玻璃鋼管材與其它管材的技術經(jīng)濟比較與分析

1玻璃鋼管材與其它管材的技術經(jīng)濟比較與分析1.概述本文通過玻璃鋼夾砂管道與鋼管、預應力鋼筒混凝土管PCCP材。玻璃鋼夾砂管道是通過在玻璃鋼管道管壁厚度的中間部位參加精選的硅世界上很多國家開頭推廣應用，并且逐年遞增，比方，在美國，80年月初的122001990年的玻璃鋼夾砂管道用量就已14800公里。種更具有競爭力的管材。玻璃鋼管〔RPMP〕與鋼管的比較與分析度來看，玻璃鋼夾砂管和鋼管都具有優(yōu)良的特性。但在耐腐蝕性與使用壽命、水力特性、能耗、水質、運輸、安裝、以及價格等方面，玻璃鋼夾砂管比鋼管更優(yōu)越、更具有競爭力。一、技術性能比較設計的敏捷性玻璃鋼管設計敏捷，可針對任何一種適用的技術參數(shù)組合進展設計和制肯定程度上具備這種特點。強度性能玻璃鋼管具有優(yōu)良的強度性能，最大容許工作壓力可到達6.4MPa，設計61、抗拉強度：依據(jù)纖維鋪設與含量狀況，玻璃鋼管的表觀環(huán)向抗拉強度可在140~520MPa70~320MPa2、抗彎強度：依據(jù)纖維鋪設與含量狀況，玻璃鋼管的表觀環(huán)向抗彎強度可在154~340MPa3、沖擊強度：將Φ26001.8m剛度性能何剛度要求。鋼管本身剛度足夠大，可不用考慮?！踩巛d重汽車簡潔被剪切破壞或斷裂。使用壽命650〔見AWWA、ASTM。20鋼管在埋入地下運行時，管內水質、四周土壤、地下水，埋設地帶四周是否存在電場等因素，均會使管內外壁產(chǎn)生腐蝕。因此，標準規(guī)定：管體內外外表應壽命。水力特性比較玻璃鋼管的內壁格外光滑，玻璃鋼管的Hazen-Wllliams粗糙系數(shù)C160～165，其保守的設計值〔按50〕為150。鋼管的C電化學腐蝕反映在內壁結垢造成的。鋼管與玻璃鋼管的流量進展比較的數(shù)據(jù)。由于鋼管確實定粗糙度為0.05mm，腐蝕后的鋼管確實定粗糙度為3mm，腐蝕后是未腐蝕鋼管確實定粗糙60取鋼管的Hazen-Williams平均粗糙系數(shù)C值為10C為121436%。能耗比較由于鋼管的Hazen-Williams粗糙系數(shù)C加；其二是由于在管狀態(tài)下，玻璃鋼管遠比鋼管要光滑。值得指出的是：在2560而玻璃鋼管線的功率根本保持不變?，F(xiàn)按同樣的流量進展能耗比較：610坡高為零，其中鋼管確實定粗糙度取平均值1.65mm。則：玻璃鋼管的揚程為30.85m，58.62m1.9管道運行時將大大增加后期本錢。水質玻璃鋼管的內襯承受食品級樹脂，可確保水質到達國家標準〔JC586～1995條件下的玻璃鋼管的內壁不滋長微生物，因此埋地的玻璃鋼管可進一步確保自來水的質量。由于鋼管必需涂覆涂料，因此GB1329591和玻璃鋼管內壁的光滑性，且長期使用后會產(chǎn)生腐蝕，因而會生長微生物和結垢，從而影響水質。防滲漏性能和抗水錘力量玻璃鋼管承受雙環(huán)橡膠密封膠圈承插連接，安裝時在連接處100%打壓試驗，可確保接頭密封性能100%合格。此外，由于玻璃鋼是一種致密性很高的復合材料，管身不僅不會由里往外滲水〔如往外滲的污水影響農(nóng)田不行能由外往里滲〔如管外部的污水往里滲將影響管內的水質。在鋼管的焊接處。由于玻璃鋼夾砂管具有很高的強度和良好的延展性間超壓產(chǎn)生破壞。由此可見，玻璃鋼管材的防滲性比鋼管要優(yōu)越得多。適用性、安全和環(huán)保特性于食品級樹脂等原材料質量穩(wěn)定，經(jīng)多年使用效果良好。玻璃鋼管由構造穩(wěn)定的無機非金屬材料和大分子鏈的有機材料構成，管用和瞬間超壓產(chǎn)生破壞，又不會對所輸送的水質和環(huán)境水土產(chǎn)生影響，因此，內壁光滑，水流阻力小，特別是在有重力流的狀況下，所需的加壓設備少，節(jié)約運行動力。一般狀況下，玻璃鋼夾砂管的運行費用比其他管材低20%左右。砂管根本上是免維護的。國內外正在運行管道的良好表現(xiàn)也證明白這一點?？箘冸x性能1〕ANSI/AWWAC950－95〔HD1000050性能衰減程度是完全能夠到達其最低使用要求的。英砂均屬典型的無機非金屬材料，起增加作用，具有抱負的組份和構造強度，材料，在成型過程中發(fā)生化學反響，從低分子線性構造轉變成具有粘附力好，離。材料構成的防滲漏層，然后是環(huán)向和穿插纏繞的無堿無捻玻璃纖維和樹脂渾然一體。流沖擊等外部因素作用下較易剝離?？箖鲂阅懿Ａт摴軐偃嵝怨?，斷裂延長率較高，彈性好，導熱系數(shù)低，屬非金屬保1/3~1/2抗變形和根底不均勻沉降力量玻璃鋼管既具備足夠的抗外部荷載和變形的剛度性能，又具有肯定的柔強的抗變形和不均勻沉降力量，對地震等外力有較強的抵抗力量。維護與修理卡頭在不影響供水的狀況下于最短時間內解決問題。鋼管一旦損壞或爆管，修理相當困難。二、經(jīng)濟分析運輸、安裝與維護的運輸和安裝供給了便利，同時也削減了運費，增加了安裝的牢靠性。玻璃鋼管在運行過程中根本上無須任何維護，而鋼管由于耐腐蝕性能差，需要不斷實行防腐維護措施，有時還需實行陰極保護等措施。價格玻璃鋼夾砂管材的單價要比鋼管低10%至2020DN1600mm2400/米，玻璃鋼管不超過2023元/米。玻璃鋼管與球墨鑄鐵管的比較與分析球墨鑄鐵管是一種經(jīng)過球化和孕育處理鐵水后，承受離心法澆筑而成的。700800球墨鑄鐵。其主要優(yōu)點是：抗拉強度高，斷裂延長率高，耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管280700m〔1998年9月出版，并于1991年公布了《離心鑄造球墨鑄鐵管》標準。該標準規(guī)定了φ700〔N1X蝕性與使用壽命、水力特性、能耗、水質、運輸、安裝及價格等方面分析，玻璃鋼夾砂管比球墨鑄鐵管更優(yōu)越、更具有競爭力。防腐性能與使用壽命優(yōu)良的防腐蝕性能是玻璃鋼管最突出的優(yōu)點之一，這不僅使得玻璃鋼管50〔見AWWA、ASTM。盡管球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能比鋼管強，但球墨鑄鐵管在埋入地下運行時，管內水質、四周土壤、地下水，埋設地帶四周是否存在電場等因素，均會〔。因此〔GBI3295-91〕標準規(guī)定：材質不同，在長期運作中，受到氣候冷熱、水力沖擊等作用，簡潔產(chǎn)生界面分化學腐蝕等，必將削減使用壽命。水力特性比較玻璃鋼管的內壁格外光滑，玻璃鋼管的Hazen-Wllliams粗糙系數(shù)C160～165，其保守的設計值〔按50〕為150管的C值均為為12，經(jīng)使用后為C65〔見圖。C外表鐵分子產(chǎn)生氧化作用和電化學腐蝕反映在內壁結垢造成的。承受文獻《FRP〔中國玻璃鋼工業(yè)協(xié)會。國家建材局玻璃鋼爭論設計院，19983〕對鋼管與玻璃鋼管的流量進展比較的數(shù)據(jù)。由于60〔GB13295-91〕標準規(guī)定：外表缺陷不得大于〔α+0.05T〕mm。以φ1000管為例：其容許外表缺陷可為〔α+0.75〕mm33mm。因此，球墨鑄鐵管與鋼管的水力特性相差不大。取球墨鑄鐵管的Hazen-Williams平均粗糙系數(shù)C100，玻璃鋼管的C150121436%。能耗比較Hazen-WilliamsC鐵管管與玻璃鋼管的能耗進展了比較：鋼管玻璃鋼管由圖2可見，球墨鑄鐵管管線的能耗遠大于玻璃鋼管線。其主要緣由有2560水質比較1013玻璃鋼管的內襯承受食品級樹脂，可確保水質到達國家標準〔JC58～1995水的質量。由于球墨鑄鐵管必需涂覆涂料，因此GB1329591會產(chǎn)生腐蝕，因而會生長微生物和結垢，從而影響水質。防滲性和抗水錘力量比較100%打壓試驗，可確保接頭密封性能100%合格。此外，由于玻璃鋼是一種致密性很高的復合材料，管身不僅不會由里往外滲水〔如往外滲的污水影響農(nóng)田不行能由外往里滲〔如管外部的污水往里滲將影響管內的水質。球墨鑄鐵管在連接時不行能如玻璃鋼管一樣在接頭處打壓，因此接頭密封的牢靠性不及玻璃鋼管。此外，一般球墨鑄鐵管長4-6m，而一根玻璃鋼管長的12管比球墨鑄鐵管削減了接頭，繼而削減了管接頭滲漏的時機。由于玻璃鋼夾砂管具有很高的強度和良好的延展性間超壓產(chǎn)生破壞。適用性、安全和環(huán)保特性于食品級樹脂等原材料質量穩(wěn)定，經(jīng)多年使用效果良好。壁光滑，水流阻力小，特別是在有重力流的狀況下，所需的加壓設備少，節(jié)約20%管根本上是免維護的。國內外正在運行管道的良好表現(xiàn)也證明白這一點?？箘冸x性能在規(guī)定的使用期內，正常使用狀況下玻璃鋼夾砂管不會消滅剝離現(xiàn)象。蝕、水流沖擊等外部因素作用下較易剝離。抗凍性能玻璃鋼管屬柔性管，斷裂延長率較高，彈性好，導熱系數(shù)低，屬非金屬保1/3~1/2抗變形和根底不均勻沉降力量玻璃鋼管既具備足夠的抗外部荷載和變形的剛度性能，又具有肯定的柔性，DN1800mm管接口借轉角度可到達1.5°；球墨鑄鐵管接口借轉角度僅為0.7°。因此，玻璃鋼管比鋼管具有更強的抗變形和不均勻沉降力量，對地震等外力有較強的抵抗力量。運輸、安裝與維護同管徑同壓力的玻璃鋼管重量是球墨鑄鐵管的四分之一左右，這無疑給玻玻璃鋼管在運行過程中根本上無須任何維護，而球墨鑄鐵管由于耐腐蝕性能差，需要不斷實行防腐維護措施，有時還需實行陰極保護等措施?？^在不影響供水的狀況下于最短時間內解決問題。價格無論從管材的單價，還是從綜合造價，玻璃鋼夾砂管的價格比球墨鑄鐵1015%；供水量一樣的工程，20%以上。下表是玻璃鋼管〔PN0.6Mpa SN5000Pa〕與球墨鑄鐵管價格及其他工程比較。規(guī)格DN定長〔m/根〕㎏/m〕〔元/m〕〔mm〕球墨鑄鐵 管 管球墨鑄鐵 管 管球墨鑄鐵 管 管7006 12187.2 50673 5928006 12232.3 66836 615玻璃鋼夾砂管與混凝土管的比較與分析強度性能比較玻璃鋼夾砂管具有優(yōu)良的強度性能，最大容許工作壓力可到達6.4MPa。1.2MPa。4、抗拉強度：一、玻璃鋼夾砂管依據(jù)纖維鋪設與含量狀況，其表觀環(huán)向抗拉強度可在140~520MPa70~320MPa混凝土管的抗拉強度主要由鋼筋擔當，其表觀抗拉強度遠低于玻璃鋼壁抗裂壓力進展設計。5、抗彎強度：二、玻璃鋼夾砂管依據(jù)纖維鋪設與含量狀況，其表觀環(huán)向抗彎強度可在154~340MPa29MPa400號混凝土~40MPa(6008.5%~26沖擊強度：將Φ26001.8m于自身是一種脆性材料，沖擊強度很低。剛度性能比較所提出的任何剛度要求。但是，在承受短期意外的很大載荷作用下〔如載重汽車不能承受較大變形有可能產(chǎn)生斷裂破壞。使用壽命比較650年使用壽命〔見AWWA、ASTM?！矊τ讦?00〕僅按工作壓力的2.5年出版。一方面由于安全儲藏不高；另一方面由于鋼筋的腐蝕，因此，一般20流量比較0.02mm；0.3~3mm〔見《輸油管道設計與治理編，石油工業(yè)出版社，1986〕現(xiàn)按同樣的Φ700設：管長為1030.8m，輸送自來水，動力粘度系數(shù)1.2*10-6，1.65mm。則：6/4.3/日。1.40能耗比較現(xiàn)按同樣的流量進展能耗比較：6101.65mm。則：30.85m58.62m?；炷凉艿哪芎氖遣Ａт摴艿?.9倍。這意味著混凝土管在管道運行時將大大增加后期本錢。耐腐蝕性比較蝕。水質比較玻璃鋼管的內襯承受食品級樹脂，可確保水質到達國家標準〔JC586-199，并可用于輸送和貯存含氯的飲用水及生活用水。除此之外，質。防滲性比較玻璃鋼管承受雙環(huán)橡膠密封膠圈承插連接，安裝時在連接處100%打壓試驗，可確保接頭密封性能100%合格。此外，由于玻璃鋼是一種致密性很高的復合材料，管身不僅不會由里往外滲水〔如往外滲的污水影響農(nóng)田，而且也不行能由外往里滲〔如管外部的污水往里滲將影響管內的水質。明當水泥收縮后，原來滲漏的部位仍會滲漏。55/12，增加了管接頭繼而增加了管接頭滲漏的時機。至裂縫，因此管身具有肯定的滲透性。0.6MPa1.0MPa(見《簡明管3.6MPa3.6由此可見，玻璃鋼管的防滲性比混凝土管要優(yōu)越得多。9．運輸與安裝裝供給了便利，同時也削減了運費，增加了安裝的牢靠性。10．價格由于玻璃鋼管具有比混凝土管優(yōu)良得多的使用性能，依據(jù)優(yōu)質優(yōu)價的原則，玻璃鋼管每米銷售價一般要比混凝土管稍貴。即使這樣，從管道運輸、運〔見3〕15的玻璃鋼管線90年月中期統(tǒng)計25%，已經(jīng)超過鋼管和混凝土管；而在中東地區(qū)，全部的大中型輸水管、污水管、海水淡化系統(tǒng)管全部為玻璃鋼管。通過以上論述分析可見，玻璃鋼夾砂管是一種比混凝土管強度高、耐腐蝕性好、能耗低，流量大、輸送水質好、防滲性強、便于運輸和安裝、壽命長，綜合價格廉價的管道。玻璃鋼夾砂管與預應力鋼筒混凝土管(PCCP)的比較與分析一、技術性能比較設計的敏捷性玻璃鋼管具有設計敏捷性，可針對任何一種適用的技術參數(shù)組合進展設計PCCP則比較適合固定模式的生產(chǎn)。強度性能RPMP6.4MPaPCCP2.0MPa。6、抗拉強度：三、RPMP140~520MPa70~320MPa2.PCCP2.15〔400號混凝土〕~2.65(600號混凝土)MPa0.86%~1.9%。7、抗彎強度：四、RPMP依據(jù)纖維鋪設與含量狀況，其表觀環(huán)向抗彎強度可在154~340MPa混凝土管的抗彎強度的抗拉和抗壓局部分別由鋼材和混凝土擔當，其表觀抗彎強度仍遠低于玻璃鋼管?；炷帘旧淼膹澢箟簭姸葍H有29MPa〔400號混凝土〕~40MPa(600號混凝土)，僅為玻璃鋼夾砂管的8.5%~26%。沖擊強度：RPMP300kgf·cm/cm2Φ26001.8mPCCP是一種脆性材料，沖擊強度很低。剛度性能在剛度性能方面，RPMPPCCPRPMP求。但是，在承受短期意外的很大載荷作用下〔如載重汽車RPMP身的彈性變形來擔當，并在載荷移去后能自動回復原狀；而PCCP受較大變形有可能產(chǎn)生斷裂破壞。使用壽命RPMP的基體是極其穩(wěn)定的高分子材料，且其破壞壓力是按工作壓力的650〔見AWWA、ASTM。PCCP2.5~4〔1998。因此，PCCP20流量比較RPMP0.02mm；PCCP為0.3~3mm〔1986。一樣條件下，RPMPPCCP1.30能耗現(xiàn)按同樣的流量進展能耗比較：610坡高為零，其中PCCP確實定粗糙度取平均值1.65mm。則：RPMP的揚程為30.85m，PCCP58.62m。PCCP的能耗是RPMP1.9在管道運行時將大大增加后期本錢。耐腐蝕性眾所周知，在耐腐蝕性能方面，RPMPPCCP管無以倫比的耐腐蝕性能已為寬闊用戶所青睞。而PCCP一是管壁內部混凝土對鋼材的腐蝕；其二是外部介質對混凝土的腐蝕。水質RPMP的內襯承受食品級樹脂，可確保水質到達國家標準JC586-199，壁不生長微生物，不結垢，因此埋地的玻璃鋼管可進一步確保自來水的質量。PCCP防滲漏性能玻璃鋼管承受雙環(huán)橡膠密封膠圈承插連接，安裝時在連接處100%打壓試驗，可確保接頭密封性能100%合格。此外，由于玻璃鋼是一種致密性很高的復合材料，管身不僅不會由里往外滲水〔如往外滲的污水影響農(nóng)田，而且也不行能由外往里滲〔如管外部的污水往里滲將影響管內的水質。PCCP在連接時不行能如RPMPPCCP泥收縮后，原來滲漏的部位仍會滲漏。PCCP55/12，增加了管接頭繼而增加了管接頭滲漏的時機。如管道長度100PCCP20230RPMP8333RPMP脆性材料的PCCP，后者的爆管可能性要比前者大很多。由此可見，RPMPPCCP10適用性、安全和環(huán)保特性于食品級樹脂等原材料質量穩(wěn)定，經(jīng)多年使用效果良好，因此，RPMP對任何工程都具有良好的適用性。RPMP光滑，水流阻力小，特別是在有重力流的狀況下，所需的加壓設備少，節(jié)約運20%根本上是免維護的。國內外正在運行管道的良好表現(xiàn)也證明白這一點。抗剝離性能在規(guī)定的使用期內，正常使用狀況下玻璃鋼夾砂管不會消滅剝離現(xiàn)象。PCCP的混凝土強度較低，與鋼筒的復合力量較差，導熱系數(shù)較高，材料間變形系數(shù)差異較大，在腐蝕等外部因素作用下較易剝離。抗凍性能1〕RPMPRPMP1/3~1/2二、RPMP的經(jīng)濟優(yōu)勢滑使運行設備動力費用削減等利益未列入。管材價格RPMP:DN1900mm,PN1.0MPa,SN5000Pa2890元/米。PCCP:技術參數(shù)為DN2200mm,PN1.0MPa,SN5000Pa的出廠價〔包括異地建廠費〕3300元/米。兩種規(guī)格管材的通水力量相當。運輸1〕運輸車次RPMP12/車〔4.27/12105抱負，PCCP5車〔17.7/5米，運輸車核定載重量20一根，僅為PCCP的40。2〕運輸費用1000.6/噸*千米、PCCPRPMP2010PCCP240/米；RPMP50/米〔僅為PCCP的20。并且，PCCP安裝費用低吊車噸位和費用：PCCP50RPMP16630001000土方費用：RPMP23PCCP33.8RPMP0.6RPMPPCCP20%以上。人工費用：據(jù)測算，RPMP6.85PCCP2.86RPMPRPMPPCCP15%左右。RPMPPCCP60%，70%以上。三、管材生產(chǎn)與安裝RPMP生產(chǎn)力量784安裝7RPMP12144維護卡頭在不影響供水的狀況下于最短時間內解決問題。PCCP生產(chǎn)力量735安裝7PCCP1260問題。修理PCCP材要困難。四、數(shù)據(jù)分析在文字說明和計算舉例后，給出根本的數(shù)據(jù)分析。供參考。技術分析:1、水力學性能1：1材質糙率〔n〕流量指數(shù)〔m〕管徑指數(shù)〔b〕確定粗糙率〔mm〕玻璃鋼管0.00841.774.770.05鋼管、球墨管0.0121.95.12.30.0141.95.333〔〕玻璃鋼管糙率，是經(jīng)中國水利水電科學爭論水力爭論所測試7璃鋼／復合材料》1998年第四期)。玻璃鋼管確定糙率摘自意大利Sarplas《玻璃鋼產(chǎn)品設計標準》其它數(shù)據(jù)摘自《輸油管道設計與治理》嚴大凡著，石油工業(yè)出版社1998年。表一顯示，玻璃鋼管不但摩阻系數(shù)小，輸送力量大，而且能顯著的削減沿程液體壓力損失，提高液體輸送力量(50)。玻璃鋼管是光滑管，在輸送功率和流量一樣的狀況下，選用玻璃鋼管，其管道直徑可比選用砼管和鋼管縮1-2個管徑等級。2、一樣管徑不同管材的水頭損失的比較〔管內徑1400mm〕2：管材 確定粗糙率〔mm〕〔f〕水頭損失〔m〕泵容〔KW〕(萬度)玻璃鋼管 0.050.01159.47337.5295鋼管 2.30.02419.77704.31617球墨管 2.30.021617.8633.9555混凝土管、 3.0PCCP0.02419.77704.36172中的泵容和耗電量的計算公式為：泵容：N=10Qhf/0.65年耗電量：E=N*8760〔度〕3中根本計算參數(shù)：管道總長：L=10000m液體介質的動力粘度＝0.00001m2/s一樣流量、入水口和出水口情形下不同管徑的比較見表33管材〔m3／日〕〔m〕出水口(m)管徑(mm)玻璃鋼管20230033.6201300鋼管20230033.7201500球墨管20230033.8201470砼管、PCCP20230033.720150023的水力計算根本公式如下:A、 沿程磨阻系數(shù)計算承受考爾布魯克Colebrook公式,1/f=--2Log(e/3.71D+2.51/Ref)式中:f為沿程摩阻數(shù)e為管壁確定粗糙度(MM)D為管直徑(M),Re為雷諾數(shù):Re=VD/rr為介質動力粘度系數(shù)(m2/s)V為水流速度(m/s)B、 管道的沿程摩阻系數(shù)(水頭損失)計算公式:HL=f×(LV/D2g)式中:HL為水頭損失Mg為重力加速度(m/s2)其余流量、流速、揚程(入水頭)、出水頭等公式承受根本的定義公式。承受以上公式,計算結果如表二和表三所示,其中表二的計算公式為:管道總長:L=10000米液體介質的動力粘度系數(shù):0.0001m2/s流速=1.5037m/s流量=202300m3/日23比較分析，球墨管和混凝土管內壁粗糙不但水頭損失大，而且長期流水內壁很易產(chǎn)生青苔和藻類物質而縮小管徑削減流量,還會因腐蝕造面比較，幾乎要節(jié)約一半以上。從表3可以看出，用戶選擇砼管、鋼管和球墨PCCP要比玻璃鋼管增加兩個管徑等級。4、重量輕、強度高