新型玻纤复合管道ppt课件.pptx

玻纤连续增强复合管道系统,1,一、产品描述,玻纤连续增强热塑性复合管是一种新型高性能玻璃纤维增强的复合管道。以热塑性塑料挤出成型的内层管上，用PP/PE等-玻纤预浸带多层角度交错缠绕形成的增强层，然后再挤出热塑性塑料为外保护层。内外层与玻纤层之间、中间玻纤层之间都是同分子结构、熔融键合，三层完全熔接一体，形成一个实壁管。,2,二、与以往复合管道的优势,1、管壁结构好 由于层与层之间是同晶结构、熔融健合（同质材料同分子结构加热熔合）的复合而成制造的管子，三层完全形成了一个实壁管结构，层与层之间是化学分子之间热熔结合的实密整体，有效解决了层与层之间物理界面结合或者最三者物质粘接结合的最大缺陷。能很好地实现了管内应力、温度传递给增强层的过程。与其它复合管道层与层之间物理性能的挤压包覆复合或者胶粘结合的管道相比完全不同，层与层之间因为是物理结合，两种材质复合之间缺少界面传递应力的过程。 玻纤连续增强热塑性塑料复合管道层与层之间是实壁整体，在输送介质时，管道内壁每个点应力受力均匀，不会产生应力集中、层与层之间不会产生间隙、脱层、管材与管件连接时气渗、液渗、水渗和端面窜水问题。,3,二、与以往复合管道的优势,2、增强方式合理 玻纤连续增强塑料复合管是连续不间断的增强方式，管壁内的每一个点都是增强的，增强材料是带材，通过对带材的角度交错缠绕，层层叠加，是全覆盖全方位的增强方式。钢丝网骨架复合管、孔网钢骨架复合管等是间断式增强方式，间断部位还是由塑料在承受内应力。玻纤预浸带是成连续的带状缠绕的增强方式。,4,二、与以往复合管道的优势,3、管道压力可设计 在玻纤带的性能和缠绕角度缠绕搭接方式确定的情况下，由于连续玻璃纤维增强复合管道是通过缠绕层数来自由设计工作压力的，增强层由单向预浸带逐层缠绕、叠合并固化而成，管道承受的工作压力可随着工程应用要求自由设计。管道的承压能力可以做到很大。管道承压大、安全系数高（3倍设计）、内壁受力均匀、管道运行稳定各种性能就大大提高了。,5,二、与以往复合管道的优势,4、抗蠕变能力、抗外表划伤能力强 塑料的老化（蠕变）、尖状物体损伤外表面导致管道破坏失效是由于受到外界的应力和温度的情况下变形或者破坏程度随时间增强的现象，最后导致失效。增强层承受管道使用过程中的大部分应力，极大的降低了塑料的内部应力，同时也进一步抑制并约束了塑料的蠕变。 玻纤增强的层压复合材料对疲劳裂纹扩张有“止扩”的作用，这是因为当裂纹由表面向内层扩展时，到达某一纤维取向不同的层面时会使得裂纹扩展的断裂能在该层面内发散，这种特性使得管道的疲劳强度大为提高。,6,二、与以往复合管道的优势,5、高弹性高韧性 高弹性表现在： 1）玻纤连续增强的塑料复合管可以做成盘管（从200米到2000米一盘） 2）管道压扁60%，可以回弹99% 3）增强层的预浸带本身就是盘卷包装的，它具有高弹性高韧性。 4）非金属增强材料玻璃纤维丝是高弹性体，具有柔韧、质轻、耐腐蚀强度高等优点。热塑性塑料是粘弹性体。两者复合而成的实壁管道是高弹性高韧性的挠性管，是具有柔性可曲挠的管材。 玻璃纤维增强塑料复合管由于柔韧性好可在1米半径范围内弯曲，施工时可轻易绕过山地，沼泽和农田大大节约了施工时间和施工成本。 柔韧性好具有良好的耐冲击性（可以在瞬间吸收外部冲击力然后回弹）、抗地面车荷载、抗土壤沉降地震能力高，安装时可通过蛇型布局自然补偿，不需要补偿装置，免伸缩节配件。,7,二、与以往复合管道的优势,6、低膨胀系数 玻纤连续增强塑料复合管道的膨胀系数为2.3*10-5，热塑性塑料管道的线膨胀张数为1217*10-5，金属管道是1.0-1.2*10-5。钢塑复合管因为钢与塑料的复合面结合不好，是物理性的组合，两者之间的线膨胀系数差异很大，管材内壁受压较高时，塑料膨胀钢丝收缩；管材内壁温度较高时，塑料膨胀钢丝收缩，致使层间间隙、管件连接处的蠕变和应力松驰，接头处存在漏水。 玻纤连续增强热塑性复合管因管壁形成实壁整体，线膨胀系数又低，不会出现两种材质的线性膨胀问题。,8,二、与以往复合管道的优势,7、薄壁 因为玻纤的强度是塑料的30倍，金属的2倍，钢塑复合管的10倍，所以用很薄的壁厚可以实现同等塑料管很厚的承压能力。在大口径DN300以上的管道中薄壁就非常明显，节约了塑料原材料。降低成本。,9,二、与以往复合管道的优势,8、隔热保温 管道自身属于隔热材料，常温导热系数为0.240.42W/M，与金属管道46W/M 的导热系数相比相差100多倍。其管道表面处于经济的温度范围内，不外加保温材料的管路系统，更佳经济与美观。 管材层与外加保温层在线熔融无缝结合，与管材同步热胀、收缩，隔绝地下水侵入保温层内，保温材料处于永久的干燥体，节能功效更佳显著。,10,二、与以往复合管道的优势,9、降噪音功效 管道系统内壁光滑摩阻小，具有隔音与防震动功效，能使设置在地下室的换热站处于安静状态，免除了设置在地下室的换热站因噪音引起楼内用户的投诉，减少了独立建设换热站的投资款项与占地。,11,三、增强材料分析,1、增强材料是玻纤预浸带（CFRTT) 玻纤预浸带是一种结构性复合材料，是玻璃纤维与热塑性塑料的复合。此管道中的塑料都是用同一种热塑性树脂原料（PE100或者PP100）也就是同质材料,所以能达到完全熔合。,12,三、增强材料分析,2、玻纤预浸带，单向预浸片材（纤维连续增强聚丙烯/聚乙烯复合片材）-CFRTT CFRTT是聚合物基复合材料，由热塑性树脂基体和连续纤维以及一些助剂组成。树脂均匀分布在纤维之间，形成连续相以固定纤维空间位置，并在材料内部传递荷载，树脂基体赋予CFRTT优良的力学性能，热性能、加工性能和耐腐蚀性能，树脂作为CFRTT的载体。,13,三、增强材料分析,3、玻璃纤维（GF） 玻纤原料丰富，成本低廉，又有高的强度，是很好的增强材料。玻璃纤维耐高温（680），不燃，抗腐，隔热，隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但玻纤是脆性的硅酸盐材料（二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等），耐磨性、耐折性、耐扭转性较差。所以玻璃纤维必须先经过浸渍，把玻璃纤维丝包覆在高分子材料中，避免玻璃纤维之间发生内摩擦和玻璃纤维的曲折，避免表面吸附水后加速微裂纹扩展，避免受到腐蚀。,14,三、增强材料分析,4、玻纤预浸带的工艺 玻璃纤维预浸、对玻纤表面进行界面有效处理、供干、内外复合（形成玻纤表面涂覆热塑性聚丙烯/聚乙烯的复合纤维带）,15,三、增强材料分析,5、玻纤预浸带的结构,16,三、增强材料分析,6、玻纤预浸带的物理性能 密度：1.21.6 面密度：450600 颜色：自然色 厚度：0.27-0.32MM 宽度：20MM600MM 拉伸强度：450MPA1200MPA 拉伸模量：23-30GPA 拉伸率：2.7% 弯曲强度：450MPA550MPA 弯曲模量：18-28GPA 热变形温度：150155 层间剥离强度：11MPA,17,三、增强材料分析,18,三、增强材料分析,预浸带,19,四、管的结构,20,四、管的结构,PP/PE-CFRTP是三层复合结构，由用PP100/PE100挤出成型的内衬层、中间层是玻纤PP/PE复合带多层反复缠绕形成要求的连续增强层、最外层是用PP100/PE100挤出包覆在增强层上的外保护层。各层之间必须完全熔接，形成类似于实壁结构，属于完全结合的连续增强热塑性PP/PE复合管。区别于传统的复合管的是，它采用CFRTT高强度的复合材料作为其增强层,其生产工艺是多层反复缠绕热熔成形，分子间熔融结合的复合管道。,21,四、管的结构,内衬层：管材断面最内层，PP/PE100材料制作而成，起导流、防腐和传递内应力的作用。 增强芯层：管材断面中间层，PP/PE玻纤预浸带制作而成，承受内外层应力和管材抗蠕变作用。 外保护层：管材断面最外层，用PP100材料做成，起到保护芯层的作用。,22,五、生产工艺,1、连续式缠绕成型工艺（与STRP工艺相似） 内管挤出成型-增强层多层角度连续缠绕成型-外层挤出成型 增强层：预浸带铺放、缠绕、层合是连续生产的，缠绕机是串连配置多对，每对2个或3个缠绕盘，每盘为一层，需要反复缠绕很多层（4-60层） 适合800MM以内口径的管道生产,23,五、生产工艺,24,五、生产工艺,2、分段式缠绕成型工艺（克拉管、玻璃钢管、钢带管生产工艺） 缠绕机一个，需要多次反复缠绕，效率低 在旋转的衬管上按照要求的布局往复缠绕，并通过加热加压使其完全熔合。通过计算机控制铺放头主动喂入增强带，用喷热力或激光把增强带表面瞬间加热到熔点温度以上，再用压紧滚轮把增强带压合后喷冷空气冷却。增强带可以切断（如在改变方向时），是一种零张力加工。铺放头的工艺参数由计算机控制，铺放头的移动也由计算机控制。 适合大口径300-5000管道生产,25,六、管件的连接,1、热熔,26,六、管件的连接,2、电热熔,27,六、管件的连接,3、翻边热熔,28,六、管件的连接,4、法兰,29,六、管件的连接,5、沟头卡箍,30,六、管件的连接,6、表计连接：管道与流量、温度、压力表（计）等的连接，采用内置金属嵌件的塑料鞍型管件以种植方式（在地下预制作）热熔承插后丝扣连接。,31,六、管件的连接,连接设备,32,六、管件的连接,连接管件,33,六、管件的连接,连接管件爆破试验,34,七、产品的性能,耐压强度 1.0MPA-32.0MPA 线膨胀系数 (1/)2.3*10-5 常温导热系数 (W/M)0.240.42 维卡软化点 PE110,PP130 最高工作温度 pp150 拉伸强度 820mpa 屈服强度 500mpa 环刚度 4kn/ 层间剥离强度 11mpa 爆破压力 压扁试验60% 24小时回弹99%,35,八、应用领域-管道品类,1、热力管道（PP100) 2、大口径给水、引水管道 3、大口径排污（雨水、污水）管道 4、消防管道 5、原油输送管道 6、中高压小口径工业管道 7、天燃汽输送管道 8、电力护套管 9、旧有管道修复管道,36,PP100热力管道适用范围（民用）,热力采暖直埋一二级管网； 热力采暖明装一级、二级管道系统； 采暖地下车库干管、管井干管； 温泉埋地管道系统； 集中热水供应管道系统； 中央空调管道系统。,37,PP100热力管道适用范围（工业）,原油输送 采油高压热水输送 燃气输送 冷却循环水（工艺）管道 耐腐蚀（工艺）管道 低压蒸汽管道 压缩空气管道,38,PE100适用范围,高山、城市、农用引水直埋管网； 原水引水跨海（江）管网； 市政给水直埋管网； 公路、铁路高架、城市强排管道 海水冷却水直埋管网； 海水淡化管道系统； 工业给水、排水、排污管道系统； 矿用耐磨管道系统。,39,九、成本优势分析,1、大口径给水排污管道，因壁薄，有价格优势 以PE100,DN300为例分析材料成本：,PE实壁管： DN355*26.1(1.25mpa),米重27KG，材料价：310.5 DN355*32.3(1.6mpa),米重33KG，材料价：379.5 球墨铸铁管： DN300*7.2,总重323，米价183元 2、小口径的中高压管，在性能和价格上都有绝对优势,40,后期运行经济优势,减低运行电费20%以上； 减少维护人工费用80%以上； 减少维护材料费用80%以上； 全寿命期比金属管减少5次以上改造投资，减低费用10倍以上； 提高安全运行率80%； 降低投诉率80%以上。,41,后期运行体系优势,管道系统非金属化：管路永久无污染，水质长期保持良好。 管路系统去减压池化：系统全密封，确保水体在传输过程不被人为、动植物体二次污染，水质长期保持良好。 管道系统同质化：维修、抢修技术标准化、材料一种化。 使用环境极复杂的情况如高 落差（高山引水、排水）、地质复杂（温泉引水）不需要其它特殊的装置，直接使用管道连接。,42,十、节能环保,薄壁 能节约热塑性塑料的用量 可回收利用 产品成品可回收二次利用 生产废料的可回收利用 生产废料可回收利用 耐腐蚀对水质无污染,43,十一、国内外应用生产情况,我国生产RTP管的历史并不长，目前国内产品尚无统一正式名称。 国内各生产厂家的情况各异，产品在材料选择、结构设计、规格尺寸等方面各不相同，不同厂家的产品不能互换使用，给使用者带来不便，也不利于产品的推广。 目前国产的RTP管已在陆上油气田，如大庆油田、长庆油田、塔里木油田等使用或试用，主要用于输水管线、注醇管线，以及油气的集输管线，而适用于长输管线以及海上油气田的高端产品目前国内尚在研制中。 摘自RTP管道的现状：中国油气田增强热塑性塑料复合管现象（中国石油天然气集团公司管材研究所，非金属与复合材料研究中心，陕西西安710065）,44,十一、国内外应用生产情况,美国Composite Fluid Transfer的Fiberflex-11（获2013年新管材奖项） 外径282mm，壁厚7.6mm，工作压力1.8MPa。内HDPE薄衬，连续玻纤增强聚乙烯带，外抗UV和磨损层。用卡环快速连接，可以熔接。 加拿大FlexPipe Systems Inc的FlexPipe Linpipe 用连续玻纤粗纱不结合的三层结构，内径50-100mm, 压力2.1-10.3MPa，长度可达上千米；最近开发用CFRT带的FlexFlow是全结合的结构，内径150,200mm，压力5.2-10.3MPa，直管段12m，可用电熔管件连接。 荷兰Air