玻璃钢复合材料埋地管结构设计研究摘要:玻璃钢复合材料管比强度高、重量轻、运输安装方便、摩擦阻力小、输运能力高、热应力小、耐磨性好、防腐蚀、可设计性强、维修方便、生产效率高、成本低,适用于石油输送管。为玻璃钢复合材料石油输送管的使用安全，同时节约施工开支，本文根据玻璃钢复合材料石油输送管的性能，以及地面压力对埋地下管子的角扩散理论，对受卡车的载荷的埋在地下的玻璃钢石油输送管,进行了不同铺层层数建模，并进行了强度计算，设计出了合理的管壁厚度，有效的减轻了玻璃钢复合材料埋地管的重量。1.概述管道是现代工业中流体输送的重要材料。传统的金属管、混凝土管或因易锈蚀，或因质量大，已不能满足现代工业的需要，复合材料管便应运而生。1.1玻璃钢管的优点与传统的钢管和混凝土管相比，玻璃钢管具有以下优点。（1）耐久性好。金属和混凝土管的防锈、耐化学腐蚀性很差。当周围环境恶劣或输送酸、碱介质时，很快就会发生内、外表面腐蚀而遭破坏。玻璃钢管为三层结构。其内、外层可以按使用环境和使用条件进行设计，采用相对应的耐腐内衬和外表涂层，防止腐蚀介质对管道的浸蚀破坏。这样，玻璃钢管道大大延长了使用寿命，因而能获得较高的经济效益。（2）摩擦阻力小、输运能力高。玻璃钢管的内表面光滑，远小于钢管和混凝管的表面粗糙度，因而流体阻力小，力学特性好。若采用泵输送，在管径和流量相同时，较其他材料管道可以节能30%左右。（3）质量轻、运输、安装方便。玻璃钢管道的自重只有钢管的1/4，混凝土管的1/10，因而运输和安装费用均较低。（4）比强度高。玻璃钢管的纵向和环向拉伸强度为160MPa和320MPa，比钢管略低；但由于玻璃钢的密度是钢密度的1/4，因此，玻璃钢的比强度反而比钢大很多。（5）可设计性强。可根据玻璃钢管使用情况，对其性能及连接方式进行设计。通过对玻璃纤维分配设计，使管在轴向和环向有不同的强度；对管壁厚度设计，可使玻璃钢管适用于不同外压或内压工况条件；通过材料选择设计，可以使玻璃钢管适用于各种腐蚀介质环境；通过对接头方式设计，适用于不同安装条件。（6）产品适应性强。玻璃钢管的直径从25～3600mm均有；更大的直径亦可另行设计。玻璃钢管的使用压力可从0.1～30MPa。由于其性能可以设计，故能适应多种使用条件的要求。（7）无污染。玻璃钢管耐腐、耐磨性好，因而管壁无杂质剥离和脱落、无腐蚀结垢，不会产生微生物，因此在使用中，不会对所输送介质产生污染。（8）维修方便。由于玻璃钢管无锈蚀、不结垢、耐腐蚀，因此一般情况下无需维修。即便出现损伤，也因其轻巧，使维修十分方便。（9）经济效益好。玻璃钢管的综合性能优于钢管，特别是用在有腐蚀介质的条件下，玻璃钢管的使用寿命比钢管长几倍，体现出明显的经济效益。1.2玻璃钢管的应用由于玻璃钢管具有很多优越性能，因而促使世界各国都在积极研制、生产和推广使用。目前年产量已超过70万吨。在我国，玻璃钢管道已广泛用于石油、化工、1供水、排污、灌溉、供气、污水处理、能源等众多领域。下面主要来介绍一下玻璃钢管在油田中的应用。（1）高压管道。油田所用的高压管道主要包括注水管和油井管等，管径较小，大多在φ50～φ200mm范围内，压力高，一般介于5～30MPa之间，对玻璃钢而言，条件较苛刻，国产的玻璃纤维性能上很难满足要求，生产此类管道所需玻纤需从国外进口。目前，哈尔滨史密斯玻璃钢制品有限公司等单位在国内生产此类管道1994年起应用于油田，已先后为大庆油田、中原油田、吉林油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田等提供了几十公里的高压玻璃钢管。（2）中、低压玻璃钢管道。缠绕成型中低压玻璃钢管道作为钢管替代品，自20世纪90年代以来，我国油田大批量采用，国内几个大油田，如胜利油田、辽河油田中原油田、大庆油田、克拉玛依油田、江汉油田等均大量采用了中低压缠绕玻璃钢管，青海的孕斯油田、江苏的江都油田、河北的华北油田，青海的格尔木油田等也不同程度地使用了中低压缠绕玻璃钢管道。青海的孕斯油田仅在1990年就使用了20km，胜利油田在1991-1992年期间，仅地面应用工程就使用了近30km，中原油田自1993年至今以使用170余km，油...
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