玻璃钢管道安装的几点思考

摘要：本文主要论述了管路连接形式的选择，管路保护的设计，并简要分析了影响管道安装质量的常见原因。

关键词：管道安装 玻璃钢

中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：

纤维缠绕着玻璃钢管道由于具有轻质、高强、耐腐蚀、水力学性能优异、安装方便等优点，其在石油、化工、电力、市政府等领域的应用已越来越被人们所重视。纤维缠绕玻璃钢管的应用是一个工程系统，不是单一的部件，在该系统中，安装也是非常重要的一环，如果安装不合格，生产出的产品的最终使用效果。

纤维缠绕玻璃钢管道的安装是一个比较复杂的系统工程，设计内容比较广。再次，笔者根据长期从事玻璃钢管路设计、安装的经验，仅对管路的连接、保护和渗漏的常见原因进行分析和论述。

1 管路连接形式的选择

1.1 “O”形橡胶密封圈承插式连接

该连接可分单圈、双圈、单圈锁紧、双圈锁紧四种形式。“O”型圈连接因其在轴向有一定的伸缩余地及两管间可有微小角度的偏转，被称为柔性连接，其优点是能自动消除因温度变化引起的热胀冷缩和热应力，无需手糊，安装迅速。较合适于轴向载荷较小的中、低压长距离管线。尤其是海底铺设或有大量地下水无法进行手糊操作的地下管线，但不适合淤积地段、起伏较多、转弯较多的管路系统。

对于单“O”型圈连接的管道，按头偏角以不大于1为宜，双“O”型连接的管道，街头偏角不大于2.5为宜。“O”型圈的径向压缩量以30%～40%、生长量在10%～20%之间，即邵氏硬度55～65为最佳。

“O”型圈连接的管路，可以在两个“O”型圈之间注水进行密封性检验，而不必将整个管路中注满水，从而可大大的缩短试压时间，节省试压费用。

影响“O”型圈连接质量的主要原因，通常是承插口的配合间隙及“O”型圈的硬度；硬度太小，间隙过小，会将“O”型圈挤坏。

1.2锥度承插胶接

该连接是在锥度胶面上刷上与内衬树脂相同的粘结剂。对正插入校直后，再在外面进行一定强度的包缠增强。其承插面的经验锥度一般为1/32，配合间隙为1～2mm，最大偏转角1.5，其特点是刚性好。抗径向剪切能力高，插接方便，手糊操作量小，密封可靠，适合于地上、地下、各种口径的中、高压长距离管路及各种地质状态。

1.3对接

对接的优点是施工方便，可以在管道的任何部位进行切割糊制，而不受尺寸的限制，成本低，适用性强。粘结强度及密封性能的好坏与粘接尺寸（厚度、宽度）和成型工艺有关，最常见的质量问题是因封口处理不高，而出现层间渗漏。

1.4法兰保护

优点好似可拆卸，并能实现与其他材质的部件相接，最常见的原因是根部开裂而出现的渗漏和密封面渗漏。

管路保护

2.1 埋地与架空

玻璃钢管属柔性管范畴埋地管的安装实际是一个管-土壤体系。其变形行为主要取决于管子自身高度、荷载大小和管体周围土壤的约束作用。因此管沟形状、回填土性质及其密实度对保持管道长期性能的稳定是至关重要的、

管沟的宽度与管道直径有关，可按表1选取。最小埋没深度由设计确定，是否需要增加管沟宽度和埋没深度，要依土壤条件和回填土类型而定。

表1 管沟宽度

管道底部如遇到坚硬的大石块、易于流失或体积随含湿量变化的土质，必须将上诉不适合作基础的土壤掘出。基础区上网宽度应一致，至少要雅实到标准葡氏密度的90%，并于主要管区回填材料的抗力等效。回填土可采用原土壤体系中的好土壤，不能采用冻结材料、垃圾废料以及石块、有机材料等回填，回填应分层进行，逐次夯实至葡氏密度的85％，不允许采用渗水或加高回填土的办法来提高密实度，埋地管安装的根本问题，就是让管沟基础和管区回填土产生一定的约束力，对管道起到支撑和保护作用。

地上玻璃钢管的安装，则是管支架体系，其原则是避免管线因不合理支撑和锚固造成管体承受过大的应力或应变，保证长期挠度保持在可接受的限度内。

支撑、导向、锚固应避免线接触和点荷载，其最小支撑面角度应不小于120度。支撑带宽度不少于公称直径的1／3，支架不能出现沉降，所有较重的部件(如阀门、泵)均应单独设立支承，凡是可能遭受机械损伤的部位，都应采取保护措施，其最大水平支撑间距应按计算或制造厂的建议设置。

Lmax＝7．49×10-2(AmEbI／0．013W)式中:Lmax为最大水平支撑间距m；

m为中点许用挠度(对玻璃钢管而言，标准值为0．5)；

Eb为弯曲弹性模量Pa；

W＝Wp十WlN／m；

Wl为管道自重N／m；

Wi。为液体重量N／m；

Wi-＝pVp／12；

F为液体比重N／m3;

Vp为每米直线长度的管道体积m3/m;

Vp为 (D／12)2／4；

L为直线长度(用1m时，得N／m)；

I为管道截面系数m4

d为管道外径m，

D为管道内径m。

热应力消除

在温差较大的长距离地上管线中，采用一定量的伸缩节，可以有效地消除热应力及热膨胀，防止因管线无法自由伸长而产生弯曲变形，并隔断泵、阀的振动，防止个别支墩沉降引起管路破坏。

在伸缩量不大、走向多变的工艺管网中，其热应力可以靠设置自由端(如弯头、变形装置)及自然走势来消除，因为纤维缠绕玻璃钢管的弹性模量较低(一般只有钢管的4％左右)；较低的弹性模量使端部热载荷显著减少，只占管材许用应力的5％～10％，管材本身完全可以承受，值得指出的是，此时须采用滑动支撑或在 固定支撑上加垫防磨垫块。

在埋地管路中，其轴向热应力可由土壤的摩擦阻力及管壁应力来消除。环向热应力的存在，可限制部分土壤施加于管道的力，从而有利于管道。

止推座与间距锚固

在玻璃钢管路中，一般下推荐使用端部止推座，因为一旦设置了止推座，管道的轴向移动就会被限制，管体所受因内压及热应力而产生的轴向应力就会由拉应力转变为压应力，玻璃 钢管的拉伸强度主要由纤维提供，而压缩强度主要由基体承受。纤维缠绕玻璃钢管结构层含胶量较低，其压缩强度远比拉伸强度低得多，管道就会因压应力而使基体材料产生微裂纹，导致管材耐压、防渗性能的降低，弊大于利，这已是被工程实践所证明的。

在工程实践中，更多的是推荐使用定位间距锚固法。将管道系统分割为若干直管段，在有限的封闭区间内，因约束而产生的压缩应力．管壁尚可吸收，从而避免纵向失稳。

计算最大许用定位间距的方程为：

2．4波动压力与水锤作用

路系统内由于流体速度的不稳定而引起的压力变化称为波动压力。在某些情况下，如阀门快速启闭、停泵、突然的气体释放等，会引起流速的突然变化及水流动量的急剧变化，而产生水锤作用。玻璃钢管道的弹性模量比钢管低得多，柔性好，对波动压力具有吸收和自阻尼作用．因而波动压力对管路的作用比金属管路 低。玻璃钢管的允许波动压力值为1．4Pw(Pw工作压力)。但玻璃钢管的耐瞬时憋压能力较低，实践证明，对于耐压能力可达20MPa的管材(ci,80)，采用瞬时加压方式，达2．0MPa时就有可能破坏，耐压能力仅为连续稳定加压工作状态的1／10。这是因为通常使用的聚酯玻璃钢管体积收缩率较大，而且其甚体材料和增强材料的体积收缩串、断裂延伸率、弹性模址有昔较大的差异，其应变速率下能保待一致，存在滞后效应。当复合界面较差，应力的瞬时变化速率太高时，易导致界面散裂，并整个击破。因此，对有可能产生水锤作用和瞬时憋压的管路，应进行水锤分析和计算。

水锤效应造成的冲击压力常用方程来计算：

Ps＝(a’e／(SG／2．3)(AV)其中：9—12／((1，g)(㈠K+D I·t)

式中：Ps为冲击压力，相对于公称压力的偏差；9为波速沾V为流速变化，F为液体比重； K为液体的体积压缩模量；E为管壁材料的弹 性模量；d为管内径；T为管壁厚度；e为重力加 速度常数；式中系数为英制单位所得。

影响安装质量的常见原因

由于受施工现场环境、条件的限制，有时一些质量保证技术措施很准实施，时玻璃钢管道安装而言，其质量保证比在工厂要困难得多。因此严格按照有关安装施工工艺规范，加强现场管理，精心施工，严格把关，坚持记施工日记、经常进行质量原因分析，总结经验教训，这讨确保安装工程质量非常重要。

影响玻璃钢管路系统质址的最常见的现象是渗漏，下文探讨的质世问题，不涉及设计和生产过程中质量问题。

3．1管体渗漏

（1）在运输搬运进程中下合理的装卸、放置方法，易使管体受冲击，碰撞而产生缺陷，其目视特征是局部泛白，渗漏特点是冒汗。

（2）在吊装、运输、向管沟中铺放时，支点间距过大，尤其是刚度富裕量小的中小口径低压管材，会使管体因挠曲变形过大而产生损坏。其目视特征是管体可见较有规律的环向裂纹：

3．2接口渗漏

接口渗漏主要与环境、条件、操作者的技术熟练程度、责任心等有关。

（1）带水操作，内层下固。

（2）接口未扣磨至内衬，表面打磨不够，粘有脏物，影响手糊界面粘结强度。

（3）接口间隙太宽，两管错位。

（4）手糊时，辊压不足，气泡太多，有条虫状、贯通类气孔。

（5）接口密封处使用了收缩率大的腻子，制品含胶量太低。

3.3 “O”型密封接头渗漏

（1）承口变形失圆，直径变大的方向胶固压缩址不足。

（2）与胶圈接触的密封面有分层、轴向划痕、气孔、沟槽、不平整等外观缺陷。

（3）“O”型橡胶圈有裂纹、凹凸、接头等质量缺陷。

（4）“O”型橡胶圈硬度太大，压缩量不够，储存太久失去弹性等。

（5）插管与承管轴线偏角太大。3.4法兰、三通渗漏

（1）法兰与管体轴线不垂直．受力不均，导致恨部开裂。

（2）法兰厚薄不均，背面不平整，螺帽与法兰面不能全部接触或预紧螺栓时没能耐称上紧，导致法兰受力不均根部出现微裂纹。

（3）垫片材质不易压缩，采用了双层或多层垫片。

（4）螺栓有松有紧。

（5）三通主管与支管的马鞍形接口吻合不好。

（6）三通根部加强厚度不够，强度不足。

4结束语

纤维缠绕玻璃钢管道的安装是一门较复杂、系统的实甲性利‘学课题，其重要性已越来越被人们所重视，需大家共同去发展和完善。KeVlar／聚合物绳修复报废巨型冷却塔

英国研制成功的Farafil牌筋，采用平行的Kev)nr—49纤维做增强芯、外层是很厚的耐腐蚀、耐紫外线的聚合物。该筋的外径135mm，比重1．56(是钢的20％)，每米重量149g、破坏力10.5t。当受拉 伸力时产有抑制热膨胀的作用，因此在高温环境里预应力不减小。长、短期的物理性能可满足后拉伸应用(如：做箍)的要求。该筋在土木工程中的应用很广，例如：①牵引绳；②后拉伸(如：箍)单一结构或符合结构；②对危险结构进行后拉伸修理；④修建建筑物；⑤维护地

震坏的建筑；⑥基础的加强筋地锚糸统。

英兰Doncator城附近的ThrpeMarsh火力发电厂有3座巨型钢筋混凝土冷却塔。1985年年 底发现3座塔严重破裂，裂缝最宽达60mm，铅垂长度最长的25m，塔壁内钢筋已锈蚀掉了。

修复人员将31根Parafil牌筋拧成一股绳，用该绳箍住塔顶部以及危险的部位，沿绳每50m处往，绳与桩连接牢固，桩与桩之间的中点用千斤顶张拉，绳延伸到塔边缘外20m处锚定，接着安全的地堵塞、密封所有裂缝。不危险部位的绳只延伸到塔边缘6m处就锚定，其余与上十日同。这样3个废塔塔顺利地修好了。英国中央发电委员会指出，此修理工程的费用为50万英磅，仅占重新建塔NH的25％。