玻璃鋼管的特性及其在油田生產中的應用

王靖喜

（湖南省長沙市麓山濱江中學 410006）

玻璃鋼管的特性及其在油田生產中的應用

王靖喜

（湖南省長沙市麓山濱江中學 410006）

玻璃鋼管也稱玻璃纖維纏繞夾砂管（RPM管）。主要以玻璃纖維及其制品為增強材料，以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂等為基本材料，以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料作為主要原料，具有耐腐蝕、電絕緣、隔熱的性能。本文主要針對玻璃鋼管的特性及其在油田生產中的應用進行分析。

玻璃鋼管；特性；油田生產

由于石油、化學等物品屬于性質不穩定的化學品，單一的材料無法保證其在儲存、運輸過程中的安全性，因此，在石油管道建設、石油儲罐、食品罐等制造的中通常需要用復合材料，玻璃鋼就是常見的復合材料。玻璃鋼既具有耐腐蝕、電絕緣、隔熱的性能，又兼具鋼鐵材料的優勢，可以承受彎曲、剪切和壓應力。玻璃鋼是以玻璃纖維作為增強材料、合成樹脂作粘結劑的增強塑料，也可以稱之為玻璃纖維增強塑料。隨著我國玻璃鋼事業的發展，這些復合材料的種類也逐年增多，根據實際生產需求制造出的復合玻璃鋼管已經在各類化工行業得到了推廣。

1 玻璃鋼管的特性

與傳統單一的鋼管材質不同，高壓玻璃鋼管的結構有著很大的差別，從內到外依次由內防腐層、防滲漏層、玻璃增強層、外防腐層組成，其外防腐層采用了80%以上的富樹脂層，可以有效保護內部介質，有著優良的抗磨損性、抗泄漏性以及耐腐蝕性，此外，還可以根據具體的生產要求在其中加入其他的物質。綜合而言，玻璃鋼管的特性表現在幾個方面：

（1）玻璃鋼管質量輕、硬度高。玻璃鋼的質量只有碳鋼的1/4～1/5，但是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，因此被廣泛應用在火箭、宇宙飛行器、高壓容器的制造中。

（2）安全性高、防腐蝕、維修費用低。與其他材料相比，玻璃鋼管安全系數更高，非常適宜應用在油田輸送中，如，國內勝利油田孤東采油廠之前采用不銹鋼輸送聚合物溶液，在應用玻璃鋼管之后，管道故障顯著減少。此外，玻璃鋼管生產工藝簡單，與其他材質相比，更容易維修，維修費用也較低，玻璃鋼也是良好的耐腐蝕材料，并且不斷應用到化工防腐生產中，并逐步的取代了碳鋼、不銹鋼等材料。

（3）可塑造性強。一般玻璃的耐拉強度只有普通鋼材的1/8，但是將玻璃融化拉伸成玻璃纖維之后，它的耐拉強度大大增加。它的制造工藝非常簡單，只要應用簡單的工藝即可改變制造規格，壓力等級、剛度等級，從而更好的滿足實際生產制作的需求，應用范圍廣泛。當然，任何事物都有正反面，玻璃鋼雖然可塑性強，但是在使用過程中也容易出現變形問題。

（4）玻璃鋼是優良的隔熱材料，導熱率與金屬相比是它的1%甚至1‰，在瞬間超高溫情況，質量并不會受到影響。如在發射火箭時，玻璃鋼管的應用能夠有效的保護宇宙飛行器。雖然玻璃鋼管的隔熱性強，但是如果長期處于高溫環境下，其耐熱性也會受到影響。因為玻璃鋼管基體樹脂是高分子材料，在高溫下容易發生樹脂大分子氧化的問題，使材料變脆。數據顯示，玻璃鋼管的最佳使用溫度在-50～+100℃之間，超出這個范圍，它的壽命將會大幅降低。

2 玻璃鋼管在油田生產中的應用

雖然玻璃鋼管有其缺點，但是它自身的優點依然非常突出。目前開看，玻璃鋼管主要應用于石油行業與化工行業中，在我國石油化工行業的發展下，管道腐蝕問題日益嚴重，一方面，管道數量不斷增加，一方面，腐蝕問題也不容忽視，所以急需尋找一種耐腐蝕的材料來緩解管道的運輸壓力。近年來，隨著中國經濟的發展，私家車擁有率越來越高，對油量的需求也越來越大，為了增加油的產量，我國大部分油田進入二次和三次采油階段。石油本身對管道的腐蝕性就很大，尤其是一些酸性油田，對套管的腐蝕是十分嚴重的，二次和三次采油更增加了管道的壓力，導致管道維修和建設費用大幅上升，且維護工序非常的麻煩，嚴重影響了油田工作效率。在20世紀50年代，美國率先在油田生產中使用玻璃鋼管，事實證明，玻璃鋼管使用壽命長，維修費用低，省去了很多麻煩，此后，玻璃鋼管在美國油田領域得到廣泛的推廣，截止到2015年年底，美國油田企業應用玻璃鋼管的長度達到百萬公里，并且還在以每年5～10%的速度遞增。關于玻璃鋼管的壽命問題，實際試驗數據顯示，由于不同油田的輸送介質、土質條件、防腐處理情況不同，玻璃鋼管的使用壽命也會出現一定的差異。目前，歐美等發達國家的玻璃鋼管技術已經非常成熟，我國石油行業可以借鑒其他國家的發展經驗。就我國的情況來看，在20世紀70年代開始引入玻璃鋼管，但是由于檢測手段落后，質量控制難度高，使我國玻璃鋼管的推廣受到限制，這一技術還有待我們進行深層次研究。

3 展望

在新形式下，隨著油田二次及三次的開發，對管道的性能要求也越來越高，玻璃鋼管長距離、耐腐蝕、抗高壓等特性非常適合應用在海洋、沼澤等惡劣環境中，相信在不久的將來，玻璃鋼管的使用也將越來越廣泛，并且隨著技術的發展，玻璃鋼管的特性可以不斷加以完善，逐步取代傳統的管道類型。與普通鋼管相比，玻璃鋼管有著良好的耐腐蝕性、性能優良、使用壽命長，隨著國內油田工況的日益惡劣，開發長距離高壓的新型玻璃鋼管成為了一個大勢所趨，只有做到這一點，才能夠促進油田企業的發展。與發達國家相比，我國玻璃鋼管的研發還處在初級階段，有一些技術難關尚未攻克，在下一階段下，我國要重視玻璃鋼管方面的技術研發，著力解決玻璃鋼管的脆性問題，運用先進技術提升玻璃鋼管的剛性。此外，還要統一標準，完善管理體系，規范市場秩序，設定統一標準，這樣才能促進玻璃鋼管產業的有序發展。

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