玻璃鋼管與不銹鋼套筒比較

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玻璃鋼管與不銹鋼套筒比較

更新時間:2015-12-06 09:20:18 點擊次數:

  一、玻璃鋼管道和不銹鋼套筒總體比較優勢和劣勢在哪些地方。

玻璃鋼管與鋼管的性能對比

玻璃鋼管道

》》玻璃鋼管系列產品

1、玻璃鋼管道

1)耐腐蝕性好,對水質無影響:
玻璃鋼管道能抵抗酸、堿、鹽、海水、未經處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學流體的侵蝕。比傳統管材的使用壽命長,其設計使用壽命一般為50年以上。
對夾砂玻璃鋼管道而言,更多的是在市政、城市輸配管網方面的應用,由于其具有無毒、無銹、無味、對水質無二次污染、無需防腐、使用壽命大大延長、安裝簡便等優點,因此,受到了給排水行業的歡迎。

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2
)防污抗蛀:
不飽和聚酯樹脂的表面潔凈光滑,不會被海洋或污水中的甲貝、菌類等微生物站污蛀附,以致增大糙率;減少過水斷面,增加維護費用。玻璃鋼管道 無這些污染,長期使用潔凈如初。同時由于其內壁光滑,且有優異的抗蝕性能,不會產生水垢和微生物的滋生,有效保證水質,保持水阻的穩定。而傳統管材還存在 日后水阻增大和表面結垢的現象。
3
)耐熱性、抗凍性好:
-30℃狀態下,仍具有良好的韌性和極高的強度,可在-50~80的范圍內長期使用,采用特殊配方的樹脂還可在15O℃以上的溫度工作。
4
)自重輕、強度高,運輸安裝方便;
采用纖維纏繞生產的夾砂玻璃鋼管道,其比重在1.65-2.0,只有鋼的14,但玻璃鋼管的環向拉伸強度為180300MPa,軸向拉伸強度為60150MPa,近似合金鋼。因此,其比強度(強度/比重)是合金鋼的23倍。這樣它就可以接用戶的不間要求,設計成滿足各類承受內、外壓力要求的管道。對于相同管徑的單重。FRP管只有碳素鋼管(鋼板卷管)的1/2.5,鑄鐵管的1/3.5,鋼套筒管的1/8左右,因此運輸安裝十分方便。玻璃鋼管道每節長度12米,比鋼套筒管可減少近三分之二的接頭。它的承插連接方式,安裝快捷簡便,同時降低了吊裝費用,提高了安裝速度。
5
)摩擦阻力小,輸送能力局:
玻璃鋼管內壁非常光滑,糙率和摩阻力很小。糙率系數為0.0084,而鋼套筒管的n值為0.012,因此,玻璃鋼管能顯著減少沿程的流體壓力損失,提高輸送能力:因此,可帶來顯著的經濟效益:
① 
在輸送能力相同時,工程可選用內徑較小的玻璃管道,從而降低一次性的工程投入;
② 
采用同等內徑的管道,玻璃鋼管道可比其他材質管道減少壓頭損失,節省泵送費用;
③ 
可縮短泵送時間,減少長期運行費用。
6
)電、熱絕緣性好:
玻璃鋼是非導體,管道的電絕緣性特優,絕緣電阻在10121015Ω· cm,較適應使用于輸電、電信線路密集區和多雷區;玻璃鋼的傳熱系數很小,只有0.23,是鋼的5‰,管造的保溫性能優異。
7
)耐磨性好:
把含有大量泥漿、沙石的水,裝入管子中進行旋轉磨損影響對比試驗。經30O萬次旋轉后,檢測管內壁的磨損深度如下:用焦油和瓷釉涂層的鋼管為0.53mm,用環氧樹脂和焦油涂層的鋼管為0.52mm;經表面硬化處理的鋼管為0.48mm,玻璃鋼管為0.21mm。由此可以說明其相當耐磨。
8
)維護費用低:
玻璃鋼管由于上述的耐腐、耐磨和抗凍和抗污等性能,因此工程不需要進行防銹、防污、絕緣、保溫等措施和檢修。對地埋管無需作阻極保護,可節約工程維護費用70%以上。1
9
)適應性強:
玻璃鋼管可根據用戶的.各種特定要求,諸如不同的流量、不同的壓力、不同的埋深和載荷情況;設計制造成不同壓力等級和剛度等級的管道。
10
)工程壽命長,安全可靠。
據實驗室的模擬試驗表明:玻璃鋼管適壽命可長達50年以上。
11
)工程綜合效益好:
綜合效益是指由建設投資、安裝維修費用、使用壽命、節能節鋼等多種因素形成的長期性效益。玻璃鋼管道的綜合效益是可取的。特別是管徑越大,其成本越低。當進一步考慮埋入地下的管造可使用好幾代,又無需年年檢修,更可以發揮它優越的綜合效益。

2、鋼套筒管道

1)不耐腐蝕及浸泡;
鋼套筒管在有腐蝕性的地區,如鹽堿地帶、海濱地帶、部分非怕腐蝕地區,管道長期浸泡在腐蝕性的溝槽中;兩年后便會使環筋銹蝕、斷裂。
另外,在國外使用的情況看來。認為管材埋設環境中氯離子含量超過500PPm時極易發生環向鋼筋銹蝕、管道破裂事故。這主要因為:由于水泥漿保護層是后期噴涂施工,與預制的芯管結合不好。往往使外水或濕氣滲入,使預應力鋼筋氧化銹蝕,導致斷裂。
水泥砂漿與鋼筋的粘結界面處理不合理。由于水泥的吸水性;在水分進入管內時;極易破壞該界面并銹蝕鋼筋,由于其為脆性材料,易引起突發事故。
2
)水力性能差、能耗高:
鋼套筒管的糙率系數在0.01150.0125之 間,這樣對于同樣輸水量,同等管徑的管線,其沿程阻力就高。由于其糙率大,使用一段時間后,管道內會因細菌、貝類的滋生繁殖而阻塞管道,隨著使用年限增 長;管內徑會逐漸縮小,阻力增大。小口徑的鋼套筒管,其芯管多采用離心法成型 ,混凝土的水灰比較大,在離心力的作用,粗骨料偏向管的外壁;而管內側由于細骨料和水分的拆出,強度和耐磨性變差。當管內壁受水流長期沖刷和浸泡后,內壁 合發生磨損和剝蝕、隨著糙率增大,水頭損失增加,則需要增大水泵的揚程,同時運行費用因耗電量增大,也大幅度增大。
5
)管材笨重、管件不配套:
鋼套筒管笨重,搬運損壞率高,增加運輸吊裝費用。
6
)由于定長短,接頭多,每公里滲漏的可能性高,且維修困難。

二、技術比較

1、國內技術規范及標準

鋼套筒管:

1)CECS140:2002《給水排水工程埋地管芯纏繞預應力注力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管設計規程》

2)建材行業標準JC625-1996《預應力鋼筒混凝土管》

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玻璃鋼管:

1)建材行業標準JC/T838-1998《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹酯夾砂壓力管》19994月。

2CECS1292001《埋地給水排水玻璃纖維增強熱固性樹酯夾砂管管道工程施工及驗收規程》

說明:

1)鋼筒砼管CECS1402002設計規程僅對該種管體的荷載和斷面受力設計原則作了規定,可操作性較差;夾砂管JC/T838-1998標準,不僅有上述規定,并且對各控制工況管體強度、剛度、穩定的計算方法及以參數采用均作了明確的規定和說明,可操作性較強。

2)鋼筒砼管制作的國家標準20038月已頒發,夾砂筒制作的國家標準即將著手制定。

3)鋼筒砼管現在尚無管型專門的施工及驗收規程;夾砂管已有該管型專門的CECS1292001施工及驗收規程。

2、大口徑使用案例

鋼套筒管:

119963月的行業標準JC625-1996規定其較大直徑為3000mm,較近頒發的國家標準規定較大直徑為4000mm。HBB玻璃鋼管是什么意思?

2)國內已建工程較大直徑為3000mm,已生產出直徑4800mm的單管。

3)國外已建工程較大直徑為4000mm

玻璃鋼管:

119994月行業標準JC/T838-1998規定其較大直徑為3600mm

2)國內已建工程較大直徑為2800mm

3)國外已建工程較大直徑為3700mm

3、管體結構

鋼套筒管:

  1. 1) 管體是由管芯砼、鋼套筒、預應力鋼絲及砂漿保護層組成的鋼筋混凝土結構。
  2. 2) 管體剛度大,環向強度高,軸向強度較差。
  3. 3) 管體較重。
  4. 4) 管體抗沖擊力強,但管內通帶有環狀或螺旋狀裂縫。

玻璃鋼管:

1)管體是由不飽和聚酯樹脂、高強玻璃纖維和石英砂組成的復合材料管。

2)管體強度高、剛度低。

3)管體較輕。

4)管體抗沖擊能力較強。

4、管口

鋼套筒管:

1)管口為雙膠圈止水,相對轉角較小。

2)管口材料為鋼板,易銹蝕。

3)為防止管口銹蝕,管體安裝后,管口內外間隙應用砂漿封堵,使管口成為半剛性口。

玻璃鋼管:

1)管口為雙膠圈止水,相對轉角可根據實際情況進行設計。

2)管口為不夾砂的玻璃鋼,強度很高且不會銹蝕。

3)管口為柔性接口,接轉能力強。

5、運輸與施工

相對于玻璃鋼管,鋼套筒管運輸困難,對路面要求較高;施工時需大型起重及安裝設備,費用較大。

6、工程事故

壓力管道使用過程上的事故可分為管體破壞和管口漏水兩種類型。兩種管材皆為大規模工廠化的正規生產,設計、制造和生產管理各環節上稍有疏忽,就會為工程的使用留下隱患。

鋼套筒管:

1)生產工藝較復雜,單管生產周期長。

2)國內使用的該種管道,已有管口漏水的信息。

3)國外:利比亞使用的DN4000鋼筒砼管由美國人設計、韓國人施工,現已發生因預應力鋼筋銹蝕而爆管的事故。另據同濟大學的實地考察,利比亞、沙特已使用的大口徑鋼筒砼管均發生過管口漏水的事故。

玻璃鋼管:

1)生產工藝較簡單,正規的大廠全部采用電腦程序化控制,單管生產周期較短。

2)二十世紀曾發生多起事故,但中國玻璃鋼協會強調:

1)事故多發生于縣鎮企業、私人企業等沒有嚴格質量管理體系廠家生產的產品。

2)好、二階段生產的玻璃鋼管即短纖維離心管和連續纏繞管,因其自身的缺陷,初期對其又認識不足,在設計不當或其它原因直接用于壓力管線時,也易發生事故。現該兩種管材已基本退出給水管道的市場。

3)中國玻璃鋼協會各負責人均多次強調,由正規大廠家生產的定長交叉纏繞管(即玻璃鋼夾砂管),每年在國內鋪設近千公里,而未發生過工程事故。

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7、水力計算

鋼套筒管的管壁粗糙系數n1=0.012;玻璃鋼管材的管壁粗糙系數n2=0.0084
  通過水力學中的達西公式(1)與曼寧公式(2)的關系,可求得以下的比較:
    Q=ACRi1/2               (1

C=1/n · R1/6                2) 
  式中:Q——流量;
     A——管道的過水斷面積對于圓管
        A=π/4 · D2
        C——謝才阻力系數;
        i——水力坡度;
        n——管道的粗糙系數;
        R——水力半徑,對于園管R=D/4
  將(2)式代入(1)式得:
      Q=K/n · D8/3 i 1/2           (3
  式中:D——管徑;
        K=π/4 · 1/42/3
  (1)當管道輸水流量,水頭損失一致時,則:
        D2/D1 = (n2/n1)3/8 = (0.0084/0.012)3/8 = 87.5%
  (2)當管內徑、水頭損失一致時,則:
        Q2/Q1 = n1/n2 = 0.012/0.0084 = 1.43  
  (3)當管內徑、輸水流量一致時,則:
        i2 / i1 = (n2/n1)2 = (0.0084/0.012)2 = 0.49  
  因此,對各類管材評述時,應考慮以上因素。

本工程要求:

日送水量為100萬噸

管線長度為11公里

局部損失按沿程損失的10%計算

則:

每秒流量Q=1000000/24/60/60=11.574m3/s

H=10.294×(1+Kn2D-16/3Q2L

H:沿程損失

K:局部損失占沿程損失比率

n:管道的粗糙系數

D:管道直徑

Q:流量

L:管線長度

方案一:

管徑均為2.4

玻璃鋼管:

H=10.294×(1+0.1)×0.00842×2.4-16/3×11.5742×11000

=11

鋼套筒管:

H=10.294×(1+0.1)×0.00842×2.4-16/3×11.5742×11000

=22.5

也就是說當選用玻璃鋼管時只許11米水頭,而用鋼套筒管時需要22.5米水頭。從而年泵耗增大

能源利用率按75%計算,每度電以0.7元計算,每年按365天計算。

則每年泵耗鋼套筒管比玻璃鋼管增加:

22.5-11)×1000000×1000×9.8×2.77777-4/1000×365×0.7/0.75

=1066萬元

方案二:

確定工作壓力40米水頭

玻璃鋼管:

40=10.294×(1+0.1)×0.00842×D-16/3×11.5742×11000

D=1.885m 管道直徑取1.9

則鋼套筒管的直徑為:

D=D1/0.875=2.155m 管道直徑取2.2

8、重量比較

方案一:

(公斤/米) 

 

DN2400玻璃鋼管

DN2400鋼套筒管

 

578

3840

方案二:

(公斤/米) 

 

DN1900玻璃鋼管

DN2200鋼套筒管

 

380

3036

 

9、總造價比較

方案一:

(萬元)

 

 

DN2400玻璃鋼管

DN2400鋼套筒管

管材造價

3608

3300

運輸造價

73.7

198

安裝造價

180.4

495

土工造價

451

506

 

4313.1

4499

 

說明:1、管道壓力等級為:0.25MPa;剛度等級為:5000N/m2

2、運輸距離同為100公里。

3、玻璃鋼管道12/根。鋼套筒管5/根。

4、管頂敷土為2米。

5、管道運行時可節約1066萬元/ 

方案二:

(萬元) 

 

DN1900玻璃鋼管

DN2200鋼套筒管

管材造價

2838

2750

運輸造價

73.7

176

安裝造價

141.9

412.5

土工造價

386.1

448.8

 

3439.7

3787.3

 說明:1、管道壓力等級為:0.6MPa;剛度等級為:5000N/m2

2、運輸距離同為100公里。

3、玻璃鋼管道12/根。鋼套筒管5/根。

4、管頂敷土為2米。

三、近兩年玻璃鋼管道的使用情況

近兩年,玻璃鋼管供應商選擇陜西暢元玻璃鋼制品廠,玻璃鋼管道在全國各地使用了近千公里。口徑比較大的給水工程有:2001年的云南掌鳩河引水工程,管道直徑1800mm、管線長度18公里;2002年的云南松花壩引水工程,管道直徑1600mm、管線長度9.4公里。在天津附近的給水工程有:2002年的天津靜海引水工程,管道直徑800mm。目前正在建設的大口徑給水工程有:2002年的新疆引額濟烏工程,管道直徑3100mm、管線長度11公里;2003年的廣東南洲水廠工程,管道直徑2200mm、管線長度19公里。

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