FRP 玻璃鋼材料的力學(xué)性能與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

胡乃全

（大慶油田儲運銷售分公司研究所設(shè)計室，黑龍江 大慶 163453）

建筑學(xué)科的發(fā)展，在很大程度上依賴于性能優(yōu)異的新材料新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。我們不僅要求材料經(jīng)濟實用、易于施工，而且要求應(yīng)用后的工程產(chǎn)品性能有明顯提高。FPR 復(fù)合材料以其優(yōu)異的力學(xué)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(tǒng)的鋼管相比，除具備復(fù)合材料本身的一些優(yōu)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(shè)計使用壽命可達到三十年至五十年；（2）水力學(xué)性能優(yōu)良，纏繞玻璃鋼管道內(nèi)表面光滑，內(nèi)壁絕對粗糙度僅為0.01 mm，遠小于鋼管及鑄鐵管的內(nèi)壁粗糙度，可設(shè)計性、產(chǎn)品適用性強。（3）重量輕，安裝、運輸方便；（4）導(dǎo)熱系數(shù)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(yīng)用

由于我國油田大多已進入后期開發(fā)階段。為了穩(wěn)定原油產(chǎn)量，各大油田普遍采用注水工藝來增加地層壓力，提高產(chǎn)油量，從而達到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)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(jù)某項國內(nèi)油田的調(diào)查研究表明，由于在回注的污水中含有大量的腐蝕性物質(zhì)，這些物質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(nèi)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(nèi)襯外加玻璃布涂瀝青的加強防腐管道，投產(chǎn)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(nèi)防腐的污水回注系統(tǒng)，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(jīng)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(xiàn)出強勁的發(fā)展態(tài)勢。最早在我國油田安裝使用的高壓玻璃鋼管線已經(jīng)有了近20年，經(jīng)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(jīng)受了油田各種不同腐蝕條件的實際考驗。

國內(nèi)外的實踐經(jīng)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(xué)工業(yè)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(guān)心的玻璃鋼管的使用壽命問題，已由實際應(yīng)用中的試驗數(shù)據(jù)所證明。由于各油田的土質(zhì)條件、輸送介質(zhì)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(fā)達國家對復(fù)合材料在各領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)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(fù)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(xiàn)在及今后相當長的一段時期，各類橋梁及房屋建筑結(jié)構(gòu)的維修、加固及油田高壓管道將成為FRP 復(fù)合材料應(yīng)用的側(cè)重點。

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