夹砂玻璃钢管(RPMP)的制造、设计和施工

　　注：以上尺寸根据实际安装情况等可能有变动。
4.2 现场制作的配件
在管道安装的过程中,往往根据实际情况需要现场制作管配件。这种常见的管道配件也如上几种，而与定型配件所不同的是，配件的有关具体尺寸是根据现场管线的相对位置测量出来的。这种现场制作出来的管配件安装起来更方便、更迅速。

　　五、RPM管的包装、保养、维护

　　5.1 管道的包装
管道在生产完毕后，经过严格地检验确认为合格品，方才能对其进行包装。产品包装时应按产品特性要求一般采用单根两端用草绳、草片、草包等方式包装。谨防管道在运输过程中，相互之间发生碰撞，而磨损管道外壁及端口。特别是对于管道、管件带法兰包装时，应注意对法兰的端面水线及密封面进行保护，防止被磨损。
5.2 管道的吊装
在对管道装卸的过程中,仍需对管道加以控制,严禁使用钢丝绳或其它硬质物,应该使用软绳或软质带吊装。采用机械装卸时，用两个支撑点，可以使其它更容易控制，管道的支撑点也可以只有一个，但切不可用绳子贯穿其两端来装卸管道。吊装时应轻吊轻放，严禁抛投。
5.3 管道的运输
在管道的施工现场,如有必要进行运输的话,管道的底部嵌入木楔使之保持稳定,确保没有两根管道相接触的情况发生。装运管道的最高高度为2米，使用柔韧的带子或绳子将它们固定在运输工具上，千万不要用没有衬垫的钢丝或链条以免使管道发生磨损。另外，最大挠曲量不要超过1.5%，因为在极限值以内的情况下会导致管道的损坏。
5.4 管道的存放
夹砂玻璃钢管，象其它所有石油化学产品制成的管道一样是可燃的，所以建议不应将它放置在热源暴露的地方。在安装过程中，必须小心谨慎以防止管道暴露在电焊的火星和切割的火焰及热/火/电源的附近。当现场用挥发性或易燃材料进行修补管道或接头时，这些预防措施是非常重要的。
当管道直接放于地上时，注意地面要平坦，不能有石块和容易引起管道损坏的尖利物体，所有的管道需加垫木楔以防止滚动。应保证管道在强风、不平的地区或其它水平条件下堆放得稳定。堆放高度不可以超过2米，1400毫米以上的管道切不可叠放。管道的最大径向挠曲不可超过直径的1.5%，不允许凸起、扁平和其它突然的曲率变化。在这些极限值的情况下存放将会损坏管道。
现场堆放管道建议按下列规定（如表7）

　　对于管道的接头应置于阴凉处，切勿将其暴露于阳光下。不要将橡胶与脂类、油类等其它石油衍生物及溶剂相接触。
5.5 管道安装应注意的维护要求
夹砂玻璃钢管安装前选择适合的安装类型由管道的刚度、埋深和原土类型决定的。为了使管道具有足够的支撑，根据原土条件要对管区的回填材料加以适当的限制。安装管道的初期和长期的扭曲不能超过有关的规定，否则将达不到管道长期使用的目的。
管道的垫层应遵照要求使用砂或砾石。在沟底夯实之后再铺设垫层应夯实到90%的密实度，以保证管道有足够的支撑，建成后的管床应平整，而且能够给管道以长期稳定的支撑。基础区土壤的夯实程度，应等于主管区回填的夯实程度，或者说应使其土壤阻力特性一致。在管道的接头处，为满足安装的需要，接头处必须超挖。安装时管道不得离开管底表面，安装结束后，再按要求夯实接头处的超挖部位。如果在管沟遇到岩石、硬土层，松软而不稳定的土壤或高度膨胀的土壤，那么就有必要增加垫层的厚度来达到管道底部的足够支撑。
管道在连接好后，管区一定要马上回填，这样可以防止管道的浮动和热变形的发生。管道的浮动将破坏管道和管接头，造成不必要的重新安装。热变形是指由于安装时的温度与长时间的罗列、曝晒的温度差异而导致的变化，这将造成接头处的密封不严。
管区回填材料的正确选择以及管区回填的埋设和夯实，对控制管道径向挠曲是非常重要的，对管道的正常运行也是非常关键的。为防止回填材料中混入有机杂质或其它外来有害材料，施工时一定要加倍小心，否则会造成管道侧向支撑。为给管道以充分的支撑，在不将管道吊起的情况下，施工人员可用棍棒（钝器）将回填材料夯实。
管区应分层回填，每次回填厚度约150-300mm,这要取决于回填材料和夯实方法。由于砾石或碎石极易夯实，用此材料回填时，300mm厚的土壤可以夯实到要求的密度。如果是砂子则需要更多的夯实工作，因此它的回填厚度只能控制在150mm以内。注意逐层夯实回填材料对于管道是否能有足够的支撑是非常重要的。当砂质的回填材料处于或接近它的最佳湿度时，夯实最易完成。当回填材料回填到管道的起拱线时，为避免管道受到外来夯击荷载的作用，所有夯实都应从管沟壁开始逐渐向管道靠近。用这种方法铺设，夯实管区回填材料，管道将发生轻微的垂直方向的椭圆变形。当回填到管顶时，完工后垂直方向的椭圆变形≤直径的1.5%,但必须注意不能在管顶上方过分用力夯实，这样会引起管道局部凹凸不平，而且必须保证管道顶上的覆土不能疏松，一定要达到密实度。
管道的埋深决定于管道设计、使用条件、管道的性能、管道的尺寸及现场条件，例如土壤的性能、静态荷载、动态荷载等。一定要注意管道沟槽的深度，必须使管道处于冷冻线以下。覆盖的深度，应有效地保证埋入地下的管道不受地下水的漂浮力的影响。
在管道施工完毕后，因固定管道采用柔性的橡胶圈接头，当管线加压后，在管线两头、弯头、三通、变径、盲端等许多地方会产生不平衡的应力以及发生管线偏移等现象，如果周围的土壤对管线不能提供足够的约束力的话，也极可能造成管线的损坏，所以，为了确保管线正常运行，避免上述现象的发生，必须采取措施来约束这种不平衡的应力，预防管线的损坏。通常采用的方法是用水泥固定墩固定。固定的水泥墩的尺寸可根据实际情况进行设计，以能满足使用要求为准。
5.6 事故处理及修补
管线在使用过程中，遇到某一部位渗漏，可采用紧急修补方法。具体做法是，先将渗漏之处的土挖开，仔细检查渗漏部位及渗漏面积的大小，停水降压，根据渗漏大小部位挖出工作坑，若出水量大，用抽水机将溢出水抽干。根据破损情况可试行作如下处理：
1．若破损之处直径在φ200mm以下，可用预先制作好的法兰短节（接口面与管面相吻合），
将连接面及直径在400mm范围内打磨平整。在管线渗漏之处，接触面用5mm厚橡皮垫片垫上，法兰短节两边用特制的抱箍固定在管线上，及时将渗漏的水吸掉，保证法兰短节外部无水渗出。同时，将接管外漏橡皮用刀片割去。用玻璃钢增强的方法，将法兰短节连接在管线上。固化后（一般12小时后）用盲板将法兰盲上，采用此法不必将管内之水抽干。
2．若破损之处直径超过200mm或长度方向较长，则必须将管道内的水抽干，将破损处两端用角向磨光机割去，按割去管段的长度接上一段管道，接口处两端加上玻璃钢套筒，间隙用膨胀水泥密封，同时在膨胀水泥制作完毕后，外用玻璃钢手糊的方法密封增强。待膨胀水泥保养时间到后即可通水。
3．若允许停水的时间超过24小时，则可将破损之处两端割去后，按割去管段的长度接上一段管道，接口处两端玻璃钢对接方法将管道连接上。

　　六、RPM管道的经济性、适用性分析

　　目前，城市供水中所使用的大口径管道出现生锈、结垢等现象，会严重地污染水质，而夹砂玻璃钢管内层采用防腐性能优良的食品级树脂作为原材料，因此管道不生锈、不结垢，可以彻底解决目前自来水输送中水源二次污染问题，提高居民用水的质量，且管道的价格稍低于钢管、球墨铸铁管，安装运输成本低，水能耗低，社会经济效益明显。以下是根据杭州自来水公司提供的数据，在同一工程环境条件下使用钢管、球墨铸铁管、加砂玻璃钢管、水泥管在综合成本上的比较如表8。
工程使用条件：
管道规格：DN1000
土壤条件：三类干土
施工方式：人工挖沟槽上方、并平整场地填土夯实

　　注： 表中
（四）=(一)+(二)+(三）； (二)= 1 + 2； 1 = (1)+(2)+(3)；
(三) = 3 + 4 ； 3 =(4)+(5)+(6)； (六)=（四）+(五)。
1钢管和球墨铸铁管的数据由杭州供水工程公司提供；
2水泥管的数据为杭州市中河路现场安装数据；
3以上成本比较若加上运输、使用能耗及维修服务项目，则加砂玻璃管综合效益最好。

　　工程的综合效益是指由建设投资、安装维修费用、使用寿命、节能等多种因素形成的总体成本长远效益。从表8可以看出，如果考虑到管道的各种功能和使用的长期性，夹砂玻璃钢管的综合效益是最好的，特别是管径越大，成本越低，而且对于埋地管可连续使用几十年，无需年年检修，更可以发挥它优越的综合效益，具有很强的适用性。
对于水泥管、铸铁管、夹砂玻璃钢管在不同口径管道下的输水能力、耗能比较（如表9）：

　　注：1、计算有关的参数：混凝土：f=0.00232,m=2,b=5.33;铸铁管：f=0.00179,m=1.9,b=5.1;夹砂玻璃钢管：f=0.000915,m=1.77,b=4.77。2、 沿程损失hf=fLQ^m/d^b。3、泵容：N=10Qhf/0.65,年耗电量：E=N·8760度（kW·h）。
从表9数据可以看出，各种管道输水能力、耗能比较，夹砂玻璃钢管在沿程水头损失最小，年耗电量最少。夹砂玻璃钢管的沿程水头损失、年耗电量分别大约为水泥管的40%，铸铁管的50%。这种优势正是由夹砂玻璃钢的特性所决定的，具有其它管道无法比拟的优越性。
在下表10中，列出了不同的管径的夹砂玻璃钢在常用流速范围内，管道的输水能力，其压力损失采用的是常用的哈森-威廉方程计算所得。
由哈森-威廉公式，摩擦阻力系数 f的计算为：
f=194.62/(C^1.852D^1/6V^0.148)
Hf=f·v²/(2Dg)
式中　C RPMP取150
D 管道计算内径
V 流速
g 重力加速度 9.81m/s²

　　由表10的计算可以看出，对于同口径的夹砂玻璃钢管，流速增加，压力损失逐渐增大，但随着管径的逐渐增大，管道的压力损失会逐渐减小。所以，对于口径越大的夹砂玻璃钢管，其水力特性越好。
综上所述，夹砂玻璃钢管的广泛应用前景可观，具有良好的社会经济效益。

　　7 瞻望

　　经过多年的研制及应用的事实表明,我国的RPM管道工业发展比较缓慢,同工业发达国家相比,在原材料、工艺装备、技术管理、工程设计、产品标准、施工规范、应用范围等方面存在着很大的差距。
7.1 原材料
7.1.1 树脂
国外管道用树脂性能高、品种全、系列化；间苯型不饱和聚酯已占30%多，已渐渐成为通用型不饱和聚酯树脂，根据使用需要，有多种专用树脂和助剂满足要求。而我国管道用树脂90%是不饱和聚酯树脂以邻苯型为主，通用型约占60～70%。间苯型聚酯树脂只有极少量的生产，而且价格贵。其它高性能专用树脂几乎没有。这些因素都影响了使用。
7.1.2 增强材料
国外有适合缠绕需要的并配有多种专用浸润剂的无捻粗纱、毡材、方格布等。规格多，品种全，质量优，满足使用要求。国内除少数引进玻纤生产厂有用专用缠绕浸润剂的无捻粗纱外，大部分玻纤厂生产的无碱、中碱缠绕无捻粗纱缺少专用浸润剂，因此浸润性较差。毡材有的厚薄不均，所以国内增强材料规格、品种都不能很好地满足生产夹砂玻璃钢管的需要。
7.2 缠绕设备和管件
国内目前引进的自制管生产线利用率只有20%左右，缠绕成型的工艺只占其它成型工艺的3.5%,有待进一步开发市场,充分发挥现有设备的生产能力。目前大口径管件多采用手糊和喷射法成型，不配套、质量差。
7.3 技术管理
现在许多玻璃钢厂家缺乏技术人才，职工文化低，专业质量差，形成产品无设计，选材无标准，检验无手段，产品无检验的局面；结果造成质量事故，从而使用户对RPM管道制品产生了很大的心理障碍，严重地影响了RPM管道的推广和应用。
7.4 夹砂玻璃钢管的价格
玻璃钢管道过去比同管径的钢管价格高30%～50%,综合造价却比钢管低20%～30%，但一次性投资太高，建设单位和使用单位却难以接受。新产品夹砂玻璃钢管的出现，大幅度降低了管道的价格，然而问题的关键是要使人们认识到大口径RPM管道在输水工程应用中的综合效益和现在与同口径钢管价差缩小的现实。
7.5 建议
7.5.1 优惠政策
国家应采取优惠政策,建立管道专业化生产工厂和使用基地,并对生产和使用单位在贷款、利税等方面给予优惠，特别是鼓励使用的优惠政策。为建立我国RPM管生产基地和推广工作。
7.5.1 做好引进和吸收工作
玻璃钢厂家应该定期组织与有关研究院、所、高校合作和交流，引见国外的先进的技术和管理方式，吸取多家之长，补己之短，不断地提高企业的技术实力。
7.5.2 加强企业管理,提高产品质量意识
目前,玻璃钢厂家不注重企业内部的管理,对产品质量意识淡薄，引起玻璃钢管道推广和应用的负面影响。所以，企业应注重对员工文化和专业素质的提高，培养大家集体主人翁的责任感，增强产品质量意识。只有这样，企业发展才能上一个台阶，玻璃钢工业才能得到更大发展。

参考文献
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