玻纤连续增强复合管道系统 一种新型复合管道 引领产业新发展 戴天文18658285251 2016年11-28 一、产品描述 玻纤连续增强热塑性复合管是一种新型高 性能玻璃纤维增强的复合管道。以热塑性 塑料挤出成型的内层管上，用PP/PE等-玻 纤预浸带多层角度交错缠绕形成的增强层 ，然后再挤出热塑性塑料为外保护层。内 外层与玻纤层之间、中间玻纤层之间都是 同分子结构、熔融键合，三层完全熔接一 体，形成一个实壁管。 二、与以往复合管道的优势 1、管壁结构好 由于层与层之间是同晶结构、熔融健合（同质材料 同分子结构加热熔合）的复合而成制造的管子，三层完 全形成了一个实壁管结构，层与层之间是化学分子之间 热熔结合的实密整体，有效解决了层与层之间物理界面 结合或者最三者物质粘接结合的最大缺陷。能很好地实 现了管内应力、温度传递给增强层的过程。与其它复合 管道层与层之间物理性能的挤压包覆复合或者胶粘结合 的管道相比完全不同，层与层之间因为是物理结合，两 种材质复合之间缺少界面传递应力的过程。 玻纤连续增强热塑性塑料复合管道层与层之间是实 壁整体，在输送介质时，管道内壁每个点应力受力均匀 ，不会产生应力集中、层与层之间不会产生间隙、脱层 、管材与管件连接时气渗、液渗、水渗和端面窜水问题 。 二、与以往复合管道的优势 2、增强方式合理 玻纤连续增强塑料复合管是连续不间断的 增强方式，管壁内的每一个点都是增强的 ，增强材料是带材，通过对带材的角度交 错缠绕，层层叠加，是全覆盖全方位的增 强方式。钢丝网骨架复合管、孔网钢骨架 复合管等是间断式增强方式，间断部位还 是由塑料在承受内应力。玻纤预浸带是成 连续的带状缠绕的增强方式。 二、与以往复合管道的优势 3、管道压力可设计 在玻纤带的性能和缠绕角度缠绕搭接方式 确定的情况下，由于连续玻璃纤维增强复合管 道是通过缠绕层数来自由设计工作压力的，增 强层由单向预浸带逐层缠绕、叠合并固化而成 ，管道承受的工作压力可随着工程应用要求自 由设计。管道的承压能力可以做到很大。管道 承压大、安全系数高（3倍设计）、内壁受力均 匀、管道运行稳定各种性能就大大提高了。 二、与以往复合管道的优势 4、抗蠕变能力、抗外表划伤能力强 塑料的老化（蠕变）、尖状物体损伤外表面 导致管道破坏失效是由于受到外界的应力和温 度的情况下变形或者破坏程度随时间增强的现 象，最后导致失效。增强层承受管道使用过程 中的大部分应力，极大的降低了塑料的内部应 力，同时也进一步抑制并约束了塑料的蠕变。 玻纤增强的层压复合材料对疲劳裂纹扩张有 “止扩”的作用，这是因为当裂纹由表面向内 层扩展时，到达某一纤维取向不同的层面时会 使得裂纹扩展的断裂能在该层面内发散，这种 特性使得管道的疲劳强度大为提高。 二、与以往复合管道的优势 5、高弹性高韧性 高弹性表现在： 1）玻纤连续增强的塑料复合管可以做成盘管（从200米到2000米一盘） 2）管道压扁60%，可以回弹99% 3）增强层的预浸带本身就是盘卷包装的，它具有高弹性高韧性。 4）非金属增强材料玻璃纤维丝是高弹性体，具有柔韧、质轻、耐腐蚀强 度高等优点。热塑性塑料是粘弹性体。两者复合而成的实壁管道是 高弹性高韧性的挠性管，是具有柔性可曲挠的管材。 玻璃纤维增强塑料复合管由于柔韧性好可在1米半径范围内弯曲， 施工时可轻易绕过山地，沼泽和农田大大节约了施工时间和施工成 本。 柔韧性好具有良好的耐冲击性（可以在瞬间吸收外部冲击力然后回 弹）、抗地面车荷载、抗土壤沉降地震能力高，安装时可通过蛇型 布局自然补偿，不需要补偿装置，免伸缩节配件。 二、与以往复合管道的优势 6、低膨胀系数 玻纤连续增强塑料复合管道的膨胀系数为2.3*10-5，热 塑性塑料管道的线膨胀张数为1217*10-5，金属管道是 1.0-1.2*10-5。钢塑复合管因为钢与塑料的复合面结合不 好，是物理性的组合，两者之间的线膨胀系数差异很大 ，管材内壁受压较高时，塑料膨胀钢丝收缩；管材内壁 温度较高时，塑料膨胀钢丝收缩，致使层间间隙、管件 连接处的蠕变和应力松驰，接头处存在漏水。 玻纤连续增强热塑性复合管因管壁形成实壁整体，线膨 胀系数又低，不会出现两种材质的线性膨胀问题。 二、与以往复合管道的优势 7、薄壁 因为玻纤的强度是塑料的30倍，金属的2 倍，钢塑复合管的10倍，所以用很薄的壁 厚可以实现同等塑料管很厚的承压能力。 在大口径DN300以上的管道中薄壁就非常 明显，节约了塑料原材料。降低成本。 二、与以往复合管道的优势 8、隔热保温 管道自身属于隔热材料，常温导热系数为 0.240.42W/M，与金属管道46W/M 的导热系数相比相差100多倍。其管道表面 处于经济的温度范围内，不外加保温材料 的管路系统，更佳经济与美观。 管材层与外加保温层在线熔融无缝结合， 与管材同步热胀、收缩，隔绝地下水侵入 保温层内，保温材料处于永久的干燥体， 节能功效更佳显著。 二、与以往复合管道的优势 9、降噪音功效 管道系统内壁光滑摩阻小，具有隔音与防震 动功效，能使设置在地下室的换热站处于安 静状态，免除了设置在地下室的换热站因噪 音引起楼内用户的投诉，减少了独立建设换 热站的投资款项与占地。 三、增强材料分析 1、增强材料是玻纤预浸带（CFRTT) 玻纤预浸带是一种结构性复合材料，是 玻璃纤维与热塑性塑料的复合。此管道中 的塑料都是用同一种热塑性树脂原料（ PE100或者PP100）也就是同质材料,所以能 达到完全熔合。 三、增强材料分析 2、玻纤预浸带，单向预浸片材（纤维连续增 强聚丙烯/聚乙烯复合片材）-CFRTT CFRTT是聚合物基复合材料，由热塑性树 脂基体和连续纤维以及一些助剂组成。树 脂均匀分布在纤维之间，形成连续相以固 定纤维空间位置，并在材料内部传递荷载 ，树脂基体赋予CFRTT优良的力学性能， 热性能、加工性能和耐腐蚀性能，树脂作 为CFRTT的载体。 三、增强材料分析 3、玻璃纤维（GF） 玻纤原料丰富，成本低廉，又有高的强度，是 很好的增强材料。玻璃纤维耐高温（680）， 不燃，抗腐，隔热，隔音性好，抗拉强度高， 电绝缘性好。但玻纤是脆性的硅酸盐材料（二 氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、 氧化钠等），耐磨性、耐折性、耐扭转性较差 。所以玻璃纤维必须先经过浸渍，把玻璃纤维 丝包覆在高分子材料中，避免玻璃纤维之间发 生内摩擦和玻璃纤维的曲折，避免表面吸附水 后加速微裂纹扩展，避免受到腐蚀。 三、增强材料分析 4、玻纤预浸带的工艺 玻璃纤维预浸、对玻纤表面进行界面 有效处理、供干、内外复合（形成玻纤表 面涂覆热塑性聚丙烯/聚乙烯的复合纤维 带） 三、增强材料分析 5、玻纤预浸带的结构 结构/三层材质比重功能 基体相热塑性树脂39%固化成一体 ，传递应力 增强相玻璃纤维丝60%承载功能 界面相 偶联剂成膜剂1%结合材料 三、增强材料分析 6、玻纤预浸带的物理性能 密度：1.21.6 面密度：450600 颜色：自然色 厚度：0.27-0.32MM 宽度：20MM600MM 拉伸强度：450MPA1200MPA 拉伸模量：23-30GPA 拉伸率：2.7% 弯曲强度：450MPA550MPA 弯曲模量：18-28GPA 热变形温度：150155 层间剥离强度：11MPA 三、增强材料分析 测试项目单向 玻纤 090玻 纤 玻璃钢不锈钢普通钢 (Q235) 铝 密度1.41.41.88.07.82.8 拉伸强度 (MPa) 800/120 0 25080620375200 比强度45118044794871 拉伸模量 (GPa) 2514820021060 弯曲强度 (MPa) 500240135250250200 弯曲模量 (GPa) 23121021021060 耐腐蚀性高高高弱弱弱 三、增强材料分析 预浸带 四、管的结构 四、管的结构 PP/PE-CFRTP是三层复合结构，由用PP100/PE100 挤出成型的内衬层、中间层是玻纤PP/PE复合带多 层反复缠绕形成要求的连续增强层、最外层是用 PP100/PE100挤出包覆在增强层上的外保护层。各 层之间必须完全熔接，形成类似于实壁结构，属 于完全结合的连续增强热塑性PP/PE复合管。区别 于传统的复合管的是，它采用CFRTT高强度的复合 材料作为其增强层,其生产工艺是多层反复缠绕热 熔成形，分子间熔融结合的复合管道。 四、管的结构 内衬层：管材断面最内层，PP/PE100材料制 作而成，起导流、防腐和传递内应力的作 用。 增强芯层：管材断面中间层，PP/PE玻纤预 浸带制作而成，承受内外层应力和管材抗 蠕变作用。 外保护层：管材断面最外层，用PP100材料 做成，起到保护芯层的作用。 五、生产工艺 1、连续式缠绕成型工艺（与STRP工艺相似） 内管挤出成型-增强层多层角度连续缠绕 成型-外层挤出成型 增强层：预浸带铺放、缠绕、层合是连续 生产的，缠绕机是串连配置多对，每对2 个或3个缠绕盘，每盘为一层，需要反复 缠绕很多层（4-60层） 适合800MM以内口径的管道生产 五、生产工艺 五、生产工艺 2、分段式缠绕成型工艺（克拉管、玻璃钢管、钢带 管生产工艺） 缠绕机一个，需要多次反复缠绕，效率低 在旋转的衬管上按照要求的布局往复缠绕， 并通过加热加压使其完全熔合。通过计算机控 制铺放头主动喂入增强带，用喷热力或激光把 增强带表面瞬间加热到熔点温度以上，再用压 紧滚轮把增强带压合后喷冷空气冷却。增强带 可以切断（如在改变方向时），是一种零张力 加工。铺放头的工艺参数由计算机控制，铺放 头的移动也由计算机控制。 适合大口径300-5000管道生产 六、管件的连接 1、热熔 六、管件的连接 2、电热熔 六、管件的连接 3、翻边热熔 六、管件的连接 4、法兰 六、管件的连接 5、沟头卡箍 六、管件的连接 6、表计连接：管道与流量、温度、压力表（计）等的连接 ，采用内置金属嵌件的塑料鞍型管件以种植方式（在地下预 制作）热熔承插后丝扣连接。 六、管件的连接 连接设备 六、管件的连接 连接管件 六、管件的连接 连接管件爆破试验 七、产品的性能 耐压强度 1.0MPA-32.0MPA 线膨胀系数 (1/)2.3*10-5 常温导热系数 (W/M)0.240.42 维卡软化点 PE110,PP130 最高工作温度 pp150 拉伸强度 820mpa 屈服强度 500mpa 环刚度 4kn/ 层间剥离强度 11mpa 爆破压力 压扁试验60% 24小时回弹99% 八、应用领域-管道品类 1、热力管道（PP100) 2、大口径给水、引水管道 3、大口径排污（雨水、污水）管道 4、消防管道 5、原油输送管道 6、中高压小口径工业管道 7、天燃汽输送管道 8、电力护套管 9、旧有管道修复管道 PP100热力管道适用范围（民用） 热力采暖直埋一二级管网； 热力采暖明装一级、二级管道系统； 采暖地下车库干管、管井干管； 温泉埋地管道系统； 集中热水供应管道系统； 中央空调管道系统。 PP100热力管道适用范围（工业） 原油输送 采油高压热水输送 燃气输送 冷却循环水（工艺）管道 耐腐蚀（工艺）管道 低压蒸汽管道 压缩空气管道 PE100适用范围 高山、城市、农用引水直埋管网； 原水引水跨海（江）管网； 市政给水直埋管网； 公路、铁路高架、城市强排管道 海水冷却水直埋管网； 海水淡化管道系统； 工业