鐘澤發(fā) 唐定國

中國化學(xué)工程第七建設(shè)有限公司 四川成都 610100

纖維纏繞玻璃鋼管道（FRP）的應(yīng)用開始于20 世紀(jì)50 年代初期。其具有以下特性：耐腐蝕、水力學(xué)性能優(yōu)良、重量輕安裝運(yùn)輸方便、力學(xué)性能合理、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱應(yīng)力小、接頭少、連接方式多樣靈活、使用壽命長、安全可靠、電絕緣性能好、不生銹、防污抗蛀等。目前，玻璃鋼管道工業(yè)發(fā)展很快，年產(chǎn)量日趨增加。我國給排水、石化等行業(yè)也在逐漸增加玻璃鋼管道的使用量。

云南鹽化“雙十”項(xiàng)目的燒堿裝置和PVC 裝置中所有酸性腐蝕介質(zhì)的工藝管道均采用玻璃鋼管。玻璃鋼管道的接頭方式有多種，主要包括承插膠接、平端對接、（活套）法蘭連接、（帶鎖緊裝置）O 形圈連接等，可根據(jù)具體施工條件，靈活選擇接頭方式。根據(jù)施工要求，本工程主要采用平端對接及法蘭連接的方法。在施工過程中，由于沒有可借鑒的工程先例，施工經(jīng)驗(yàn)不足，現(xiàn)場應(yīng)用出現(xiàn)一些問題。但通過這次施工應(yīng)用實(shí)踐，掌握了玻璃鋼管道的具體施工技術(shù)，并在較短工期內(nèi)順利完成施工任務(wù)。以下重點(diǎn)介紹玻璃鋼管道手糊成型施工方法。

1 施工準(zhǔn)備

玻璃鋼管道手糊成型施工制作安裝程序如圖1 所示。由于玻璃鋼管道與常規(guī)金屬管道的施工完全不同，所以要特別關(guān)注施工準(zhǔn)備工作。

圖1 玻璃鋼管道制作安裝程序示意圖

1.1 原材料

原材料進(jìn)場后，必須檢查其規(guī)格、質(zhì)量是否符合要求，管道、管件等玻璃鋼制品是否有破損。對樹脂應(yīng)根據(jù)出廠說明確定是否在有效期內(nèi)，如無說明或黏度過大時應(yīng)進(jìn)行檢查，合格后才能使用。其他輔助材料應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的分析試驗(yàn)。原材料和配好的復(fù)合材料均需加蓋貯存于陰涼干燥的庫房內(nèi)，并標(biāo)明名稱、性能等參數(shù)。

1.2 施工機(jī)具

根據(jù)玻璃鋼管道施工的實(shí)際情況，施工過程需要用到的機(jī)具設(shè)備（管道施工一般擁有的機(jī)具設(shè)備未列其中）種類如表1 所示。輔助材料說明如表2 所示。

表1 機(jī)具設(shè)備種類

表2 輔助材料說明

1.3 施工環(huán)境及技術(shù)

在室外施工時應(yīng)搭設(shè)棚蓋，以防雨、防曬、防風(fēng)沙。在室內(nèi)施工應(yīng)注意通風(fēng)，樹脂、促進(jìn)劑、固化劑、丙酮等都具有揮發(fā)性，且空氣中濃度過高對人體有害。

根據(jù)管道的壓力要求和施工條件選擇原材料和合適的施工配比，并進(jìn)行試配和試件物理性能的判定。

2 樹脂材料配制及施工要點(diǎn)

2.1 樹脂的參考配合比及配制工藝

選用適當(dāng)?shù)呐渲票壤?，配制出的樹脂膠料就如同金屬管道選擇正確的焊條進(jìn)行焊接一樣重要。

現(xiàn)以云南鹽化“雙十”項(xiàng)目施工過程中所使用的內(nèi)襯樹脂（MFE- 3 樹脂）、結(jié)構(gòu)樹脂（P65- 901）及外層防紫外線樹脂的配制過程為例，介紹樹脂膠料的配制比例及配制工藝要點(diǎn)。由于樹脂材料品種很多，選用的固化劑、促進(jìn)劑配套體系有一定差別，樹脂的性能也各不相同，故應(yīng)根據(jù)玻璃鋼管道生產(chǎn)廠家提供的配方及現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行配制。樹脂的施工配合比（重量比）如表3 所示。

表3 樹脂的施工配合比（重量比）

（1）由于樹脂的配合比可受溫度、濕度、陽光照射等環(huán)境因素的影響，所以使用某一比例配方時，一定要取少量做現(xiàn)場試配。

（2）固化劑（白配方）需在使用前再加入，加入固化劑（白配方）的樹脂將在30～45min 內(nèi)初凝，達(dá)到一定粘稠度無法流動。

2.2 配制工藝要點(diǎn)

將樹脂（包括內(nèi)襯樹脂MFE- 3、結(jié)構(gòu)樹脂P65- 901、防紫外線樹脂）按需要量稱取并加入容器內(nèi)（塑料桶或塑料盆，按現(xiàn)場所需情況定），按比例加入促進(jìn)劑（紅配方）；攪拌均勻后，再加入固化劑（白配方）繼續(xù)進(jìn)行攪拌，攪拌均勻即制成樹脂膠料。配制過程中的注意事項(xiàng)：

（1）樹脂和促進(jìn)劑可在使用前大量配制，配制形成初級樹脂膠料。但初級樹脂膠料和固化劑的作用是放熱反應(yīng)，一次配制量過大不易散熱。因此，膠料切不要大量配制，應(yīng)隨配隨用，在初凝期（一般為30～45min)內(nèi)用完。施工過程中發(fā)現(xiàn)凝聚、結(jié)塊等現(xiàn)象，不得繼續(xù)使用。

（2）配制材料時，嚴(yán)禁將引發(fā)劑和固化劑直接混合。引發(fā)劑和固化劑的用量應(yīng)視施工環(huán)境溫度、濕度、工作特點(diǎn)及原材料等進(jìn)行調(diào)整。施工前，應(yīng)做現(xiàn)場試樣，并留出試樣待查。

3 玻璃鋼管道手糊成型施工要點(diǎn)

3.1 坡口的打磨

玻璃鋼管道坡口使用安裝在砂輪機(jī)上的砂盤進(jìn)行打磨，主要目的是將管子的內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層完全暴露出來，以便使對應(yīng)的粘接材料更好結(jié)合，增強(qiáng)兩個管件之間的粘接強(qiáng)度。同樣，玻璃鋼高頸法蘭也要進(jìn)行充分打磨，達(dá)到與管子同樣的效果。

3.2 玻璃纖維材料的準(zhǔn)備

玻璃纖維是構(gòu)成玻璃鋼管道的主要材料，一般可分為長纖維和短纖維。根據(jù)使用的原材料，玻璃纖維有以下幾種：E 玻璃纖維，普通無堿玻璃纖維，絕緣性能高；C 玻璃纖維，耐酸用低堿（約10%以下）玻璃纖維；A 玻璃纖維，有堿（10%以上）玻璃纖維；S 玻璃纖維，高強(qiáng)度玻璃纖維。常用的玻璃纖維及其織物有以下幾種：

（1）纏繞紗：玻璃纖維粗紗是以適當(dāng)根數(shù)（通常為60根）合股的玻璃纖維束。一般以圓筒形收卷。無捻粗紗一般與其他纖維制品配合使用，主要用于填充死角或局部增強(qiáng)等部位。

（2）玻璃纖維布：玻璃纖維布是用玻璃纖維織成的布，是玻璃管道施工中最常用的玻璃纖維織物，其優(yōu)點(diǎn)是形變性好，易被樹脂浸潤，能提高玻璃管道的剛度以及耐沖擊性能好。

（3）短切玻璃纖維氈：把粗紗切成適當(dāng)?shù)拈L度（約5mm），無方向而均一厚度的堆積，加粘合劑而形成氈狀的玻璃纖維織物。其優(yōu)點(diǎn)是形變性好，易被樹脂浸潤，氣泡容易排除，施工方便。

（4）玻璃纖維織物：把單紗本身或按規(guī)定粗細(xì)并捻的紗線編織而成。

（5）短切玻璃纖維：將玻璃纖維絲束或粗紗切割成一定的長度（3～50mm）。

（6）表面氈：密織的玻璃纖維制品，類似于短切氈，但厚度很薄，不到0.5mm 厚。用于內(nèi)外表面，作用在于保證表面的光滑美觀。

玻璃鋼管道手糊成型用的玻璃纖維材料在使用前保持不受潮濕、不沾染油污。玻璃纖維材料的剪裁很重要，材料應(yīng)根據(jù)坡口尺寸、性能要求和操作的難易按現(xiàn)場實(shí)際需要情況預(yù)先剪裁，以便提高工效和節(jié)約用布。玻璃纖維材料不得折疊，以免產(chǎn)生皺紋，因?yàn)檎迟N糊制是褶皺出易產(chǎn)生脫層、氣泡。為便于施工，最好采用圓筒將玻璃纖維布等材料卷好，使用時轉(zhuǎn)動圓筒，逐步將材料放出。

3.3 手糊成型工藝各工序要點(diǎn)

（1）內(nèi)襯層的制作：用毛刷蘸內(nèi)襯樹脂膠料將表面氈粘貼在坡口最底層，并用毛刷縱橫可刷一遍，保證表面氈與坡口、管壁緊密粘貼無氣泡。然后將用浸內(nèi)襯樹脂纏繞紗(即俗稱長絲)順坡口一周塞填在坡口處，此處需要注意的是纏繞紗一定要在坡口處拉緊，否則后續(xù)工序中容易出現(xiàn)氣泡、脫層。緊接著用毛刷蘸樹脂膠料將短切氈粘貼滿在坡口打磨要求寬度處，一定要將樹脂膠料浸透短切氈，同時用壓輥反復(fù)滾壓使充分滲透膠料，擠出氣泡和多余的膠料。不等膠料固化即將按設(shè)計要求寬度的玻璃纖維布（0.4 布）纏繞粘貼在坡口連接處（玻璃纖維布的纏繞粘貼方法與傷員纏繞紗布同理），粘貼第一層玻璃布，并用蘸樹脂膠料的毛刷將玻璃纖維布貼緊壓實(shí)，并用壓輥反復(fù)滾壓使充分滲透膠料，擠出氣泡和多余的膠料。待檢查調(diào)整合格后，不等膠料固化按同樣方法連續(xù)粘貼，直至達(dá)到設(shè)計要求的層數(shù)和厚度。

（2）結(jié)構(gòu)層的制作：待內(nèi)襯層初步固化、不粘手時，開始在內(nèi)襯層外粘貼結(jié)構(gòu)層。粘貼一層短切氈，要求與內(nèi)襯層短切氈制作相同。不等膠料固化即將按設(shè)計要求寬度的玻璃纖維布（0.4 布）纏繞粘貼在坡口連接處，要求與內(nèi)襯層玻璃纖維布（0.4 布）制作相同。待檢查調(diào)整合格后，不等膠料固化按同樣方法連續(xù)粘貼，直至達(dá)到設(shè)計要求的層數(shù)和厚度。

（3）內(nèi)封口的制作：首先對管道內(nèi)口進(jìn)行清潔，使管道達(dá)到一定的清潔度。用浸內(nèi)襯樹脂纏繞紗(即俗稱長絲)沿坡口內(nèi)側(cè)一周塞填在坡口處，然后用內(nèi)襯樹脂依次粘貼短切氈、表面氈。要求與內(nèi)襯層同樣材料粘貼相同。

（4）防紫外線涂層的制作：用毛刷蘸防紫外線樹脂膠料將表面氈粘貼在結(jié)構(gòu)層外，并用毛刷縱橫可刷一遍，保證表面氈與結(jié)構(gòu)層粘貼緊密無氣泡。

（5）玻璃鋼管道手糊成型口的養(yǎng)護(hù)：玻璃鋼管道施工后，需經(jīng)常溫養(yǎng)護(hù)方可交付試壓、清洗等工序。玻璃鋼管道的常溫養(yǎng)護(hù)期為6～7d。

3.4 施工工具的使用和保護(hù)

（1）在工作完成后，須將使用過的工具（如刷子、壓輥等）浸泡在丙酮中，否則工具上樹脂硬化后工具將不能使用。

（2）工作中膠皮手套需涂抹上地板蠟，防止樹脂粘在手套上硬化后使手套無法使用。可增加手套的使用次數(shù)。

玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)示意圖

4 玻璃鋼管道手糊成型施工質(zhì)量保證

為了保證玻璃鋼施工質(zhì)量，施工人員應(yīng)熟悉玻璃鋼管道的原材料、對接工藝單及所用的工具。操作過程中要有兩人以上，當(dāng)管道管徑≥300mm 時最好有4 人以上共同操作，操作要有技術(shù)員指導(dǎo)，負(fù)責(zé)檢查是否按對接工藝單規(guī)定的要求進(jìn)行施工，并對施工質(zhì)量進(jìn)行目測檢查。同時，對于施工完畢的玻璃鋼管口，需按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行必要的壓力強(qiáng)度試驗(yàn)，壓力試驗(yàn)為工作壓力的1.5 倍或按設(shè)計規(guī)定執(zhí)行。主要檢查管道接口及法蘭連接處有無滲漏等，試驗(yàn)介質(zhì)一般為液體；當(dāng)試驗(yàn)壓力≥0.6MPa 時，嚴(yán)禁使用氣體介質(zhì)作為試驗(yàn)介質(zhì)。為保證施工質(zhì)量，施工玻璃鋼管道時，需注意以下幾點(diǎn)：

（1）做好安裝材料、工具、勞保用具。

（2）檢查需安裝管道有無破損、雜物等（如有問題應(yīng)予以處理）。

（3）將需安裝的管道端口打磨成坡口至內(nèi)襯層，不得漏磨，在兩管打磨邊緣應(yīng)套上同規(guī)格的卡環(huán)。

（4）安裝的接口不得出現(xiàn)炸裂、流膠、氣泡等任何影響制品性能和外觀的缺陷。

（5）對糊制處如有缺陷應(yīng)打磨修補(bǔ)，直至無缺陷后再整體打磨并刷膠（加紫外線吸收劑）。

（6）對安裝的原材料注意保護(hù)，不得與水、火接近。以免造成不必要的損失。

（7）注意紅、白兩種配方的放置，兩種配方以及相關(guān)的量杯應(yīng)隔離存，注意防火。

（8）安裝工具如：毛刷、壓輥、剪刀等接近樹脂膠的工具用完24h 放入丙酮浸泡。

5 玻璃鋼管道手糊成型施工的安全防護(hù)

（1）玻璃鋼管道工程中的許多原材料，如樹脂、促進(jìn)劑、固化劑等，都具有不同程度的毒性或刺激性，使用時或配制時要有良好的通風(fēng)條件。操作人員應(yīng)在施工前進(jìn)行體格檢查。患有氣管炎、心臟病、肝炎、高血壓者以及對某些物質(zhì)有過敏反應(yīng)者均不得參加施工。

（2）施工過程中不慎與腐蝕或刺激性物質(zhì)接觸后，要立即用水或乙醇沖洗。

（3）在配制、使用丙酮等易燃材料的施工現(xiàn)場，應(yīng)嚴(yán)禁煙火，并應(yīng)備置消防器材。還要有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。

（4）在施工中，施工人員要戴膠手套，避免和樹脂等化學(xué)物質(zhì)直接接觸。

6 結(jié)語

在實(shí)際工程中，由于玻璃制品品種繁多，其用途也各有所不同，施工方法及用料也應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整和修改。在云南鹽化“雙十”項(xiàng)目10 萬t/ a 燒堿裝置和PVC 裝置中，所有含HCL 管線均采用FRP 管。其規(guī)格主要DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600、DN700。管道長度約4000m，最大設(shè)計壓力0.40MPa。連接方式主要有對接式連接和法蘭連接共兩種。對接管口約1400 個，均采用手糊成型施工，所有管道施工完畢后均按規(guī)范要求的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力0.60MPa 進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果完全滿足設(shè)計要求。