韓程輝

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

1 概述

玻璃鋼即纖維強化塑料（FRP，亦稱作GFRP），一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體，以玻璃纖維或其制品作為增強材料的增強塑料，稱為玻璃纖維增強塑料，或稱為玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。其質(zhì)輕而硬，不導電，性能穩(wěn)定，機械強度高，回收利用少，耐腐蝕。

近年來，隨著工業(yè)化水平的日益提高，玻璃鋼管道在化工、鋼鐵、電子、國防等各行各業(yè)中得到廣泛應用，玻璃鋼管道的安裝工程亦是越來越多。結(jié)合浙江石油化工有限公司一期、二期丙烯腈聯(lián)合項目，玻璃鋼管道施工項目，介紹主要其安裝及質(zhì)量控制實踐。

手糊對接包纏連接施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 玻璃鋼管道手糊對接包纏連接施工工藝流程圖

2 主要工序質(zhì)量控制要點

2.1 原材料質(zhì)量控制

選用合格的原材料，各種原材料必須具備三證，即質(zhì)量證明書、出廠合格證、檢驗證明書。

管道、管件應進行外觀檢查，表面應無破損、光滑、清潔等。對樹脂、促進劑、固化劑、丙酮、過氧化甲乙酮MEKP(引發(fā)劑)等輔助材料應根據(jù)實際，進行必要的分析試驗。

對安裝的原材料注意保護，不得與水、火接近。原材料和配好的復合材料均需加蓋貯存于陰涼干燥的庫房內(nèi)，并標明材料名稱、性能等有關(guān)參數(shù)，由專人保管。

對樹脂應根據(jù)出廠說明確定是否在有效期內(nèi)，不在有效期內(nèi)不準使用，在有效期內(nèi)的如無說明或黏度過大時，應進行檢查合格后方可使用。

2.2 施工環(huán)境及技術(shù)準備

2.2.1 施工環(huán)境

室外環(huán)境條件要求：在室外施工時應搭設棚蓋，以防雨、防曬、防風沙。室內(nèi)環(huán)境條件要求：在室內(nèi)施工應注意通風，樹脂、促進劑、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)管道工程的壓力要求和施工條件選擇原材料和合適的施工配比，并進行試配和試件物理性能的判定。

2.2.2 技術(shù)準備

（1）做好圖紙會審，領(lǐng)會甲方及設計工藝要求，編制切實可行的施工方案。

（2）技術(shù)負責人把施工工藝流程、施工技術(shù)規(guī)范，施工工藝指導書等分發(fā)給每個施工人員，做好施工技術(shù)交底，確保施工工藝的準確及施工進度的順利進行。

（3）對特殊部位施工中的重要施工節(jié)點，重點突出交底，并進行培訓指導，做好質(zhì)量通病的防范預案。

（4）做好有關(guān)資料的準備工作，如：開工報告、施工計劃、材料抽檢報驗、隱蔽記錄、施工記錄等。

2.3 樹脂材料配制要點

2.3.1 樹脂的配合比及配制工藝

用適當?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材進行焊接一樣重要。由于樹脂材料品種很多，選用的固化劑、促進劑配套體系有一定差別，樹脂的性能也各不相同，故應根據(jù)玻璃鋼管道生產(chǎn)廠家提供的配方及現(xiàn)場實際情況進行配制。

（1）由于樹脂的配合比會受溫度、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，一定要取少量進行凝膠測試，以確定現(xiàn)場環(huán)境是否適合施工。

（2）固化劑需在使用前加入，并在30min 內(nèi)用完，達到一定粘稠度后將不得使用。

2.3.2 配制工藝要點

將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），按比例加入促進劑，攪拌均勻后，再加入引發(fā)劑，攪拌均勻即制成樹脂膠料。

配制過程中的注意事項：

（1）樹脂和促進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，一次配制量過大不易散熱，因此，膠料不可大量配制，應隨配隨用，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，嚴禁將引發(fā)劑和固化劑直接混合，否則將發(fā)生燃燒，甚至爆炸。引發(fā)劑和固化劑的用量應視施工環(huán)境溫度、濕度、工作特點及原材料等進行調(diào)整。施工前，應做現(xiàn)場試樣，并留出試樣待查。

2.4 玻璃鋼管道的對接施工要點

2.4.1 切割

根據(jù)圖紙，找出需對接的管道，并檢查規(guī)格、長度、壓力等級與設計要求是否相符。在需切割處用記號筆畫好切割線，包括截斷切割線、與切孔相連的貫通切割線，用裝有金剛石鋸片的角向磨光機將需膠接的部位切開，切口應平整，切割尺寸誤差不大于2mm。在玻璃鋼管上開孔切割時，不得開方孔。根據(jù)對接寬度將需膠接的地方用裝有軟片砂輪的角向磨光機進行打磨，切口應磨到內(nèi)襯層（內(nèi)襯厚度1.5～2.0mm）。粘接部位必須充分打磨，否則粘接的強度將不足以承受水壓的推力。

2.4.2 打磨

玻璃鋼管道坡口需用安裝在砂輪機上的砂盤進行打磨，主要目的是將管子的內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層完全暴露，加大粘接面積，增強粘接強度，以便于粘接材料更好地結(jié)合。根據(jù)對接寬度要求，將需膠接的地方打磨厚度為1.5～3mm。

2.4.3 玻璃纖維材料的準備

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：普通無堿玻璃纖維，絕緣性能高；耐酸用低堿（約10%以下）玻璃纖維；有堿（10%以上）玻璃纖維；高強度玻璃纖維。

根據(jù)玻璃纖維及其織物的不同形式，常用的玻璃纖維及其織物有：

（1）纏繞紗——玻璃纖維粗紗是以適當根數(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等部位。

（2）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。它的優(yōu)點是形變性好、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）短切玻璃纖維氈是把粗紗切成適當?shù)拈L度（約5mm），無方向而均一厚度地堆積，加粘合劑而形成氈狀的玻璃纖維織物。它的優(yōu)點是形變性好、易被樹脂浸潤、氣泡容易排除、施工方便。

（4）玻璃纖維織物是把單紗本身或按規(guī)定粗細并捻的紗線編織而成。

（5）短切玻璃纖維是將玻璃纖維絲束或粗紗切割成一定的長度（3～50mm）。

（6）表面氈是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，材料應根據(jù)坡口尺寸、性能要求和操作的難易按現(xiàn)場實際需要情況預先剪裁，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。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。

2.4.4 手糊成型工藝各工序要點

（1）內(nèi)襯層的制作：內(nèi)襯層是由一層表面氈、一層短切氈、若干層玻璃纖維布及內(nèi)襯樹脂構(gòu)成，內(nèi)襯層樹脂的選擇、纏繞層數(shù)由輸送（或盛放）介質(zhì)的性質(zhì)決定，其具體制作工序要點如下：用毛刷蘸內(nèi)襯樹脂膠料將表面氈粘貼在坡口最底層，并用毛刷縱橫刷，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(俗稱“長絲”)順坡口一周塞填在坡口處，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，同時用壓輥反復滾壓使充分滲透膠料，擠出氣泡和多余的膠料。在膠料固化前將按設計要求寬度的玻璃纖維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，并用壓輥反復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，直至達到設計要求的層數(shù)和厚度。

（2）結(jié)構(gòu)層的制作：結(jié)構(gòu)層由一層短切氈、若干層玻璃纖維布及結(jié)構(gòu)樹脂構(gòu)成。結(jié)構(gòu)層樹脂的選擇、纏繞層數(shù)由該管線工作壓力、剛度等級等決定，其具體制作工序要點如下：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；不等膠料固化即按設計要求寬度的玻璃纖維布纏繞粘貼在坡口連接處，要求與內(nèi)襯層玻璃纖維布制作相同；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，直至達到設計要求的層數(shù)和厚度（具體數(shù)據(jù)由廠家確定）；結(jié)構(gòu)層所用樹脂膠料為結(jié)構(gòu)樹脂膠料。

（3）內(nèi)封口的制作：當直徑≥DN500 的對接口或手工糊制可以操作的對接口均需進行內(nèi)封口（內(nèi)側(cè)需打磨內(nèi)坡口）。首先對管道內(nèi)口進行清潔，使管道達到一定的清潔度，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標識及養(yǎng)護：玻璃鋼管道施工完畢后，需按圖紙做好管段標識，經(jīng)常溫養(yǎng)護方可交付試壓、清洗等工序。玻璃鋼管道的常溫養(yǎng)護期為6～7d。當遇夏季高溫或雨天時，必須采取遮蓋等保護措施。

2.4.5 施工工具的使用和保護

（1）在工作完成后，須將使用過的工具（刷子、壓輥等）浸泡在丙酮中，否則工具上的樹脂會硬化，工具將無法再使用。

（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，導致手套無法再使用。

2.5 法蘭連接

法蘭連接主要用于玻璃鋼管與泵、閥門以及不同材質(zhì)管道之間的連接。本裝置玻璃鋼法蘭約820 片。典型的法蘭面連接形式如圖2 所示。

圖2 法蘭連接形式

玻璃鋼法蘭的連接操作，應遵守下述規(guī)程：

（1）徹底清潔法蘭表面和膠圈凹槽。

（2）檢查墊片或“O”型密封圈的完好性和清潔度，每個墊片或“O”型圈在使用前必須擦洗干凈，不得使用已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有損壞跡象墊片或“O”型圈。

（3）將“O”型圈正確地放入槽內(nèi)或把墊片放正，并用膠帶固定其位置。

（4）對齊待連接的法蘭。

（5）安裝螺栓、墊圈和螺帽，所有五金部件都必須清理干凈并進行潤滑。

（6）采用扭矩扳手，按圖3 所示的標準法蘭螺栓扭緊順序進行預緊。預緊扭矩按照表1 和表2 執(zhí)行，其他規(guī)格可取35N·m 和20%推薦扭矩中的較大者。如果管道直徑小于DN250，建議取20N·m。

表1 墊片密封下的螺栓推薦扭矩表 N·m

表2 膠圈密封下的螺栓推薦扭矩表 N·m

圖3 標準法蘭螺栓扭緊順序

（7）預緊后，重復此步，以推薦的扭矩增量進行緊固，直到擰緊所有螺栓到推薦扭矩（見表1 和表2）。

扭矩的大小與管徑、壓力、打孔尺寸、螺栓材質(zhì)等密切相關(guān).表1 和表2 是基于法蘭標準EN 1092 計算的常用情況下的值。

通常情況下，螺栓扭矩可按推薦表選取，但是在緊固螺栓的過程中，如果法蘭面已經(jīng)接觸或根部開裂的話，則應停止扭緊。如果達到推薦扭矩之后，法蘭面在試壓過程中出現(xiàn)滲漏的話，可以按照表中的增量適當升高扭矩值，如果未達到推薦的扭矩值前，法蘭出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，請立即停止操作并咨詢相關(guān)技術(shù)人員。如果采用凹槽法蘭，那么兩片相連的法蘭中只能有一片法蘭帶凹槽，另一片應為平面或突面且不帶密封墊。表中的數(shù)據(jù)僅作為參考用，并非要求強制執(zhí)行，實際應用中可根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境進行調(diào)整，調(diào)整前應先獲得供應商的同意。

2.6 承插膠接

承插膠接與手糊對接不同。其通過粘接劑的粘接作用，將錐度插口插入錐度承口并用粘接劑粘接起來，起到很好的密封和抗剪切作用。在本裝置玻璃鋼施工中承插膠接約140 道。承插膠接接頭在出廠前已加工而成，并在運輸中加以保護。這種連接方式需要進行專門的設計、清理、控制條件以及熟練的、訓練有素的操作人員。當選用這種接口方式時，由玻璃鋼廠家提供具體的操作程序。

3 試壓及沖洗要求

3.1 試壓

3.1.1 試壓前準備工作

（1）安裝完成后進行檢查以確保所有的工作都已經(jīng)合理的完成。

（2）管道的初始垂直撓曲在要求范圍內(nèi)。

（3）接頭全部正確安裝。

（4）系統(tǒng)限制性設施（如止推墩和其他錨固措施）已經(jīng)就位并已經(jīng)適當固化。

（5）閥門和泵固定完成。

（6）管線上所有臨時設施均已清除。試驗用的臨時加固措施經(jīng)檢查確認安全可靠。

（7）試驗用的壓力表、溫度計已校核合格，壓力表的精度不低于1.5 級，壓力表不少于2 塊。試壓用的溫度計，其分度值不能大于1 度。

（8）確保管道內(nèi)雜物已清除干凈。

3.1.2 管線充水。打開閥門和氣孔以便在充水時可以排出空氣并防止壓力波動。在不大于工作壓力下浸泡至少24h。

3.1.3 管線打壓

管線緩慢加壓（每次加壓取0.15 倍試驗壓力和0.2MPa 之間的最小者，或者更低）。當管線帶壓時會有相當大的能量，并且應當心這股能量。每次加壓之后，應至少駐停10min。

確保儀表的位置可以測得管線的最高壓力。位置處于管線中的低位的話，將會因為額外的水頭得到更高的壓力。最低點的實測壓力不得超過管線的試驗壓力。

通?，F(xiàn)場的最大試壓壓力是操作壓力（工作壓力）的1.5 倍。

預試驗階段：將管道內(nèi)水壓緩緩地升至試驗壓力并穩(wěn)壓30min。期間如有壓力下降可注水補壓；檢查管道接口、配件，有漏水、損壞現(xiàn)象時應及時停止試壓，查明原因并采取相應措施后重新試壓。

主試驗階段：停止注水補壓，穩(wěn)定15min；當15min后壓力下降不超過0.02MPa 時，將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30min。進行外觀檢查若無漏水現(xiàn)象，則水壓試驗合格。

如果在穩(wěn)定一段時間后管線不能穩(wěn)定壓力，并且確定并非由熱效應（溫度變化）、系統(tǒng)膨脹或夾帶空氣等原因所引起。

試驗合格后，應及時排放試驗介質(zhì)。

3.2 沖洗

在所有安裝工作完成并且試壓合格之后，給水管道必須進行沖洗與消毒。第一次沖洗應用清潔水沖洗至出水口水樣濁度小于3NTU 為止；第二次用有效氯離子含量不低于20mg/ L 的清潔水浸泡24h；第三次用清潔水進行沖洗直至水質(zhì)化驗合格為止。嚴禁取用污染水源給玻璃鋼管道進行水壓試驗、沖洗。

4 質(zhì)量保證措施

為了保證玻璃鋼管道施工質(zhì)量，認真執(zhí)行質(zhì)量自檢、互檢、專檢的“三檢制”。對施工全過程實施全方位質(zhì)量控制，及時辦好各項工序的檢查驗收及質(zhì)量檢驗評定工作，確保各道工序的工程質(zhì)量。

施工人員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，當管道管徑≥300mm時最好有4 人以上共同操作，操作要有安全員和班長監(jiān)護，負責檢查是否按對接工藝單規(guī)定的要求進行施工，并對施工質(zhì)量進行目測檢查。同時，對于施工完畢的玻璃鋼管口，需按設計規(guī)定進行必要的壓力強度試驗，壓力試驗為工作壓力的1.5 倍或按設計規(guī)定執(zhí)行。主要檢查管道接口及法蘭連接處有無滲漏等，試驗介質(zhì)一般為液體；當試驗壓力≥0.6MPa 時，嚴禁使用氣體介質(zhì)作為試驗介質(zhì)。為保證施工質(zhì)量，施工玻璃鋼管道時，需注意以下幾點：

（1）選用合格的原材料，各種原材料必須具備三證，即質(zhì)量證明書、出廠合格證、檢驗證明書。

（2）檢查需安裝管道有無破損、雜物等，如有應予以處理。

（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打磨修補，直至無缺陷后再整體打磨并刷膠（加紫外線吸收劑）。

（6）嚴格按照玻璃鋼管道生產(chǎn)廠家提供的配方及要求進行施工，以確保施工質(zhì)量。

（7）嚴格按照廠家的說明和設計圖紙的要求進行管道的強度試驗和嚴密性試驗。

根據(jù)玻璃鋼廠家提供的文件《LZT- 0623- 2018 B1玻璃纖維增強塑料管道安裝埋設手冊》中要求：當環(huán)境溫度T＜5℃的時候，不得施工；當環(huán)境溫度5℃≤T＜15℃的時候，不建議施工，否則需要采取額外的加熱措施以保證粘結(jié)劑的固化效果；當環(huán)境溫度T＜30℃時，配膠后接口應在30min 內(nèi)安裝完成；當環(huán)境溫度30≤T＜37℃時，應在20min 內(nèi)完成；當環(huán)境溫度37≤T＜40℃時，應在10min 內(nèi)完成；當環(huán)境溫度T≥40℃時，嚴禁施工；當相對濕度超過80%時，不建議施工；當相對濕度達到90%時，不得施工；浙江石油化工有限公司一期、二期丙烯腈聯(lián)合項目玻璃鋼管道的施工時間集中在9～11 月份，溫度都在5 到10℃之間，所以需要采取額外的加熱措施以保證粘結(jié)劑的固化效果，加熱措施是在搭設的防風棚內(nèi)加電暖爐加熱，提高棚內(nèi)的施工溫度使施工環(huán)境溫度超過15℃。

5 結(jié)語

通過浙石化一期、二期丙烯腈聯(lián)合項目兩個項目的施工，掌握了比較成熟的玻璃鋼管道的安裝技術(shù)，形成了一套較為先進可靠的施工工藝。在安裝過程中，首先做好原材料的源頭質(zhì)量控制，其次做好人員的交底培訓，并確保有一個好的施工環(huán)境條件，最后控制好各環(huán)節(jié)與各環(huán)節(jié)的施工次序，并確保各個環(huán)節(jié)按執(zhí)行的措施進行施工，不但能保證工作質(zhì)量，還能避免返工現(xiàn)象，同時節(jié)約了安裝時間及費用。