So sánh giữa ống FRP và ống thép

Ống thép là vật liệu ống truyền thống, được làm bằng thép tấm xoắn ốc thành hình trụ và sau đó hàn. Về độ bền và độ cứng, cả ống sợi thủy tinh gia cường cát và ống thép đều có đặc điểm. Tuy nhiên, xét về khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ, đặc điểm thủy lực, mức tiêu thụ năng lượng, chất lượng nước, vận chuyển, lắp đặt và giá cả, ống sợi thủy tinh gia cường cát có khả năng cạnh tranh hơn ống thép.

1. So sánh hiệu suất kỹ thuật

1 Thiết kế linh hoạt

Ống FRP có tính linh hoạt trong thiết kế và có thể được thiết kế và sản xuất theo bất kỳ sự kết hợp thông số kỹ thuật nào có thể áp dụng, có thể tối đa hóa nhu cầu và yêu cầu của khách hàng; trong khi thiết kế ống thép ít có mục tiêu cụ thể hơn và chỉ có tính năng này ở một mức độ nhất định.

2 Hiệu suất sức mạnh

Ống FRP có hiệu suất chịu lực, áp suất làm việc cho phép có thể đạt tới 6,4MPa, hệ số an toàn thiết kế lớn hơn 6 lần.

1) Độ bền kéo:

Tùy thuộc vào cách sắp xếp và hàm lượng sợi, cường độ kéo theo chu vi biểu kiến ​​của ống FRP có thể nằm trong khoảng 140~520MPa và cường độ kéo theo trục có thể nằm trong khoảng 70~320MPa;

2) Độ bền uốn:

Tùy thuộc vào cách sắp xếp và nội dung của sợi, cường độ uốn cong chu vi biểu kiến ​​của ống FRP có thể nằm trong khoảng 154~340MPa. Miệng ống không chỉ là giao diện linh hoạt mà bản thân ống cũng linh hoạt.

3) Sức mạnh tác động:

Ống FRP có khả năng chịu va đập tốt hơn 300kgf•cm/cm2. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng ống FRP Φ2600 được thả rơi tự do từ độ cao 1,8m mà không bị hư hại;

3 Hiệu suất độ cứng

Về hiệu suất độ cứng, cả hai đều có thể đáp ứng nhu cầu kỹ thuật. Ống FRP tăng độ cứng bằng cách thêm một lớp cát vào lớp giữa của thành ống, chịu ít ứng suất uốn hơn theo nhu cầu kỹ thuật, có thể đáp ứng mọi yêu cầu về độ cứng do người dùng đưa ra. Độ cứng của bản thân ống thép đủ lớn và có thể bỏ qua.

Về khả năng chịu tải trọng bất ngờ trong thời gian ngắn (như xe tải), ống FRP có thể chịu được biến dạng đàn hồi và tự động trở lại trạng thái ban đầu sau khi tải trọng được dỡ bỏ; trong khi ống thép dễ bị cắt hoặc vỡ dưới một số biến dạng nhất định.

4 Tuổi thọ

Ma trận của ống FRP là vật liệu polymer cực kỳ ổn định và áp suất phá vỡ của nó được thiết kế để gấp 6 lần áp suất làm việc, có thể đảm bảo tuổi thọ sử dụng 50 năm (xem tiêu chuẩn AWWA, ASTM).

Tuổi thọ của ống thép nói chung là 20 năm. Bảo dưỡng thường xuyên trong quá trình vận hành, bảo dưỡng khó khăn và chi phí cao. Khi ống thép được chôn dưới lòng đất, các yếu tố như chất lượng nước trong ống, đất xung quanh, nước ngầm và có trường điện gần khu vực chôn hay không sẽ gây ra sự ăn mòn cho thành trong và ngoài của ống. Do đó, tiêu chuẩn quy định rằng bề mặt trong và ngoài của thân ống phải được phủ bằng nhựa đường hoặc các vật liệu chống ăn mòn khác. Do vật liệu phủ khác với vật liệu của ống thép, trong quá trình vận hành lâu dài, dễ tạo ra sự phân tầng giao diện và rơi ra do tác động của nhiệt độ khí hậu nóng lạnh, tác động thủy lực, v.v. và dần mất đi lớp phủ chống ăn mòn, khiến các phân tử sắt trên bề mặt bên trong của ống bị oxy hóa và ăn mòn điện hóa, điều này tất yếu sẽ làm giảm tuổi thọ sử dụng.

5 So sánh đặc điểm thủy lực

Thành trong của ống FRP rất trơn tru. Hệ số nhám Hazen-Williams C của ống FRP mới là 160-165 và giá trị thiết kế bảo thủ (tính toán dựa trên 50 năm) là 150. Giá trị C của ống thép mới là 120 và sau khi sử dụng, C = 65. Giá trị C giảm là do quá trình oxy hóa các phân tử sắt trên bề mặt bên trong của ống và ăn mòn điện hóa phản ánh trong quá trình đóng cặn của thành trong.

Dữ liệu so sánh lưu lượng của ống thép và ống FRP. Vì độ nhám tuyệt đối của ống thép mới là 0,05mm, độ nhám tuyệt đối của ống thép bị ăn mòn là 3mm, độ nhám tuyệt đối của ống thép bị ăn mòn gấp 60 lần so với ống thép không bị ăn mòn;

Lấy giá trị hệ số nhám trung bình Hazen-Williams C của ống thép là 100 và giá trị C của ống FRP là 150, lưu lượng của ống FRP 12 inch giống với lưu lượng của ống thép 14 inch. Nói cách khác, trong cùng điều kiện đường kính ống, lưu lượng của ống FRP lớn hơn 36% so với ống thép.

6 So sánh mức tiêu thụ năng lượng

Vì hệ số nhám Hazen-Williams C của ống thép giảm đáng kể theo năm tháng nên mức tiêu thụ năng lượng của nó cũng sẽ tăng đáng kể. Mức tiêu thụ năng lượng của ống thép lớn hơn nhiều so với ống FRP. Có hai lý do chính: một là do các yếu tố như oxy hóa và electron.