我国玻璃钢管的发展现状
我国玻璃钢管的发展现状
1、我国玻璃钢管道发展厉史沿革
我国玻璃钢管道行业经历了由小到大、由手工制作到自动化生产的发展过程。
我国的玻璃钢管道可追溯到40年前，当时出现了以手工糊制的小口径玻璃钢管道。70年代后，九江长江化工厂（5727厂）采用由三辊式卷管机，通过加热制作小口径玻璃钢管道，其所用的制作材料是由酚醛树脂预浸后的玻璃纤维布。直至1987年，河北中意玻璃钢有限公司从意大利威德乐罗西娜公司（V etroresina S.P. A.）引进玻璃钢管道与贮罐缠绕设备，由此拉开了我国玻璃纤维缠绕管道工业化发展的序幕。
1987年至1994年间，是我国引进玻璃钢缠绕设备的高峰期，共有21家企业先后从意大利、日本、美国、奥地利四国涉及10家外资公司引进了32条玻璃钢管道与贮罐缠绕设备，其中，定长缠绕设备30条，离心浇聚成形设备2条。
值得注意的是：1993年从意大利Sarplast公司引进的第一条玻璃钢夹砂管道缠绕设备，为提高我国玻璃钢管道在国内市场的竞争力起到了里程碑的作用。因为，在这之前所生产的管道产品基本上是纯玻璃钢组成，不仅管道价格据高不下，而且刚度低，基本维持在SN2500Pa 的管刚度等级。自从该夹砂缠绕设备引进后，不但使玻璃钢管道成本得到较大幅度的下降，其管道刚度也得到提高，一般保留在SN5000Pa的刚度等级上，使得安装施工质量得到明显提局。
玻璃钢管道在标准化建设方面取得了多项重要成果。除已制定了大量有关玻璃钢管道的原材料、试样的物理力学性能实验的国家标准外，还相继出台了管道管件的有关行业标准。1995年，国家建材局颁布了玻璃钢压力管道行业标准；1998年，国家建材局、国家建设部先后制定并颁布了玻璃铆管道行业标准；2001年国家电力部颁布的玻璃钢电缆导管行业标准等。此外，还制定了有关玻璃钢管道埋设标准。目前正在制定有关玻璃钢夹砂管道的国家标准。这些标准的颁布和实施，极大地推动了我国玻璃钢管道行业的发展。
在企业、科研院所与高校的广大科技人员的共同努力下，在科技创新、建立我国自主知识产权方面也取得了骄人成绩。至目前为止，仅就有关玻璃钢管道工艺、制造、设备、设计等专利已达到750余项。这些专利对促进我国玻璃钢管道行业的科技进步起到了重要作用。例如玻璃钢管道的品种从地上到地下（埋地）已发展到十余种：玻璃钢夹砂顶管、玻璃钢井壁誉、无机玻璃钢通风管道、管道牵拉管、玻璃钢高压管、电缆导管、玻璃钢化工管等等。不断进行管道缠绕设备的研制是我国玻璃钢管道行业科技创新中一个非常突出的成就。事实上，早在70年代初武汉理工大学（原武汉工业大学）开始研究缠绕设备，并于1976年连续缠绕管制造设备研锹感浪为。90～91年连云港连众集团委托武汉理工大学研制三轴玻璃纤维缠绕设备并获得成功。在1993年引进了可以夹砂的玻璃钢管道缠绕设备后，启动了国内新一轮缠爵没备研制的犬发展。夜就没备l宁介夹砂工艺制造而言，从开始的一次夹砂量厚度仅2mm以
内，发展为上夹砂工艺，一次夹砂量厚度逐步从5mm增加到10余mm；从单纯的上夹砂工艺发展为带张力带压辐泞夕上夹砂工艺，泌得夹砂层致密性均匀性不断得到提高；现在又在发展高密度的下夹砂工艺，其夹砂厚度可达到20mm以上。不仅进一步提高了质量，而且还较大幅度地降低了成本，有力地增加了玻璃钢夹砂管道的市场竞争力。
显然，随着玻璃钢管道制造设备、科技、市场等方面的发展，玻璃钢管道的质量也得到了不断发展。仅就使用玻璃纤维增强材料而言，早期的玻璃钢管道有相当部分是采用中碱玻璃纤维纱；而目前，除少数企业外，已绝大部分改为采用无碱玻璃纤维纱，尤其是在一些重大管道工程，已全部采用无碱玻璃纤维纱。
另外。制约管道发展的长期性能测试，目前已开始受到企业的重视。新疆永昌玻璃钢股份有限公司采用DN600共计64个试样，将在武汉理工大学开展长达18个月的SB值实验，
开创了我国玻璃钢管道行业长期性能检测之先河。
玻璃钢管道发展的同时，也促进或带动了原材料行业的发展。如出现了越来越多的大规模高品质的树脂生产厂家，池窑生产的无碱玻璃纤维纱、以及相关加工产品如表面毡、缝编毡、短切毡、单向布等。
玻璃钢管道是一个小行业，但也是一个正在蓬勃发展的行业。尤其是最近几年，玻璃钢管道已成为玻璃钢行业中发展最快的领域之一，目前已发展至280多家企业；即使在令年树脂大幅度涨价的不利情况下，预计今年玻璃钢管道将进一步超过去年产量，并将成为玻璃钢行业比重较大的一个产业领域。
2、玻璃钢地下管道
玻璃钢地下管道是玻璃钢管道行业的主导产品，其制作主要由三种工艺组成：定长缠绕工艺（filament winding process）、离心浇铸工艺（centrifugal casting process）、连续缠绕工艺（continuous advancing mand）。我国在这三种制造工艺中，定长缠绕工艺管的产量占居了绝大部分。
地下玻璃钢管道工程应用方面主要分为供水管道与排水管道。玻璃钢夹砂管道作为供水管的优势在于：材料强度高承压能力高；内表光滑输水量大且长期使用能耗低；刚度好抗变形能力强；食品级内壁输送水质优良；双O"型密封圈在安装过程中，可实施100%接口试压，安装可靠性高；使用寿命长，设计寿命在50年以上。这些优势使得玻璃钢夹砂管作为一种高性能的供水管正在逐步得到市场的认可。下面介绍部分长距离的或有特色的供水工程的应用情况：
从1989年开始，中原油田、胜利油田、大庆油田、江汉油田和辽河油田采用玻璃钢长输；管线和污水处理系统，有多家玻璃钢企业参与供管。其中仅连众集团为这五大油田提供了不同规格的玻璃钢管道200多公里，基本取代了油田用钢管，使用效果良好，开创了油田防腐工程大量采用玻璃钢管材的先例。河北中意玻璃钢公司生产的管道91年在胜利油田应用至今无虞，受到甲方好评。
2000年田湾核电站江苏核电有限公司输水管道工程，管内径500 mm；设计压力等级1.0MPa，管道瞬间真空压力0.1 MPa：全长73.498km，由连众集团生产。这是至今玻璃钢夹砂管道在我国核电行业中应用最长的管道工程。
2001年新疆顶山供水工程，压力等级0.4～1.6 MPa，全长200 km，绝大部分为DN400，由新疆永昌复合材料股份有限公司生产；
2002年引额济乌一期一步工程沙漠项目部供水工程，压力等级0.6～1.4 MPa，管刚度5000Pa，管径为DN3500～DN400，全长416km。这是我国至今为止最长的单项管道工程。由新疆永昌复合材料股份有限公司生产。
2002年至2004年，广东东莞松山湖科技产业园给水管道工程，管径由DN200～DN 1600,其主干管为双DN 1200，按单线管长计算，其总长超过110 km，压力等级为0.6 MPa这是我国在大口经玻璃钢夹砂供水管道中最长的单向应用工程。
我国最大口径的供水管当属引额济乌一期一步工程小洼嘈倒虹吸工程的DN3100，刚度SN7500，压力等级0.46 MPa，全长13 km，总工程量达1.433万吨，前期工程由河北中意玻璃钢有限公司（主持）、新疆永昌股份有限公司（协助）共同完成，后期工程由新疆永昌股份有限公司（主持）、河北中意玻璃钢有限公司（协助）共同完成。
我国供水管道中的最高工程应用压力，据作者所知，已达到了2.5MPa。该工程属2001年的克拉玛依DN600供水工程，目前运行良好。
优异的耐腐蚀性能是玻璃钢夹砂管道另一个显著优势，加之管材价格不高，因此，在市政排污管道工程中具有较强的市场竞争力，已在城镇市政工程中得到普遍应用。尤其是大口径玻璃钢夹砂排污管道，不仅使用性能优良，而且在同流量对比的管材价格方面已有了优势，
因而得到了管道设计部门和业主的认同。
玻璃钢管道的年产量发展很快，市场占有率也逐步增多。笔者对新疆永昌玻璃钢股份有限公司、连云港中复连众复合材料集团有限公司、昊华中意玻璃钢有限公司、天津天联复合材料有限公司、辽宁水业玻璃钢管道有限公司、河北大有玻璃钢有限公司等6家公司的玻璃钢管道生产情况进行了统计。在这些企业中，集聚了几家国内最大的或规模名列前茅的大型玻璃钢管道企业，同时，也有中小型企业的代表；既有为我国玻璃钢管道行业作出过开创性工作的企业，也有新兴发展起来的企业，在国内具有一定的代表性。统计年份从1994年至2004年9月，其数据由企业提供，如图1所示
图1可见，仅从这6家企业的玻璃钢管道生产量来看，1994年至2003年，年平均增长31.7%，2003年全年产量突破8万吨。尤其是新疆永昌股份有限公司的玻璃钢管道产量发展很快．从1994年的0.46万吨，增长至2003年的2.74万吨，今年至9月已销售2.8万吨，预计可望突破3万吨。
3、玻璃钢夹砂顶管
顶管施工作为一种非开挖地下管道施工方法，无需征地、不影响路面结构，能很方便的穿越公路、铁路、房屋、河流等铺设地下管道，对交通及环境影响小，开挖土方少，机械化程度高，可适应于特殊工况，被认为是一种现代化的地下管道铺设方法。以往的顶管管材主要使用混凝土管和钢管，由于玻璃钢管具有强度高、耐腐蚀、使用寿命长等优点，在非开挖顶管施工中具有重量轻施工方便，外壁光滑顶进力小等优势，近年来也成为顶管工程使用的一种重要管材，并在我国得到较快的发展。
玻璃钢夹砂顶管在国外主要有2大类：其一是聚醋混凝土顶管（即Polymer Concrete pipe，简程中，将原计划的每60-100m一个井位，合并为平均200m一个井位，大大减少了施工费用。
广州顶管工程创造了3项全国记录：单坑最大顶进长度为236m；DN2500玻璃钢顶管日顶进最高速度达69m/day ;单向工程的玻璃钢顶管材料用量全国第一。该工程在国内引起了较大反响，北京、上海、天津、深圳、湛江等地纷纷来人到现场参观。此后在浙江临海、石家庄、天津等地也陆续开展了玻璃钢顶管工程。最近在湛江、广州正在开展玻璃钢夹砂顶管较大工程的前期工作。
玻璃钢顶管在顶管施工应用中具有许多独特的优点，主要反映在：
l）玻璃钢夹砂顶管外壁光滑，顶力小。
2)玻璃钢夹砂顶管重量轻，在软地基上顶管不会发生栽头现象；由于重量轻可以无需重型吊车设备，既可节约施工费用，而且施工十分方便。
3）连接接头密封性能好。
4）玻璃钢夹砂顶管外表耐磨性能很好，在长达200多米沿粗砂、细砂等土质的摩擦下，到达接受井的玻璃钢管外壁仍保持良好状态，肉银观察不到明显磨粮。
正因为如此，玻璃钢夹砂顶管已得到越来越多的国内非开挖工程界及其相关设计研究院的认可，玻璃钢顶管工程也越来越多地得到应用。
玻璃钢电缆保护管具有强度高、重量轻、不变形、内壁光滑、摩擦系数小，穿缆容易、不损伤电缆、绝缘、防腐蚀等优点。特别是无电腐蚀、非磁性、适用于单芯缆铺设，它与其专用管枕、中间接头等配套可组成多管多列的电
缆导管系统。采用承插式结构安装，连接简便可靠，施工方便，是一种优质的电缆保护管。
4.2高压玻璃钢管
我国的高压玻璃钢管道开始于1995年，由哈尔滨史密斯玻璃钢制品有限公司（即哈尔滨
斯达公司）在大庆油田采油二厂安装了两条直径2（50mm）工作压力为16MPa、检验压力为24MPa的高压注水玻璃钢管线。这是纤维缠绕的高压玻璃钢管在中国油田的首次应用。该工程从第一次安装中、高压玻璃钢管线至今运行正常。
随着国内各油田的石油开采先后进人二次采油和三次采油阶段，钢管道的腐蚀问题日益突出。根据胜利油田的调查研究，油田采出污水对钢管道的平均腐蚀速度为每年1～1.7mm.一条新建的有涂料内衬外加玻璃布涂沥青的加强防腐管道，投产半年即开始穿孔。3km长的油气混输管道，平均一年更新一次。未做内防腐的污水回注系统，在污水总矿化度20000mg/1以上的重腐蚀作用下，注水干线的使用寿命是4-7年，单井注水管线使用寿命4～6年。另外，
“八五”期间年消耗井下油管.1090km，年更换并下油管的数量几乎占全年新投人井下油管总量的1/3。由于腐蚀泄漏还造成土壤与环境污染。尽管腐蚀程度不同，但各油田都普遍存在。单就腐蚀而言，每年给世界油田与国民经济造成的损失达亿万美元。
正是基于这一背景，玻璃钢高压管道成为解决这一难题的有效的重要途径。我国的玻璃钢高压管道呈现出强劲的发展态势。仅哈尔滨斯达公司在我国油田高压玻璃钢管道应用方面提供了大量产品，其中包括直径40mm到150mm，压力等级从3.5到24MPa的各种规格的管道，上千件相应规格与压力等级的法兰、弯头、三通、异径接头等管件。最早安装的管线已经有了近10年的运行经验，经受了油田各种不同腐蚀条件的实际考验。
国内外的实践经验证明，使用15年后的管道强度保留率为85%，使用25年后强度保留率为75%。这两个值都超过了对化学工业用玻璃钢制品使用一年后所要求的最小强度保留率。人们关心的玻璃钢管的使用寿命问题，已由实际应用中的试验数据所证明。由于各油田的土质条件、输送介质以及防腐处理情况不同，钢管的使用寿命也不尽相同，少则4～5年，最多不超过30年；而玻璃钢管道的寿命却至少高达35年以上。美国60年代安装的玻璃钢管线至今已超过40年，目前仍正常运行就是一例。因此玻璃钢高压管道在我国发展前景依然较乐观。
4.3 玻璃钢井壁管
玻璃钢井壁管是一种从数十米乃至数百米的地下取水的装置。由钻孔的玻璃钢管作为内壁管，其外再缠绕钢丝或预浸玻璃布带作为渗水外管壁，并由内壁管和渗水外管壁形成双层的玻璃钾井壁管，是沙漠地带取水的优良产品。例如在全长562km塔里木沙漠公路，纵贯塔克拉玛干沙漠南北，是世界上穿越流动沙漠最长的等级公路，然而，塔里木沙漠公路防沙体已经超过了设计年限，90%以上的阻沙栅栏的固沙草方格已经失去了阻沙固沙的功能，公路面临着被积沙吞噬的危险。为此，投资2亿多开展沙漠公路防护林生态工程。其中用到了大量玻璃钢井壁
管。
井壁管有许多技术问题与一般埋地的玻璃钢管道有所不同，如：在处理由于大量的钻孔工艺过程中会使内衬与结构层剥离，甚至造成管内局部无内衬现象；在钻孔过程中玻璃钢管道的孔壁形成较多絮状纤维；轴向刚度和强度有一定的要求；对缠绕外壁钢丝或预浸玻璃布带要求等。此外，玻璃钢井壁管的安装与其他传统井壁管也有所不同，一般采用的是纵向承插胶接方式。由于井内水汽较大，在安装井壁管时，采用了与之相应的权摺昔固化体系，并采取了必要的辅助措施如加温隔潮等，确保管接口之间不会脱节。
塔里木沙漠公路防护林生态工程中的114眼水源井全部使用玻璃钢井壁管。管径为DN250mm，井深100～160m不等。工程于2003年9月开工，2004年3月底完工。在11月至来年2月气候下照常施工，成功率为100%。在各地打井史上这尚数少见。从工程造价来说，玻璃钢井壁管直接造价低于钢管15%；而且使用寿命将大于50年，长期经济效益十分可观。玻璃钢井壁管推广应用于打井灌溉，具有较好的经济及社会效益。
4.4 玻璃钢牵拉管
牵拉誉枪工作为一种非刃钠多地下管道旅工方法，与顶管方法相比，牵拉管施工更适应于小口经管道。这是因为小口径管道的整体轴向抗弯惯性矩小，采用牵拉管方法可进行小口径长距离的管道施工，而小口径长距离顶管容易
产生压缩失稳现象。
目前，一般应用钢管、高密度聚乙烯管等管材进行牵拉管施工。由于牵拉管施工要求管线能具有一定曲率半径，但钢管刚性较大，在弯曲时不仅阻力大，而且容易产生弯曲失稳；高密度聚乙烯管的柔韧性较好，但其抗拉强度小，牵拉长度短，且在牵拉时容易在接口处损坏。
最近由广东开平华泉玻璃钢管道有限公司、武汉理工大学共同开发的玻璃钢牵拉管，是一种由玻璃纤维增强热固性塑料、添加或不添加石英夹砂层的、并具有较高轴向抗拉强度的玻璃钢管道。它既具有类似钢材般的高强、又具有热塑性材料的柔韧性，很适宜用于牵拉管的施工，同时，由于玻璃钢牵拉管的管外壁光滑，牵拉时阻力小，施工速度快。
玻璃钢牵拉管的关键技术问题为：由于牵拉管的施工，要求玻璃钢牵拉管具有足够的轴向拉伸强度；此外施工要求管道在6～90的弯曲中，不仅要求保持足够的柔韧性，而且要求保持足够的弯曲强度。
今年7月，在重要的旅游胜地北海银滩采用玻璃绷牵拉耸建立污水收集管线乡首段施工的JOA钢牵拉管的公称直径为DN400，采用钻龙孔通过1个半小时的施工，40米长的管线一倒顶利通过。在后续工程中，每次拉进长度为80～90m。实际施工表明：玻璃钢牵拉管的牵拉阻力小，牵拉速度快；玻璃钢牵拉管既保持了良好的柔韧性，又体现了高强度，一次性拉伸长度长，是一种具有良好发展前途的非开挖管材。
5 结束语
玻璃钢管道是中国玻璃钢行业中发展最快的产品之一，在原材料、制造设备、工艺技术、结构设计、施工以及质量管理等方面取得了长足的进步，在管道市场占有率不断取得新的突破，新产品新技术不断涌现。
但是，我国玻璃钢管道行业目前还面临着市场竞争和发展的巨大挑战和困难；行业内还存在着较严重的不正当竞争现象；实际工程中还存在着少部分质量事故；在产品长期性能实验方面我们刚刚起步；还有大量基础性的技术问题等待我们去完成。我相信，在行业内绝大多数有识之士、企业家、工程师以及研究院所、大专院校等共同努力下，在中国玻璃钢协会的指导下，我国玻璃钢管道将会出现新的更大发展局面