玻璃鋼管的特性及其在油田生產(chǎn)中的應(yīng)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(chǎn)中的應(yīng)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(huán)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(chǎn)中的應(yīng)用進行分析。

玻璃鋼管；特性；油田生產(chǎn)

由于石油、化學等物品屬于性質(zhì)不穩(wěn)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(shè)、石油儲罐、食品罐等制造的中通常需要用復(fù)合材料，玻璃鋼就是常見的復(fù)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(yōu)勢，可以承受彎曲、剪切和壓應(yīng)力。玻璃鋼是以玻璃纖維作為增強材料、合成樹脂作粘結(jié)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(yè)的發(fā)展，這些復(fù)合材料的種類也逐年增多，根據(jù)實際生產(chǎn)需求制造出的復(fù)合玻璃鋼管已經(jīng)在各類化工行業(yè)得到了推廣。

1 玻璃鋼管的特性

與傳統(tǒng)單一的鋼管材質(zhì)不同，高壓玻璃鋼管的結(jié)構(gòu)有著很大的差別，從內(nèi)到外依次由內(nèi)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(nèi)部介質(zhì)，有著優(yōu)良的抗磨損性、抗泄漏性以及耐腐蝕性，此外，還可以根據(jù)具體的生產(chǎn)要求在其中加入其他的物質(zhì)。綜合而言，玻璃鋼管的特性表現(xiàn)在幾個方面：

（1）玻璃鋼管質(zhì)量輕、硬度高。玻璃鋼的質(zhì)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(yīng)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(shù)更高，非常適宜應(yīng)用在油田輸送中，如，國內(nèi)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(yīng)用玻璃鋼管之后，管道故障顯著減少。此外，玻璃鋼管生產(chǎn)工藝簡單，與其他材質(zhì)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(yīng)用到化工防腐生產(chǎn)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(yīng)用簡單的工藝即可改變制造規(guī)格，壓力等級、剛度等級，從而更好的滿足實際生產(chǎn)制作的需求，應(yīng)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(xiàn)變形問題。

（4）玻璃鋼是優(yōu)良的隔熱材料，導(dǎo)熱率與金屬相比是它的1%甚至1‰，在瞬間超高溫情況，質(zhì)量并不會受到影響。如在發(fā)射火箭時，玻璃鋼管的應(yīng)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(huán)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(fā)生樹脂大分子氧化的問題，使材料變脆。數(shù)據(jù)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(chǎn)中的應(yīng)用

雖然玻璃鋼管有其缺點，但是它自身的優(yōu)點依然非常突出。目前開看，玻璃鋼管主要應(yīng)用于石油行業(yè)與化工行業(yè)中，在我國石油化工行業(yè)的發(fā)展下，管道腐蝕問題日益嚴重，一方面，管道數(shù)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(jīng)濟的發(fā)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(chǎn)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(dǎo)致管道維修和建設(shè)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(chǎn)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(lǐng)域得到廣泛的推廣，截止到2015年年底，美國油田企業(yè)應(yīng)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(guān)于玻璃鋼管的壽命問題，實際試驗數(shù)據(jù)顯示，由于不同油田的輸送介質(zhì)、土質(zhì)條件、防腐處理情況不同，玻璃鋼管的使用壽命也會出現(xiàn)一定的差異。目前，歐美等發(fā)達國家的玻璃鋼管技術(shù)已經(jīng)非常成熟，我國石油行業(yè)可以借鑒其他國家的發(fā)展經(jīng)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(zhì)量控制難度高，使我國玻璃鋼管的推廣受到限制，這一技術(shù)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(fā)，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(yīng)用在海洋、沼澤等惡劣環(huán)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(shù)的發(fā)展，玻璃鋼管的特性可以不斷加以完善，逐步取代傳統(tǒng)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(yōu)良、使用壽命長，隨著國內(nèi)油田工況的日益惡劣，開發(fā)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(yè)的發(fā)展。與發(fā)達國家相比，我國玻璃鋼管的研發(fā)還處在初級階段，有一些技術(shù)難關(guān)尚未攻克，在下一階段下，我國要重視玻璃鋼管方面的技術(shù)研發(fā)，著力解決玻璃鋼管的脆性問題，運用先進技術(shù)提升玻璃鋼管的剛性。此外，還要統(tǒng)一標準，完善管理體系，規(guī)范市場秩序，設(shè)定統(tǒng)一標準，這樣才能促進玻璃鋼管產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展。

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