复合材料说明书.doc

1 引言 管道是现代工业中流体（气体或液体）输送的重要材料，传统的管道有钢管、混凝土管和铸铁管，但由于其易锈蚀、质量大，已不能满足现代工业的需要，又由于玻璃钢的诸多优势，使得玻璃钢管道（简称GRP管）应运而生[1、2]。 玻璃钢管是玻璃纤维增强塑料管道的简称，它广泛应用于石油、化工、供水、排污、灌溉、供气、污水处理、能源、采矿、海洋开发等诸多领域。 表1.1 各种材质管道的性能[3]性 能 RPMP 钢管 铸铁管 混凝土管 环 向 拉 伸 强 度 （Ma） 360 480 150 2.1 轴 向 拉 伸 强 度 （Ma） 550 480 135 2.1 比 强 度 （Ma） 200 61.5 20.8 0.8 热 导 系 数 （kcal / m·h·℃） 0.25 27.2 15.0 2.1 d=370mm，工作压力Pw=0.5 MPa，支撑架距离L=400cm，介质为H2S气体的架空管道，利用玻璃钢管道耐腐蚀、寿命长、可设计性强等优点，可以分别对其造型、性能、结构、工艺、连接、安装和检测等方面进行设计，下面介绍一下各个设计方法。 造型设计 设计条件：玻璃钢架空管设计，设计任务：内径d=370mm，工作压力Pw=0.5MPa，支撑架距离L=400cm，介质为H2S气体，使用温度为80℃，安全系数K=10，管道连接处不允许产生相对位移，连接管件为弯管。 因为设计条件中工作压力Pw=0.5 MPa，使用内压：0-1.6 MPa1.6 MPa -4 MPa中压管、5 MPa -30 MPa高压管，所以选用低压管。 图2.1 管道造型主视图 图2.2 管道造型俯视图 如图2.1、2.2所示，设计选取6米定长玻璃钢管道，根据所给设计条件可将管道连接设计成玻璃钢管道与90°弯管对接包缠连接，这样可以使连接更为方便，且气密性也比较好。包缠高度和宽度应根据实际情况决定。该设计中架空管道可以采用固定支架。 3 性能设计 玻璃钢的性能主要取决于原材料的种类和用量。原材料又可分为两个部分：树脂原料和增强材料。 3.1 树脂玻璃钢所用的树脂原料主要有:聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂及其相关改性树脂，依据树脂的分子结构不同，其性质也各不相同。 .1.1 聚酯树脂 主要是指不饱和聚酯树脂，由线型不饱和聚酯与有聚合能力的单体混溶而成。60～120℃.1.2 环氧树脂 典型的环氧树脂是指在聚合物分子链中含有反应活性环氧基的一类聚合物。环氧树脂是线型结构，呈热塑性。由于在分子结构中含有活泼的环氧基以及轻基、醚键等，故可与多种类型的环氧树脂固化剂发生交联固化反应，生成体型网状结构高聚物。其中用于玻璃钢行业的环氧树脂多为E型环氧树脂及双酚A型环氧树脂。.1.3 酚醛、呋喃树脂 酚醛树脂常用的有苯酚甲醛树脂及其改性树脂，常用于玻璃钢行业的为热固性酚醛树脂。呋喃树脂是由糠醛或糠醇本身进行均聚、或者与其他单体进行共缩聚而得的缩聚产物。 3.2 纤维 玻璃钢所用纤维主要是玻璃纤维。玻璃纤维是玻璃中的承力部分，它不仅能够提供玻璃钢的强度和弹性模量，而且能够减少收缩变形，提高变形温度和低温冲击强度等。 玻璃纤维主要分为无碱玻璃纤维(E玻璃纤维)、中碱玻璃(C玻璃纤维)纤维和高碱玻璃纤维(A玻璃纤维)。高碱玻纤已很少使用。而常用无碱和中碱纤维是存在一定的性能差别，见表3.1。 表3.1无碱和中碱玻瑞纤维性能对比 种类 耐酸性 耐水性 机械强度 防老化性 电绝缘性 成本 树脂 适用条件 无碱纤维 一般 好 高 较好 好 较高 好 用于强度高的场合 中碱纤维 好 差 低 差 低 低 差 用于强度低的场合 另外，在树脂中加入一些助剂，如促进剂、固化剂、引发剂、填料、着色剂等。 ①促进剂的作用是使固化剂低温分解，产生游离基，达到树脂引发固化的效果。 常用的为两类：叔胺类，如：二甲基苯胺，常配成10％的苯乙烯溶液，与过氧化苯甲酰并用，用量为0.5％～2％。金属钴盐类，如：环烷酸钴，它的苯乙烯溶液为紫色，与过氧化环己酮或过氧化甲乙酮并用，用量1％～4％。它可通过不同的用量来调节树脂固化速度固化剂作用促使环氧树脂固化，用量视固化剂种类而定。分为反应固化剂和催化型固化剂引发剂（不饱和聚酯树脂）加入树脂中使树脂固化，但不参加反应，只起引发作用，真正固化剂是苯乙烯，它与树脂交联而达到固化主要以玻璃纤维纱作为增强材料和树脂作为基体制成，.3.1内衬层材料的选择 内衬层的功能主要有两个，一是满足管道内流通介质所需达到的要求，例如，内表面应光滑、无缺陷、耐磨性好；对于输送化学介质管，所选原材料必须具有相应的耐腐蚀性和耐热性；另一功能是抗渗漏，这就要求材料韧性好、不易开裂。 内衬层选用耐腐蚀的乙烯基树脂，无碱玻璃纤维表面毡或短切毡