连续缠绕玻璃钢管道的特点和相关标准

 

三种工艺玻璃钢管道的特点
定长：连续纤维 间歇法 多工位 低自动化
离心：短切纤维 间歇法 单工位 较高自动化
连续：连续纤维+短切纤维 连续法 高自动化信息化

定长缠绕工艺

是最早出现的玻璃钢管道成型工艺，为间歇式生产，其生产线属于半自动化生产设备，单根管道可以达到12m，产品质量的稳定性主要取决于操作工的熟练程度，而且生产效率低。结构承力层为连续纤维，无短切纤维，可以承受较高内压，层间强度低，外压易分层。

 

特点

设备简单，要求低，方便灵活

投资小，成本低

自动化程度有限

操作人员多，人为因素较多，稳定性相对较差

行业门槛低，生产厂家多，良莠不齐

生产效率较低

检验代价大

承插连接影响水力性能

离心浇铸工艺

离心浇铸工艺是将短切玻璃纤维、石英砂和树脂按比例喷到旋转的钢模中来加工管道的工艺，为间歇式生产，生产线是自动化生产设备，生产效率高，生产成本高，同时由于设备和工艺难于掌握，一直以来国际上基本就1家企业（HOBAS）在全世界授权生产。

结构承力层为短切纤维，无连续纤维，层间强度较高，一体性强，可以承受较高外压，因无连续纤维，在非预期损伤时易于爆管，引发次生灾害。国际上主要应用于无压顶管领域。

连续缠绕工艺

连续缠绕玻璃钢管道成型工艺，为连续式生产，生产线是全自动化生产设备，生产效率高，产品质量稳定，应用承载材料为连续纤维和短切纤维，连续纤维实现高抗拉强度，短切纤维联系整体，管壁一体性强，管道承受内外压能力均衡。

发展历史

上个世纪60年代末丹麦研制了第一台连续缠管机

我国在上世纪80年代也研制成功了连续缠绕制管设备

国际上发展迅速，得到广泛应用。目前国际上大型玻璃钢管道公司均采用连续缠绕工艺制造玻璃钢夹砂管，如AMIANTIT、Future、FLOWTITE等公司

但在国内发展缓慢。主要是由于设备价格及性能原因以及定长缠绕的冲击，近几年逐渐得到重视

特点

设备复杂，价格高，要求高，灵活性较差

自动化程度高，全程监控

操作人员少，人为因素少

行业门槛高，生产厂家少，比较规范

生产效率高，生产环境好

产品质量高且更加均匀稳定可靠

检验维修方便

长度不限

套筒连接，水力性能好

连续缠绕工艺

1.由轴向支撑梁和环向缠绕的闭环型钢带形成可调整内径的“模具”（连续缠绕管道为

外径系列的管道）。

2.主轴转动，钢带在凸轮盘、铝梁推进器的作用下连续轴向传送。

3.连续纤维、短切纤维、石英砂和树脂及助剂等材料按照轴向设计位置沿“模具”布置

并在程序计算控制器（PLC）和微机（PC）的控制下，精确计量下料。

4.微机控制远红外加热固化并自动调节加热功率。

5.按照设定的长度切割并修正管道端面。

全自动化的机械装置

从供料-缠绕-固化-切割-检测实现了真正意义上的自动化控制。整条生产线只需3-4人即可实施全程控制。

管壁“3D打印”成型

----3D打印的本质：增量制造、逐层叠加

原材料在计算机控制下沿轴向精确布料，经过每圈钢带即成型一层，管壁经几十个薄层堆积而成。这与3D打印的原理一样，而且单个薄层的厚度越薄，其一体性越强，性能越优异

全断面分布短切纤维：

短切纤维的添加一方面增强管轴向强度，另一方面起着管壁层间联系的作用。在环向缠绕纱层之间、在砂层内均分布有大量的短切纤维，这些细密分布在管壁中的短切纤维将管壁连成整体，在树脂完全浸润的情况下，管壁似均质管一样致密一体，因此管道的弯曲强度高，管壁截面抗渗能力

连续缠绕玻璃钢夹砂管道定义及其核心技术特征

连续缠绕玻璃钢管道是指以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂等无机非金属材料为填料，采用连续缠绕工艺方法制成，套筒式接头连接的管道。

英文为Continuous advancing mandrel Winding Fiberglass mortar Pipe 简称CWFP管。

其核心是连续缠绕工艺和套筒式接头。

连续缠绕工艺按照GB/T21238的定义：

连续缠绕工艺（英文continuous advancing mandrel method）是指在连续输出的模具上，把树脂、连续纤维、短切纤维和石英砂按一定要求采用环向缠绕方法连续铺层，并经固化后切割成一定长度管材的一种生产方法。

核心要素是连续输出的模具、连续纤维、短切纤维和环向缠绕

核心特征是管壁均匀分散的大量短切纤维（不低于管道质量的9%）

管壁结构的核心特征

管壁均匀分散的大量短切纤维（不低于管道质量的9%）

实现了管壁的上下左右的联系，实现了高地弯曲性能、层间性能、抗疲劳性能以及管道截面的水密封性能。

没有这个特征即使采用连续缠绕设备加工不能称为连续缠绕玻璃钢夹砂管道

连续缠绕玻璃钢夹砂管道的技术特点和关键特性

性能优异且稳定可靠

传统玻璃钢夹砂管道最担心的挠曲水平和弯曲强度指标，对于连续缠绕管道永远不用担心，富裕度大并且可以随时切样试验。

连续缠绕玻璃钢夹砂管“挠曲性能”和“弯曲强度”远优于传统玻璃钢夹砂管道，其挠度水平可达到国标规定值的2倍以上，弯曲强度可达到国标规定值的倍以上。

满足快速抢修

外径系列

套筒接头

管端水密封性

满足快速抢修要求，自此不再被排水不尽/带水作业等问题困扰。

生产过程环保性能好

作业环境好

排放少且可控

外径系列：

由于连续缠绕管道采用外径系列标准而实现方式是采用钢带成型的轮毂内径模具，因此要求管道的壁厚需严格双向控制，壁厚既不能大也不能小，不似其他两种工艺的壁厚要求是单向控制，即壁厚不小于某值即可，这样的壁厚要求也必然对管道的材料投放提出了比其他两种工艺更严苛的要求

套筒接头

重复加载弯曲性能优

DN500管道，SN8000，竖向位移42mm 100万次，结构无破坏1Hz

DN600管道，SN10000，竖向位移42mm，5000次重复加载，管壁无损伤

弯曲强度裕度大

连续缠绕工艺设计

钢带宽度

推进速度

供料速度

各组分比例

纱线规格

纱线间距

纱团数

内衬宽度

内结构层宽度

夹砂层宽度

外结构层宽度

外保护层宽度

连续缠绕夹砂管的基本认识

连续缠绕技术——高度自动化，具备工业的基础

连续缠绕技术——将成为玻璃钢管道的主要工艺

连续缠绕技术——管道厂家技术升级的方向

连续缠绕技术——行业未来投资的热点

连续缠绕夹砂管——应用会更加广泛，满足“供给侧” 改革的要求

《玻璃纤维增强塑料连续缠绕夹砂管》行业标准

2016年10月27工业和信息化部正式批准路通管业与北玻院作为牵头单位和主要起草单位联合起草行业标准《玻璃纤维增强塑料连续缠绕夹砂管》，并列入2016年第三批行业标准中的重点项目。

2016年11月在厦门召开了第一次工作会议。

2017年8月11-13日在福州召开了第二次会议。

2017年9月25-27日在乌鲁木齐召开了第三次会议。

预计2018年6月完成报批工作

标准立项的目的和意义

连续缠绕工艺是夹砂管道的一种重要工艺方法，技术发展非常迅速。随着国内连续缠绕工艺用原材料体系、生产设备、控制技术的发展和日渐完善，连续缠绕工艺已具备高度自动化，产品性能稳定可靠，整个工艺技术已经形成了一套完整的体系。连续缠绕工艺正在成为夹砂管道制造技术的发展方向。

行业标准的基本思路

目前，随着连续缠绕管道的发展及大量使用，连续缠绕夹砂管道的优异性能也正在被用户广泛认可和重视。而现有的管道标准（ GB/T 21238-2007 ）制定时为了考虑到国家标准的广泛性和适应性，标准中主要侧重于定长缠绕管道的性能指标，没有对连续缠绕管道的特殊性能做出专门规定，现有的国家标准不适用于对连续管道产品监督和质量管理。因此有必要在现行国家标准的基

础上，制定连续缠绕夹砂管道行业标准，对连续缠绕管道一些特殊性进行细化、补充和完善。

与国标的主要不同内容

在研究国标GB/T21238的技术内容基础上，本行业标准提高的技术指标和新增加的技术指标：

连续缠绕管道行业标准的特点

体现连续缠绕管道的高性能，发挥标准的行业技术引领作用。

确定连续缠绕工艺的定义和统一英文缩写（Continuous advancingmandrel Winding Fiberglass mortar Pipe 简称CWFP管）

明确CWFP管的核心特征是管壁均匀分散的大量短切纤维（不低于管道质量的9%）

轴向拉伸强度要求比国标大幅提高到50%

环向弯曲挠曲水平B提高30%，并在产品标记中予以明确，指导用户检测，（26％）

增加资料性附录：长期环向弯曲疲劳性能测试，鼓励进行相关测试，100万次重复加载，变形量为0-A水平的50%，例如SN5000Pa为6%变形量，100万次重复加载后，环刚度的不低于初始刚度的95%。

行业标准的作用

编制本行业标准，既是对目前标准体系的必要补充和完善，还可以有效提高玻璃钢夹砂管道相关标准的技术水平，加快标准更新速度，更是要规范连续缠绕玻璃钢夹砂管道的制造和应用，保证产品质量水平，规范玻璃钢管道行业的发展，促进企业的技术进步与产品的升级换代，充分发挥标准的引领作用。通过标准的规范统一和技术指标门槛的相对提高，限制低质量产品的生产和应用。为项目建设单位、工程施工单位、管道生产单位提供统一的评价标准，使工程建设项目在设计、制造、验收等环节实现有规可依。