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塑料在水和污水管道中的應用越來(lái)越多，雖然大多采用的是非增強的熱塑性塑料，例如PVC、PP、HDPE，但是纖維增強塑料（FRP）在需要高強度和耐腐蝕的場(chǎng)合扮演著(zhù)重要角色。 

增強塑料管道有許多優(yōu)勢。就機械性能而言，它們比非增強的同管徑和厚度的塑料管道更堅固，能夠承受的壓力也更大。在安裝過(guò)程中可以將其直接用力推進(jìn)或拉出，還可以埋得更深。FRP管道的熱膨脹系數較低，不會(huì )由于溫度的巨大變化而發(fā)生移動(dòng)。 

與鋼管等傳統材料管道相比，復合材料管道不會(huì )腐蝕和污染水，不需要陰極保護，也不需要在整個(gè)使用期限內定期進(jìn)行檢查。 

復合材料甚至能夠承受酸性很強的含硫污水環(huán)境。光滑的內壁對流速的阻力很??；當管道發(fā)生阻塞時(shí)，復合材料的抗爆強度足以承受清洗管道的噴射流體的壓力。復合材料管道所需的噴射壓力比混凝土和金屬管道所需的壓力要小。

復合材料管道可以經(jīng)受高溫，特殊情況下可以承受110-200℃的溫度。 

由連續的單向纖維纏繞而成的復合材料管道具有很高的環(huán)向強度，可以承受高的內部壓力。復合材料管道的耐受力很高，使用壽命可長(cháng)達50年，所需的維護很少。將來(lái)有可能在管道中加入光纖，以監測管道在使用過(guò)程中出現的斷裂、堵塞和其他問(wèn)題。 

沙特阿拉伯的Amiantit公司在傳統材料和塑料管道的生產(chǎn)技術(shù)上擁有40年的經(jīng)驗。該公司已經(jīng)注意到FRP管道替代傳統管道的趨勢。復合材料管道的重量?jì)H僅是相應鋼鐵管道的1/4，混凝土管道的1/10。也就是說(shuō)，它們的運輸和安裝更加簡(jiǎn)便。FRP管道不需要焊接，連接處用膠粘或層壓方式接合。 

Amiantit公司發(fā)現，聚酯經(jīng)過(guò)適當改性可以抵抗一定的腐蝕性和磨蝕性流體，包括熱的廢水、污水、海水和工業(yè)冷卻水。 

FRP管道光滑的內壁具有較低的摩擦損失，因此泵只需較少的能耗就能保持特定的流速。粘性物質(zhì)在光滑內壁上的累積速度很慢，因此清洗頻率和成本都較低。FRP管道及FRP連接系統將浪費減少了50%。在傳統材料制成的灌溉系統中，泄漏、蒸發(fā)和運行損失都會(huì )造成浪費。 

水和污水處理中采用的復合材料管道大多都是由玻纖增強聚酯（GRP）制成的，但它們的性能卻有很大不同，這主要取決于制造工藝。 

許多商用管道采用離心澆鑄工藝制成：短切纖維和液態(tài)樹(shù)脂一起置于柱形鋼質(zhì)模具中，并在離心力作用下旋轉直到樹(shù)脂固化。另外，采用連續纖維纏繞成型或螺旋纏繞成型可以獲得更好的性能。 

離心澆鑄 

一般來(lái)說(shuō)，離心澆鑄工藝制成的短切纖維基管道價(jià)格較低而且數量較大。這種生產(chǎn)方法比纖維纏繞工藝制成的管道具有更高的纖維含量。 

采用沙子、石灰石或其他填料加厚管壁可以使管道更加堅固，因為強度與管壁厚度的立方成正比。包括奧地利Hobas工程公司、沙特阿拉伯Amiantit、荷蘭Grootint GRP系統公司以及土耳其Superlit管道工業(yè)公司在內的許多管道制造商都力圖憑借自己的技術(shù)取得市場(chǎng)領(lǐng)導地位，因此他們對各自的材料配方和工藝都守口如瓶。即便如此，其基本原理還是不難了解的。 

Grootint采用自動(dòng)化的電控離心澆鑄系統。管道是一層一層成型的，材料的品質(zhì)、模具的轉速和內部的溫度被嚴密控制著(zhù)。玻纖、聚酯樹(shù)脂和含硅的沙子添加到旋轉的模具中后，從管道的外表面向內逐漸成型，直到獲得所需的壁厚。增強的玻纖預切為所需的長(cháng)度，并由進(jìn)料臂加入，進(jìn)料臂在模具內前后移動(dòng)，將層間的纖維分布均勻，以獲得特定的環(huán)向和軸向抗力。沙子是一種廉價(jià)的填料，可以增加基質(zhì)的體積，特別是在需要掩埋的管道中。 

模具的起始旋轉速度較慢，但當所有原材料添加完畢后，其旋轉速度會(huì )增加以保證固化過(guò)程中具有足夠的壓力。該荷蘭公司可以改變管道各層之內的材料數量、比例和方向，為各種應用靈活地優(yōu)化管道性能。樹(shù)脂不但要根據管道將要輸送的材料性能來(lái)配置，還要考慮其將要安裝的環(huán)境。 

Amiantit的商業(yè)化管道內徑高達4米，長(cháng)度從6米到24米不等，廣泛用于輸送飲用水、海水、淡化海水和污水。該公司稱(chēng)其專(zhuān)有的離心澆鑄工藝為C-Tech。 

Hobas工程公司只采用離心澆鑄工藝生產(chǎn)一系列復合材料管道。技術(shù)人員會(huì )先檢查加入的原材料，然后將基體樹(shù)脂、襯里樹(shù)脂和沙子、石灰石填料加入進(jìn)料器旁邊的儲罐中。新的生產(chǎn)循環(huán)開(kāi)始時(shí)，液態(tài)樹(shù)脂會(huì )被泵送到填料器中，同時(shí)加入催化劑。線(xiàn)軸上的粗紗被進(jìn)料口處的速控刀具切割成合適的長(cháng)度。沙子或石灰石填料被螺旋運輸帶推進(jìn)到進(jìn)料頭的一個(gè)出口。在該自動(dòng)化工藝中，進(jìn)料臂將數量預先設定的材料一層接一層地添加到旋轉的模具中。 

富含樹(shù)脂的涂層可以使管道內壁更加光滑。某些情況下，需要使用雙樹(shù)脂系統，襯里樹(shù)脂和基體樹(shù)脂的配方是不同的。例如，乙烯基酯層可以作為耐腐蝕襯里，聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂可以成型為管道的基體。 

原材料的添加量對于管道的質(zhì)量至關(guān)重要。添加量由樹(shù)脂泵站內的變頻驅動(dòng)器和精密的質(zhì)量流量計以及對填料、玻纖粗紗和催化劑進(jìn)行精密計量的系統來(lái)控制的。所有的重要的數量和工藝參數都被記錄下來(lái)，作為質(zhì)量控制程序的一部分。 

當原材料注入到模具中時(shí)，模具會(huì )高速旋轉，材料則以50-70 G的壓力貼緊模具內壁。如此高的離心力將會(huì )生產(chǎn)出緊密的高密度管壁和完全不含空氣的結構。將熱水噴射到模具外部就可以引發(fā)聚合反應。 

固化后，冷水會(huì )被噴射到模具上，加速成型管道的脫模。管道經(jīng)過(guò)修邊后，最后會(huì )在每個(gè)管道的一端加裝一個(gè)聯(lián)接器。 

Hobas公司說(shuō)它們的生產(chǎn)工藝適用于不同產(chǎn)品的生產(chǎn)，賦予管道設計很大的自由度，可以滿(mǎn)足特定工程的需求。采用該工藝可進(jìn)行每天24小時(shí)的生產(chǎn)，因此降低了生產(chǎn)成本。據說(shuō)該數控工藝可以生產(chǎn)出物理性能一致的產(chǎn)品。標準長(cháng)度長(cháng)達6米的管道直徑最高可達2.7米。 

纖維纏繞 

美國FEMech工程公司的專(zhuān)家Alfred Newberry說(shuō)，商業(yè)化管道存在的一個(gè)問(wèn)題是使用時(shí)間一長(cháng)，其機械性能會(huì )降低。這種老化問(wèn)題在高溫使用環(huán)境下更加明顯。這是因為使用短切纖維時(shí)，樹(shù)脂的性能起主要作用。樹(shù)脂是聚合物，容易發(fā)生蠕變，從而造成性能下降。 

當需要更高性能時(shí)，可以采用連續的單向增強纖維。纖維沿著(zhù)旋轉的芯軸纏繞可以獲得較高的環(huán)向強度，而以一定的角度纏繞則可以同時(shí)增強環(huán)向和軸向強度。離心澆鑄工藝的使用者通常會(huì )首先增加一個(gè)纖維連續纏繞工藝（角度通常為55°左右）來(lái)改善機械性能。 

然而，55°纏繞成型的管道性能仍然有可能取決于樹(shù)脂，即便比離心澆鑄管道的影響要小。層間應力會(huì )使樹(shù)脂發(fā)生剪切應變，增加蠕變的可能。解決該問(wèn)題的方法之一是增加復合材料中的纖維比例。 

玻纖不容易蠕變， GRP管道在使用溫度的上限（200℃左右）不會(huì )損失強度和剛度。纖維含量可以通過(guò)緊密的纖維纏繞或雙纏繞來(lái)實(shí)現（交叉纏繞）。 

理論上，可以采用一種強度更高更耐久的樹(shù)脂。生產(chǎn)商可以放棄鄰苯二甲酸聚酯，購買(mǎi)價(jià)格更高的間苯二甲酸聚酯或乙烯基酯，甚至機械性能更高的環(huán)氧樹(shù)脂。例如Amiantit正是這樣做的，它們采用精密的纖維纏繞工藝生產(chǎn)玻纖增強的環(huán)氧樹(shù)脂管道，其中連續的E玻纖在胺固化的環(huán)氧樹(shù)脂中以55°進(jìn)行纏繞。由于環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的剪切性能，相比聚酯發(fā)生蠕變的可能性更小，速度也更慢。Amiantit集團的另一家子公司Bonstrand生產(chǎn)的纖維纏繞玻纖增強環(huán)氧樹(shù)脂管道，可以承受很高的外部壓力，特別適用于海水的輸送。 

Amiantit公司的纖維纏繞管道主要還是玻纖/聚酯管，商標為Flowtitetm。直徑為80 mm- 4 m、長(cháng)度達18米的Flowtitetm管道可以承受1-32 bar的壓力，在全球的高壓/重力系統中都有應用，例如原水輸送管道、飲用水供水管道、污水壓力管道和水處理廠(chǎng)的輸水管道。此外它們還用于海水淡化廠(chǎng)、電廠(chǎng)、消防管道的襯里置入和襯里的修復工程和其他許多工業(yè)應用。 

2005-2008年間， Flowtite管道的需求量年增長(cháng)率達20%，因此Amiantit在許多國家新增了生產(chǎn)線(xiàn)。

意大利Sarplast公司采用雙螺旋纏繞機生產(chǎn)直徑在25 mm-3 m的玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道。通過(guò)調整芯軸推進(jìn)和玻纖分布頭移動(dòng)的相對速度，纖維能夠以45-88°的任意角度進(jìn)行纏繞。交叉纏繞可以滿(mǎn)足不同的軸向和環(huán)向強度要求。 

壁厚會(huì )隨著(zhù)不斷的纏繞而增加。在大管徑管道中，硅沙可用來(lái)增加壁厚和管道的硬度。 

Sarplast的GRP管道在民用和工業(yè)污水系統、灌溉和海水引入和排出等系統中，用于原水或飲用水的輸送。大管徑管道則應用于電廠(chǎng)冷卻水系統、水井和海上平臺中。 

迪拜的Future管道工業(yè)公司采用纖維纏繞工藝生產(chǎn)玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道（Fiberstrongtm）以及玻纖/環(huán)氧樹(shù)脂管道（Fibermartm）。這些管道廣泛用于地表或地下水處理過(guò)程，Fibermartm可用作船舶的管道。 

日本的Sekisui化學(xué)公司開(kāi)發(fā)了一種復合材料管道的連續纏繞工藝。該公司最初僅關(guān)注日本市場(chǎng)，現已在中國運營(yíng)著(zhù)幾家螺旋纏繞工廠(chǎng)。 

其他的纖維纏繞管道生產(chǎn)商包括伊朗的Farassan和土耳其的Superlit。 

許多生產(chǎn)商還提供大的管徑的定制服務(wù)。定制的管道具有更強的環(huán)境耐受力和更長(cháng)的使用壽命。 

AOC樹(shù)脂公司的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)家Ben Bogner說(shuō)，復合材料管道在水和污水市場(chǎng)占有大約18-20%的份額。復合材料管道幾十年前遭遇的彎曲、應力腐蝕、接頭泄漏和管道坍塌問(wèn)題基本上都已解決。大量的測試和工程研究結構促進(jìn)了有效的國際標準的制定（例如ISO 14692）以及北美和歐盟的地區性標準的頒布。安裝經(jīng)驗的積累和耐久性記錄的增加，都增強了工程師和咨詢(xún)師對于復合材料管道的信心。 

盡管人們對此還有歧義，但FRP管道已經(jīng)開(kāi)始它們的成功之旅。