FRP 玻璃鋼材料的力學性能與應用現狀分析

胡乃全

（大慶油田儲運銷售分公司研究所設計室，黑龍江 大慶 163453）

建筑學科的發展，在很大程度上依賴于性能優異的新材料新技術的應用和發展。我們不僅要求材料經濟實用、易于施工，而且要求應用后的工程產品性能有明顯提高。FPR 復合材料以其優異的力學特性和廣泛的適用性受到越來越多人們的好評。

采用纖維纏繞工藝制造的高壓玻璃鋼管與傳統的鋼管相比，除具備復合材料本身的一些優異特性外，還具有以下特點：（1）耐腐蝕性能好，使用壽命長。其設計使用壽命可達到三十年至五十年；（2）水力學性能優良，纏繞玻璃鋼管道內表面光滑，內壁絕對粗糙度僅為0.01 mm，遠小于鋼管及鑄鐵管的內壁粗糙度，可設計性、產品適用性強。（3）重量輕，安裝、運輸方便；（4）導熱系數小，不足鋼的百分之一，保溫性能好。

FRP 玻璃鋼制品在各大油田中的應用

由于我國油田大多已進入后期開發階段。為了穩定原油產量，各大油田普遍采用注水工藝來增加地層壓力，提高產油量，從而達到穩產增產的目的。但是，由于我國淡水資源缺乏，所以在注水工藝中多采用污水回注，根據某項國內油田的調查研究表明，由于在回注的污水中含有大量的腐蝕性物質，這些物質對金屬的平均腐蝕速度為每年1～1.7mm。高壓玻璃鋼管材料本身即為耐腐蝕材料,從根本上解決了此問題。例如，1995年，我國的高壓玻璃鋼管道開始應用于大慶油田采油二廠，當時安裝了兩條直徑250mm 工作壓力為16MPa、檢驗壓力為24MPa 的高壓注水玻璃鋼管道。這是纖維纏繞的高壓玻璃鋼管在中國油田的首次應用。該工程從第一次安裝中、高壓玻璃鋼管線至今運行正常。

隨著國內各油田的石油開采先后進人二次采油和三次采油階段，鋼管道的腐蝕問題日益突出。有資料表明，一條新建的有涂料內襯外加玻璃布涂瀝青的加強防腐管道，投產半年即開始穿孔；三千米長的油氣混輸管道，平均一年更新一次。未做內防腐的污水回注系統，在污水總礦化度20000mg/1 以上的重腐蝕作用下，注水干線的使用壽命是4-7年，單井注水管線使用壽命4～6年。盡管腐蝕程度不同，但各油田都普遍存在。單就腐蝕而言，每年給世界油田與國民經濟造成的損失達億萬美元。

正是基于這一背景，玻璃鋼高壓管道成為解決這一難題的有效的重要途徑。我國的玻璃鋼高壓管道呈現出強勁的發展態勢。最早在我國油田安裝使用的高壓玻璃鋼管線已經有了近20年，經在油田實際運行證明，高壓玻璃鋼管道完全能夠滿足油田使用要求，主要性能指標已超過國際先進水平，經受了油田各種不同腐蝕條件的實際考驗。

國內外的實踐經驗證明，使用15年后的管道強度保留率為85%，使用25年后強度保留率為75%。這兩個值都超過了對化學工業用玻璃鋼制品使用一年后所要求的最小強度保留率。人們關心的玻璃鋼管的使用壽命問題，已由實際應用中的試驗數據所證明。由于各油田的土質條件、輸送介質以及防腐處理情況不同，鋼管的使用壽命也不盡相同，少則4～5年，最多不超過30年；而玻璃鋼管道的壽命卻至少高達35年以上。美國60年代安裝的玻璃鋼管線至今已超過40年，目前仍正常運行就是一例。

當今發達國家對復合材料在各領域應用技術的研究在加緊進行，并取得了很大的進展。近年來,我國對用復合管代替鋼管,解決油田管道嚴重腐蝕的問題也進行了多次的研究和探索，并取得了顯著的成效。在我國，自現在及今后相當長的一段時期，各類橋梁及房屋建筑結構的維修、加固及油田高壓管道將成為FRP 復合材料應用的側重點。

[1]胡幼奕.當前玻璃鋼材料新技術及發展趨勢[J].中國科技信息，2003-08-23.