复合材料管道设计概要.doc

课程设计实验报告 课题题目  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 目 录 一 课程设计的目的……………………………………………………………… 二 课题背景………………………………………………………………… 三 课题的设计过程……………………………………………………………… 四 实验过程……………………………………………………………… 五 结果与讨论……………………………………………………………… 六 实验结论及改进……………………………………………………………… 七 体会……………………………………………………………………一 课程设计的目的 了解缠绕法制备玻璃钢管道的工艺流程。 知道玻璃钢管道的一些参数以及主要用途和优缺点。 二 课题背景 管道是现代工业中流体（气体或液体）输送的重要材料，传统的管道有钢管、混凝土管和铸铁管，但由于其易锈蚀、质量大，已不能满足现代工业的需要，又由于玻璃钢的诸多优势，使得玻璃钢管道（简称FRP管）应运而生本次实验是采用 缠绕的方法制备玻璃钢管 玻璃钢管道玻璃钢管道简称FRP管道。具有耐久性好、摩擦阻力小，输运能力高，安装方便、耐化学腐蚀性强、使用寿命长等优点，可降低管道因维护、更换停产带来的损失，主要应用在石油、电力、化工、造纸、制革、冶金、城市给排水、废水处理及农业灌溉等。耐腐蚀性。FRP管道能够抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的腐蚀。 耐热抗冻性好。FRP管的温度使用范围一般在-40~80℃之间，若先用特殊树脂其使用温度可达到更高。 轻质高强，运输安装方便。FRP管道的比重为1.7~1.9，与同压力、同管径的其他材质管道比较，FRP管道单位长度、重量约等于钢管的30％，因此运输安装十分方便，FRP管道每根长度可达12m，安装快速简便。另外可免除安装钢管所需的焊接和防锈、防腐处理等工序。 摩擦阻力小，输送能力高。FRP管道内表面非常光滑，糙率系数小，水利系数可长期保持在145～150范围内，经测试得到其水流摩阻损失系数为0.000915，能显著减少沿程的流体压力损失 ，提高输送能力20％以上。 不生锈。由于玻璃钢管是由非金属材料树脂及玻璃纤维复合而成，所以，它们不论在使用过程还是在闲置过程中，均不会生锈，因而也就无需进行防锈、除锈处理。 可设计性强。根据具体使用情况，可对缠绕玻璃钢管的具体性能及形状进行设计：可对缠绕时的缠绕角进行设计，以便管具有不同的纵/环向强度分配；可对管壁厚进行设计，以便管可以承受不同的内外压；可对材料进行设计，以达到不同的耐腐蚀目的、阻燃目的、介电目的等；可对授头方式进行设计，适用不同的安装条件，以提高工程安装速度。 可修复性强、维护方便。缠绕玻璃钢管罐不生锈、不结垢、耐腐蚀性能好，一般情况下无需维护；即使需要维护，由于其重量轻，可维修性强，所以，维修起来也是十分方便的。 根据使用压力可分为高压管（5~30MPa）、中压管（1.6~4 MPa）和低压管（0.1~4 MPa）三种；按制造方法可分为手糊玻璃钢管、预浸布卷玻璃钢管、缠绕玻璃钢管、离心浇注玻璃钢管等；根据管道的铺设方法，可分为架空铺设、埋地铺设、地面铺设三种。除此以外，还有其他的分类方法。 地面铺设是将管道的地面铺设到底表面高度的管机上，这种铺设方法适用于森林、高山或地下水高的地区。地面铺设管道常用于农业灌溉、工业给水等。 性能设计就是合理地对材料进行选择、组合，选用原材料时应考虑输送介质及浓度、使用压力、使用温度以及外界环境因素等工艺条件。 管道的原材料包括：基体材料(树脂体系)、增强材料(玻璃纤维)、辅助材料（引发剂、促进剂等)。 材料设计的原则如下[1]：工艺性所选材料体系应适合拟采用的工艺成型方法；可靠性对所选材料体系有把握，尽可能选用已定型的、成批量生产的、质量稳定的产品；适用性材料的机械性能满足结构的强度和刚度要求，材料的耐环境性能要保证结构在使用环境下能正常工作；经济性在满足结构使用性能要求的前提下，尽可能地降低成本。 1）基体材料选择 树脂是玻璃钢管道的基体材料，其作用是传递载荷，并使载荷平衡，基体材料的性能，如耐腐蚀、耐热性等，直接决定玻璃钢管道的性能。常用的树脂包括：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂三大类，其中以不饱和聚酯树脂使用最为广泛。 不饱和聚酯树脂相对密度在1.11~1.20左右，固化时体积收缩率较大。其性能特点有：耐热性：大多数不饱和聚酯树脂热变形温度在50~60；力学性能：不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度；耐化学腐蚀性：不饱和聚酯树脂稀酸、稀碱性能较好[2]。 环氧树脂的特性有：收缩性低：和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2％）；力学性能：固化后环氧