玻璃钢管材与其它管材的技术经济比较与分析

1玻璃钢管材与其它管材的技术经济比较与分析1.概述本文通过玻璃钢夹砂管道与钢管、预应力钢筒混凝土管PCCP材。玻璃钢夹砂管道是通过在玻璃钢管道管壁厚度的中间部位参加精选的硅世界上很多国家开头推广应用，并且逐年递增，比方，在美国，80年月初的122001990年的玻璃钢夹砂管道用量就已14800公里。种更具有竞争力的管材。玻璃钢管〔RPMP〕与钢管的比较与分析度来看，玻璃钢夹砂管和钢管都具有优良的特性。但在耐腐蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装、以及价格等方面，玻璃钢夹砂管比钢管更优越、更具有竞争力。一、技术性能比较设计的敏捷性玻璃钢管设计敏捷，可针对任何一种适用的技术参数组合进展设计和制肯定程度上具备这种特点。强度性能玻璃钢管具有优良的强度性能，最大容许工作压力可到达6.4MPa，设计61、抗拉强度：依据纤维铺设与含量状况，玻璃钢管的表观环向抗拉强度可在140~520MPa70~320MPa2、抗弯强度：依据纤维铺设与含量状况，玻璃钢管的表观环向抗弯强度可在154~340MPa3、冲击强度：将Φ26001.8m刚度性能何刚度要求。钢管本身刚度足够大，可不用考虑。〔如载重汽车简洁被剪切破坏或断裂。使用寿命650〔见AWWA、ASTM。20钢管在埋入地下运行时，管内水质、四周土壤、地下水，埋设地带四周是否存在电场等因素，均会使管内外壁产生腐蚀。因此，标准规定：管体内外外表应寿命。水力特性比较玻璃钢管的内壁格外光滑，玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数C160～165，其保守的设计值〔按50〕为150。钢管的C电化学腐蚀反映在内壁结垢造成的。钢管与玻璃钢管的流量进展比较的数据。由于钢管确实定粗糙度为0.05mm，腐蚀后的钢管确实定粗糙度为3mm，腐蚀后是未腐蚀钢管确实定粗糙60取钢管的Hazen-Williams平均粗糙系数C值为10C为121436%。能耗比较由于钢管的Hazen-Williams粗糙系数C加；其二是由于在管状态下，玻璃钢管远比钢管要光滑。值得指出的是：在2560而玻璃钢管线的功率根本保持不变。现按同样的流量进展能耗比较：610坡高为零，其中钢管确实定粗糙度取平均值1.65mm。则：玻璃钢管的扬程为30.85m，58.62m1.9管道运行时将大大增加后期本钱。水质玻璃钢管的内衬承受食品级树脂，可确保水质到达国家标准〔JC586～1995条件下的玻璃钢管的内壁不滋长微生物，因此埋地的玻璃钢管可进一步确保自来水的质量。由于钢管必需涂覆涂料，因此GB1329591和玻璃钢管内壁的光滑性，且长期使用后会产生腐蚀，因而会生长微生物和结垢，从而影响水质。防渗漏性能和抗水锤力量玻璃钢管承受双环橡胶密封胶圈承插连接，安装时在连接处100%打压试验，可确保接头密封性能100%合格。此外，由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料，管身不仅不会由里往外渗水〔如往外渗的污水影响农田不行能由外往里渗〔如管外部的污水往里渗将影响管内的水质。在钢管的焊接处。由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性间超压产生破坏。由此可见，玻璃钢管材的防渗性比钢管要优越得多。适用性、安全和环保特性于食品级树脂等原材料质量稳定，经多年使用效果良好。玻璃钢管由构造稳定的无机非金属材料和大分子链的有机材料构成，管用和瞬间超压产生破坏，又不会对所输送的水质和环境水土产生影响，因此，内壁光滑，水流阻力小，特别是在有重力流的状况下，所需的加压设备少，节约运行动力。一般状况下，玻璃钢夹砂管的运行费用比其他管材低20%左右。砂管根本上是免维护的。国内外正在运行管道的良好表现也证明白这一点。抗剥离性能1〕ANSI/AWWAC950－95〔HD1000050性能衰减程度是完全能够到达其最低使用要求的。英砂均属典型的无机非金属材料，起增加作用，具有抱负的组份和构造强度，材料，在成型过程中发生化学反响，从低分子线性构造转变成具有粘附力好，离。材料构成的防渗漏层，然后是环向和穿插缠绕的无碱无捻玻璃纤维和树脂浑然一体。流冲击等外部因素作用下较易剥离。抗冻性能玻璃钢管属柔性管，断裂延长率较高，弹性好，导热系数低，属非金属保1/3~1/2抗变形和根底不均匀沉降力量玻璃钢管既具备足够的抗外部荷载和变形的刚度性能，又具有肯定的柔强的抗变形和不均匀沉降力量，对地震等外力有较强的抵抗力量。维护与修理卡头在不影响供水的状况下于最短时间内解决问题。钢管一旦损坏或爆管，修理相当困难。二、经济分析运输、安装与维护的运输和安装供给了便利，同时也削减了运费，增加了安装的牢靠性。玻璃钢管在运行过程中根本上无须任何维护，而钢管由于耐腐蚀性能差，需要不断实行防腐维护措施，有时还需实行阴极保护等措施。价格玻璃钢夹砂管材的单价要比钢管低10%至2020DN1600mm2400/米，玻璃钢管不超过2023元/米。玻璃钢管与球墨铸铁管的比较与分析球墨铸铁管是一种经过球化和孕育处理铁水后，承受离心法浇筑而成的。700800球墨铸铁。其主要优点是：抗拉强度高，断裂延长率高，耐腐蚀性能优于钢管280700m〔1998年9月出版，并于1991年公布了《离心铸造球墨铸铁管》标准。该标准规定了φ700〔N1X蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装及价格等方面分析，玻璃钢夹砂管比球墨铸铁管更优越、更具有竞争力。防腐性能与使用寿命优良的防腐蚀性能是玻璃钢管最突出的优点之一，这不仅使得玻璃钢管50〔见AWWA、ASTM。尽管球墨铸铁管的耐腐蚀性能比钢管强，但球墨铸铁管在埋入地下运行时，管内水质、四周土壤、地下水，埋设地带四周是否存在电场等因素，均会〔。因此〔GBI3295-91〕标准规定：材质不同，在长期运作中，受到气候冷热、水力冲击等作用，简洁产生界面分化学腐蚀等，必将削减使用寿命。水力特性比较玻璃钢管的内壁格外光滑，玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数C160～165，其保守的设计值〔按50〕为150管的C值均为为12，经使用后为C65〔见图。C外表铁分子产生氧化作用和电化学腐蚀反映在内壁结垢造成的。承受文献《FRP〔中国玻璃钢工业协会。国家建材局玻璃钢争论设计院，19983〕对钢管与玻璃钢管的流量进展比较的数据。由于60〔GB13295-91〕标准规定：外表缺陷不得大于〔α+0.05T〕mm。以φ1000管为例：其容许外表缺陷可为〔α+0.75〕mm33mm。因此，球墨铸铁管与钢管的水力特性相差不大。取球墨铸铁管的Hazen-Williams平均粗糙系数C100，玻璃钢管的C150121436%。能耗比较Hazen-WilliamsC铁管管与玻璃钢管的能耗进展了比较：钢管玻璃钢管由图2可见，球墨铸铁管管线的能耗远大于玻璃钢管线。其主要缘由有2560水质比较1013玻璃钢管的内衬承受食品级树脂，可确保水质到达国家标准〔JC58～1995水的质量。由于球墨铸铁管必需涂覆涂料，因此GB1329591会产生腐蚀，因而会生长微生物和结垢，从而影响水质。防渗性和抗水锤力量比较100%打压试验，可确保接头密封性能100%合格。此外，由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料，管身不仅不会由里往外渗水〔如往外渗的污水影响农田不行能由外往里渗〔如管外部的污水往里渗将影响管内的水质。球墨铸铁管在连接时不行能如玻璃钢管一样在接头处打压，因此接头密封的牢靠性不及玻璃钢管。此外，一般球墨铸铁管长4-6m，而一根玻璃钢管长的12管比球墨铸铁管削减了接头，继而削减了管接头渗漏的时机。由于玻璃钢夹砂管具有很高的强度和良好的延展性间超压产生破坏。适用性、安全和环保特性于食品级树脂等原材料质量稳定，经多年使用效果良好。壁光滑，水流阻力小，特别是在有重力流的状况下，所需的加压设备少，节约20%管根本上是免维护的。国内外正在运行管道的良好表现也证明白这一点。抗剥离性能在规定的使用期内，正常使用状况下玻璃钢夹砂管不会消灭剥离现象。蚀、水流冲击等外部因素作用下较易剥离。抗冻性能玻璃钢管属柔性管，断裂延长率较高，弹性好，导热系数低，属非金属保1/3~1/2抗变形和根底不均匀沉降力量玻璃钢管既具备足够的抗外部荷载和变形的刚度性能，又具有肯定的柔性，DN1800mm管接口借转角度可到达1.5°；球墨铸铁管接口借转角度仅为0.7°。因此，玻璃钢管比钢管具有更强的抗变形和不均匀沉降力量，对地震等外力有较强的抵抗力量。运输、安装与维护同管径同压力的玻璃钢管重量是球墨铸铁管的四分之一左右，这无疑给玻玻璃钢管在运行过程中根本上无须任何维护，而球墨铸铁管由于耐腐蚀性能差，需要不断实行防腐维护措施，有时还需实行阴极保护等措施。卡头在不影响供水的状况下于最短时间内解决问题。价格无论从管材的单价，还是从综合造价，玻璃钢夹砂管的价格比球墨铸铁1015%；供水量一样的工程，20%以上。下表是玻璃钢管〔PN0.6Mpa SN5000Pa〕与球墨铸铁管价格及其他工程比较。规格DN定长〔m/根〕㎏/m〕〔元/m〕〔mm〕球墨铸铁 管 管球墨铸铁 管 管球墨铸铁 管 管7006 12187.2 50673 5928006 12232.3 66836 615玻璃钢夹砂管与混凝土管的比较与分析强度性能比较玻璃钢夹砂管具有优良的强度性能，最大容许工作压力可到达6.4MPa。1.2MPa。4、抗拉强度：一、玻璃钢夹砂管依据纤维铺设与含量状况，其表观环向抗拉强度可在140~520MPa70~320MPa混凝土管的抗拉强度主要由钢筋担当，其表观抗拉强度远低于玻璃钢壁抗裂压力进展设计。5、抗弯强度：二、玻璃钢夹砂管依据纤维铺设与含量状况，其表观环向抗弯强度可在154~340MPa29MPa400号混凝土~40MPa(6008.5%~26冲击强度：将Φ26001.8m于自身是一种脆性材料，冲击强度很低。刚度性能比较所提出的任何刚度要求。但是，在承受短期意外的很大载荷作用下〔如载重汽车不能承受较大变形有可能产生断裂破坏。使用寿命比较650年使用寿命〔见AWWA、ASTM。〔对于Φ700〕仅按工作压力的2.5年出版。一方面由于安全储藏不高；另一方面由于钢筋的腐蚀，因此，一般20流量比较0.02mm；0.3~3mm〔见《输油管道设计与治理编，石油工业出版社，1986〕现按同样的Φ700设：管长为1030.8m，输送自来水，动力粘度系数1.2*10-6，1.65mm。则：6/4.3/日。1.40能耗比较现按同样的流量进展能耗比较：6101.65mm。则：30.85m58.62m。混凝土管的能耗是玻璃钢管的1.9倍。这意味着混凝土管在管道运行时将大大增加后期本钱。耐腐蚀性比较蚀。水质比较玻璃钢管的内衬承受食品级树脂，可确保水质到达国家标准〔JC586-199，并可用于输送和贮存含氯的饮用水及生活用水。除此之外，质。防渗性比较玻璃钢管承受双环橡胶密封胶圈承插连接，安装时在连接处100%打压试验，可确保接头密封性能100%合格。此外，由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料，管身不仅不会由里往外渗水〔如往外渗的污水影响农田，而且也不行能由外往里渗〔如管外部的污水往里渗将影响管内的水质。明当水泥收缩后，原来渗漏的部位仍会渗漏。55/12，增加了管接头继而增加了管接头渗漏的时机。至裂缝，因此管身具有肯定的渗透性。0.6MPa1.0MPa(见《简明管3.6MPa3.6由此可见，玻璃钢管的防渗性比混凝土管要优越得多。9．运输与安装装供给了便利，同时也削减了运费，增加了安装的牢靠性。10．价格由于玻璃钢管具有比混凝土管优良得多的使用性能，依据优质优价的原则，玻璃钢管每米销售价一般要比混凝土管稍贵。即使这样，从管道运输、运〔见3〕15的玻璃钢管线90年月中期统计25%，已经超过钢管和混凝土管；而在中东地区，全部的大中型输水管、污水管、海水淡化系统管全部为玻璃钢管。通过以上论述分析可见，玻璃钢夹砂管是一种比混凝土管强度高、耐腐蚀性好、能耗低，流量大、输送水质好、防渗性强、便于运输和安装、寿命长，综合价格廉价的管道。玻璃钢夹砂管与预应力钢筒混凝土管(PCCP)的比较与分析一、技术性能比较设计的敏捷性玻璃钢管具有设计敏捷性，可针对任何一种适用的技术参数组合进展设计PCCP则比较适合固定模式的生产。强度性能RPMP6.4MPaPCCP2.0MPa。6、抗拉强度：三、RPMP140~520MPa70~320MPa2.PCCP2.15〔400号混凝土〕~2.65(600号混凝土)MPa0.86%~1.9%。7、抗弯强度：四、RPMP依据纤维铺设与含量状况，其表观环向抗弯强度可在154~340MPa混凝土管的抗弯强度的抗拉和抗压局部分别由钢材和混凝土担当，其表观抗弯强度仍远低于玻璃钢管。混凝土本身的弯曲抗压强度仅有29MPa〔400号混凝土〕~40MPa(600号混凝土)，仅为玻璃钢夹砂管的8.5%~26%。冲击强度：RPMP300kgf·cm/cm2Φ26001.8mPCCP是一种脆性材料，冲击强度很低。刚度性能在刚度性能方面，RPMPPCCPRPMP求。但是，在承受短期意外的很大载荷作用下〔如载重汽车RPMP身的弹性变形来担当，并在载荷移去后能自动回复原状；而PCCP受较大变形有可能产生断裂破坏。使用寿命RPMP的基体是极其稳定的高分子材料，且其破坏压力是按工作压力的650〔见AWWA、ASTM。PCCP2.5~4〔1998。因此，PCCP20流量比较RPMP0.02mm；PCCP为0.3~3mm〔1986。一样条件下，RPMPPCCP1.30能耗现按同样的流量进展能耗比较：610坡高为零，其中PCCP确实定粗糙度取平均值1.65mm。则：RPMP的扬程为30.85m，PCCP58.62m。PCCP的能耗是RPMP1.9在管道运行时将大大增加后期本钱。耐腐蚀性众所周知，在耐腐蚀性能方面，RPMPPCCP管无以伦比的耐腐蚀性能已为宽阔用户所青睐。而PCCP一是管壁内部混凝土对钢材的腐蚀；其二是外部介质对混凝土的腐蚀。水质RPMP的内衬承受食品级树脂，可确保水质到达国家标准JC586-199，壁不生长微生物，不结垢，因此埋地的玻璃钢管可进一步确保自来水的质量。PCCP防渗漏性能玻璃钢管承受双环橡胶密封胶圈承插连接，安装时在连接处100%打压试验，可确保接头密封性能100%合格。此外，由于玻璃钢是一种致密性很高的复合材料，管身不仅不会由里往外渗水〔如往外渗的污水影响农田，而且也不行能由外往里渗〔如管外部的污水往里渗将影响管内的水质。PCCP在连接时不行能如RPMPPCCP泥收缩后，原来渗漏的部位仍会渗漏。PCCP55/12，增加了管接头继而增加了管接头渗漏的时机。如管道长度100PCCP20230RPMP8333RPMP脆性材料的PCCP，后者的爆管可能性要比前者大很多。由此可见，RPMPPCCP10适用性、安全和环保特性于食品级树脂等原材料质量稳定，经多年使用效果良好，因此，RPMP对任何工程都具有良好的适用性。RPMP光滑，水流阻力小，特别是在有重力流的状况下，所需的加压设备少，节约运20%根本上是免维护的。国内外正在运行管道的良好表现也证明白这一点。抗剥离性能在规定的使用期内，正常使用状况下玻璃钢夹砂管不会消灭剥离现象。PCCP的混凝土强度较低，与钢筒的复合力量较差，导热系数较高，材料间变形系数差异较大，在腐蚀等外部因素作用下较易剥离。抗冻性能1〕RPMPRPMP1/3~1/2二、RPMP的经济优势滑使运行设备动力费用削减等利益未列入。管材价格RPMP:DN1900mm,PN1.0MPa,SN5000Pa2890元/米。PCCP:技术参数为DN2200mm,PN1.0MPa,SN5000Pa的出厂价〔包括异地建厂费〕3300元/米。两种规格管材的通水力量相当。运输1〕运输车次RPMP12/车〔4.27/12105抱负，PCCP5车〔17.7/5米，运输车核定载重量20一根，仅为PCCP的40。2〕运输费用1000.6/吨*千米、PCCPRPMP2010PCCP240/米；RPMP50/米〔仅为PCCP的20。并且，PCCP安装费用低吊车吨位和费用：PCCP50RPMP16630001000土方费用：RPMP23PCCP33.8RPMP0.6RPMPPCCP20%以上。人工费用：据测算，RPMP6.85PCCP2.86RPMPRPMPPCCP15%左右。RPMPPCCP60%，70%以上。三、管材生产与安装RPMP生产力量784安装7RPMP12144维护卡头在不影响供水的状况下于最短时间内解决问题。PCCP生产力量735安装7PCCP1260问题。修理PCCP材要困难。四、数据分析在文字说明和计算举例后，给出根本的数据分析。供参考。技术分析:1、水力学性能1：1材质糙率〔n〕流量指数〔m〕管径指数〔b〕确定粗糙率〔mm〕玻璃钢管0.00841.774.770.05钢管、球墨管0.0121.95.12.30.0141.95.333〔〕玻璃钢管糙率，是经中国水利水电科学争论水力争论所测试7璃钢／复合材料》1998年第四期)。玻璃钢管确定糙率摘自意大利Sarplas《玻璃钢产品设计标准》其它数据摘自《输油管道设计与治理》严大凡著，石油工业出版社1998年。表一显示，玻璃钢管不但摩阻系数小，输送力量大，而且能显著的削减沿程液体压力损失，提高液体输送力量(50)。玻璃钢管是光滑管，在输送功率和流量一样的状况下，选用玻璃钢管，其管道直径可比选用砼管和钢管缩1-2个管径等级。2、一样管径不同管材的水头损失的比较〔管内径1400mm〕2：管材 确定粗糙率〔mm〕〔f〕水头损失〔m〕泵容〔KW〕(万度)玻璃钢管 0.050.01159.47337.5295钢管 2.30.02419.77704.31617球墨管 2.30.021617.8633.9555混凝土管、 3.0PCCP0.02419.77704.36172中的泵容和耗电量的计算公式为：泵容：N=10Qhf/0.65年耗电量：E=N*8760〔度〕3中根本计算参数：管道总长：L=10000m液体介质的动力粘度＝0.00001m2/s一样流量、入水口和出水口情形下不同管径的比较见表33管材〔m3／日〕〔m〕出水口(m)管径(mm)玻璃钢管20230033.6201300钢管20230033.7201500球墨管20230033.8201470砼管、PCCP20230033.720150023的水力计算根本公式如下:A、 沿程磨阻系数计算承受考尔布鲁克Colebrook公式,1/f=--2Log(e/3.71D+2.51/Ref)式中:f为沿程摩阻数e为管壁确定粗糙度(MM)D为管直径(M),Re为雷诺数:Re=VD/rr为介质动力粘度系数(m2/s)V为水流速度(m/s)B、 管道的沿程摩阻系数(水头损失)计算公式:HL=f×(LV/D2g)式中:HL为水头损失Mg为重力加速度(m/s2)其余流量、流速、扬程(入水头)、出水头等公式承受根本的定义公式。承受以上公式,计算结果如表二和表三所示,其中表二的计算公式为:管道总长:L=10000米液体介质的动力粘度系数:0.0001m2/s流速=1.5037m/s流量=202300m3/日23比较分析，球墨管和混凝土管内壁粗糙不但水头损失大，而且长期流水内壁很易产生青苔和藻类物质而缩小管径削减流量,还会因腐蚀造面比较，几乎要节约一半以上。从表3可以看出，用户选择砼管、钢管和球墨PCCP要比玻璃钢管增加两个管径等级。4、重量轻、强度高