復合材料課程設計--底面鋪設管道

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 引言…………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2 造型設計……………………………………………………………………… 4</p><p>　　3 性能設計……………………………………………………………………… 5</p>

2、;<p>　　3.1原材料選擇 ……………………………………………………………………5</p><p>　　3.2管道各層性能設計……………………………………………………………. 7</p><p>　　4 結構設計…………………………………………………………………………8</p><p>　　4.1玻璃鋼管受力分析………………………………………………

3、……………..8</p><p>　　4.2管壁厚計算及校核……………………………………………………………..8</p><p>　　5 工藝設計…………………………………………………………………………10</p><p>　　5.1纖維纏繞制管所用設備………………………………………………………..10</p><p>　　5.2纖維纏繞制管

4、工藝……………………………………………………………..10</p><p>　　6 玻璃鋼管道安裝連接 …………………………………………………………...12</p><p>　　7 管道性能試驗及檢驗 …………………………………………………………...13</p><p>　　7.1玻璃鋼管軸向拉伸試驗………………………………………………………...13</

5、p><p>　　7.2玻璃鋼軸向壓縮試驗……………………………………………………………13</p><p>　　7.3玻璃鋼平行板外載試驗…………………………………………………………13</p><p>　　7.4玻璃鋼管短時水壓失效壓力試驗………………………………………………13</p><p>　　7.5玻璃鋼管外觀質(zhì)量檢驗………………………

6、…………………………………13</p><p>　　8 小結………………………………………………………………………………..15</p><p>　　參考文獻… ……………………………………………………………………… …16</p><p><b>　　1引 言</b></p><p>　　管道是現(xiàn)代工業(yè)中流體（氣體或液

7、體）輸送的重要材料，傳統(tǒng)的管道有鋼管、混凝土管和鑄鐵管，但由于其易銹蝕、質(zhì)量大，已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要，又由于玻璃鋼的諸多優(yōu)勢，使得玻璃鋼管道（簡稱GRP管）應運而生[1、2]。</p><p>　　玻璃鋼管道玻璃鋼管道簡稱FRP管道。具有耐久性好、摩擦阻力小，輸運能力高，安裝方便、耐化學腐蝕性強、使用壽命長等優(yōu)點，可降低管道因維護、更換停產(chǎn)帶來的損失，主要應用在石油、電力、化工、造紙、制革、冶金、城市給排水、

8、廢水處理及農(nóng)業(yè)灌溉等。</p><p>　　與鋼管相比，玻璃鋼管道的優(yōu)點有：</p><p>　　(1)耐腐蝕性。FRP管道能夠抵抗酸、堿、鹽、海水、未經(jīng)處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學流體的腐蝕。</p><p>　　(2)耐熱抗凍性好。FRP管的溫度使用范圍一般在-40℃~80℃之間，若先用特殊樹脂其使用溫度可達到更高。</p><p

9、>　　(3)輕質(zhì)高強，運輸安裝方便。FRP管道的比重為1.7~1.9，與同壓力、同管徑的其他材質(zhì)管道比較，F(xiàn)RP管道單位長度、重量約等于鋼管的30％，因此運輸安裝十分方便，F(xiàn)RP管道每根長度可達12m，安裝快速簡便。另外可免除安裝鋼管所需的焊接和防銹、防腐處理等工序。</p><p>　　(4)摩擦阻力小，輸送能力高。FRP管道內(nèi)表面非常光滑，糙率系數(shù)小，水利系數(shù)可長期保持在145～150范圍內(nèi)，經(jīng)測試得到

10、其水流摩阻損失系數(shù)為0.000915，能顯著減少沿程的流體壓力損失 ，提高輸送能力20％以上。</p><p>　　(5)不生銹。由于玻璃鋼管是由非金屬材料樹脂及玻璃纖維復合而成，所以，它們不論在使用過程還是在閑置過程中，均不會生銹，因而也就無需進行防銹、除銹處理。</p><p>　　(6)可設計性強。根據(jù)具體使用情況，可對纏繞玻璃鋼管的具體性能及形狀進行設計：①可對纏繞時的纏繞角進行設

11、計，以便管具有不同的縱/環(huán)向強度分配；②可對管壁厚進行設計，以便管可以承受不同的內(nèi)外壓；③可對材料進行設計，以達到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等；④可對授頭方式進行設計，適用不同的安裝條件，以提高工程安裝速度。</p><p>　　(7)可修復性強、維護方便。纏繞玻璃鋼管罐不生銹、不結垢、耐腐蝕性能好，一般情況下無需維護；即使需要維護，由于其重量輕，可維修性強，所以，維修起來也是十分方便的。</p&

12、gt;<p>　　根據(jù)使用壓力可分為高壓管（5~30MPa）、中壓管（1.6~4 MPa）和低壓管（0.1~4 MPa）三種；按制造方法可分為手糊玻璃鋼管、預浸布卷玻璃鋼管、纏繞玻璃鋼管、離心澆注玻璃鋼管等；根據(jù)管道的鋪設方法，可分為架空鋪設、埋地鋪設、地面鋪設三種。除此以外，還有其他的分類方法。</p><p>　　地面鋪設是將管道的地面鋪設到底表面高度的管機上，這種鋪設方法適用于森林、高山或地下

13、水高的地區(qū)。地面鋪設管道常用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)給水等。</p><p>　　本設計書包括對玻璃鋼管道的造型設計、性能設計、結構設計、工藝設計、管道的安裝連接及檢驗。</p><p>　　在造型設計中根據(jù)要求選彎管，彎管與管道的連接選用承插膠結并外包纏，可防止Cl2的泄露；在性能設計中進行了基體材料、增強材料和輔助材料的選擇，根據(jù)使用條件選擇不飽和聚酯樹脂和中堿玻璃纖維表面氈、短切氈、無捻粗紗

14、，引發(fā)劑選用過氧化甲乙酮，同時選用與之配合的促進劑，為提高防老化性能家入適量UV9紫外線吸收劑；結構設計中經(jīng)計算的壁厚7.5mm，經(jīng)校驗符合要求；玻璃鋼管道的成型方法有手糊成型、纖維纏繞成型、拉擠纏繞成型等，選擇纖維纏繞成型；玻璃鋼的安裝連接中，選用膠結連接并外包纏，用鋼架進行支撐；采用軸向拉伸試驗、軸向壓縮試驗及水壓試驗等對玻璃鋼管道進行檢驗。</p><p><b>　　2 造型設計</b&g

15、t;</p><p>　　根據(jù)管道設計條件，屬于中壓地面鋪設管，選用纏繞成型玻璃鋼管。</p><p>　　地面鋪設是將管道的地面鋪設到地表面高度的管基上，管道由彎管連接，且為限制性連接，因此選擇承插膠結連接并外包纏，可以防止Cl2氣體外漏。</p><p>　　地面鋪設玻璃鋼管的造型如下：</p><p>　　圖2.1 地面鋪設玻璃鋼管的俯

16、視圖</p><p>　　圖2.2 地面鋪設玻璃鋼管的主視圖</p><p><b>　　3 性能設計</b></p><p>　　性能設計就是合理地對材料進行選擇、組合，選用原材料時應考慮輸送介質(zhì)及濃度、使用壓力、使用溫度以及外界環(huán)境因素等工藝條件。</p><p><b>　　3.1原材料的選擇</b

17、></p><p>　　管道的原材料包括：基體材料(樹脂體系)、增強材料(玻璃纖維)、輔助材料（引發(fā)劑、促進劑等)。</p><p>　　材料設計的原則如下[1]：工藝性所選材料體系應適合擬采用的工藝成型方法；可靠性對所選材料體系有把握，盡可能選用已定型的、成批量生產(chǎn)的、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；適用性材料的機械性能滿足結構的強度和剛度要求，材料的耐環(huán)境性能要保證結構在使用環(huán)境下能正常工作；經(jīng)

18、濟性在滿足結構使用性能要求的前提下，盡可能地降低成本。</p><p>　　3.1.1基體材料選擇</p><p>　　樹脂是玻璃鋼管道的基體材料，其作用是傳遞載荷，并使載荷平衡，基體材料的性能，如耐腐蝕、耐熱性等，直接決定玻璃鋼管道的性能。常用的樹脂包括：不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂三大類，其中以不飽和聚酯樹脂使用最為廣泛。</p><p>　　不飽和聚酯樹

19、脂相對密度在1.11~1.20左右，固化時體積收縮率較大。其性能特點有：①耐熱性：大多數(shù)不飽和聚酯樹脂熱變形溫度在50~60℃；②力學性能：不飽和聚酯樹脂具有較高的拉伸、彎曲、壓縮等強度；③耐化學腐蝕性：不飽和聚酯樹脂稀酸、稀堿性能較好[2]。</p><p>　　環(huán)氧樹脂的特性有：①收縮性低：和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性（小于2％）；②力學性能：固化后環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學

20、性能；③化學穩(wěn)定性：通常情況下固化后的環(huán)氧樹脂體系具有耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。</p><p>　　綜合考慮以上因素，選擇不飽和聚酯樹脂作為基體材料。</p><p>　　3.1.2 增強材料選擇</p><p>　　作為增強材料的玻璃纖維及其織物是玻璃鋼主要的承載組分材料，對玻璃鋼管道的強度和剛度有著直接的影響。常用的纏繞用增強材料包括：各種無捻粗紗、表面氈、針

21、織氈、短切氈、方格布等。</p><p>　　玻璃纖維紗應具有以下特點：耐化學腐蝕性；工藝性與所用樹脂有良好的相容性；可靠性線密度要有保證，懸垂性要小等。</p><p>　　無堿玻纖與中堿玻纖性能對比</p><p>　　表3.1無堿和中堿玻瑞纖維性能對比</p><p>　　因此選用中堿玻璃纖維，各種纖維及織物的特點有：</p>

22、;<p>　　(1)無捻纖維：無捻纖維各股紗之間張力均勻，不起毛、不斷頭、成帶性好，對樹脂浸潤性好，所制玻璃鋼管道強度也比有捻纖維要高。</p><p>　　(2)表面氈：表面氈應用最早，使表面產(chǎn)生富樹脂層而光滑有彈性，減少摩擦阻力，提高耐磨性、耐腐蝕性、耐水性、耐老化性和抗沖擊性，是制作玻璃鋼內(nèi)襯耐腐蝕層的首選材料。</p><p>　　(3)玻璃纖維氈：常用于纏繞成型制品

23、的富樹脂層，包括內(nèi)襯層和外表層，一般采用短切氈[1]，纏繞工藝對玻璃纖維氈的要求:氈片浸透性要好、消泡性要好。</p><p><b>　　3.1.3輔助材料</b></p><p>　　為使樹脂按工藝要求固化，以及改進樹脂的理化性能或固化后制品的某些性能如阻燃抗靜電、耐磨等性能通常在樹脂配方中加入某些助劑如固化劑、引發(fā)劑、促進劑、阻燃劑、脫模劑、低收縮劑等。固化劑也

24、稱引發(fā)劑，它能使樹脂固化，是樹脂配方中不可缺少的組成部分，并且對樹脂性能有極大影響，不同樹脂的固化體系不一，即使同一種樹脂，使用環(huán)境不同，固化劑加入的量也不盡相同，需要在使用前充分試驗，確定配方后方可正式使用。在玻璃鋼中使用的不飽和聚醋樹脂、乙烯基酷樹脂等溶解在乙烯基單體中，它們進行共聚反應，是要由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的游離基來引發(fā)，常用的引發(fā)劑有兩種，有機過氧化物和偶氮化合物。</p><p>　　引發(fā)劑的選用要考慮

25、以下幾個因素[1]：a.樹脂活性，所選固化劑與樹脂的反應性相匹配，樹脂反應性強，選用的引發(fā)劑活性要高，樹脂反應性弱，選用的引發(fā)劑的活性要較低以免游離基產(chǎn)生較快，到固化后期缺乏引發(fā)劑；b.適用期，配制好的膠液必須保證有效地浸漬增強材料，其膠液的存放時間為適用期，不同配方的適用期是不同的；c.成型溫度，按成型產(chǎn)物溫度可分為低溫、中溫、高溫三種固化類型，必須選擇適合于該溫度范圍的有氧化物，纏繞成型法在中溫固化范圍內(nèi)；d.固化速度，樹脂的固化速

26、度與引發(fā)劑的活性、加入量和成型溫度有關，引發(fā)劑的用量一般為1%~2%，成型溫度確定，就可了解引發(fā)劑的活性與固化時間的關系，以達到放熱峰溫度來計算固化時間。</p><p>　　引發(fā)劑的選用必須考慮填料、顏料及其他添加劑對固化工藝的影響，目前固化不飽和聚酷樹脂用的有機過氧化物的臨界溫度都在60℃以上，對于固化溫度要求在室溫時，這些有機過氧化物就不能滿足要求，必須設法使過氧化物的臨界溫度降低，當有機過氧化物在叔胺作用

27、下，就可在較低溫度下產(chǎn)生游離基。</p><p>　　考慮以上因素，選擇過氧化甲乙酮作為引發(fā)劑，其價格低，性能好，使用極其方便，和樹脂混合容易。</p><p>　　選擇促進劑時應注意選擇活性好，用量少，膠凝時間快，應與引發(fā)劑相配合。放熱峰適當、毒性小的促進劑。</p><p>　　3.2管道各層性能設計</p><p>　　管壁可分為三層結

28、構，即內(nèi)襯層、結構層和外表層。其功能各為：內(nèi)襯層主要起防腐、防滲作用；結構層承受荷載引起的各種應力；外保護層則用于防自然老化和摩擦碰撞。</p><p>　　內(nèi)表層為富樹脂層，厚2.0mm，樹脂選雙酚A型不飽和聚酯樹脂，增強材料選中堿玻璃纖維表面氈和短切氈；</p><p>　　結構層選用雙酚A型不飽和聚酯樹脂，增強材料選中堿玻璃纖維無捻粗紗；</p><p>　　

29、外保護層選用通用型不飽和聚酯樹脂，增強材料選中堿玻璃纖維短切氈，加入適量UV9 紫外線吸收劑，防止老化。</p><p>　　圖3.1 玻璃鋼管管壁結構</p><p><b>　　4 結構設計</b></p><p>　　結構設計主要是對管道進行強度、剛度、穩(wěn)定性等方畫的設計與計算，包括管道的結構層的壁厚、鋪層方式、管接頭的形式等[4]。一般

30、設計可分為以下幾個階段[5]：分析管道的技術條件和工作條件，提出計算要求；根據(jù)技術條件進行荷載分解，然后組一合校核；進行管道設計計算；進行管道剛度及穩(wěn)定性設計計算；進行管件連接設計。</p><p>　　4.1玻璃鋼管受力分析</p><p>　　輸氣管工作壓力只有均勻內(nèi)壓，工作壓力在管截面上的分布如下圖所示：</p><p>　　圖4.1 玻璃鋼管道壓力分布<

31、;/p><p>　　4.2管壁厚計算及校核</p><p>　　(1)按環(huán)向強度計算管壁厚度</p><p>　　查表取環(huán)向拉伸強度270MPa則環(huán)向許用應力</p><p><b>　　（4.1）</b></p><p><b>　　再由公式</b></p>&l

32、t;p><b>　　（4.2）</b></p><p>　　初選玻璃鋼管壁厚為5.7mm。</p><p><b>　　(2)校核軸向強度</b></p><p>　　由表查得玻璃鋼管軸向拉伸強度為85～160MPa取100MPa。又由安全系數(shù)為10得許用應力。按，將其變換為 </p><p&g

33、t;<b>　?。?.3） </b></p><p><b>　　帶入數(shù)值得出</b></p><p>　　按軸向允許應力求得玻璃鋼管壁厚度為7.5mm，大于按環(huán)形應力求得的壁厚，故管的厚度應取7.5mm方可靠。</p><p><b>　　(3)剛度校核</b></p><p&g

34、t;　　當管壁厚度為時，按簡支梁受均勻載荷計算，按式求其最大撓度。因為管輸送氣體，所以介質(zhì)密度為零[6]。則管上的均勻載荷等于玻璃鋼管自重,玻璃鋼管的密度為1.8t/m3）即</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p><b>　　帶入數(shù)值得</b></p><p>　　玻璃鋼管截面慣性矩I0 由下式求

35、出：</p><p>　　=8.05269m （4.5）</p><p><b>　　（4.6）</b></p><p><b>　　10m＜</b></p><p>　　滿足剛度條件?？紤]到玻璃鋼管在運輸、制造和使用中的復雜情況，壁厚應比計算值稍大，所以管壁厚度最終確定為7

36、.5mm。</p><p><b>　　5 工藝設計</b></p><p>　　玻璃鋼管得制造方法很多。成熟的制造方法有手糊成型法、預浸布卷管成型法、纖維纏繞成型法、拉擠纏繞成型法、PVC-玻璃鋼復合成型法和離心澆注成型法等。</p><p>　　根據(jù)管道的壓力和運行情況，采用纏繞成型制管工藝。纖維纏繞制管工藝是將連續(xù)玻璃纖維，浸漬樹脂膠液后

37、，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模、獲得管材[7]。</p><p>　　5.1纖維纏繞制管所用設備</p><p>　　纖維纏繞成型用的模具一般為鋼模，也可以用玻璃鋼材料制模。管徑在800以下的芯模采用整體式鋼模，管徑在800以下的采用開縮式模具。為減少模具裝卸時間，大型纏繞機常采用組合模具。即4根或6根芯模同裝在一個大轉鼓上，隨轉鼓公轉或自傳。</p><

38、p>　　5.2纖維纏繞制管工藝</p><p>　　5.2.1纖維纏繞制管的優(yōu)點</p><p>　　(1)能按管的受力狀況設計纏繞規(guī)律，滿足環(huán)向和軸向受力要求，充分發(fā)揮纖維強度。</p><p>　　(2)可靠性高 纏繞制管采用纏繞機生產(chǎn)，易實現(xiàn)自動化和機械化。工藝條件確定后，纏出來的管材尺寸精確，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p>　　

39、(3)生產(chǎn)效率高 采用機械化或自動化纏繞機生產(chǎn)管，纏繞速度快，需要工人少，勞動生產(chǎn)率高。</p><p>　　(4)比強度高 纏繞制管結構層得纖維含量可達80%。其比強度不僅高于鋼和鈦，而且高于手糊和卷制玻璃鋼。</p><p>　　(5)成本低 纏繞制管可合理配置內(nèi)襯層、結構層和外保護層材料。能降低材料成本。同時由于生產(chǎn)率高，還能降低加工費用。故可使纏繞管達到最佳的經(jīng)濟效益。&l

40、t;/p><p>　　5.2.2纖維纏繞制管工藝流程</p><p>　　圖5.1纖維纏繞制管工藝流程</p><p>　　5.2.3具體生產(chǎn)過程：</p><p>　　(1)膠液配制：在生產(chǎn)過程中，當配方確定之后，配制環(huán)節(jié)應嚴格把關，從管理角度來說，此環(huán)節(jié)出錯將導致產(chǎn)品的徹底失敗，因此應加強此環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，不能配錯，攪拌要均勻；</p&

41、gt;<p>　　(2)浸膠：要控制紗線均勻展開，均勻浸漬，要控制浸漬量的多少，一般浸膠方式采用擦膠，不提倡完全浸漬，樹脂含量過多會造成不必要的浪費，還會影響強度的發(fā)揮，但是樹脂過少又會產(chǎn)生白紗現(xiàn)象，嚴重影響性能。因此，浸膠應合理；</p><p>　　(3)工藝控制：展紗必須均勻，盡可能地減少滑線，控制紗線張力，控制展紗寬度，盡可能地控制紗線既要展開，又要不產(chǎn)生縫隙，展紗寬度要與纏繞的前進量相協(xié)調(diào)

42、，纏繞切線不宜過多造成過多的孔隙，也不宜過少造成局部架空嚴重； </p><p>　　(4)固化：樹脂必須達到一定的固化程度，否則將嚴重降低產(chǎn)品性能[8]。因此必須掌握樹脂的工藝性能并根據(jù)產(chǎn)品的性能要求制定合理的工藝制度。在整個產(chǎn)品制造過程中，玻璃纖維并沒有發(fā)生物理化學變化，發(fā)生變化的是樹脂，樹脂在固化過程中，由粘度較低的液態(tài)，轉化為粘度較高的粘流態(tài)，隨著粘度的加大逐步膠凝，固化成固態(tài)。樹脂的固化過程需要一定的條

43、件，如化學條件為加入一定的固化劑，加入固化劑后的樹脂有的還有適用期，有試用期要求的樹脂，根據(jù)其工藝特點要掌握配膠量，避免樹脂迅速發(fā)生化學反應，物理條件為加熱促進固化，要根據(jù)樹脂的反應特征峰值，選擇加熱周期，大多數(shù)樹脂在固化過程中還要釋放出一定量的熱量和氣體，固化后體積還有一定量的收縮，只有掌握了這些變化規(guī)律，才能制定出合理的工藝制度和固化制度，進而制造出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品[9～12]。</p><p>　　6 玻璃鋼

44、管道安裝連接</p><p>　　地面鋪設是將管道的底面鋪設到地表面高度的管基上，因此必須先將管基鋪好，然后由彎管將管道連接起來，為防止漏氣應再外包纏。</p><p>　　玻璃鋼管道連接分為限制性連接和非限制性連接兩類。因設計條件為連接處不允許產(chǎn)生相對位移，所以選擇限制性連接。限制性連接包括包纏對接、法蘭連接和承插膠黏連接。</p><p>　　此設計選用承插膠黏

45、連接中的承插粘結。承插粘結的優(yōu)點是安裝速度高，能大大地降低安裝成本，減少施工工作量，提高工作效率，對于輸氣管還能保證連接的氣密性和強度，適用于一般外負荷的地下管路系統(tǒng)和中小口徑管線連接。</p><p>　　任何管道即使工藝上能夠制造出無限長度的產(chǎn)品，也必須要連接。連接必</p><p>　　不可少，連接十分重要，連接的好壞直接影響著管道能否正常工作。為了滿足</p><

46、;p>　　管道在制造、安裝、運輸、檢修等方面的要求，需要各種連接方式，也需要各</p><p>　　種管件將管道連接成各種形式。通常管件應滿足以下條件[13-15]：</p><p>　　(1)確保管道在整個工作過程中連接處不泄漏；</p><p>　　(2)管件連接處要有足夠的強度和剛度，與管體強度和變形相協(xié)調(diào)；</p><p>　　

47、(3)管件連接處不會造成管道內(nèi)部流體的阻力或增加管體內(nèi)部壓力；</p><p>　　(4)安裝方便、快捷，便于維修；</p><p>　　(5)價格合理，適合于大批量生產(chǎn)，使用壽命長，性價比優(yōu)越。</p><p>　　7 管道性能試驗及檢驗</p><p>　　玻璃鋼管道通常工程量大、投資大，制品的性能將在一定范圍內(nèi)直接影響國計民生，因而對制

48、品的要求更加嚴格，對產(chǎn)品性能檢測也就成為必不可少的重要環(huán)節(jié)[16]。</p><p>　　7.1玻璃鋼管軸向拉伸試驗</p><p>　　玻璃鋼軸向拉伸性能試驗方法是將試樣安裝在上、下夾持裝置上，然后將夾持裝置放置在試驗機的兩夾頭中間，使試樣受軸向拉伸，荷載逐漸增加，直至破壞。根據(jù)測量的破壞載荷（或最大載荷）及試樣的變形值計算管軸向拉伸強度、拉伸模量和破壞伸長率。</p>&

49、lt;p>　　7.2玻璃鋼軸向壓縮試驗</p><p>　　玻璃鋼軸向壓縮性能試驗方法是將試樣放在試樣機兩壓頭中心，使試樣受軸線方向的壓縮載荷作用。根據(jù)測量所得的壓縮載荷及試樣的變形值計算其壓縮強度和壓縮彈性模量。</p><p>　　7.3玻璃鋼平行板外載試驗</p><p>　　玻璃鋼平行板外載試驗方法是把管試樣平放在兩平行加載板中間，在試驗機上對管試樣施

50、加徑向載荷作用。根據(jù)測量的荷載及變形，計算管試樣的剛度、剛度因子、載荷-變形曲線以及出現(xiàn)顯著性事件的載荷和變形。</p><p>　　7.4玻璃鋼管短時水壓失效壓力試驗</p><p>　　玻璃鋼短時水壓失效壓力試驗是用壓力泵，以一定的加壓時間將清水打入兩端密封的管試樣里，均勻、連續(xù)加壓，直到試樣失效。失效包括以下內(nèi)容：</p><p>　　(1)主要失效形式為爆破

51、即瞬時或快速泄壓現(xiàn)象。</p><p>　　(2)在打壓過程中，管體出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。可觀察管壁漏水現(xiàn)象和引起均勻連續(xù)加壓過程中斷的降壓現(xiàn)象。但密封部位漏水或試樣破壞在密封段內(nèi)等現(xiàn)象不為失效。</p><p>　　7.5玻璃鋼管外觀質(zhì)量檢驗</p><p>　　玻璃鋼外觀質(zhì)量檢驗包括對管的外觀、尺寸、硬度、玻璃纖維含量等的檢驗。</p><p>

52、　　(1)外觀檢驗：方法為目視檢驗，可以容許有一定的缺陷。</p><p>　　(2)尺寸檢驗：包括對管的厚度、平均內(nèi)經(jīng)檢驗。</p><p>　　(3)巴柯爾硬度檢測：測定部位必須在離開試樣邊緣3mm以上進行；每個測點間隔必須在3mm以上。測定避開做硬度試驗以外的地方。</p><p>　　(4)玻璃纖維含量檢測：把坩堝放在625℃左右的電馬弗爐里干燥至恒重，在干

53、燥器里冷卻；正確稱量坩堝質(zhì)量(m1)及把試件放入坩堝時的質(zhì)量(m2)；用再生燈加熱放入試件的坩堝。利用試件持續(xù)燃燒的溫度加熱，燃燒停止時，移到干燥器里冷卻30min，把加熱后的質(zhì)量(m3)準確稱至1mg，計算出每個試樣的玻璃纖維含量，求出平均值。</p><p><b>　　8 小結</b></p><p>　　本課程設計的任務是設計內(nèi)徑為250mm，工作壓力為1.2

54、MPa，輸送介質(zhì)為Cl2氣體的底面鋪設管道?？煞譃樵煨驮O計、性能設計、結構設計、工藝設計、安裝連接和質(zhì)量檢驗等幾部分。</p><p><b>　　8.1造型設計</b></p><p>　　地面鋪設管道是將管道的底面鋪設到地表面高度的管基上，本設計采用彎管連接，應要求管道連接處不允許產(chǎn)生相對位移，采用承插膠結連接并外包纏。</p><p>&

55、lt;b>　　8.2性能設計</b></p><p>　　根據(jù)輸送的介質(zhì)及使用條件，進行基體材料、增強材料、輔助材料的選擇。管壁分內(nèi)表層、結構層和外表層。內(nèi)表層選擇不飽和聚酯樹脂，增強材料選無堿玻璃纖維表面氈和短切氈；結構層選用不飽和聚酯樹脂，增強材料選用無捻玻璃纖維粗紗；外表層選用不飽和聚酯樹脂和玻璃纖維表面氈，為增強管道的抗老化性能，加入20﹪的UV9紫外線吸收劑。</p>&

56、lt;p><b>　　8.3結構設計</b></p><p>　　結構設計分為玻璃鋼管應力分析、管道壁厚計算和剛度校核。管道內(nèi)徑為250mm，工作壓力Pw=1.2MPa，經(jīng)計算管壁厚為7.5mm，經(jīng)剛度校核滿足使用要求。</p><p><b>　　8.4工藝設計</b></p><p>　　玻璃鋼管道制造方法有手糊

57、成型法、纖維纏繞成型法、拉擠纏繞成型法等，本設計采用纖維纏繞成型，纖維纏繞制管工藝是將連續(xù)玻璃纖維，浸漬樹脂膠液后，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模、獲得管材。</p><p><b>　　8.5安裝連接</b></p><p>　　地面鋪設是將管道的底面鋪設到地表面高度的管基上，因此必須先將管基鋪好，然后由彎管將管道連接起來，為防止漏氣應再外包纏。<

58、/p><p><b>　　8.6性能檢驗</b></p><p>　　可采用軸向拉伸試驗、軸向壓縮試驗及水壓試驗等對玻璃鋼管道進行檢驗。玻璃鋼短時水壓失效壓力試驗是用壓力泵，以一定的加壓時間將清水打入兩端密封的管試樣里，均勻、連續(xù)加壓，直到試樣失效。進行性能檢驗可保證玻璃鋼管道的質(zhì)量。</p><p>　　通過復這次課程設計，強化了課堂上學習到的復

59、合材料產(chǎn)品設計的知識，加深對復合材料設計思路的理解。最后對兩位老師的指導表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 寧剛.管道結構設計與性能研究[J].哈爾濱:哈爾濱理工大學出版社,2007</p><p>　　[2] 翁祖祺等.中國玻璃鋼工業(yè)大全[M].北京:國防工業(yè)出版社,1992<

60、/p><p>　　[3] 李卓球,岳紅軍.玻璃鋼管道與容器[J].北京:科學出版社,1990</p><p>　　[4] 李志業(yè),曾艷華.地下結構設計原理與方法[J].成都:2003</p><p>　　[5] 植村益次.纖維增強塑料設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1986</p><p>　　[6] 劉雄亞,謝懷勤.復合材料工

61、藝與設備[M].武漢武漢工業(yè)大學出版社,1997</p><p>　　[7] 劉雄亞,晏石林.復合材料制品設計及應用[J].北京:化學工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[8] 沃丁柱等.復合材料大全[M].北京:化學工業(yè)出版社,2000</p><p>　　[9] 周祖福.復合材料學[M].武漢:武漢理工出版社,1995</p><

62、p>　　[10] 余國瓊.化工容器及設備[J].北京:化學工業(yè)出版社,1980</p><p>　　[11] 崔克伍,趙艷光.玻璃鋼管道的設計選用[J].油氣田地面工程,2006,25(7):49</p><p>　　[12] 劉雄亞等.復合材料制品設計及應用[J].北京:化學工業(yè)出版社,2003 </p><p>　　[13] 周祝林.纖維增強復合材料設計[

63、J].機械工程材料,1979,(4):44</p><p>　　[14] 劉雄亞,謝懷勤.復合材料工藝及設備[M].武漢:武漢工業(yè)大學出版社,1994</p><p>　　[15] 傅國棟.玻璃鋼工業(yè)發(fā)展回顧和問題探討[J].玻璃鋼/復料,1992,(4):26~32</p><p>　　[16] 周紅俊.壓力管道的維護與檢驗技術[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督,2007,