La tecnología de bobinado de fibra de China comenzó en 1958. En ese momento, servía principalmente para la construcción de defensa nacional de "dos bombas y una máquina". Las primeras tuberías de fibra de vidrio utilizadas para uso civil se colocaban principalmente a mano y se envolvían con cinta de tela. Las tuberías producidas de esta manera tienen un rendimiento antifiltración deficiente y una calidad inestable. Aunque se ha probado muchas veces, no se utiliza mucho. A finales de la década de 1980, mi país introdujo por primera vez equipos de bobinado de tuberías de fibra de vidrio. Desde entonces, la industria de tuberías de fibra de vidrio de mi país realmente ha comenzado a desarrollarse enormemente. En 1997, había 133 líneas de producción de bobinado de filamentos para tubos de FRP. 43 de ellas son líneas de producción importadas[1], y algunas empresas de renombre internacional han establecido empresas conjuntas o empresas de propiedad absoluta en China. La calidad de los tubos de FRP producidos por algunos fabricantes nacionales es comparable a la de los productos internacionales y sus productos se han exportado muchas veces. La industria de tuberías de fibra de vidrio se encuentra en un período de gran desarrollo en China.
Sin embargo, en comparación con el enorme mercado de oleoductos de China. La tasa de ocupación de las tuberías de FRP sigue siendo muy baja. La razón principal es que muchos usuarios no comprenden completamente el excelente rendimiento de las tuberías de FRP enrolladas, no comprenden suficientemente el estado actual de la aplicación de las tuberías de FRP en mi país y todavía tienen dudas. Actitud de espera hacia la elección de tuberías de FRP. Por lo tanto, este artículo realiza un análisis detallado del rendimiento de las tuberías de FRP enrolladas y resume el estado de su aplicación en mi país, con miras a promover aún más el desarrollo de la industria de tuberías de FRP de mi país.
Puntos especiales
Buena resistencia a la corrosión
La estructura de los tubos de fibra de vidrio enrollados en fibra se divide en tres partes: capa de revestimiento interior, capa estructural y capa protectora exterior. . Entre ellos, el contenido de resina de la capa de revestimiento interior es relativamente alto, generalmente superior al 70 %, y el contenido de resina de la capa rica en resina en la superficie interior llega hasta el 95 %. Al seleccionar la resina utilizada en el revestimiento interior, la tubería de FRP puede tener diferente resistencia a la corrosión al transportar líquidos para satisfacer diferentes necesidades de trabajo para ocasiones que requieren anticorrosión externa, simplemente seleccione cuidadosamente la resina de la capa protectora exterior para lograr diferentes anticorrosión externa; propósito de corrosión.
Según los diferentes entornos de corrosión, se pueden utilizar diferentes resinas anticorrosión, entre las que se incluyen principalmente: resina de poliéster isoftálica insaturada, resina vinílica, resina de bisfenol A, resina epoxi, resina de furano, etc. , elija según la situación específica: para ambientes ácidos, elija resina de bisfenol A y resina de furano; para ambientes alcalinos, elija resina vinílica, resina epoxi o resina de furano; para ambientes de uso a base de solventes, elija furano y otras resinas cuando sean ácidas; la corrosión por productos químicos, sales, disolventes, etc. no es muy grave, se puede utilizar resina isoftálica relativamente económica [2]. Al seleccionar diferentes resinas de revestimiento, las tuberías de FRP pueden usarse ampliamente en ambientes de trabajo ácidos, alcalinos, salinos, solventes y otros, mostrando una buena resistencia a la corrosión.
Excelente rendimiento hidráulico
La superficie interior de la tubería FRP enrollada es lisa y la rugosidad absoluta de la pared interior es de solo 0,01 mm, que es mucho más pequeña que la de las tuberías de acero. y tuberías de hierro fundido. Ver Tabla 1 [3], que es una tubería hidráulicamente lisa.
Tabla 1 Rugosidad absoluta de las paredes interiores de diferentes tuberías
Tipo de tubería Tubería de acero nueva Tubería de acero usada Tubería de acero vieja Tubería de hierro fundido Tubería de plástico reforzado con fibra de vidrio Rugosidad/mm 0,1 ~ 0,20. 2 ~ 0,30 . 5 ~ 0,80 6 ~ 1,00 01
Según la fórmula de Hasen-Williams:
HF =〔42,7 q/(c×d 2,63〕1.852(1). )
La comparación de los cálculos entre los tubos de FRP enrollados y los tubos nuevos de acero al carbono muestra que la pérdida de carga causada por los tubos de FRP enrollados durante el transporte de medios es solo 0,856 veces mayor que la de los tubos nuevos de acero al carbono del mismo diámetro
Los resultados del cálculo muestran que, el rendimiento hidráulico de los tubos de fibra de vidrio enrollados es mejor que el de los tubos de acero o de hierro fundido.
Es liviano y fácil de instalar. transporte
La gravedad específica de los tubos de plástico reforzado con fibra de vidrio es de aproximadamente 1,6, que es solo la de los tubos de acero o los tubos de hierro fundido. Las aplicaciones prácticas muestran que bajo la misma presión interna. , el peso de los tubos de fibra de vidrio del mismo diámetro y longitud es aproximadamente el 30% del de los tubos de acero.
Por esta razón, las tuberías de FRP se pueden transportar en juegos durante el transporte, ahorrando consumo de combustible y otros costos durante la instalación, las tuberías de FRP de diámetro mediano y pequeño generalmente no requieren maquinaria pesada, y algunas incluso se pueden transportar manualmente, lo que aumenta la velocidad de instalación; .
Elevada resistencia específica y razonables propiedades mecánicas.
La resistencia a la tracción axial de los tubos de FRP envueltos es de 160 ~ 320 MPa, que es similar a la de los tubos de acero y tiene una resistencia específica más alta. En términos de diseño estructural, el peso muerto de la tubería se puede reducir considerablemente y la instalación es muy sencilla. Consulte la Tabla 2 para comparar.
Tabla 2 Resistencia y resistencia específica de tuberías de PRFV y tuberías de acero
Gravedad específica del material Resistencia a la tracción/MPa Resistencia específica/MPa Acero de aleación avanzada 8 1280 160 Acero A3 7,85 400 50 Hierro fundido 7,4 240 32 paquetes de fibra de vidrio 1,6 160 ~ 320 100 ~ 200.
Parámetros de rendimiento: Coeficiente de conductividad térmica de la tubería FRP/W * (cm *℃)-1,27 62,8 Coeficiente de expansión térmica/K-1.1.2×10-5 1.23×10-.
La relación entre la deformación térmica y la tensión térmica en la tabla se deriva bajo el supuesto de que la longitud de la tubería de FRP y la tubería de acero son la misma, y que la diferencia de temperatura entre los medios en ambos extremos de la la tuberia es la misma. Se puede ver en los datos de la tabla que la conductividad térmica de las tuberías de FRP es baja, solo el 0,4% de la de las tuberías de acero. Por lo tanto, tiene buenas propiedades de aislamiento térmico y además puede reducir la pérdida de energía térmica durante el transporte de medios; Se puede ver en la Tabla 3 que cuando las tuberías de FRP y cuando los dos extremos de la tubería de acero tienen la misma diferencia de temperatura térmica, la tubería de FRP cuyo coeficiente de expansión lineal es ligeramente mayor que la tubería de acero producirá una mayor tensión térmica. el módulo de tracción axial de la tubería de FRP es de aproximadamente 11,2 GPa y el módulo de la tubería de acero es de 210 GPa. Por lo tanto, la tensión térmica causada por la diferencia de temperatura en las tuberías de FRP es solo de aproximadamente 1/65438. Las tuberías de acero necesitan agregar juntas de expansión para eliminar la concentración de tensión térmica en las tuberías, mientras que las tuberías de FRP generalmente pueden ignorarse [4]. El coeficiente de expansión térmica de las tuberías de fibra de vidrio las hace tener buena resistencia al calor y al frío, y pueden usarse en diversos ambientes hostiles como el suelo, el subsuelo, el techo, el fondo marino, el desierto, el hielo, la humedad, etc.
Menos uniones y métodos de conexión flexibles.
La longitud de un tubo de fibra de vidrio de una sola bobina es de 6 ~ 12 m, o incluso más. Al instalar tuberías de larga distancia, se requieren menos juntas, lo que no sólo reduce la resistencia al flujo sino que también reduce los costos de construcción. Al mismo tiempo, debido a que hay más juntas, la posibilidad de fugas en la tubería también se reduce considerablemente que en las tuberías de acero. Además, hay muchas formas de conectar tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio, que incluyen principalmente: encolado, unión a tope de extremo plano, conexión de brida (bucle), conexión de junta tórica (con dispositivo de bloqueo), conexión roscada, etc. El método de unión se puede seleccionar de manera flexible según las condiciones de construcción específicas para mejorar la confiabilidad del proyecto.
Buenas propiedades de aislamiento eléctrico
Los tubos de acero y los tubos de hierro fundido son buenos conductores de la electricidad. Las tuberías de FRP son aislantes, con un voltaje de ruptura de 12 ~ 16 kV/mm y una resistividad volumétrica de 1014ω. Cm, resistividad de la superficie: ~ 1011ω, excelente rendimiento de aislamiento, se puede utilizar de forma segura en áreas con transmisión de energía densa, líneas de telecomunicaciones y campos minados.
No se oxida
Durante el almacenamiento y uso de tuberías de acero y tuberías de hierro fundido, debido a efectos químicos y electroquímicos, se producirán reacciones locales de la batería y la superficie se oxidará fácilmente. , provocando a menudo contaminación de los medios de transporte. Por lo tanto, a menudo se requieren tratamientos especiales para prevenir y eliminar la oxidación en sus superficies. Las tuberías de fibra de vidrio enrolladas con fibra están hechas de materiales no metálicos, tienen un alto potencial de electrodo, no se oxidan ni se oxidan en la superficie, no requieren tratamiento y no contaminan la calidad del agua.
Antiincrustante y antipolillas
La pared interior de la tubería de plástico reforzado con fibra de vidrio es limpia y lisa, y no se contamina ni se come fácilmente con microorganismos como mariscos y hongos. en agua de mar o aguas residuales. La superficie interior de las tuberías de acero, tuberías de hierro fundido o tuberías de hormigón armado es propensa a criar mariscos y ostras, que son extremadamente difíciles de eliminar, lo que aumenta la rugosidad, reduce el diámetro efectivo de la tubería, aumenta la resistencia al flujo y reduce el área de la sección transversal. .
Fuerte designabilidad
De acuerdo con las condiciones de uso específicas, se puede diseñar el rendimiento y la forma específicos de la tubería:
①El ángulo de enrollamiento se puede diseñar para que el la tubería tiene una distribución de resistencia longitudinal/circunferencial diferente;
②El espesor de la pared de la tubería se puede diseñar de modo que la tubería pueda soportar diferentes presiones internas y externas;
③Los materiales se pueden diseñar para tener diferentes resistencia a la corrosión y retardo de llama y fines dieléctricos.
④El método de unión se puede diseñar para adaptarse a diferentes condiciones de instalación y mejorar la velocidad de instalación;
⑤La forma del producto se puede diseñar para cumplir con requisitos de forma específicos.
Debe usarse
Arita
(1) Tuberías de alta presión Las tuberías de alta presión utilizadas en los campos petroleros incluyen principalmente tuberías de inyección de agua y tuberías de pozos de petróleo. , con diámetros más pequeños, principalmente en el rango DN50 ~ 200 mm, la presión es mayor, generalmente en el rango de 5 ~ 30 mpa. Para el FRP, las condiciones son relativamente duras y es difícil que el rendimiento de los productos nacionales de FRP cumpla con los requisitos. La fibra de vidrio necesaria para producir estos tubos debe importarse del extranjero. En la actualidad, sólo la empresa conjunta chino-extranjera Harbin Smith FRP Products Co., Ltd. produce este tipo de tubería en China, y se ha utilizado en campos petroleros desde 1994. Ha proporcionado decenas de kilómetros de tuberías de fibra de vidrio de alta presión a los campos petrolíferos de Daqing, Jilin, Shengli, Changqing y Liaohe.
(2) Entre la gran cantidad de tuberías de fibra de vidrio de baja presión utilizadas en la producción de yacimientos petrolíferos, el 80% de las tuberías se utilizan para transportar petróleo crudo con alto contenido de agua, transporte mixto de petróleo y gas y producción de yacimientos petrolíferos. agua. Debido a las duras condiciones medias de las aguas residuales de los yacimientos petrolíferos, como las aguas residuales producidas por Shengli Oilfield, el contenido de sal puede alcanzar 5,7 × 104 mg/L, el contenido de cloro puede alcanzar 3 × 104 mg/L y hay oxígeno disuelto, CO2, Reducción de sulfuros y sulfatos. Bacterias y otras sustancias corrosivas, por lo que la corrosión de las tuberías metálicas es bastante grave. La tubería de acero seleccionada se perforará tan pronto como 3 meses después de la producción [6], y es común que se deseche dentro de un año. Por lo tanto, en 1983, Shengli Oilfield comenzó a intentar utilizar tubos de fibra de vidrio con buena resistencia a la corrosión como sustitutos de los tubos de acero. A finales de los años 1980 y principios de los años 1990, mi país produjo en masa tubos de fibra de vidrio enrollados, que rápidamente fueron bien recibidos por los campos petroleros. Varios campos petroleros grandes en mi país, como el campo petrolífero de Shengli, el campo petrolífero de Liaohe, el campo petrolífero de Zhongyuan, el campo petrolífero de Daqing, el campo petrolífero de Karamay y el campo petrolífero de Jianghan, utilizan una gran cantidad de tubos de fibra de vidrio enrollados de presión media y baja. En el campo petrolífero de Qinghai Yunsi, el campo petrolífero de Jiangsu Jiangdu, el campo petrolífero de Hebei Huabei, el campo petrolífero de Qinghai Golmud, etc. , También se utilizan en distintos grados tubos de fibra de vidrio enrollados de media y baja presión. El campo petrolífero Qinghai Yunsi sólo utilizó 20 kilómetros durante 1990, y el campo petrolífero Shengli sólo utilizó casi 30 kilómetros entre 1991 y 1992 [7]. Por lo tanto, en los últimos años, el campo petrolero se ha convertido en un mercado de aplicación muy importante para las tuberías de FRP. Actualmente, hay casi 1.000 kilómetros de tuberías de fibra de vidrio de media y baja presión utilizadas en campos petroleros, con diámetros de tubería que van desde DN50 a 700 mm. La temperatura máxima del medio de transmisión es de aproximadamente 78 °C y la presión es generalmente de 0,1 a 1,6. MPa.
Para garantizar que las tuberías enrolladas de FRP puedan servir mejor al campo petrolero, el sistema de yacimientos petrolíferos, junto con los fabricantes de FRP y los institutos de diseño relacionados, celebra una "Conferencia de promoción de tecnología de tuberías de FRP para campos petrolíferos" cada dos años. Con base en las condiciones reales del campo petrolero y la norma de tubería de fibra de vidrio API Spec 15LR "Especificación de tubería de fibra de vidrio de baja presión" de la Asociación Estadounidense de la Industria del Petróleo, China National Petroleum Corporation compiló la especificación técnica "Tubería de fibra de vidrio de baja presión" para estandarizar y promover aún más la fibra de vidrio enrollada. Aplicación de tuberías en los campos petroleros de mi país.
Industria química
En mi país, los tubos de FRP se utilizaron por primera vez en la industria química en la década de 1960, pero en ese momento los tubos de FRP se envolvían principalmente con cinta de tela y se pegaban a mano. y sus propiedades anti-filtración Diferencia. Por tanto, no se utiliza mucho en el campo de la química. En 1988, el Instituto de Investigación de FRP de Harbin y otras unidades fabricaron con éxito una tubería de FRP de DN 800 mm para transportar salmuera desde el lago salado de Golmud en Qinghai, que desempeñó un papel pionero y demostrativo en la aplicación generalizada de las tuberías de FRP en la industria química. Desde la década de 1990, los tubos de fibra de vidrio se han utilizado ampliamente en la industria química. Aunque en algunos casos ha habido algunos problemas con el uso de tuberías de fibra de vidrio, la situación general es buena. Hasta ahora, ha sido ampliamente reconocido en la industria química. Muchas empresas o proyectos químicos nacionales han adoptado una gran cantidad de tubos de FRP, como: China Wuhuan Chemical Company, Yueyang Chemical General Plant, Shanghai Petrochemical Poliéster, Jinhua Chemical Group. Suhua Group, plantas químicas de Hubei, Qingdao Shanqing Chemical Co., Ltd., planta de fertilizantes potásicos Qinghai Golmud y otros proyectos a gran escala como el proyecto de fertilizantes de fosfato Hubei Huangmailing, el proyecto de fertilizantes minerales Dayukou, el proyecto de dióxido de titanio de Chongqing, el proyecto Tongling Jinlong, etc. . Los tubos de fibra de vidrio se utilizan cada vez más en la industria química. Se prevé que para el año 2000, la industria química utilizará alrededor de 30.000 toneladas/año de FRP, una gran parte de las cuales serán tuberías. Para 2065, dentro de 438+00 años, el FRP utilizado en la industria química crecerá a un ritmo de más del 10% anual, más rápido que en otros campos, y las perspectivas de aplicación son amplias.
En la actualidad, las tuberías de fibra de vidrio utilizadas en la industria química de mi país se utilizan principalmente como tuberías de proceso y tuberías de larga distancia.
En términos generales, el diámetro de las tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio para productos químicos es relativamente pequeño, en su mayoría por debajo de DN800 mm, la presión oscila entre la presión normal y 4,0 MPa y la temperatura oscila entre -40 y 100 °C. Debido a que existen muchos fabricantes de productos químicos, las condiciones del medio involucradas incluyen ácido, álcali, sal, solvente, alternancia ácido-base, etc.
Abastecimiento de agua y drenaje
En 1985, las tuberías de agua entre Shenzhen y Hong Kong utilizaron tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio compradas en el Reino Unido, con diámetros de tubería de DN2200 mm. y DN1700mm respectivamente, con una longitud total de 50km. Esta es la primera aplicación de tuberías de fibra de vidrio en el campo del suministro y drenaje de agua en China. En los últimos años, gracias a la producción en masa y la calidad estable de la resina de calidad alimentaria en nuestro país, se han cumplido los requisitos higiénicos de las tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio para el suministro de agua. Junto con la aparición de tuberías rellenas de arena de FRP, el costo de producción de las tuberías se ha reducido. Por lo tanto, el uso de tuberías de FRP en el campo del suministro de agua y drenaje está aumentando y la competencia en el mercado es feroz. Se informa que en 1994 se construyó una tubería de agua de DN800 mm desde la fuente de agua occidental de Daqing hasta la zona de la industria química de Hongwei; en 1995, se construyó una tubería de 5 km de DN900 mm, DN700 mm y DN600 mm para el proyecto de suministro de agua de Zigong y un proyecto de ingeniería municipal de Beijing; y en 1996, se construyó una tubería de suministro de agua de 17 km de DN300 mm, DN400 mm y DN600 mm en Chongyang, provincia de Hubei. Se están instalando unos 10 km de tuberías de agua potable de DN700 mm, y también se están planificando y ejecutando unos 15 km de tuberías de drenaje de fibra de vidrio de DN1200 mm en Taicang, Jiangsu. construcción.
Las tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio utilizadas en el campo del suministro de agua son en su mayoría de diámetro pequeño y mediano, mientras que en el campo de drenaje son en su mayoría de diámetro grande y mediano. La presión durante el suministro y drenaje de agua es generalmente muy baja. Por lo tanto, las tuberías de FRP (con arena añadida) con buena resistencia a la corrosión, peso ligero, fácil instalación y excelentes propiedades hidráulicas son particularmente adecuadas para este campo. Con el desarrollo de la economía de mi país y la construcción municipal, las tuberías de FRP se utilizarán cada vez más en este campo.
Central Eléctrica
La aplicación de tuberías de fibra de vidrio en centrales eléctricas se inició a mediados y finales de los años 1980. En ese momento, la central geotérmica de Yangpajing en el Tíbet utilizaba tuberías de plástico reforzadas con fibra de vidrio fabricadas en Japón para hacer circular el agua geotérmica. La central eléctrica de Haikou utiliza tuberías de fibra de vidrio de DN1600 mm de 24 m de largo para hacer circular el agua de refrigeración del generador. Posteriormente, en 1990 y 1992, se volvieron a utilizar tuberías de fibra de vidrio por valor de casi 5 millones de yuanes en la segunda y tercera fase de la ampliación de la central geotérmica de Yangpajing en el Tíbet. Los diámetros de las tuberías oscilaron entre DN500 y DN900 mm. hasta el día de hoy y están en buenas condiciones. En 1996, en la segunda fase de construcción de la central nuclear de Qinshan, se seleccionaron tuberías de fibra de vidrio de DN 1800 mm y DN2800 mm, con un precio total de contrato de aproximadamente 100.000 yuanes. En 1997, la central hidroeléctrica occidental de Shenzhen seleccionó 7 tipos de tuberías de fibra de vidrio de DN 100 ~ 1200 mm; por un valor de casi 2 millones de yuanes. Además, unidades como la central eléctrica de Zhanjiang y la segunda central eléctrica de Baoji también utilizan tuberías de FRP.
Las centrales eléctricas (fábricas) generalmente utilizan tuberías de fibra de vidrio como tuberías de circulación de agua, tuberías de agua química, tuberías de suministro de agua, tuberías de agua de lluvia y tuberías de desulfuración de agua de mar. En la actualidad, su uso se encuentra en una etapa ascendente. Sin embargo, debido al número limitado de centrales eléctricas (fábricas) en mi país y al hecho de que muchas de las ventajas de los tubos de FRP no han sido reconocidas ni aceptadas por la industria eléctrica, esta parte del mercado aún no ha ocupado una gran parte del mercado. aplicación general de tuberías de FRP, pero existe un gran potencial de mercado.
Descarga de gases corrosivos de la chimenea
Debido a que la tubería de fibra de vidrio está formada integralmente, cuando se usa como chimenea para bombear gases corrosivos, puede soportar la presión negativa generada por la escape sin delaminar; además, los tubos de fibra de vidrio son livianos y fáciles de levantar. Están diseñados para resistir diferentes presiones del viento y cargas de impacto, y tienen una excelente resistencia al envejecimiento. El proyecto de dióxido de titanio Gansu 404 de 1991 adoptó chimeneas de 47 m de altura, DN2800 mm y DN3200 mm. En 1994, la chimenea de 100 m de altura de DN2200 mm del Proyecto de fosfato de amonio de Huangmailing; en 1995, las chimeneas de DN3000 mm de la planta de fosfato de amonio de Hebei Shenzhou y la planta de energía nuclear de Qinshan utilizaban tuberías de fibra de vidrio. Los tubos de fibra de vidrio utilizados como chimeneas y para bombear gases corrosivos son un mercado prometedor.
Qita
Además de los cinco campos de aplicación anteriores, las tuberías de FRP también se utilizan en diversos grados en la fabricación de papel, curtido, alimentos, ventilación y otros campos en nuestro país, y su alcance de uso es cada vez más amplio. Sin embargo, el número de tubos de FRP utilizados en todos estos campos es todavía muy limitado, por lo que la aplicación de tubos de FRP en estos campos aún requiere un mayor desarrollo.
Referencia
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