水用水，无任何异味，且长期使用不结垢，避光条件下不产生微生物，能保持长期水质卫生。

3、维护成本低：本发明由于具备上述的耐腐，耐磨和抗冻和抗污等性能，因此工程不需要进行防锈，防污，绝缘，保温等措施和检修。对地埋管无需作阴极保护，可节约工程维护费用达70％以上。

4、本发明产品经测试，各项指标均超出了铸铁管、水泥管道的性能指标，具有较强的可替代性，尤其是在运输、施工、使用寿命等方面所具有的无可比拟的优势。其性能经国家玻璃钢制品质量监督检验中心检测结果见表1。

表1纤维缠绕玻璃钢夹砂管道性能测试结果

本发明产品在实际使用条件下的可靠性、耐久性、安全性的考核情况经贵州省疾病预防控制中心检测，结果见表2。

表2玻璃钢夹砂管道性能测试结果

本发明与玻璃钢管、石墨铸铁管及水泥管性能比较见表3。

表3

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图中的标记为：1-外表层、2-外结构层、3-夹砂层、4-内结构层、5-内衬层。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1。如图1所示，由外至内包括外表层1、外结构层2、夹砂层3、内结构层4和内衬层5；是以邻苯型不饱和聚酯树脂为基体材料；添加有固化剂过氧化甲乙酮和促进剂环烷酸钴；以粒度为0.3～0.9ｍｍ石英砂或碳酸钙颗粒为填充料；并用表面毡、短切毡、无捻粗纱，按照常规往复式纤维缠绕工艺方法而成型。纤维缠绕工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维或布带、预浸纱等按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。纤维的缠绕方式和缠绕结构，对管道的刚度和强度有重要的影响。往复式纤维缠绕工艺（属于定长法）：在这种工艺方法中，浸胶槽随转动的芯模作往复运动，长玻纤维以一定的斜角相对于芯模轴铺放，铺角（即缠绕角）受浸胶槽的移动速度和芯模转速之比控制，浸胶槽的平移运动由计算机化的机-电控制，缠绕层数逐渐增加，达到设计的壁厚为止。缠绕完成后，使制品中的树脂基本固化，固化后从玻璃钢管中脱出芯模。

实施例2。如图1所示，由外至内包括外表层1、外结构层2、夹砂层3、内结构层4和内衬层5；是以间苯型不饱和聚酯树脂为基体材料；添加有固化剂过氧化甲乙酮和促进剂环烷酸钴。以粒度为0.3～0.9ｍｍ石英砂或碳酸钙颗粒为填充料；并用表面毡、短切毡、网格布、布带，按照常规往复式纤维缠绕工艺方法而成型。

实施例3。如图1所示，由外至内包括外表层1、外结构层2、夹砂层3、内结构层4和内衬层5；以环氧树脂为基体材料；添加有固化剂过氧化甲乙酮和促进剂环烷酸钴。以粒度为0.3～0.9ｍｍ石英砂、碳酸钙颗粒为填充料；并用表面毡、短切毡、针织毡、网格布、无捻粗纱、布带等纤维材料，按照常规往复式纤维缠绕工艺方法而成型。

Claims

1.一种纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：以不饱和聚酯树脂、环氧树脂为基体材料，以无机非金属颗粒材料为填充料，用纤维材料按照往复式纤维缠绕工艺制成，其结构由外至内包括外表层(1)、外结构层(2)、夹砂层(3)、内结构层(4)和内衬层(5)。

2.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型或间苯型不饱和聚酯树脂。

3.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述的基体材料中添加有固化剂和促进剂。

4.根据权利要求3所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述固化剂为过氧化甲乙酮；所述促进剂为环烷酸钴。

5.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述的无机非金属颗粒材料为石英砂或碳酸钙颗粒。

6.根据权利要求1或5所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述无机非金属颗粒材料的粒度为0.3～0.9ｍｍ。

7.根据权利要求1所述的纤维缠绕玻璃钢夹砂管道，其特征在于：所述纤维材料为表面毡、短切毡、针织毡、网格布、无捻粗纱或布带。