玻璃鋼管道手糊成型施工技術

鐘澤發 唐定國

中國化學工程第七建設有限公司 四川成都 610100

纖維纏繞玻璃鋼管道（FRP）的應用開始于20 世紀50 年代初期。其具有以下特性：耐腐蝕、水力學性能優良、重量輕安裝運輸方便、力學性能合理、導熱系數低、熱應力小、接頭少、連接方式多樣靈活、使用壽命長、安全可靠、電絕緣性能好、不生銹、防污抗蛀等。目前，玻璃鋼管道工業發展很快，年產量日趨增加。我國給排水、石化等行業也在逐漸增加玻璃鋼管道的使用量。

云南鹽化“雙十”項目的燒堿裝置和PVC 裝置中所有酸性腐蝕介質的工藝管道均采用玻璃鋼管。玻璃鋼管道的接頭方式有多種，主要包括承插膠接、平端對接、（活套）法蘭連接、（帶鎖緊裝置）O 形圈連接等，可根據具體施工條件，靈活選擇接頭方式。根據施工要求，本工程主要采用平端對接及法蘭連接的方法。在施工過程中，由于沒有可借鑒的工程先例，施工經驗不足，現場應用出現一些問題。但通過這次施工應用實踐，掌握了玻璃鋼管道的具體施工技術，并在較短工期內順利完成施工任務。以下重點介紹玻璃鋼管道手糊成型施工方法。

1 施工準備

玻璃鋼管道手糊成型施工制作安裝程序如圖1 所示。由于玻璃鋼管道與常規金屬管道的施工完全不同，所以要特別關注施工準備工作。

圖1 玻璃鋼管道制作安裝程序示意圖

1.1 原材料

原材料進場后，必須檢查其規格、質量是否符合要求，管道、管件等玻璃鋼制品是否有破損。對樹脂應根據出廠說明確定是否在有效期內，如無說明或黏度過大時應進行檢查，合格后才能使用。其他輔助材料應根據實際情況進行必要的分析試驗。原材料和配好的復合材料均需加蓋貯存于陰涼干燥的庫房內，并標明名稱、性能等參數。

1.2 施工機具

根據玻璃鋼管道施工的實際情況，施工過程需要用到的機具設備（管道施工一般擁有的機具設備未列其中）種類如表1 所示。輔助材料說明如表2 所示。

表1 機具設備種類

表2 輔助材料說明

1.3 施工環境及技術

在室外施工時應搭設棚蓋，以防雨、防曬、防風沙。在室內施工應注意通風，樹脂、促進劑、固化劑、丙酮等都具有揮發性，且空氣中濃度過高對人體有害。

根據管道的壓力要求和施工條件選擇原材料和合適的施工配比，并進行試配和試件物理性能的判定。

2 樹脂材料配制及施工要點

2.1 樹脂的參考配合比及配制工藝

選用適當的配制比例，配制出的樹脂膠料就如同金屬管道選擇正確的焊條進行焊接一樣重要。

現以云南鹽化“雙十”項目施工過程中所使用的內襯樹脂（MFE- 3 樹脂）、結構樹脂（P65- 901）及外層防紫外線樹脂的配制過程為例，介紹樹脂膠料的配制比例及配制工藝要點。由于樹脂材料品種很多，選用的固化劑、促進劑配套體系有一定差別，樹脂的性能也各不相同，故應根據玻璃鋼管道生產廠家提供的配方及現場實際情況進行配制。樹脂的施工配合比（重量比）如表3 所示。

表3 樹脂的施工配合比（重量比）

（1）由于樹脂的配合比可受溫度、濕度、陽光照射等環境因素的影響，所以使用某一比例配方時，一定要取少量做現場試配。

（2）固化劑（白配方）需在使用前再加入，加入固化劑（白配方）的樹脂將在30～45min 內初凝，達到一定粘稠度無法流動。

2.2 配制工藝要點

將樹脂（包括內襯樹脂MFE- 3、結構樹脂P65- 901、防紫外線樹脂）按需要量稱取并加入容器內（塑料桶或塑料盆，按現場所需情況定），按比例加入促進劑（紅配方）；攪拌均勻后，再加入固化劑（白配方）繼續進行攪拌，攪拌均勻即制成樹脂膠料。配制過程中的注意事項：

（1）樹脂和促進劑可在使用前大量配制，配制形成初級樹脂膠料。但初級樹脂膠料和固化劑的作用是放熱反應，一次配制量過大不易散熱。因此，膠料切不要大量配制，應隨配隨用，在初凝期（一般為30～45min)內用完。施工過程中發現凝聚、結塊等現象，不得繼續使用。

（2）配制材料時，嚴禁將引發劑和固化劑直接混合。引發劑和固化劑的用量應視施工環境溫度、濕度、工作特點及原材料等進行調整。施工前，應做現場試樣，并留出試樣待查。

3 玻璃鋼管道手糊成型施工要點

3.1 坡口的打磨

玻璃鋼管道坡口使用安裝在砂輪機上的砂盤進行打磨，主要目的是將管子的內襯層、結構層完全暴露出來，以便使對應的粘接材料更好結合，增強兩個管件之間的粘接強度。同樣，玻璃鋼高頸法蘭也要進行充分打磨，達到與管子同樣的效果。

3.2 玻璃纖維材料的準備

玻璃纖維是構成玻璃鋼管道的主要材料，一般可分為長纖維和短纖維。根據使用的原材料，玻璃纖維有以下幾種：E 玻璃纖維，普通無堿玻璃纖維，絕緣性能高；C 玻璃纖維，耐酸用低堿（約10%以下）玻璃纖維；A 玻璃纖維，有堿（10%以上）玻璃纖維；S 玻璃纖維，高強度玻璃纖維。常用的玻璃纖維及其織物有以下幾種：

（1）纏繞紗：玻璃纖維粗紗是以適當根數（通常為60根）合股的玻璃纖維束。一般以圓筒形收卷。無捻粗紗一般與其他纖維制品配合使用，主要用于填充死角或局部增強等部位。

（2）玻璃纖維布：玻璃纖維布是用玻璃纖維織成的布，是玻璃管道施工中最常用的玻璃纖維織物，其優點是形變性好，易被樹脂浸潤，能提高玻璃管道的剛度以及耐沖擊性能好。

（3）短切玻璃纖維氈：把粗紗切成適當的長度（約5mm），無方向而均一厚度的堆積，加粘合劑而形成氈狀的玻璃纖維織物。其優點是形變性好，易被樹脂浸潤，氣泡容易排除，施工方便。

（4）玻璃纖維織物：把單紗本身或按規定粗細并捻的紗線編織而成。

（5）短切玻璃纖維：將玻璃纖維絲束或粗紗切割成一定的長度（3～50mm）。

（6）表面氈：密織的玻璃纖維制品，類似于短切氈，但厚度很薄，不到0.5mm 厚。用于內外表面，作用在于保證表面的光滑美觀。

玻璃鋼管道手糊成型用的玻璃纖維材料在使用前保持不受潮濕、不沾染油污。玻璃纖維材料的剪裁很重要，材料應根據坡口尺寸、性能要求和操作的難易按現場實際需要情況預先剪裁，以便提高工效和節約用布。玻璃纖維材料不得折疊，以免產生皺紋，因為粘貼糊制是褶皺出易產生脫層、氣泡。為便于施工，最好采用圓筒將玻璃纖維布等材料卷好，使用時轉動圓筒，逐步將材料放出。

3.3 手糊成型工藝各工序要點

（1）內襯層的制作：用毛刷蘸內襯樹脂膠料將表面氈粘貼在坡口最底層，并用毛刷縱橫可刷一遍，保證表面氈與坡口、管壁緊密粘貼無氣泡。然后將用浸內襯樹脂纏繞紗(即俗稱長絲)順坡口一周塞填在坡口處，此處需要注意的是纏繞紗一定要在坡口處拉緊，否則后續工序中容易出現氣泡、脫層。緊接著用毛刷蘸樹脂膠料將短切氈粘貼滿在坡口打磨要求寬度處，一定要將樹脂膠料浸透短切氈，同時用壓輥反復滾壓使充分滲透膠料，擠出氣泡和多余的膠料。不等膠料固化即將按設計要求寬度的玻璃纖維布（0.4 布）纏繞粘貼在坡口連接處（玻璃纖維布的纏繞粘貼方法與傷員纏繞紗布同理），粘貼第一層玻璃布，并用蘸樹脂膠料的毛刷將玻璃纖維布貼緊壓實，并用壓輥反復滾壓使充分滲透膠料，擠出氣泡和多余的膠料。待檢查調整合格后，不等膠料固化按同樣方法連續粘貼，直至達到設計要求的層數和厚度。

（2）結構層的制作：待內襯層初步固化、不粘手時，開始在內襯層外粘貼結構層。粘貼一層短切氈，要求與內襯層短切氈制作相同。不等膠料固化即將按設計要求寬度的玻璃纖維布（0.4 布）纏繞粘貼在坡口連接處，要求與內襯層玻璃纖維布（0.4 布）制作相同。待檢查調整合格后，不等膠料固化按同樣方法連續粘貼，直至達到設計要求的層數和厚度。

（3）內封口的制作：首先對管道內口進行清潔，使管道達到一定的清潔度。用浸內襯樹脂纏繞紗(即俗稱長絲)沿坡口內側一周塞填在坡口處，然后用內襯樹脂依次粘貼短切氈、表面氈。要求與內襯層同樣材料粘貼相同。

（4）防紫外線涂層的制作：用毛刷蘸防紫外線樹脂膠料將表面氈粘貼在結構層外，并用毛刷縱橫可刷一遍，保證表面氈與結構層粘貼緊密無氣泡。

（5）玻璃鋼管道手糊成型口的養護：玻璃鋼管道施工后，需經常溫養護方可交付試壓、清洗等工序。玻璃鋼管道的常溫養護期為6～7d。

3.4 施工工具的使用和保護

（1）在工作完成后，須將使用過的工具（如刷子、壓輥等）浸泡在丙酮中，否則工具上樹脂硬化后工具將不能使用。

（2）工作中膠皮手套需涂抹上地板蠟，防止樹脂粘在手套上硬化后使手套無法使用。可增加手套的使用次數。

玻璃鋼管道結構示意圖如圖2 所示。

圖2 玻璃鋼管道結構示意圖

4 玻璃鋼管道手糊成型施工質量保證

為了保證玻璃鋼施工質量，施工人員應熟悉玻璃鋼管道的原材料、對接工藝單及所用的工具。操作過程中要有兩人以上，當管道管徑≥300mm 時最好有4 人以上共同操作，操作要有技術員指導，負責檢查是否按對接工藝單規定的要求進行施工，并對施工質量進行目測檢查。同時，對于施工完畢的玻璃鋼管口，需按設計規定進行必要的壓力強度試驗，壓力試驗為工作壓力的1.5 倍或按設計規定執行。主要檢查管道接口及法蘭連接處有無滲漏等，試驗介質一般為液體；當試驗壓力≥0.6MPa 時，嚴禁使用氣體介質作為試驗介質。為保證施工質量，施工玻璃鋼管道時，需注意以下幾點：

（1）做好安裝材料、工具、勞保用具。

（2）檢查需安裝管道有無破損、雜物等（如有問題應予以處理）。

（3）將需安裝的管道端口打磨成坡口至內襯層，不得漏磨，在兩管打磨邊緣應套上同規格的卡環。

（4）安裝的接口不得出現炸裂、流膠、氣泡等任何影響制品性能和外觀的缺陷。

（5）對糊制處如有缺陷應打磨修補，直至無缺陷后再整體打磨并刷膠（加紫外線吸收劑）。

（6）對安裝的原材料注意保護，不得與水、火接近。以免造成不必要的損失。

（7）注意紅、白兩種配方的放置，兩種配方以及相關的量杯應隔離存，注意防火。

（8）安裝工具如：毛刷、壓輥、剪刀等接近樹脂膠的工具用完24h 放入丙酮浸泡。

5 玻璃鋼管道手糊成型施工的安全防護

（1）玻璃鋼管道工程中的許多原材料，如樹脂、促進劑、固化劑等，都具有不同程度的毒性或刺激性，使用時或配制時要有良好的通風條件。操作人員應在施工前進行體格檢查。患有氣管炎、心臟病、肝炎、高血壓者以及對某些物質有過敏反應者均不得參加施工。

（2）施工過程中不慎與腐蝕或刺激性物質接觸后，要立即用水或乙醇沖洗。

（3）在配制、使用丙酮等易燃材料的施工現場，應嚴禁煙火，并應備置消防器材。還要有適當的通風。

（4）在施工中，施工人員要戴膠手套，避免和樹脂等化學物質直接接觸。

6 結語

在實際工程中，由于玻璃制品品種繁多，其用途也各有所不同，施工方法及用料也應做相應調整和修改。在云南鹽化“雙十”項目10 萬t/ a 燒堿裝置和PVC 裝置中，所有含HCL 管線均采用FRP 管。其規格主要DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600、DN700。管道長度約4000m，最大設計壓力0.40MPa。連接方式主要有對接式連接和法蘭連接共兩種。對接管口約1400 個，均采用手糊成型施工，所有管道施工完畢后均按規范要求的強度試驗壓力0.60MPa 進行強度試驗，試驗結果完全滿足設計要求。