课程设计实验报告
课题题目：纤维缠绕式复合管道的设计工艺与性能测试
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
1.了解缠绕法制备玻璃钢管道的工艺流程。
2.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。本次实验采用纤维缠绕的方法，以玻璃纤维为原料，pvb的乙醇溶液作为胶黏剂，制作玻璃钢管。和一般的金属材质的管道相比，玻璃钢管道有如下特性：
（一）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。
（二）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。
（三）轻质高强，运输安装方便。
FRP管道的比重为~，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。
（四）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，能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力20％以上。
（五）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。
（六）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：1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；2可对管壁厚进行设计，以便管可以承受不同的内外压；3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；4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。
（七）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。
三课题设计过程
根据使用压力可分为高压管（5~30MPa）、中压管（~4MPa）和低压管（~4MPa）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。
本设计书包括对玻璃钢管道的造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计及性能检验。（一）造型设计
本次试验打算制作直型玻璃钢管道，直线型造型简单，易于设计工艺参数和制造
（二）性能设计
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。
1原材料的选择
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~左右，固化时体积收缩率较大。其性能特点有：①耐热性：大多数不饱和聚酯树脂热变形温度在50~60℃；
②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；
③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：
①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％）；
②力学性能：固化后环氧树脂体系具有优良的力学性能；
③化学稳定性：通常情况下固化后的环氧树脂体系具有耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。
综合考虑以上因素，选择不饱和聚酯树脂作为基体材料。
（2）增强材料选择
作为增强材料的玻璃纤维及其织物是玻璃钢主要的承载组分材料，对玻璃钢管道的强度和刚度有着直接的影响。常用的缠绕用增强材料包括：各种无捻粗纱、表面毡、针织毡、短切毡、方格布等。
玻璃纤维纱应具有以下特点：耐化学腐蚀性；工艺性与所用树脂有良好的相容性；可靠性线密度要有保证，悬垂性要小等。
（三）结构设计
结构设计主要是对管道进行强度、刚度、稳定性等方画的设计与计算，包括管道的结构层的壁厚、铺层方式、管接头的形式等[4]。一般设计可分为以下几个阶段[5]：分析管道的技术条件和工作条件，提出计算要求；根据技术条件进行荷载分解，然后组一合校核；进行管道设计计算；进行管道刚度及稳定性设计计算；进行管件连接设计。
1玻璃钢管受力分析
输气管工作压力只有均匀内压，工作压力在管截面上的分布如下图所示：
图玻璃钢管道压力分布
2管壁厚计算及校核
(1)按环向强度计算管壁厚度
查表取环向拉伸强度270MPa 则环向许用应力
2702710y MPa σ??==?? （）
再由公式 mm w t 7.52.11027022502.1Pw -]2[σD P y =-??==
（）
初选玻璃钢管壁厚为。
(2)校核轴向强度
由表查得玻璃钢管轴向拉伸强度为85～160MPa 取100MPa 。又由安全系数为10得许用应力
[]1001010x MPa σ==。按[]()4W x P D t t σ+=，将其变换为 Pw PwD
t X -=][4σ （） 带入数值得出mm t 5.72.11042502.1=-??=
按轴向允许应力求得玻璃钢管壁厚度为，大于按环形应力求得的壁厚，故管的厚度应取方可靠。
3刚度校核
当管壁厚度为时，按简支梁受均匀载荷计算，按式求其最大挠度。因为管输送气体，所以介质密度为零。则管上的均匀载荷等于玻璃钢管自重,玻璃钢管的密度为m 3）即 ()2224m q D t D π??=+-ρ??
带入数值得
3
322/11108.1]25.0)0150.025.0[(4πm N q =??-+=
玻璃钢管截面惯性矩I 0 由下式求出：
0I =
=-=-)25.02650.0(4π)(4π4444d D 410-?4 （） 4
0384x qL E I δ= （） ?=?????=-6388.61005269.8109.03846.3114104
m δ107-m ＜mm 5.6
满足刚度条件。考虑到玻璃钢管在运输、制造和使用中的复杂情况，壁厚应比计算值稍大，本次实验预设管壁厚度为10mm
（四）工艺设计
玻璃钢管得制造方法很多。成熟的制造方法有手糊成型法、预浸布卷管成型法、纤维缠绕成型法、拉挤缠绕成型法、PVC-玻璃钢复合成型法和离心浇注成型法等。
根据管道的压力和运行情况，采用缠绕成型制管工艺。纤维缠绕制管工艺是将连续玻璃纤维，浸渍树脂胶液后，按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模、获得管材[7]。 1纤维缠绕制管所用设备
纤维缠绕成型用的模具一般为钢模，也可以用玻璃钢材料制模。管径在800以下的芯模采用整体式钢模，管径在800以下的采用开缩式模具。为减少模具装卸时间，大型缠绕机常采用组合模具。即4根或6根芯模同装在一个大转鼓上，随转鼓公转或自传。 2纤维缠绕制管工艺
（1）纤维缠绕制管的优点
a 能按管的受力状况设计缠绕规律，满足环向和轴向受力要求，充分发挥纤维强度。
b 可靠性高 缠绕制管采用缠绕机生产，易实现自动化和机械化。工艺条件确定后，缠出来的管材尺寸精确，质量稳定。
c 生产效率高 采用机械化或自动化缠绕机生产管，缠绕速度快，需要工人少，劳动生产率高。
d 比强度高 缠绕制管结构层得纤维含量可达80%。其比强度不仅高于钢和钛，而且
高于手糊和卷制玻璃钢。
e成本低缠绕制管可合理配置内衬层、结构层和外保护层材料。能降低材料成本。同时由于生产率高，还能降低加工费用。故可使缠绕管达到最佳的经济效益。
(2)具体生产过程：
a胶液配制：在生产过程中，当配方确定之后，配制环节应严格把关，从管理角度来说，此环节出错将导致产品的彻底失败，因此应加强此环节的质量控制，不能配错，搅拌要均匀；
b浸胶：要控制纱线均匀展开，均匀浸渍，要控制浸渍量的多少，一般浸胶方式采用擦胶，不提倡完全浸渍，树脂含量过多会造成不必要的浪费，还会影响强度的发挥，但是树脂过少又会产生白纱现象，严重影响性能。因此，浸胶应合理；
c工艺控制：展纱必须均匀，尽可能地减少滑线，控制纱线张力，控制展纱宽度，尽可能地控制纱线既要展开，又要不产生缝隙，展纱宽度要与缠绕的前进量相协调，缠绕切线不宜过多造成过多的孔隙，也不宜过少造成局部架空严重；
d固化：树脂必须达到一定的固化程度，否则将严重降低产品性能[8]。因此必须掌握树脂的工艺性能并根据产品的性能要求制定合理的工艺制度。在整个产品制造过程中，玻璃纤维并没有发生物理化学变化，发生变化的是树脂，树脂在固化过程中，由粘度较低的液态，转化为粘度较高的粘流态，随着粘度的加大逐步胶凝，固化成固态。树脂的固化过程需要一定的条件，如化学条件为加入一定的固化剂，加入固化剂后的树脂有的还有适用期，有试用期要求的树脂，根据其工艺特点要掌握配胶量，避免树脂迅速发生化学反应，物理条件为加热促进固化，要根据树脂的反应特征峰值，选择加热周期，大多数树脂在固化过程中还要释放出一定量的热量和气体，固化后体积还有一定量的收缩，只有掌握了这些变化规律，才能制定出合理的工艺制度和固化制度，进而制造出质量稳定的产品。（五）管道性能试验及检验
玻璃钢管道通常工程量大、投资大，制品的性能将在一定范围内直接影响国计民生，因而对制品的要求更加严格，对产品性能检测也就成为必不可少的重要环节[16]。
1玻璃钢管轴向拉伸试验
玻璃钢轴向拉伸性能试验方法是将试样安装在上、下夹持装置上，然后将夹持装置放置在试验机的两夹头中间，使试样受轴向拉伸，荷载逐渐增加，直至破坏。根据测量的破坏载荷（或最大载荷）及试样的变形值计算管轴向拉伸强度、拉伸模量和破坏伸长率。2玻璃钢轴向压缩试验
玻璃钢轴向压缩性能试验方法是将试样放在试样机两压头中心，使试样受轴线方向的压缩载荷作用。根据测量所得的压缩载荷及试样的变形值计算其压缩强度和压缩弹性模量。
3玻璃钢平行板外载试验
玻璃钢平行板外载试验方法是把管试样平放在两平行加载板中间，在试验机上对管试样施加径向载荷作用。根据测量的荷载及变形，计算管试样的刚度、刚度因子、载荷-变形曲线以及出现显著性事件的载荷和变形。
4玻璃钢管短时水压失效压力试验
玻璃钢短时水压失效压力试验是用压力泵，以一定的加压时间将清水打入两端密封的管试样里，均匀、连续加压，直到试样失效。失效包括以下内容：
(1)主要失效形式为爆破即瞬时或快速泄压现象。
(2)在打压过程中，管体出现渗漏现象。可观察管壁漏水现象和引起均匀连续加压过程中断的降压现象。但密封部位漏水或试样破坏在密封段内等现象不为失效。
5玻璃钢管外观质量检验
玻璃钢外观质量检验包括对管的外观、尺寸、硬度、玻璃纤维含量等的检验。
(1)外观检验：方法为目视检验，可以容许有一定的缺陷。
(2)尺寸检验：包括对管的厚度、平均内经检验。
(3)巴柯尔硬度检测：测定部位必须在离开试样边缘3mm以上进行；每个测点间隔必须在3mm以上。测定避开做硬度试验以外的地方。
(4)玻璃纤维含量检测：把坩埚放在625℃左右的电马弗炉里干燥至恒重，在干燥器里冷却；正确称量坩埚质量(m1)及把试件放入坩埚时的质量(m2)；用再生灯加热放入试件的
坩埚。利用试件持续燃烧的温度加热，燃烧停止时，移到干燥器里冷却30min，把加热后的质量(m3)准确称至1mg，计算出每个试样的玻璃纤维含量，求出平均值。
（六）小结
本课程设计的任务是设计内径为250mm，工作压力为，输送介质为Cl2气体的底面铺设管道。可分为造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计和质量检验等几部分。
1.造型设计
地面铺设管道是将管道的底面铺设到地表面高度的管基上，本设计采用弯管连接，应要求管道连接处不允许产生相对位移，采用承插胶结连接并外包缠。
2.性能设计
根据输送的介质及使用条件，进行基体材料、增强材料、辅助材料的选择。管壁分内表层、结构层和外表层。内表层选择不饱和聚酯树脂，增强材料选无碱玻璃纤维表面毡和短切毡；结构层选用不饱和聚酯树脂，增强材料选用无捻玻璃纤维粗纱；外表层选用不饱和聚酯树脂和玻璃纤维表面毡，为增强管道的抗老化性能，加入20﹪的UV9紫外线吸收剂。
3.结构设计
结构设计分为玻璃钢管应力分析、管道壁厚计算和刚度校核。管道内径为250mm，工作压力P w=，经计算管壁厚为，经刚度校核满足使用要求。
4.工艺设计
玻璃钢管道制造方法有手糊成型法、纤维缠绕成型法、拉挤缠绕成型法等，本设计采用纤维缠绕成型，纤维缠绕制管工艺是将连续玻璃纤维，浸渍树脂胶液后，按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模、获得管材。
5.性能检验
可采用轴向拉伸试验、轴向压缩试验及水压试验等对玻璃钢管道进行检验。玻璃钢短时水压失效压力试验是用压力泵，以一定的加压时间将清水打入两端密封的管试样里，均匀、连续加压，直到试样失效。进行性能检验可保证玻璃钢管道的质量。
通过复这次课程设计，强化了课堂上学习到的复合材料产品设计的知识，加深对复合
材料设计思路的理解。最后对老师的指导表示衷心的感谢！
四实验过程
（一）实验仪器设备和实验原料
1.实验仪器设备：
纤维缠绕设备烘干机玻璃钢管道拉出设备电子天平电动搅拌机烧杯钥匙称量纸等
2. 实验药品：
乙醇 PVB 玻璃纤维
（二）实验过程
五．结果与讨论
相关实验数据：
（一）设备参数
在实验开始时，必须要设置仪器设备的工艺参数，以大致确定实验样品的大小尺寸。但是实际上，纤维缠绕仪器设备是很难得到我们预设数据的样品的，实际生产的样品的各项工艺参数和理论之间存在一定误差。
（二）原料配料比
在配制不饱和树脂基体胶黏剂时，乙醇和PVB的质量比约为100:8。若PVB用量较少，则配置的胶液可能粘度不够，玻璃纤维丝不能很好的粘合在一起，容易拔出或脱粘，影响玻璃钢管道的性能。若PVB的用量较多，会使PVB在乙醇中的溶解时间过长，胶液的粘度太大，流动性不好，影响玻璃纤维的浸胶过程以及后续的相关工艺程序。
六．实验结论及改进
在第一天的预实验中，理论角度设置为45°，管长设为25mm。但是在缠绕工艺完成之后，由于玻璃纤维管的长度太短，织物的角度偏小，同时，玻璃纤维未经过浸胶这一道工艺程序就直接进行缠绕编织，使得绕成的管道的外观性能上不好。因此，在第二天的实验中，将管长的理论参数改为50mm，缠绕角度改为55度。实验完成后，玻璃钢管道的表面光滑平整，在外观性能上有了很大改善。但是由于预留空隙太小，玻璃纤维在转轴上缠绕得太过紧密，以至于玻璃钢管道很难从转轴上被拉出，因此，只能用剪刀剪开再取下成品。
取下玻璃钢管道以后，我们可以感觉到，边缘部分的管壁的厚度要比中间部分的管壁厚度稍微大一些。这是因为仪器在进行缠绕编织时，转向时由于惯性的作用，速度要比一般速度稍微慢一些，停留时间更长一些，所以导致边缘部分的管壁厚度变大。
在以后的实验中，纤维的缠绕力度是需要改进的一个方面。怎样改进纤维的缠绕力度，才能使玻璃钢管道紧致密实，同时又方便拔脱。第二个需要改进的地方，就是机器的转向速度。我们要尽可能地找出影响机器转向速度的因素，尽量解决这些问题，让编织出的玻璃钢管道壁厚更均匀。
管道正确取下方法是先在模具上涂覆一层脱模剂，待树脂固化后由脱模装置顶出，一边顶，一边拉。
七. 体会
通过这次的实验，我了解到玻璃钢优异的性能以及它采用缠绕法制备成管道的工艺流程和管道产品的优异性能及广泛应用。玻璃钢材料以不饱和聚酯PVB为基体，玻璃纤维为增强材料复合得到的。我们可以选取不同的基体材料，如环氧树脂，酚醛树脂等来进行材料的复合，然后进行性能检测。通过对不同实验结果的比对，更好的掌握不同玻璃钢的性能优缺点，更好的应用到实际生产生活中。而且我们也了解到缠绕法制备玻璃钢管道的优缺点，今后为实际生产中的工艺生产方法的选择提供了经念。只有把理论与实际相结合，理论与实践相互促进，才能更好的掌握好专业技能，更好的掌握专业知识。这次课程设计是真正的一次专业的锻炼，自己独立生产的学习，对以后步入社会，参加工作意义重大。
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( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 耐腐蚀复合材料管道-预应力钢 筒混凝土给水管道(通用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
耐腐蚀复合材料管道-预应力钢筒混凝土 给水管道(通用版) 预应力钢筒混凝土管最早是由法国邦纳公司研制的，生产和应用已有50多年的历史，目前已遍及西欧、北美、独联体、中东及北非等地区，在美国铺设PCCP管长度达29万千米，非洲和利比亚人工大运河工程，全长1900多千料，采用两条DN4000mmPCCP-E管。我国石家庄市引黄水库供水二期工程，使用了大量的DNl800mm预应力钢筒混凝土管，经运行表明情况良好。PCCP管在国外50年的运行经验证明，使用寿命可达50年以上。 (1)预应力钢筒混凝土管的结构。预应力钢筒混凝土管是由钢板、钢丝和混疑土构成的复合管材。它充分地发挥了钢材的抗拉，易密封性及混凝土的耐腐蚀性。它从型式上分两种：一种是内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP-L)，它是在钢筒内衬以混凝土后，在钢
筒外面缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层；另一种是埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCP-E)，它是将钢筒埋置在混凝土中，然后在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层。 (2)预应力钢筒混凝土(PCCP)管主要型号规格。见表4-35。 表4—35PCCP管主要型号规格 管型 公称直径/mm 内径/mm 外径/mm 壁厚/mm 长度/mm 质量/(t/节) PCCP-L 600 600 730
复合材料结构设计参考资料复合材料与工程 考试形式 笔试闭卷 考试时间和地点 时间：2015年6月25日14:00--15:40 地点：材料学院A107 题型与分数分布 一．名词解释 二．填空题 三．简答题 四．计算题
一、绪论 1.复合材料：由两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。 一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。 一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体材料分：树脂基的复合材料、金属基复合材料、无机非金属复合材料 B按分散相形态分：连续纤维增强、纤维织物增强、片状材料增强、短纤维增强、颗粒增强C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 D按用途分类：结构复合材料：利用复合材料的各种良好力学性能用于制造结构的材料。 功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 3.复合材料的结构层次： 三次结构：纤维缠绕压力容器，即平常所说的制品结构（a） 二次结构：从容器壁上切取的壳元即是由若干具有不同纤 维方向的单层材料按一定顺序叠合而成的层合 板（b） 一次结构：层合板的一个个铺层，是层合板的基本单元（c） 二、单层板的宏观力学分析 1.单层板的正轴刚度 正向:也就是说应力方向与坐标方向一致方向为正向，相反为负向。 正面：截面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则为负面。 σ1和σ2——表示正应力分量:拉伸为正，压缩为负，也就是使整 个单层板产生拉伸时的应力为正应力，而使单层板产生压缩时的应 力为负应力。 τ12——表示剪应力分量:其中正面正向为正；负面负向也为正。 A．力学实验 a.纵向单轴试验： 纵向泊松比v1是单层板由于纵向单轴应力σ1而引起的横向线应变ε2(1)与纵向线应变ε1(1)的比值。（ε2(1)表示的是这个应变是由纵向应力σ1引起的） b.横向单轴试验
国外新兴的复合材料和先进制造技术在油田中的应用 董 鹃 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,163712) 摘 要 在油田生产中,输油管道的腐蚀是有待解决的大问题。在过去的多年里,油田一直采用金属管道,其造价昂贵,防腐效果又不是很好,所以人们一直在寻求一种造价低,防腐效果更佳的材料来取代它。复合材料因其重量轻、耐腐蚀、价格低等特点,成为取代金属材料的首选而被广为采用,从而带动了复合材料工业的迅猛发展。各种性能更高的新型复合材料层出不穷,各种复合材料加工的新技术不断涌现。本文介绍了国外新兴复合材料和先进制造技术,并分析了它们在油田中的应用和发展。 关键词 复合材料,输油管,防腐蚀 Application of New Composites and Advanced Manufacturing Technology for Oil Field Dong Juan (Exploration and Development Research Institute,Daqing Oil Field Co.Ltd,163712) ABSTRACT Due to the advantages such as high strength,lightweight,corrosion resistance,composites are the first choice to be widel y used to reduce the costs and improve corrosion res istant property of metal pipes in the oil production.This paper briefly in-troduces the new composites and advanced manufacturing technology and analyzes its application and develop ment in oil field in-dustry. KEYWORDS Composites,oil pipe,corros ion resistace 1 前 言 在油田管道输送中,腐蚀一直是一个有待攻克的难关。世界各国每年因管道腐蚀造成巨大的经济损失,据专家统计:美国约20亿美元,英国约17亿美元,德国和日本约33亿美元。人们正在寻找一种新材料来代替传统的防腐保温金属管道,从根本上解决管道腐蚀问题。 复合管道以其强度大、重量轻、耐腐蚀等特点应运而生,在油田广泛采用。复合管道的发展也与今后油气管道改进息息相关。尤其是对地处气候恶劣地区的油田,开发和应用高性能的复合材料显得尤为重要。 随着管道工业的迅猛发展,对耐蚀油气管道的要求越来越高,各种新兴的高级复合管道材料和更先进的制造技术层出不穷。 当今世界先进的工业国家,如美国、俄罗斯、加拿大、英国、瑞典、日本等,应用复合管的数量与日俱增,对高性能的复合材料和复合管制造的研究也十分积极和深入。2 先进复合材料在油田中的应用过去,石油工业一直使用传统的玻璃纤维增强塑料(FRP)。在相对低温低压腐蚀环境中,FRP因其较低的成本,而成为替代诸如碳钢等传统材料的首选。而相对于传统的FRP,新兴的先进复合材料除具有重量轻、易加工、绝缘且耐腐蚀的共同特点外,还具有坚固、耐热和导电性好的特性。 先进复合材料(ACM)是现代最引人注目的复合材料。在AC M开发的最初,应用于国防及航天工业,随着AC M在油田中的应用开发取得了进展, ACM在油田勘探生产中开始大展身手。 现有的三种先进复合材料(聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料)中,聚合物基复合材料是其中最有效也是成本最低的一种。这里着重叙述聚合物基复合材料。通常,聚合基复合材料中含有高性能热固性或热塑性材料、连续纤维、涂敷钢带、金属单晶纤维或陶瓷粒状填料。以下是国外新开发的几种ACM管材。 2.1 钢带夹层管(SSL) 1997年11月Ameron国际公司推出商业化钢带 第2期纤维复合材料No.245 2003年6月F IBERC OMP OS ITES J un.,2003
目录 1 引言 (2) 2 造型设计 (4) 3 性能设计 (5) 3.1原材料选择 (5) 3.2管道各层性能设计 (7) 4 结构设计 (8) 4.1玻璃钢管受力分析 (8) 4.2管壁厚计算及校核 (8) 5 工艺设计 (10) 5.1纤维缠绕制管所用设备 (10) 5.2纤维缠绕制管工艺 (10) 6 玻璃钢管道安装连接 (12) 7 管道性能试验及检验 (13) 7.1玻璃钢管轴向拉伸试验 (13) 7.2玻璃钢轴向压缩试验 (13) 7.3玻璃钢平行板外载试验 (13) 7.4玻璃钢管短时水压失效压力试验 (13) 7.5玻璃钢管外观质量检验 (13) 8 小结 (15) 参考文献 (16)
1引言 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GRP管）应运而生[1、2]。 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。 与钢管相比，玻璃钢管道的优点有： (1)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。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 (5)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。 (6)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： ①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；②可对管壁厚进行设计，以便管可以承受不同的内外压；③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；④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。 (7)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。
复合材料（高性能组合材料） 复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为： ①纤维增强复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。 ②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。 ③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。 ④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。 复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳
输油管道用加固材料 我国众多在役油气输送管道在服役过程中由于腐蚀、机械损伤和外部荷载等原因产生很多缺陷,这些缺陷降低了管道的强度。在管壁减薄部位(如腐蚀处)会产生应力集中现象,当此处的应力大于材料的抗拉强度极限时,该部位将发生破裂失效和泄漏。 用复合材料修复管道极大的降低了管道更换费用,并且节约了时间,是当前行业内比较认可的一种修复方法。选用何种复合材料进行修补会更加经济，能更好地达到修复效果是本文研究的主要问题。 目前，复合材料管体缺陷修复技术主要有三种修复方法，一种是预成型法，一种是湿缠绕法，还有一种正在研究中的预浸料法。 1.采用预浸料工艺时对材料的选用 从制备和使用角度，预浸料最大的特点是树脂/纤维的复合与修补的进行是各自独立进行的。在一定温度或溶剂的作用下，先将含有固化剂的树脂浸渍纤维形成预浸料布，而后储存备用，待进行管道修补时将预浸料布缠绕在缺陷处，通过工装设备进行固化。预浸料的首要的技术研究重点是树脂体系的开发，根据预浸料制备和使用特点，要求预浸料用树脂体系必需具备以下性能和
工艺特点，而这些因素在手糊用树脂体系中无需考虑。 1）为了保证预浸料能够长期保存、随时使用，树脂的固化反应活性需适中，在室温下固化反应活性低，在一定的时间内不发生明显的变化，而在一定的温度下能够较快固化，降低对加热设备的要求，并保证修补施工的效率，这一点主要由固化剂的性质决定。 2）特殊的工艺性要求：为了预浸料布储存收卷和使用的方便，要求树脂的粘性适中，若粘性太高则收卷时预浸料布会紧密的粘结在一起，而难以展开，若粘性太低则预浸料铺贴时不易与管道表面贴合，影响复合材料的增强效果，这一点主要由树脂本身的性质决定。 3）制备的要求。为了实现树脂对纤维的良好浸渍，可以采用将树脂加热和添加溶剂的方法降低树脂粘度，对于加热的方法要求树脂的粘度足够低且在加热温度下长时间不与固化剂发生反应，对于添加溶剂的方法要求溶剂对树脂和固化剂有很高的溶解性，鉴于溶剂的使用量较大，必需选择低毒或无毒且通用的溶剂，提高预浸料制备的安全性并降低制备成本。 通过上述分析可知，树脂、固化剂以及溶剂的选择是配方设计的重点，为此应首先提出对三者的选配方案。 1.1 树脂 对于承力用复合材料而言，常用的树脂包括环氧树脂、不饱和聚酯以及乙烯基树脂等，其中环氧树脂是指含有两个或两个以
1.已知铝的工程弹性常数E＝69Gpa，G=26.54Gpa，υ=0.3,试求铝的柔量分量和模量分量。 2.由T300/4211复合材料的单向层合构成的短粗薄壁圆筒,如图2-2所示,单层方向为轴线 方向。已知壁厚t为1mm，圆筒平均半径R0为20mm，试求在轴向力p= 10kN作用下，圆筒平均半径增大多少(假设短粗薄壁圆筒未发生失稳，且忽略加载端对圆筒径向位移的 约束）？ 3.一个用单向层合板制成的薄壁圆管，在两端施加一对外力偶矩M=0.1kN·m和拉力 p=17kN（见图2-10）。圆管的平均半径R0=20mm，壁厚t=2mm。为使单向层合板的纵向为最大主应力方向，试求单向层合板的纵向与圆筒轴线应成多大角度？ 4.试求B（4）/5505复合材料偏轴模量的最大值与最小值，及其相应的铺层角。 5.一个由T300/4211单向层合板构成的薄壁圆管，平均半径为R0，壁厚为t，其单层纵 向与轴线成450。圆管两头在已知拉力P作用下。由于作用拉力的夹头不能转动，试问夹头受到多大力偶矩？ 6.由T300/4211复合材料构成的单向层合圆管，已知圆管平均半径R0为20mm ，壁厚t 为2mm ，单层的纵向为圆管的环向，试求圆管在受有气体内压时，按蔡-胡失效准则计算能承受多大压力p？ 7.试求斯考契1002（玻璃/环氧）复合材料在θ=450偏轴下按蔡-胡失效准则计算的拉伸 与压缩强度。 8.试给出各向同性单层的三维应力-应变关系式。 9.试给出各向同性单层的三维应力-应变关系式。 10.试给出单层正轴在平面应变状态下的折算柔量和折算模量表达式。 11.试给出单层偏轴时的ij与正轴时的Cij之间的转换关系式。 12.已知各向同性单层的工程弹性常数E、G、υ具有如下关系式： ------------------------------------G=E/2（1+v） 试分别推导其对应的模量分量与柔量分量表达式。 13.两个相同复合材料的单向层合板构成同样直径与壁厚的圆筒，一个单层方向是轴线方 向，另一个单层方向是圆周方向，将两个圆筒对接胶接，当两端受有轴向力时，试问两个圆筒的直径变化量是相同还是不相同的，为什么？
课程设计实验报告 课题题目：纤维缠绕式复合管道的设计工艺与性能测试 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 1.了解缠绕法制备玻璃钢管道的工艺流程。 2.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。本次实验采用纤维缠绕的方法，以玻璃纤维为原料，pvb的乙醇溶液作为胶黏剂，制作玻璃钢管。和一般的金属材质的管道相比，玻璃钢管道有如下特性： （一）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。 （二）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。 （三）轻质高强，运输安装方便。 FRP管道的比重为~，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。 （四）摩擦阻力小，输送能力高。
耐腐蚀复合材料管道-增强塑料复合管道(标准版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0459
耐腐蚀复合材料管道-增强塑料复合管道 (标准版) (1)玻璃纤维外增强聚氯乙烯复合管道。石油化纤工业在生产过程中除接触到一般酸碱盐外，还有不少特殊的强腐蚀介质。如醛溶液、芒硝液、硫氰酸钠等：使有色金属、不锈钢、以致高级合金材料受到严重腐蚀。硬聚氯乙烯基本不受腐蚀，在温度60℃以下，压力0.3MPa以下，可完全代替金属材料。据国外资料报道，玻璃纤维外增强硬聚氯乙烯管(FRP／PVC管)。使用温度提高到85℃，而且大大提高了使用压力。 ①玻璃纤维生产外增强硬轻氯乙烯管 a．国内外生产应用情况美国的约翰—马旦尔公司用环氧树脂和E玻璃纤维增强薄壁管(PVC)，生产了各种规格的FRP／PVC管，具有
良好的耐水、耐酸碱的腐蚀，内壁光滑。不渗透液体，其爆破压力较一般PVC管增大7～8倍。 日本旭有材料株式会社有生产FRP／PVC管的工厂。中国临安玻璃钢厂有专业生产各种规格的FRP／PVC管，并有配套的管件供应和施工技术。 硬PVC管经过消除内应力的调质处理，表面化学和物理处理，提高黏结强度，最后用树脂玻璃布缠绕而成。满足化工、供排水系统的需要。 b．典型性能比较见表4—38。 表4-38性能比较 项目 PVC FEP FRP/PVC 相对密度 1.43
《玻璃钢产品设计》课程任务报告书 项目四 玻璃钢管道设计 复材141 第 11 组 项目负责人： 项目组成员： 起止时间：2016.4.5--2016.4.15 指导老师：杨娟
绵阳职业技术学院材料工程系 2015-2016 学年第2学期 玻璃钢产品设计课程任务书 班级复材141 部门（组）第11 组任务项目四 一、任务题目： 任务一：根据已知设计条件，合理设计玻璃钢架空管道。 设计条件：管道内径d=200mm；工作压力：p w=0.7Mpa；支撑架距离L=460cm；介质密度：ρL=1.2t/m3；安全系数：K=10 设计内容：1. 合理选择原材料；2. 设计管道生产壁厚； 3. 确定生产工艺方法。 任务二：根据已知条件，设计埋地夹砂管道。 设计条件：管道直径D=1400mm，埋深H=600mm，最大工作内压P=1.0Mpa，要求允 =0.0019kg/ m3；基础支撑角2许通过20t载重汽车。回填土为不紧固砂质粘土，其密度ρ 土 α=120°，在5%挠度下管的最小刚度等级大于2500Pa。管道结构缠绕层的环向弹性模量Eφ=20Gpa，环向强度σb=330Mpa，强度设计安全系数取K f=6，许用应变[ε]=0.5%，容许径向挠度δ=5%。 设计内容：确定管道的生产壁厚。 二、任务内容和要求： （1）内容及要求： 1. 通过查阅资料选择玻璃钢管道各层所用的原材料； 2. 分析已知条件，初步确定管道壁厚； 3. 选择合适的生产工艺方法，并确定相应参数； （2）任务报告要求 任务报告内容包括封面、任务书、正文、总结（收获体会）、参考文献。 任务报告统一用A4纸打印，版面边距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；正文用宋体小四号字；页码底端居中，小五号字；行间距：固定值19磅。 （3）进度要求： 任务下达日期：2016 年4月 5 日 任务完成日期：2016 年4月15 日 （4）其它要求 各组成员必须服从组长安排，积极配合、认真完成下达任务并按时提交任务报告。
复合材料成型加工课程设计 姓名 专业 学号 指导教师 二○一四年十二月
《复合材料成型加工》课程设计任务书 一、课程设计的目的 复合材料成型加工课程设计是材料学教学计划的组成部分，是在完成课堂学习、生产实习和其它相关专业课程学习之后进行的，是对本课程的综合知识掌握情况的一次全面检验。通过课程设计，可以进一步培养学生综合应用所学知识的能力，使学生能熟悉复合材料工艺设计、生产工艺流程图制定、合理选择制材设备的方法，加强自学能力，为今后从事相关工作打下坚实基础。 二、设计任务和设计依据 设计任务：日产量1500件树脂基复合材料注塑工艺设计 设计依据：1. 每天工作班制：三班，8小时/班。 2. 每件样品不超过500g，一模一件。 3. 原料自选。 三、设计要求 1、查阅文献资料，了解注塑机结构及操作规程，按照设计要求合理选用设备，设置生产参数； 2、根据生产任务，制作典型生产工艺流程。
聚乙烯/碳纤维复合材料注射成型工艺设计 一、设计背景以及国内外发展现状 树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料，通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体。纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有：热固性树脂、热塑性树脂，以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中，也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体，冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型，在加工过程中发生固化，形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物，因此不能再生。复合材料的树脂基体，以热固性树脂为主。早在40年代，在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面，50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件，较钢质壳体轻27%；后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”，使壳体重量较钢制壳体轻50%，从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂，强度又大幅度提高，而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点，已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。[11] 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料。聚乙烯/碳纤维复合材料是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料为原料，热塑性塑料可采用新塑料或工业、生活废弃的各种塑料，而碳纤维可采用因此木塑复合材料的研制和广泛应用有助于减缓塑料废弃物的公害污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的压力。木塑复合材料的生产和使用不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可
复合材料的应用 一、复合材料在建筑上的应用 在建筑工业中发展和使用树脂基复合材料对减轻建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑设计，加速施工进度，降低工程造价，提高经济效益等都十分有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。 1、承载结构用作承载结构的复合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等，这些复合材料构件，主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。 2、围护结构复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板，各种不同材料复合板，整体式和装配式折板结构和壳体结构。用作壳体结构的板材，它既是围护结构，又是承重结构。这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。 3、采光制品透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。 4、门窗装饰材料属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，一般窗框型材用树脂玻璃钢。复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀。用于工业及民用建筑，装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。 5、给排水工程材料市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品，如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。 6、卫生洁具材料属于此类产品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各种整体式、组装式卫生间等，广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间。 7、采暖通风材料属此类复合材料制品有冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。 8、高层楼房屋顶建筑如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。 9、特殊建筑大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。 10、其它复合材料在建筑中的其它用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等 二、复合材料在化学工业中的应用 以树脂为基体的复合材料作为化学工业的耐腐蚀材料已有50余年历史，由于树脂基复合材料比强度高、无电化学腐蚀现象与导热系数低、良好的保温性能及电绝缘性能、制品内壁光滑、流体阻力小、维修方便、重量轻、吊装运输方便等优点，已广泛用于石油、化肥、制盐、制药、造纸、海水淡化、生物工程、环境工程及金属电镀等工业中。 1、在环境保护领域中的应用 玻璃钢在给排水管道工程中已得到了广泛的应用，最近几年，越来越多的废水处理系统的管道用玻璃钢制造，一个基本原因就是废水的耐蚀介质的种类和腐蚀性能都在不断增加，这就要求使用耐蚀性能更好的材料，而而腐蚀玻璃钢是满足这种需求的最好材料。复合材料在环境保护方面应用包括一般工业废气处理、油水处理、含毒物质污水处理、垃圾焚化处理及城市废水脱臭处理等 2、在高纯水和食品领域中的应用 这是树脂基复合材料应用的一个新领域。树脂基复合材料优良的耐蚀性能意味着这种材料具有活泼、不污染的特性，理所当然地成为高度清洁物品如贮存高纯水、药品、酒、牛奶之类的可选用材料。 3、在氯碱工业中的应用 氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料的最早应用领域之一，目前玻璃钢已成为氯碱工业主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时，玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。 4、在造纸工业中的应用 造纸工业以木材为原料，制纸过程中需要酸、盐、漂白剂等，对金属有极强的腐蚀作用，唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境，玻璃钢材料已在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。 5、在金属表面处理工业中的应用
复合材料的种类及特点 用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类;第二种则是按照复合性质进行分类;第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复
合材料应用和研究的主体。先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。 先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。 热固性树脂复合材料的基体主要分为以下几种类型。 （1）环氧树脂(EP)基体:综合性能优异，工艺性好，价格较低，粘结力强，稳定性好目前依然是在各个领域中应用最广泛的树脂基体。但是由于环氧树脂基体还存在韧性不足耐湿耐热性能比较差，在制备预浸料的储存上时间较短，所以要在解决这些不足的基础上对环氧树脂基体进行各种性能的改性研究。随着科技的发展，环氧树脂的性能越
1引言 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GRP管）应运而生[1、2]。 玻璃钢管是玻璃纤维增强塑料管道的简称，它广泛应用于石油、化工、供水、排污、灌溉、供气、污水处理、能源、采矿、海洋开发等诸多领域。 表1.1 各种材质管道的性能[3] 环向拉伸强度（MPa）360 480 150 2.1 轴向拉伸强度（MPa）550 480 135 2.1 比强度（MPa）200 61.5 20.8 0.8 热导系数（kcal / m·h·℃）0.25 27.2 15.0 2.1 与传统管道相比，玻璃钢管道具有很多优点： ①耐久性好金属和混凝土管的防锈、耐化学腐蚀性差，容易生锈； ②比强度高比钢管略低，但密度仅为钢管的四分之一，因此，比强度高； ③质量轻玻璃钢管的密度较小，质量较轻； ④造价低、寿命长玻璃钢管的原材料较便宜，寿命一般在50年之上； ⑤无污染关闭无杂质剥离和脱落、无腐蚀结垢，不会产生微生物； ⑥电绝缘性好玻璃钢为非导体，其电绝缘性优异； ⑦可设计性强可根据玻璃钢管使用情况，对其性能及连接方式进行设计。 综上所述，玻璃钢管的综合性能优于其他材料管道，特别是用在有腐蚀介质的条件下，玻璃钢管的使用寿命比钢管长几倍，体现出明显的经济效益。 该设计内容是内径d=370mm，工作压力P w=0.5 MPa，支撑架距离L=400cm，介质为H2S气体的架空管道，利用玻璃钢管道耐腐蚀、寿命长、可设计性强等优点，可以分别对其造型、性能、结构、工艺、连接、安装和检测等方面进行设计，下面介绍一下各个设计方法。
复合材料期刊及专利总结 2020.08.26 1.复合材料中文核心期刊： 复合材料学报、材料工程、材料科学与工程学报、材料导报、材料研究学报、无机材料学报、功能材料、航空材料学报、玻璃钢/复合材料、塑料工业、高分子材料科学与工程、武汉理工大学学报、热固性树脂、工程塑料应用、纤维复合材料 2.复合材料英文SCI期刊： SCI ，即《科学引文索引》（Science Citation Index），是由美国科学信息研究所（Institute for Scientific Information，简称ISI）1961 年创办出版的引文数据库，是世界范围内认可度最高的引文数据库，收录自然科学类论文。 https://www.doczj.com/doc/6f7189651.html,POSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY《复合材料科学与技术》Semimonthly ISSN: 0266-3538 https://www.doczj.com/doc/6f7189651.html,POSITE STRUCTURES《复合材料结构》Semimonthly ISSN: 0263-8223 https://www.doczj.com/doc/6f7189651.html,POSITES PART B-ENGINEERING《复合材料B辑:工程》Bimonthly ISSN: 1359-8368 https://www.doczj.com/doc/6f7189651.html,POSITES PART A-APPLIED SCIENCE AND MANUFACTURING《复合材料A辑:实用科学与制造》Monthly ISSN: 1359-835X 5.CEMENT & CONCRETE COMPOSITES《水泥与混凝土复合材料》Bimonthly ISSN: 0958-9465 6.JOURNAL OF SANDWICH STRUCTURES & MA TERIALS《夹层结构与材料杂志》Quarterly ISSN: 1099-6362 7.JOURNAL OF COMPOSITES FOR CONSTRUCTION《建筑复合材料杂志》 Bimonthly ISSN: 1090-0268 8.POL YMER COMPOSITES《聚合物复合材料》Monthly ISSN:0272-8397 9.JOURNAL OF COMPOSITE MATERIALS《复合材料杂志》 Biweekly ISSN: 0021-9983 10.APPLIED COMPOSITE MATERIALS《应用复合材料》 Bimonthly ISSN: 0929-189X https://www.doczj.com/doc/6f7189651.html,POSITE INTERFACES《复合材料界面》Bimonthly ISSN: 0927-6440 12.ADV ANCED COMPOSITE MATERIALS《高级复合材料》 Bimonthly ISSN: 0924-3046 13.MECHANICS OF ADV ANCED MA TERIALS AND STRUCTURES《先进材料力学与结构力学》Bimonthly ISSN: 1537-6494 14.STEEL AND COMPOSITE STRUCTURES《钢铁与混合结构》Bimonthly ISSN: 1229-9367 15.JOURNAL OF THERMOPLASTIC COMPOSITE MATERIALS《热塑性复合材料杂志》Bimonthly ISSN: 0892-7057 16.JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES《增强塑料与复合材料杂志》Semimonthly ISSN: 0731-6844
管道敷设的方式及要求 1、室外管道的敷设 室外管道一般的敷设方式有两种即架空敷设和埋地敷设，埋地敷设又分为直埋敷设和管沟敷设。 a）管道架空敷设 将管道敷设于地面上的独立支架、桁架以及建筑物的墙壁上的方式就是架空敷设。架空敷设适用于地下水位较高，地下土质差，年降雨量大，或地下管线较多以及采用地下敷设而需大量开挖土石方的地方。架空敷设所用的支架按材料分为砖砌体、毛石砌体、钢筋混凝土预制或现场浇注、钢结构、木结构等类型。按支架的高低可分为低支架、中支架和高支架三种敷设类型。 管道架空敷设的施工工序：按设计图纸放线定位-管道支架施工-按设计要求安装支架上的支座-吊装管道-管道与管件的连接-管道压力实验-气密性实验-实验合格后除表面锈迹、刷防锈漆、面漆、保温。 b）管道直埋敷设 直埋敷设是将管道直接埋地的一种敷设方式，在室外管道工程中常用。 管道直埋施工程序是：测量-打桩-放线-挖管沟-垫层处理-下管前管道装配-防腐-下管-连接-管道压力实验-气密性实验-实验合格后对接口进行防腐处理-管沟回填。 c）管道管沟敷设 管沟敷设是将管道敷设于地面下的混凝土或砖（石）砌筑而成的地沟内。按人在地沟内通行情况可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种形式。 管道管沟埋设施工程序是：除与管道直埋施工的相同点之外，管沟及管沟内的管道支架都是由土建施工完成的。 2、室内管道的敷设 根据建筑物的用途和对美观的要求不同，室内管道敷设可分为明装和暗装两种形式。 管道沿墙、梁、柱及楼板暴露敷设称为明装。明装具有施工、维修方便、造价低、但室内不美观等特点，适用于要求不高的民用及公共建筑、工业建筑等。 管道布置在管道竖井、吊顶、墙上的预留管槽内部隐藏设置称为暗装。暗装具有室内美观、但造价高、维修不便等特点，适用于美观性要求高的星级宾馆、酒店等建筑。 无论是室内管道还室外管道，在施工的过程中还应注意管道的设计坡度要求。 3、常用管道图例 国家为了规范画图，对于图纸图例的标注制定了相关的国家标准。熟悉管道工程各个部件的图纸表示方式，对于安装工程预算的工程量计算和准确计价十分有帮助。给水排水制图标准 GB/T 50106-2001中规定管道类别应以汉语拼音字母表示，并符合表2-1-1的要求：表1-2-1 管道图例：
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