新型(湿法)连续缠绕玻璃钢管生产线项目分析2010.09.doc

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项目分析：

新型（湿法）连续缠绕玻璃钢
管材生产线

青岛朗通机器有限公司
二零一零年十月

目 录：

一、立项依据

二、项目简介

三、玻璃钢管的性能及特点

四、连续缠绕玻璃钢管生产线设备和工艺流程

五、生产能力和管材成本比较

六、资金概算、人员配置

七、生产线车间占地

八、成本核算、经济效益分析

九、环保

十、结论

一、立项依据
●连续缠绕玻璃钢管材生产线符合国家的相关产业政策,市场发展潜力巨大
国家建设部化学建材协调组在《“十五”规划纲要》中指出：“加速淘汰耗能高、寿命短、不符合节能环保政策的落后产品，大力推广使用新型化学建材，在2010年城市排水管系统，基本淘汰混凝土管、钢筋水泥管及铸铁管”。上海市已率先在1998年发文禁止使用≤φ400mm的埋地水泥管和铸铁排水管，推广使用环保型排水管。从此我国各省市陆续出台了限制、禁止使用一部分规格的埋地水泥管和铸铁排水管，推广使用环保型排水管。2002年国家建设部出台了在市政管网工程中禁止使用≤Ø600mm的埋地水泥管和铸铁排水管的政策。当时在国内取而代之的产品是塑料缠绕管道，产品规格为Ø400-2600mm.但通过几年的运行，塑料管道暴露了许多难以克服的弊端，比如：承压低、刚性差、适温变性能弱、成本高、施工要求高等。因此玻璃钢管道是替代上述管道的理想产品，而且玻璃钢管道具有埋地水泥管和铸铁管的刚性。体现出非凡的物理性能和良好的耐酸碱化学性能。青岛朗通机器有限公司推出的连续缠绕玻璃钢管材生产线正适用于新型化学管道的生产，与国家节能降耗的政策相吻合，该生产线制造的大口径玻璃钢管则可应用于给排水主干线，符合国家2010年发展规划纲要。
随着塑料工业和新型化学建材的发展，特别是在世界各国都大力发展玻璃钢管道以取代埋地水泥管、铸铁管、陶瓷管、塑料及其他材料输送管的有利条件下，朗通公司推出综合造价低、米重轻、强度高、耐腐蚀、无污染、寿命长、不渗漏、内壁光滑、易于安装（最大口径能够达到Ø4000mm）的连续缠绕玻璃钢管材生产线，必将会独占市场鳌头。产品广泛应用于市政建设、高速公路、住宅小区、运动场、广场、矿山、农业、水产养殖、船舶、污水处理等领域的给水、排水、输水管路，市场容量非常巨大。
目前国内绝大部分厂家都采用内芯单根断续往复缠绕法生产玻璃钢夹砂管道，其特点是单根定长往复缠绕生产，设备造价低，车间占地面积大，成型模胎数量多，设备自动化程度低，操作麻烦，需要若干工序，劳动强度大，生产效率低，工作环境恶劣，管材质量不稳定，长度尺寸不易调整，尤其是大口径的管材，相应的制造成本增加。为了弥补和改进这种生产工艺的不足，国际上只有几个发达国家（挪威、意大利、英国等）研发、研制出新型的连续缠绕玻璃钢管生产技术。青岛朗通开发研制的具有独立专利权的连续缠绕玻璃钢管材生产线，填补了国内空白，各项技术指标达到国际先进水平。

二、项目简介
1．玻璃钢管简介
玻璃钢管是众多玻璃钢制品中的一种。它作为一种新型的输水管材具有适用范围广、质量轻、强度高、耐腐蚀、寿命长、不渗漏、内壁光滑、抗震性能好、安装方便、运输费用低等优势，愈来愈得到人们的认可，特别是与钢管、铸铁管、塑料管、水泥管相比，它所具有的综合性优势为玻璃钢管的大量采用提供了广阔的发展前景。
1.1 玻璃钢管的结构特点
玻璃钢又称作玻璃纤维增强塑料，其中的玻璃钢管材是由玻璃纤维、不饱和聚酯树脂和石英砂填料组成的新型复合管道。玻璃钢管具有系列优良的特性，在欧美等发达国家是应用相当广泛的工业管材之一，并制定了完善的管材产品标准和工程设计、安装规范。玻璃钢管材制造工艺主要采用计算机控制纤维缠绕法和离心浇铸两种方法成型。
纤维缠绕管材管壁结构从内到外依次为：内衬层、内部缠绕层、树脂砂浆层、外部缠绕层、外部保护层。内衬层起防腐、防渗作用，缠绕层与树脂砂浆层担负管道的强度和刚度作用，外保护层起抗老化、防腐蚀、抗日晒的作用，是符合材料可设计性的最优体现。
纤维缠绕法分连续缠绕法与往复缠绕法，连续缠绕工艺是在芯模上，用长纤维玻璃丝、树脂、单向纤维、砂以一定的斜角径向连续缠绕，可生产任意长的管段，它的承水压能力一般在1．6 MPa以下；往复缠绕工艺是在芯模上，用长纤维玻璃丝，以一定的斜角径向交叉缠绕，对于有高刚度要求的管材可以加砂，但承受内压较高的管材一般不加砂。

1.2 连续缠绕玻璃钢管材与其他管材性能比较：

项 目
连续缠绕玻璃钢
管材
预应力钢套筒混凝土管材
预应力混凝土管材
钢 管
球墨铸铁管材
输水能力（M3/S）
6.8
6.8
6.8
6.8
6.8
糙率系数
0.0084
0.013
0.013
0.011
0.011
管道直径（mm）
2000
2400
2400
2200
2200
单根长度（12m）
12
6
4

5
使用寿命（年）
50~70
<50
30
10~20
30
抗内压（MPa）
0.6
0.4
0.6
0.6
0.6
抗外压（MPa）
覆土深度6m
覆土深度6m
覆土深度6m
覆土深度6m
覆土深度6m
防渗性
具有很好的防渗性
管身的防渗性能较好
防渗性能一般
防渗性好
防渗性比钢管要好
耐腐蚀性
非常好，不需另作防腐的保护性措施
在特殊条件下需作防腐措施，并作阴极保护
在特殊条件下需作防腐措施，并作阴极保护
耐腐蚀性差，需作大量的防腐蚀处理
有时需要防腐蚀处理
安全性
经国家卫生部门检测，符合国家饮用水标准
无毒，对水质无污染
无毒，对水质无污染
存在锈蚀问题，对水质有污染
存在锈蚀问题，对水质有污染
设计、生产标准
JC/T838-1998
AWWAC304
AWWAC301
GBJ69-84
GB5696-94
接头形式
橡胶玻璃钢复合专用承插连接
滑动橡胶圈单密封、承插连接
柔性橡胶圈密封
焊接
承插
接头是否可以偏转
可以3度
可以3度
不可以
不可以
不可以
接头个数
1个/12M
1个/6M
1个/4M
很多
1个/8M
能否接头试压
可以
不可以
不可以
不可以
不可以
安装速度
较快
一般
较慢
非常慢
一般
爆管现象
无
有
有
有
有
维修方便程度
如需维修
非常方便
不便
不便
不便
不便
1.3 玻璃钢管与混凝土预应力管的综合造价比较
以管顶覆土1.5m、管线长度10km，预应力砼管DN1200mm（内径1000mm）、连续缠绕玻璃钢管DN1000mm，流量（m3/D）100000，流量（m3/S）1.157为例，计算工程造价，以综合基价计算：
序号
项目
预应力砼管
DN1200
连续缠绕玻璃钢管
DN1000
1
管材费（万元）
760
1100
2
运输费（万元）
300（按运距500km算）
40
3
安装费（万元）
115.37
13.47
4
挖土方费（万元）
21.56
16.68
5
原土夯实（万元）
2.18
1.67
6
基础处理（万元）
160.93
0
7
管区回填夯实（万元）
23.87
13.6
8
原土回填（万元）
53.9
38.1
9
土方外运（万元）
32.6
12.4
10
冲 洗（万元）
24.9
17.32
11
试压验收（万元）
13.47
10.65
12
综合造价（万元）
1508.78
1263.89

三、玻璃钢管的性能、特点
●质量轻、比强高、抗疲劳性能好
玻璃钢的密度在1.6-2.0g/cm3 之间，即只有普通钢材的1/4-1/5，比铝还要轻约1/3；因为玻璃钢中的连续纤维有较高的拉伸强度及弹性模量，其机械强度可以达到或超过普通碳钢的水平，比强度为钢材的4倍；玻璃钢材料的抗疲劳性能好，金属材料的疲劳破坏是由里向外突然发展的，往往事先无征兆；而纤维复合材料中纤维与基体的界面能阻止裂纹扩展，其疲劳破坏总是从材料的薄弱环节开始，玻璃钢管道可按照环向与轴向受力的不同，通过改变结构纤维铺层，使管道具有不同的环向强度与轴向强度，从而与受力状态相匹配。玻璃纤维的极限拉伸强度1 400 MPa，弹性模量70 GPa。
●水力特性优越
玻璃钢管材同其他管材相比摩阻系数小，输水能力强，见下表：
指标
玻璃钢管
钢管
PCCP
球墨铸铁管
糙率
0.0084
0.011
0.013
0.011
摩阻系数
0.000915
0.00179
0.00201
0.00179
流量指数
1.77
1.90
2.00
1.90
管径指数
4.77
5.10
5.33
5.10
绝对粗糙度/mm
0.05
2.30
3.15
2.30
从表中可以看出，玻璃钢管不但摩阻系数小，输送能力大，而且能显著地减少液体的水头损失，提高液体输送能力。玻璃钢管是光滑管，在输送流速和流量相同的情况下，选用玻璃钢管，其管道直径可比选用钢管缩小1¬2个管径等级。
●耐腐蚀性能好、使用寿命长
玻璃钢管对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有良好的化学稳定性，因而能有效地抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀性和未经处理的生活污水和工业污水、腐蚀性土壤和化工废水及众多化学液体的侵蚀，能够长期保持管道的安全运行，不用作任何的维护，使用寿命可达50-70年。
●优越抗老化性能及抗冻性能
玻璃钢是一种优良的绝缘材料，其导热系数一般为1.254～1.672 kJ／(m·h·℃)，只有金属的1/100～1/1000，在有温差时所产生的热应力比金属低的多，可用作良好的隔热材料和瞬时内高温材料。玻璃钢管道因环向拉伸强度高，具有良好的抗冻性能，在-20℃时，管内结冰后不会发生冻裂。
●良好的电热绝缘性
玻璃钢是非导体，管道的电绝缘性特优，绝缘电阻在l012 ～l015Q·cm，最适用于输电、电信线路密集区和多雷区；玻璃钢的传热系数很小，只有0.2～0.45，是钢的0.5％ ，管道的保温性能优异。
●可设计性高
玻璃钢是一种可以改变其原材料种类、数量比例和排列方式，以适应各种不同工况条件要求下的复合材料。一般可通过以下各种途径改善其性能，来满足各种不同要求。
(1)改变树脂种类并提高与介质相接触表面层的树脂含量，以提高耐腐蚀性。
(2)选用不同纤维的种类和控制玻璃钢中纤维的含量，以适应不同耐腐蚀性和强度的要求。
(3)改变纤维的排列，以适应环向、轴向等不同方向的强度设计要求。
(4)管配件制作方便。玻璃钢管的法兰、弯头、三通、变径管等可任意制作，如法兰可与任意符合国家标准的同等压力同等管径的钢制法兰相连接，弯头可根据施工现场的需要制作成任意角度。此外，由于接头采用柔性橡胶圈密封，每个接头具有1。～3。的偏转作用，对于较小的转弯可通过接头借转而不用制作弯头。而其他管材，弯头、三通等配件除规定规格的标准件外，非标准件难以制作。
●玻璃钢管耐磨性和韧性高
经试验，在相同条件下经过250,000次负荷循环，钢管磨损约为8.4 mm，石棉水泥管磨损约5.5 mm，混凝土管磨损约2.6 mm(内表面结构与PCCP相同)，陶土管磨损约2.2 mm，高密度聚乙烯管磨损约0.9 mm，而玻璃钢管磨损仅为0.3 mm。玻璃钢管表面磨损极小，在大负荷作用的情况下，仅为0.3 mm，如果在正常压力情况下，介质对玻璃钢管道内衬的磨损可忽略不计，管道的内衬层是符合国家卫生要求的食品级树脂和短切玻璃纤维原丝毡构成，而内表面的纯树脂层有效地屏蔽了纤维裸露情况的发生。
●玻璃钢管对“水锤效应”适应能力强
水锤效应的大小是流体特性、流速、管材弹性模量、壁厚等的函数。连续缠绕玻璃钢管弹性模量低，对压力波的传播有衰减作用。因此对冲击压力适应能力强；而金属管道弹性模量高、砼管管壁厚，所以压力波的量级很高，对冲击压力适应能力差或者很差，阀门开关不当极易发生爆管。因此，作为一条埋设地下百年大计的管道系统，玻璃钢管材安全性能更为可靠。
●运输及安装费用低
玻璃钢管的比重为1.7-1.8，与同压力、同管径的砼管相比，为其重量的10％，安装运输十分便利，从而可大大降低运输费用、布管费用、组联费用、安装费用及管沟开挖土方费用等。

四、连续缠绕玻璃钢管生产线设备及工艺流程
目前，国内生产厂家大多采用离心浇铸或往复缠绕工艺，普遍存在材料浪费、生产环境差、效率较低等缺点。而我公司生产的连续缠绕玻璃钢管生产线采用连续生产工艺，该工艺是以连续方式生产GRP管道和储罐，将玻璃钢混合压层应用到一个移动的再形成模具上，模具由缠绕在水平芯轴上的一根连续钢带形成。其操作程序为：首先一层“C”玻璃钢表面毡缠绕在模具上，其次加上内缠绕纱、轴向纱、树脂、石英砂、外缠绕纱等，并将其分布到模具的合适位置上，再缠绕一层聚酯表面毡。上述工艺完成后，将管道运行到固化位置进行连续固化，然后按照要求在线切割和打磨。

（一） 制品结构图
玻璃钢夹砂一般分干砂直接夹砂加入和湿法夹砂加入两种：（两种方法的结构图如下）

●湿法加砂玻璃钢制品图

●干法加砂玻璃钢制品图

（二）工艺流程

强力排风装置
红外线加热区

干法加砂
湿法加砂
缠绕玻纤
树

脂

原料供给
系统

成型
主机

缠绕模具

固化系统

防扭
系统

切割
系统

堆放

检测

管件安
装设备

水压机
测试

集料
装置

支撑系统

卡尺米尺
检验

管件设备

（三）、生产线基本配置如下:
1.0 缠绕主机 一台
2.0 供料系统 一套
3.0 固化系统 一套
4.0 支撑系统 三套
5.0 防扭系统 一套
6.0 切割系统 一套
7.0 卸管台 一套
8.0 电气控制系统 一套
9.0 套筒接头生产设备 一台
10.0 接头安装设备 一套
11.0 水压试验设备 一套
12.0 环刚度、拉伸检测设备 一套
13.0 试验室设备 一套

（四）连续缠绕生产工艺和定长缠绕生产工艺比较：

连续缠绕生产工艺
定长缠绕生产工艺
生产效率(Ø600mm)：25m/h
生产效率(Ø600mm)：12m/h
生产环境好
生产环境差
施工承插方便可靠
可靠性差
材料利用率高
材料利用率低
整根管材结构一致、质量稳定可靠。
每根管材两头与中间结构不同
占场地约为往复缠绕生产用地的1/3
占场地大
青岛朗通的生产线是在充分消化吸收国外先进技术的基础上自行研发的拥有完全自主知识产权的产品，现已成功研制了Ø400-1200/2600/3000/4000mm型的连续缠绕玻璃钢管材生产线。该生产线生产效率高，占地面积小，生产环境好，配以最新的“PLC可编程控制系统”，使整机性能得到最大限度的发挥，取得了机电一体化的良好效果。

（五）连续缠绕玻璃钢管原料
玻璃钢管的主要原料：不饱和聚酯树脂、短切纱、缠绕纱、石英砂等。原料货源广泛，市场供应量充足。

五、生产能力和管材成本、公称尺寸、成本比较
本生产线为三班连续生产，考虑设备检修、保养时间，年工作时间250天，日运行24小时，全年6000小时。以DGL-2600型生产线为例，按管材直径为DN800mm、刚度为5000N/m2、工作压力0.6Mpa、生产速度24m/h计算，年产量约140,000m。
规格性能
性能指标

规格
mm
工作压力
Mpa
刚度
N/m2
制品厚度
mm
制品重量
Kg/m
材料成本
元/m
市场价格
元/m
400
0.6
5000
9
23.29
102.76
241
500
0.6
5000
10
31.96
130.67
332
600
0.6
5000
12
48.59
199.07
439
700
0.6
5000
14
68.09
282.79
520
800
0.6
5000
16
86.28
300.00
712
900
0.6
5000
18
109.90
356.42
890
1000
0.6
5000
20
141.09
445.00
1063
1200
0.6
5000
24
195.86
554.68
1495
1400
0.6
5000
27
255.68
879.66
2016
1600
0.6
5000
33
357.07
1087.73
2661
1800
0.6
5000
36
450.79
1391.05
3325
2000
0.6
5000
40
568.81
1703.33
4110
2200
0.6
5000
44
693.06
2128.54
4932
2400
0.6
5000
48
812.56
2571.56
5680
2600
0.6
5000
54
971.30
2728.34
6650
2800
0.6
5000
59
1146.76
3044.45
7848
3000
0.6
5000
64
1339.18
3471.45
9072

I、新型（湿法）连续缠绕玻璃钢管性能成本表

II、新型（湿法）连续缠绕玻璃钢管道规格公称尺寸表
SN0.6Mpa、PN5000

公称直径
mm
壁厚
mm
公称内径
mm
公称外径
mm
承口内径
mm
有效长度
mm
制品重量 kg
4m/根
6m/根
400
9
400
421
422.5
4000/6000
93.16
139.74
500
10
500
523
524.5
4000/6000
127.840
191.76
600
12
600
627
628.5
4000/6000
194.36
291.54
700
14
700
731
732.5
4000/6000
272.36
408.54
800
16
800
835
836.5
4000/6000
345.12
517.68
900
18
900
939
940.5
4000/6000
439.60
659.40
1000
20
1000
1043
1044.5
4000/6000
563.96
845.94
1200
24
1200
1251
1252.5
4000/6000
783.44
1175.16
1400
27
1400
1430
1431.5
4000/6000
1022.72
1534.00
1600
33
1600
1638
1639.5
4000/6000
1424.28
2136.42
1800
36
1800
1877
1878.5
4000/6000
1803.16
2704.74
2000
40
2000
2085
2086.5
4000/6000
2275.24
3412.86
2200
44
2200
2293
2294.5
4000
2772.24

2400
48
2400
2502
2503.5
4000
3250.24

2600
54
2600
2740
2741.5
4000
3885.2

2800
59
2800
2863.9
2865.4
4000
4587.00

3000
64
3000
3071.0
3072.5
4000
5356.00

III、新型（湿法）连续缠绕法与其他缠绕法生产成本比较Ⅰ