R0?3702?4.4?189.4mm
单层的纵向为圆筒的环向，圆管在工作压力为pw=0.5MPa时，近似按薄壁圆筒计算环向应力，为
?1?pwR0t?0.5?189.44.4?21.5MPa
轴向应力为
?2?pwR02t??12?10.75MPa
由表4.1，环向拉伸强度?y=230MPa~300MPa，轴向拉伸强度?x=85 MPa ~160MPa，用最大应力失效准则校核得：
?1??y
?2??x
所以该玻璃钢管道设计是安全的。
4.5 总层数的确定
各层层数按下式计算：
n?mA??k?ck??f?fr?
式中：A——制品的厚度(mm)；
mf——增强纤维单位面积质量 (kg/m2)； kr——树脂基体的厚度常数 [mm/(kg·m-2)]； kf——增强纤维的厚度常数 [mm/(kg·m-2)]； c——树脂与增强材料的质量比。
按上式计算内表层的层数： 内衬层
ni?20.29?(0.391?19?0.769)?0.8
取ni?1层
9
结构层
n1?4.40.195?(0.408?3?0.909)?7
外表层
no?0.8 ?1.2故取no?1层 总层数
0.3?(0.4?082?.3330.714)n?ni?n1?n0?1?7?1?9层
10
5 工艺设计
5.1 成型工艺的选择
玻璃钢管道成型工艺很多，成熟的制造方法有手糊成型、预浸布卷管成型、纤维缠绕成型、拉挤-缠绕成型、PVC-玻璃钢复合管成型和离心浇铸成型等等[10]。
手糊成型生产效率低，质量不易控制，因此一般不采用；又由于预浸布卷管成型工艺复杂，且只能生产小直径（直径200mm以下）玻璃钢管，故也不能选用。此外，拉挤—缠绕工艺生产出来的玻璃钢管道，其管壁不具有多功能层断面，一般只用作结构型材；而离心浇铸玻璃钢管工艺设备投资大，不适合小口径管生产，也不宜采用。
比较上述各种成型方法之后可知，其中，玻璃纤维粗纱增强树脂缠绕成型工艺最常用。纤维缠绕成型是在控制张力和预定线型的条件下，以浸有树脂胶液的连续玻璃纤维纱缠绕到芯模或模具上固化成型、脱模成为增强塑料制品的一种方法。对于一般工业生产的缠绕玻璃钢管，常采用单螺旋（54.7°）缠绕成型。
[11]
5.2 缠绕成型
连续缠绕成型，其主要设备为自动连续缠绕机，如图5.1所示。
图5.1 缠绕机俯视图[12]
该设备的模具为钢带组合式芯轴，随着管道的成型、固化，芯轴会自动解体并与管道分离，钢带返回另一端重新组合成芯轴，管道则连续不断地被生产出来，形成理论上可以无限长的连续缠绕管道。
11
由于运输条件的限制，事实上不会去生产无限长的管道，因此管体达到一定长度时自动切割系统会将管道切成设定的长度。本设计采用6m[18]定长切断。切割下来的管道经过管端修整和倒角后被送到水压试验机上进行水压试验。本设计条件由于是输气管道设计，故可以选择定长缠绕以便统一标准、便于安装。
为减少模具装卸时间，大型缠绕机常采用组合模具。即4根或6根芯模同装在一个大转鼓上，随转鼓公转或自转。以4根组合模为例，它分四个工作状态；第一状态为在芯模上制造内衬和缠绕结构层；第二和第三状态为旋转固化；第四状态为脱模，即由油压装置将已固化的管从芯模脱下[20]。每根芯模的位置和该位置上的停留时间，由大转鼓根据工艺要求定时转动决定。
缠绕成型用的玻璃纤维纱一般为Tex1200、Tex2400、Tex4800缠绕工艺专用纱。使用前应烘干处理，其烘干温度控制住110℃左右[13]。
胶液配制可根据管壁各层的用量和种类用小型搅拌器配制。胶液要均匀；凝胶固化速度要适当。
在缠绕机上主要完成结构层的缠绕成型，内衬层和外保护层可以采用手糊成型。 成型内表层：首先在制衬机上安装已认真清理过的芯模，然后在芯模的圆柱形表面缠绕一层聚酯薄膜，薄膜宽带为20 cm，薄膜搭接宽度约3cm左右，在模具的乘口（大头）涂石蜡和聚乙烯醇脱模剂。再根据设计的要求制作内衬层，内衬层的厚度一般为2mm，增强材料包括表面毡和短切毡，树脂采用双酚A型不饱和聚酯树脂（如323号，197号）。制作内衬层时，应使毡层都浸透胶液，要特别注意气泡的驱除。待内衬层固化后，应仔细检查内衬缺陷，气泡直径在2mm以上就需要修复。在内衬层的成型中主要采用手糊工艺。
结构层：主要用来承受管的环向和轴向应力，根据受力分析可知适合采用缠绕工艺，做好缠绕设备各系统的准备工作后，即可进行纤维缠绕，整个缠绕过程自动控制。缠绕结构层的含胶量一般控制在25％左右，胶液粘度通常0.35Pa·s～0.50 Pa·s范围内，缠绕纱线速度一般不超过0.90m/s，小车速度不大于0.75 m/s。在纤维缠绕过程中，张力大小、各束纤维间张力的均匀性以及各缠绕层之间纤维张力均匀性对缠绕成型管道的质量有很大影响。为了防止管道各缠绕层在缠绕张力作用下出现内松外紧现象，应使张力逐层递减，从而使管道承压后内外层纤维同时承受载荷。
单螺旋缠绕的缠绕角一般大于70°单螺旋缠绕角大约在50°左右，在本设计中取54°。含胶量为20％～30％[11]。
外保护层：外保护层的主要作用是保护玻璃钢加砂管道不被周围环境所腐蚀。考虑
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