• 玻璃钢管道01
  • 玻璃钢管道02
  • 玻璃钢管道03

论玻璃钢管道的前言

                                                                           写在最前面

如今,玻璃纤维增​​强热固性塑料即FRP已用于许多工业产品应用,包括腐蚀性材料的存储和转移或在腐蚀性环境中处理其他材料。尽管玻璃钢管道(后文的FRP管道均代指玻璃钢管道)已有了71年的历史,但它仍被认为是具有许多先进应用的现代产品材料,它们利用了其耐腐蚀性,强度重量比,低维护成本和生命周期成本。

本文就此浅论FRP管道的历史,FRP管道的当前应用以及在石化石油存储和处理设施中的进步。

介绍

不要将FRP管道与普通的热塑性管道(例如PVC和聚乙烯)混淆。那些热塑性系统通常采用非增强型挤出管,注塑配件和法兰。它们的力量来自大量的材料。相比之下,FRP管道材料是通过缠绕工艺制造的,该工艺采用连续玻璃丝增强的环氧树脂。所用的树脂是热固性的,即,它们在固化时会发生不可逆的化学反应,从而产生出色的温度性能,而长丝增强使管道组件的机械性能远比普通的非增强热塑性塑料好。结果是增强的性能和更轻的重量。

另外,请勿将手工缠绕与机器制造的FRP产品混淆。手工缠绕的厂家有数千家,其中包括一些小作坊,这些小作坊通常专门生产消费产品,例如洗手盆或游船。但是,机管制造厂家相对较少。这些大型制造厂家大量生产用于国内和海外市场的石油,商业,工业和市政应用的现成或定制管道。机加工的玻璃钢可以具有更高的纤维玻璃负载。例如,较密实的玻璃纤维长丝/树脂产品,在质量控制的环境中更可重现。

因此,本文仅限于将在石油石化工业中应用的机械制管和配件方面做探讨。

玻璃钢管道05

机械制玻璃钢管道

在19世纪40后期,离心铸造是第一种机械制造的方法,用于生产适用于化学和商业应用以及油田集输管线的管道。接下来,开发了长丝缠绕工艺,以制造带有张紧力的玻璃纤维的管,这种管要承受环向力和轴向力的共同作用。具有双角度结构的细丝缠绕需要在接近轴向的方向上放置玻璃纤维层,用于生产井时使用高压(最高2,000 psi)井下油管。经过38年以上的生产,其中一些早期的FRP管道仍在使用。

在1960年代,针对额定压力(最高450 psi)的小直径管道开发了有效的大批量连续管生产工艺。该管于1964年开始大规模使用,主要安装在两英寸的原油收集管线中。

 

法规和标准的制定

1959年,美国玻璃材料试验协会(“ ASTM”)发布了第一批国家认可的FRP管标准和试验方法。第一个规范是ASTM D1694,玻璃纤维增​​强热固性树脂管螺纹的标准规范,由玻璃纤维管制造商,石油公司和其他行业的代表组成的小组制定。

1968年,美国石油学会(“ API”)发布了他们的第一个FRP管道标准。该第一个API标准是API 15LR,玻璃纤维增​​强热固性树脂管线管规范。

2012年,中国发布了GB/T 29165.1-2012,规定了术语、定义和符号,并明确了原材料和管子的应用范围。

2015年,GB/T 29165的本部分规定了玻璃纤维增强塑料管道系统的设计指南。

玻璃钢管道的今天

如今,FRP机器管道的使用已从其最初在油田集输管线中的主要用途发展到从零售消费设施中处理易燃和可燃液体到市政和工业市场的下水道和供水总管的各种应用。以下是当前FRP管道应用的示例:

在石油和天然气生产行业中,高压应用包括高达4,000 psi。在北极圈至中东沙漠等寒冷的环境中。 FRP管道既可用于地上又可用于地下,可用于从生产到强化采油技术的系统中,包括水力压裂到盐水和注入CO2。

易燃易燃的液体处理包括汽车燃料的地下管道,包括大部分零售和商用汽车加油设施中的高浓度酒精(乙醇)以及航空和海洋燃料。自1960年代末FRP管道被列入清单以来,已经成功安装了超过1.5亿英尺,并为汽车公众服务。

尽管下水道和排水管道仍然以混凝土为主,但在许多地区FRP管道是首选。例如,由于硫化氢的侵蚀,混凝土管在污水中迅速恶化。硫化氢腐蚀管道的上表面,并最终导致塌陷。 FRP不受硫化氢的影响,也不受苛性或次氯酸盐吹扫的影响,从而抑制了硫化物的气味。因此,FRP管已被用作大直径(48至60英寸)混凝土管的衬里。

未来

建筑和工程公司现在可以使用为增强FRP管道系统设计而开发的计算机软件程序。该程序包括液体流动分析,气体流动分析,自由跨度分析,止推块设计,化学成分和安装信息。在设计新的FRP管道系统或对现有的FRP管道系统进行故障排除时,该程序可轻松完成复杂的计算和分析。

市政和工业管道应用

无沟槽管道:无沟槽管道是一项快速发展的技术,新管道的微型隧道和修复现有管道的衬砌不会干扰路基或其他地上结构。

微隧道:虽然在大型隧道项目中使用了隧道钻孔,但微隧道是无沟槽管道的新应用。在微隧道中,FRP管被液压顶起,并将刀头推入地下。将数百英尺的顶升压力推到大直径的管道距离达数百英尺。例如,可以在压力高达90吨的情况下顶起直径18英寸的FRP管,在压力高达1750吨的情况下顶起9英尺直径的FRP管。

过去,不锈钢套管已用作混凝土管接头周围的加强件,以承受液压顶升压力。但是,事实证明,FRP套筒接头可以经济高效地代替混凝土顶管中使用的不锈钢。

FRP管道和接头系统被证明比混凝土系统更具成本效益,因为它的外表面更光滑,重量更轻。这些功能大大降低了所需的顶升压力,并允许顶升的时间比混凝土更长,从而减少了安装成本和时间。

滑移衬砌:滑移衬砌是一种无沟槽的方法,可以用最少的挖掘量修复现有管道。新的和经过修复的下水道和排水管不再局限于相对较小直径的FRP滑衬法。离心铸造FRP管技术已经发展并生产出了机械制造的管,其外径公差接近120英寸。重量轻且光滑的外表面允许将管道顶入现有管道内,从而修复泄漏的混凝土下水道管道。这种修复系统最大程度地降低了将FRP管推过现有混凝土管所需的顶压,即使污水流继续不断也可以完成。例如,无沟工程正在进行中,目的是通过使用直径9英尺的FRP管,以最少的开挖量修复洛杉矶6,000英尺的102英寸下水道。

工业应用:化学处理通常涉及将管道暴露于诸如丙酮,二氯甲烷,盐酸,二氯乙烷,苯酚,甲苯,二甲苯,乙酸乙酯和乙酸甲酯之类的化学品。特种金属(例如钛)通常用于抵抗此类化学物质,但价格过高。然而,诸如呋喃基材料之类的树脂选择具有极强的耐溶剂性和成本效益。

石油营销设施应用

传统上,石油销售设施使用的钢管价格便宜,并且满足2小时2,000°F的防火法规要求,用于处理易燃和可燃材料。零售设施已适应新的材料发展e。例如,玻璃钢地下储罐和管道以及挠性连接器,配电终端设计人员和承包商在应用非钢技术方面进展缓慢。终端设备设计人员应在以下几个方面考虑FRP管道应用:

地下管道:用于易燃和可燃服务,直径为2、3、4和6英寸。在配电终端中使用这些FRP管道直径。终端设计人员倾向于将钢管放置在地面上,以便于进行环境检查(即目视检查)而不是定期进行压力测试,但《统一消防规范》在1995年对其规则进行了修订,现在要求将管道安装在地下。地下钢管将需要阴极保护系统及其固有的定期测试要求。因此,FRP管道是地下钢管和阴极保护的经济有效替代方案。

下水道和排水:与污染预防相关的项目包括围堵,回收,减少排放和污水处理。混凝土管道不适合处理与石油相关的废水,因为可用的管道连接方法泄漏率很高,钢管会腐蚀地下。大直径FRP管道的最大直径为12英尺,并设计有无泄漏接头。如上所述,无沟槽的新式或滑衬式修复管道方法具有成本效益,并能最大程度地减少操作中断。

腐蚀性化学品:如今,在终端混合汽车燃料添加剂变得越来越普遍。这些添加剂中有许多对传统碳钢具有腐蚀性。借助位于卡车装载架上的混合系统,地下管道很常见,很适合FRP管道。

消防水防护:众所周知,消防水防护系统中钢管内部腐蚀引起的水垢会堵塞喷嘴和洒水喷头。为了抵抗腐蚀和内部结垢的影响,金属系统需要连续维护。即使这样,在给定的时刻处于有效运行状态的金属系统数量仍然令人怀疑。已经开发出FRP耐火材料系统,并已证明在许多防火应用中具有成本效益。