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1 引言
管道是现代工业中流体（气体或液体）输送的重要材料，传统的管道有钢管、混凝土管和铸铁管，但由于其易锈蚀、质量大，已不能满足现代工业的需要，又由于玻璃钢的诸多优势，使得玻璃钢管道（简称GRP管）应运而生[1、2]。
玻璃钢管是玻璃纤维增强塑料管道的简称，它广泛应用于石油、化工、供水、排污、灌溉、供气、污水处理、能源、采矿、海洋开发等诸多领域。
表1.1 各种材质管道的性能[3]
性 能 环 向 拉 伸 强 度 （MPa） 轴 向 拉 伸 强 度 （MPa）
比 强 度 （MPa） 热 导 系 数 （kcal / m·h·℃）
RPMP 360 550 200 0.25
钢管 480 480 61.5 27.2
铸铁管 150 135 20.8 15.0
混凝土管 2.1 2.1 0.8 2.1
与传统管道相比，玻璃钢管道具有很多优点：
① 耐久性好 金属和混凝土管的防锈、耐化学腐蚀性差，容易生锈； ② 比强度高 比钢管略低，但密度仅为钢管的四分之一，因此，比强度高； ③ 质量轻 玻璃钢管的密度较小，质量较轻；
④ 造价低、寿命长 玻璃钢管的原材料较便宜，寿命一般在50年之上； ⑤ 无污染 关闭无杂质剥离和脱落、无腐蚀结垢，不会产生微生物； ⑥ 电绝缘性好 玻璃钢为非导体，其电绝缘性优异；
⑦ 可设计性强 可根据玻璃钢管使用情况，对其性能及连接方式进行设计。 综上所述，玻璃钢管的综合性能优于其他材料管道，特别是用在有腐蚀介质的条件下，玻璃钢管的使用寿命比钢管长几倍，体现出明显的经济效益。
该设计内容是内径d=370mm，工作压力Pw=0.5 MPa，支撑架距离L=400cm，介质为H2S气体的架空管道，利用玻璃钢管道耐腐蚀、寿命长、可设计性强等优点，可以分别对其造型、性能、结构、工艺、连接、安装和检测等方面进行设计，下面介绍一下各个设计方法。
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2 造型设计
设计条件：玻璃钢架空管设计，设计任务：内径d=370mm，工作压力Pw=0.5MPa，支撑架距离L=400cm，介质为H2S气体，使用温度为80℃，安全系数K=10，管道连接处不允许产生相对位移，连接管件为弯管。
因为设计条件中工作压力Pw=0.5 MPa，使用内压：0-1.6 MPa低压管、1.6 MPa -4 MPa中压管、5 MPa -30 MPa高压管，所以选用低压管。
图2.1 管道造型主视图
图2.2 管道造型俯视图
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如图2.1、2.2所示，设计选取6米定长玻璃钢管道，根据所给设计条件可将管道连接设计成玻璃钢管道与90°弯管对接包缠连接，这样可以使连接更为方便，且气密性也比较好。包缠高度和宽度应根据实际情况决定。该设计中架空管道可以采用固定支架。
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3 性能设计
玻璃钢的性能主要取决于原材料的种类和用量。原材料又可分为两个部分：树脂原料和增强材料。
3.1 树脂基体
树脂是玻璃钢的基体材料，树脂在玻璃钢中，一方面将玻璃纤维粘结成一个整体，起着传递载荷的作用，另一方面又赋于玻璃钢各种优异的性能，其中包括耐蚀性能[4、7]。玻璃钢所用的树脂原料主要有:聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂及其相关改性树脂，依据树脂的分子结构不同，其性质也各不相同。 3.1.1 聚酯树脂
主要是指不饱和聚酯树脂，由线型不饱和聚酯与有聚合能力的单体混溶而成。聚酯树脂耐酸、耐水性好，耐热温度为60～120℃，机械性能、电气性能和工艺性好，固化时无挥发物，并且价格低廉。 3.1.2 环氧树脂
典型的环氧树脂是指在聚合物分子链中含有反应活性环氧基的一类聚合物。环氧树脂是线型结构，呈热塑性。由于在分子结构中含有活泼的环氧基以及轻基、醚键等，故可与多种类型的环氧树脂固化剂发生交联固化反应，生成体型网状结构高聚物。其中用于玻璃钢行业的环氧树脂多为E型环氧树脂及双酚A型环氧树脂。环氧树脂具有优良的粘接性，优异的力学性能，收缩率和吸水性小，耐化学腐蚀性，电绝缘性以及耐热性良好(热变形温度高)[1]。 3.1.3 酚醛、呋喃树脂
酚醛树脂常用的有苯酚甲醛树脂及其改性树脂，常用于玻璃钢行业的为热固性酚醛树脂。呋喃树脂是由糠醛或糠醇本身进行均聚、或者与其他单体进行共缩聚而得的缩聚产物。酚醛玻璃钢具有优良的力学性能、耐烧蚀性、耐水性、耐化学腐蚀性。
3.2 纤维
玻璃钢所用纤维主要是玻璃纤维。玻璃纤维是玻璃中的承力部分，它不仅能够提供玻璃钢的强度和弹性模量，而且能够减少收缩变形，提高变形温度和低温冲击强度等。
玻璃纤维主要分为无碱玻璃纤维(E玻璃纤维)、中碱玻璃(C玻璃纤维)纤维和高碱玻璃纤维(A玻璃纤维)。高碱玻纤已很少使用。而常用无碱和中碱纤维是存在一定的性
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