国内石油化工项目中, 玻璃钢管道应用比较少, 应用于消防水系统中的则更少, 实际效果也不理想。全球主要玻璃钢管道生产厂家基本是国外公司, 国外玻璃钢管道规范比较完善, 国外项目中玻璃钢管道的应用也比较多。

在东南亚某炼化项目中, 我公司承接了几套炼油装置的总承包工程, 按照前端工程设计要求, 埋地消防水管道选用了玻璃钢管道。

本项目玻璃钢管道设计执行ASTM (美国材料与试验协会) 、AWWA (美国水工协会) 、API (美国石油协会) 、ISO (国际标准化组织) 等标准。

按照项目规定, 玻璃钢管道埋深至少1.5 m。设计人员把玻璃钢管道设计压力、车荷载、埋深、土壤参数、地下水位等技术参数和管道平面布置图提交厂家, 厂家计算得出管道壁厚见表1。

玻璃钢管道接口方式通常有3种:承插连接、抹包扎连接 (对接粘连) 和法兰连接。

承插连接 (见图1) 的优点是连接简单快捷、省时省力、安装费用低;缺点是在地基发生不均匀沉降时, 容易造成接口分离。

抹包扎连接 (对接粘连) 的优点是连接密封性能好, 接口强度高;缺点是现场施工速度慢, 安装费用高。

本项目业主要求采用抹包扎连接 (对接粘连) 。如图2所示, 管道对接后, 用玻璃钢纤维布交替铺层, 同时涂刷粘结剂和固化剂, 缠接至规定厚度。

抹包扎连接 (对接粘连) 中接口材料的准确用量与实际操作有关, 难以提前确定;而一些粘接剂的有效期相对于管道施工周期来说又比较短, 这就造成了由于缺少粘接剂而导致拖延施工进度的情况, 需要在施工过程中动态监控。

本项目玻璃钢法兰用于玻璃钢管道与碳钢管道、阀门连接处。玻璃钢法兰的压合面一般是平面^[1]。为保证密封效果, 本项目选用玻璃钢厂家推荐的EPDM (三元乙丙橡胶) 异型平垫片, 如图3。玻璃钢法兰所有紧固螺栓均需加垫圈, 螺栓扭矩遵照玻璃钢厂家建议。玻璃钢管尺寸示意见表2。

系统中消火栓、水炮与玻璃钢管道的连接方式见图4。

管道布置完成后, 设计人员将单管图发给厂家, 由厂家进行应力计算, 校核管件、法兰强度并提出阀门、法兰等集中应力值, 供设计支撑和固定点用。本项目阀门井中设固定支架如图5所示。

值得注意的是, 由于应力计算是厂家委托第三方进行, 而对方只接受计算书升版3次, 不能满足我们的实际要求, 导致现场的管道布置变动迟迟没有反映到计算书中, 造成后期施工返工。

系统承包商根据水泵设计和系统管网布置进行水击计算, 得出装置与系统接口各处的水击冲击力 (均小于10kN) 。经应力计算校核, 我公司范围内玻璃钢管道设计能够承受系统水击冲击力。

抹包扎连接 (对接粘连) 施工难度大, 为减少现场工作量, 本项目采取管段请购的方式:设计将单管图发给玻璃钢管道厂家, 厂家结合运输条件进行二次出图、分段预制。对于设计不能准确出图的部分材料, 采用“1根管道+1个管件”的部分预制方式, 以最大限度减少现场工作量。国外厂家供货周期较长, 为避免现场停工待料, 应适当考虑采购裕量, 并充分考虑试压管嘴等施工管件的采购需求。

(1) 培训。施工人员需要持专项证照上岗。玻璃钢管道厂家对现场施工人员进行了为期7天的培训, 并按照项目规定和ISO标准考试后发证。培训涵盖了玻璃钢管道施工、监理和检验内容。

(2) 施工环境。玻璃钢管道施工要求环境湿度不超过75%, 环境温度10~45℃ (同时高于露点温度3°以上) , 管底铺沙, 严格按规程施工。

(3) 接头质量检测。玻璃钢管道连接后, 最重要的是确定管道接头质量, 这直接关系到整条管道的使用寿命。接头质量检测方法有目检、超声波、染色穿透法等^[1]。本项目采用目检方式。

(4) 水压试验。本项目消防水管道设计压力为16bar, 试验压力为24bar, 压力保持时间4h^[2]。玻璃钢管道接口施工质量受工人技术水平影响较大, 本项目水压试验阶段发生了一些接口破裂情况, 造成返工。

(5) 阀门安装。由于阀门采购滞后于玻璃钢管道施工, 所以在管道施工阶段按照阀门长度预留了位置。但是玻璃钢管道缺乏韧性, 在阀门安装时发现已回填的管道已经无法调节, 阀门无法安装, 只能切割已安装管道调整法兰位置。为了防止这种情况发生, 应该提早启动消防水系统阀门的采购, 使得阀门安装与玻璃钢管道施工同步, 以避免返工。

(6) 施工阶段管道保护。本项目玻璃钢管道设计动荷载为20t重型车。现场施工阶段一些大型吊车荷载超过设计值, 因此需要对局部承重玻璃钢管道采取保护措施。本项目采用了两种管道保护措施:玻璃钢管道外加钢套管, 或者玻璃钢管道上方设置承重混凝土板 (见图6) 。

与碳钢管道相比, 玻璃钢管道具有重量轻、耐腐蚀、电绝缘性好、流体阻力小等优点^[3]。与此同时, 玻璃钢管道的应用对设计、采购、施工的要求比碳钢管道要高, 需要从管道招标阶段开始全程关注, 更早地提供设计要求, 协调供货商密切配合, 做好现场施工质量控制和管道保护, 以期取得满意的应用效果。