復合材料管道搶占水與污水市場
塑料在水和污水管道中的應用越來越多，雖然大多采用的是非增強的熱塑性塑料例如PVC、PP、HDPE，但是纖維增強塑料(FRP)在需要高強度和耐腐蝕的場合扮演著重要角色。
增強塑料管道有許多優勢。就機械性能而言，它們比非增強的同管徑和厚度的塑料管道更堅固，能夠承受的壓力也更大。在安裝過程中可以將其直接用力推進或拉出，還可以埋得更深。FRP管道的熱膨脹系數較低，不會由于溫度的巨大變化而發生移動。
與鋼管等傳統材料管道相比，復合材料管道不會腐蝕和污染水，不需要陰極保護，也不需要在整個使用期限內定期進行檢查。
復合材料甚至能夠承受酸性很強的含硫污水環境。光滑的內壁對流速的阻力很小，當管道發生阻塞時，復合材料的抗爆強度足承受清洗管道的噴射體的壓力。復合材料管道所需的噴射壓力比混凝土和金屬管道所需的壓力要小。
復合材料的管道可以經受高溫，特殊情況下可以承受110~200℃的溫度。
由連續的單向纖維纏繞而成的復合材料管道具有很高的環向強度，可以承受高的內部壓力。復合材料管道的耐受力很高，使用壽命可長達50年，所需的維護很少。將來有可能在管道中加入光纖，以監測管道在使用過程中出現的斷裂、堵塞和其他問題。
沙特阿拉伯的Amiantit公司在傳統材料和塑料管道的生產技術上擁有40年的經驗。該公司已經注意到FRP管道替代傳統管道的趨勢。復合材料管道的重量僅僅是相應鋼鐵管道的1/4，混凝土管道的1/10。也就是說，它們的運輸和安裝更加簡便。FRP管道不需要焊接，連接處用膠粘或層壓方式接合。
Amiantit公司發現，聚酯經過適當改性可以抵抗一定的腐蝕性和磨蝕性流體，包括熱的廢水、污水、海水和工業冷卻水。
FRP管道光滑的內壁具有較低的摩擦損失，因此泵只需較少的能耗就能保持特定的流速。粘性物質在光滑內壁上的累積速度很慢，因此清洗頻率和成本都較低。FRP管道及FRP連接系統將浪費減少了50%。在傳統材料制成的灌溉系統中，泄漏、蒸發和運行損失都會造成浪費。
水和污水處理中采用的復合材料和管道大多都是由玻纖增強聚酯(GRP)制成的，但它們的性能卻有很大不同，這主要取決于制造工藝。
許多商用管道采用離心澆鑄工藝制成；短切纖維和液態樹脂一起置于柱形鋼質模具中，并在離心力作用下旋轉直到樹脂固化。另外，采用連續纖維纏繞成型或螺旋纏繞成型可以獲得更好的性能。[-page-]
離心澆鑄
一般來說，離心澆鑄工藝制成的短切纖維基管道價格較低而且數量較大。這種生產方法比纖維纏繞工藝制成的管道具有更高的纖維含量。
采用沙子、石灰石或其它填料加厚管壁可以使管道更加堅固，因為強度與管道厚文藝報立方成正比。包括奧地利Hobas工程公司、沙特阿拉伯Amiantit、荷蘭Grootint GRP系統公司以及土耳其Superlit管道工業公司在內的許多管道制造商都力圖憑借自己的技術取得市場領導地位，因此他們對各自的材料配方和工藝都守口如瓶。即便如此，其基本原理還是不難了解的。
Grootint采用自動化的電控離心澆鑄系統。管道是一層一層成型的，材料的品質、模具的轉速和內部的溫度被嚴密控制著。玻纖、聚酯樹脂和含硅的沙子添加到旋轉的模具中后，從管道的外表面向內逐漸成型，直到獲得所需的壁厚。增強的玻纖預切為所需的長度，并由進料臂加入，進料臂在模具內前后移動，將層間的纖維分布均勻，以獲得特定的環向和軸向抗力。沙子是一種廉價的填料，可以增加基質的體積，特別是在需要掩埋的管道中。
模具的起始旋轉速度較慢，但當所有原材料添加完畢后，其旋轉速度會增加以保證固化過程中具有足夠的壓力。該荷蘭公司可以改變管道各層之內的材料數量、比例和方向，為各種應用靈活地優化管道性能。樹脂不但要根據管道將要輸送的材料性能來配置，還要考慮其將要安裝的環境。
Amiantit的商業化管道內徑高達4米，長度從6米到24米不等，廣泛用于輸送飲用水、海水、淡化海水和污水。該公司稱其專有的離心澆鑄工藝為C-Tech。
Hobas工程公司只采用離心澆鑄工藝生產一系列復合材料管道。技術人員會先檢查加入的原材料，然后將基體樹脂、襯里樹脂和沙子、石灰石填料加入進料器旁邊的儲罐中。新的生產循環開始時，液態樹脂會被泵送到填料器中，同時加入催化劑。線軸上的粗紗被進料口處的速控刀具切割成合適的長度。沙子或石灰石填料被螺旋運輸帶推進到進料頭的一個出口。在該自動化工藝中，進料臂將數量預先設定的材料一層接一層地添加到旋轉的模具中。
富含樹脂的涂層可以使管道內壁更加光滑。某些情況下，需要使用雙樹脂系統，襯里樹脂和基體樹脂的配方是不同的。例如，乙烯基酯層可以作為耐腐蝕襯里，聚酯或環氧樹脂可以成型為管道的基體。
原材料的添加量對于管道的質量到關重要。添加量由樹脂泵站內的變頻驅動器和精密的質量流量計以及對填料、玻纖粗紗和催化劑進行精密計量的系統來控制的，所有的重要的數量和工藝參數都被記錄下來，作為質量控制程度的一部分。
當原材料注入到模具中時，模具會高速旋轉，材料則以50-70G的壓力貼緊模具內壁。如此高的離心力將會生產出緊密的高密度管壁和完全不含空氣的結構。將熱水噴射到模具外部就可以引發聚合反應。[-page-]
固化后，冷水會被噴射到模具上，加速成型管道的脫模。管道經過修邊后，后會在每個管道的一端加裝一個聯接器。
Hobas公司說它們的生產工藝適用于不同產品的生產，賦予管道設計很大的自由度，可以滿足特定工程的需求。采用該工藝可進行每天24小時的生產，因此降低了生產成本。據說該數控工藝可以生產出物理性能一致的產品。標準長度長達6米的管道直徑高可達2.7米。
纖維纏繞
美國FEMech工程公司的專家AlfredNewberry說，商業化管道存在的一個問題是使用時間一長，其機械性能會降低。這種老化問題在高溫使用環境下更加明顯。這是因為使用短切纖維時，樹脂的性能起主要作用。樹脂是聚合物，容易發生蠕變，從而造成性能下降。
當需要更高性能時，可以采用連續的單向增強纖維。纖維沿著旋轉的芯軸纏繞可以獲得較高的環向強度，而以一定的角度纏繞則可以同時增強環向和軸向強度。離心澆鑄工藝的使用者通常會先增加一個纖維連續纏繞工藝(角度通常為55度左右)來改善機械性能。
然而，55度纏繞成型的管道性能仍然有可能取決于樹脂，即便比離心澆鑄管道的影響要小。層間應力會使樹脂發生剪切應變，增加蠕變的可能。解決該問題的方法之一是增加復合材料中的纖維比例。
玻纖不容易蠕變，GRP管道在使用溫度的上限(200℃左右)不會損失強度和剛度。纖維含量可以通過緊密的纖維纏繞或雙纏繞來實現(交叉纏纏繞。)
理論上，可以采用一種強度更高更耐久的樹脂。生產商可以放棄鄰苯二甲酸聚酯，購買價格更高的間苯二甲酸聚酯或乙烯基酯，基至機械性能更高的環氧樹脂。例如Amiantit正是這樣做的，它們采用精密的纖維纏繞工藝生產玻纖增強的環氧樹脂管道，其中連續的E玻纖在胺固化的環氧樹脂中以55度進行纏繞。由于環氧樹脂具有優異的剪切性能，相比聚酯發生蠕變的可能性更小，速度也更慢。Amiantit集團的另一家子公司Bonstrand生產的纖維纏繞玻纖增強環氧樹脂管道，可以承受很高的外部壓力，特別適用于海水的輸送。
Amiantit公司的纖維纏繞管道主要還是玻纖/聚酯管，商標為Flowtite(TM)。直徑為80mm-4m、長度達18米的Flowtite(TM)管道可以承受1-32bar的壓力，在的高壓/重力系統中都有應用，例如原水輸送管道、飲用水供水管道、污水壓力管道和水處理廠的輸水管道。此外它們還用于海水淡化廠、電廠、消防管道的襯里置入和襯里的修復工程和其他許多工業應用。
2005-2008年間，Flowtite管道的需求量年增長度達20%，因此Aminatit在許多新增了生產線。[-page-]
意大利Sarplast公司采用雙螺旋纏繞機生產直徑在25mm-3m的玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道。通過調整芯軸推進和玻纖分布頭移動的相對速度，纖維能夠以45-88度的任意角度進行纏繞。交叉纏繞可以滿足不同的軸向和環向強度要求。
壁厚會隨著不斷的纏繞而增加。在大管徑管道中，硅砂可用來增加壁厚和管道的硬度。
Sarplast的GRP管道在民用和工業污水系統、灌溉和海水引入和排出等系統中，用于原水或飲用水的輸送。大管徑管道則應用于電廠冷卻水系統、水井和海上平臺中。
迪拜的Future管道工業公司采用纖維纏繞工藝生產玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道(Fiberstrong(TM))以及玻纖/環氧樹脂管道(Fibermar(TM))。這些管道廣泛用于地表或地下水處理過程，Fibermar(TM)可用作船舶的管道。
日本的Sekisui化學公司開發了一種復合材料管道的連續纏繞工藝。該公司初僅關注日本市場，現已在運營著幾家螺旋纏繞工廠。
其他的纖維纏繞管道生產商包括伊朗的Farassan和土耳其的Superlit。
許多生產商還提供大的管徑的定制服務。定制的管道具有更強的環境耐受力和更長的使用壽命。
AOC樹脂公司的市場開發專家Bcn Bogner說，復合材料管道在水和污水市場點有大約18-20%的份額。復合材料管道幾十年前遭遇的彎曲、應力腐蝕、接頭泄漏和管道坍塌問題基本上都已解決。大量的測試和工程研究結構促進了有效的國際標準的制定(例如ISO 14692)以及北美和歐盟的地區性標準的頒布。安裝經驗的積累和耐久性記錄的增加，都增強了工程師和咨詢師對于復合材料管道的信心。
盡管人們對此還有歧義，但FRP管道已經開始它們的成功之旅。
增強塑料管道有許多優勢。就機械性能而言，它們比非增強的同管徑和厚度的塑料管道更堅固，能夠承受的壓力也更大。在安裝過程中可以將其直接用力推進或拉出，還可以埋得更深。FRP管道的熱膨脹系數較低，不會由于溫度的巨大變化而發生移動。
與鋼管等傳統材料管道相比，復合材料管道不會腐蝕和污染水，不需要陰極保護，也不需要在整個使用期限內定期進行檢查。
復合材料甚至能夠承受酸性很強的含硫污水環境。光滑的內壁對流速的阻力很小，當管道發生阻塞時，復合材料的抗爆強度足承受清洗管道的噴射體的壓力。復合材料管道所需的噴射壓力比混凝土和金屬管道所需的壓力要小。
復合材料的管道可以經受高溫，特殊情況下可以承受110~200℃的溫度。
由連續的單向纖維纏繞而成的復合材料管道具有很高的環向強度，可以承受高的內部壓力。復合材料管道的耐受力很高，使用壽命可長達50年，所需的維護很少。將來有可能在管道中加入光纖，以監測管道在使用過程中出現的斷裂、堵塞和其他問題。
沙特阿拉伯的Amiantit公司在傳統材料和塑料管道的生產技術上擁有40年的經驗。該公司已經注意到FRP管道替代傳統管道的趨勢。復合材料管道的重量僅僅是相應鋼鐵管道的1/4，混凝土管道的1/10。也就是說，它們的運輸和安裝更加簡便。FRP管道不需要焊接，連接處用膠粘或層壓方式接合。
Amiantit公司發現，聚酯經過適當改性可以抵抗一定的腐蝕性和磨蝕性流體，包括熱的廢水、污水、海水和工業冷卻水。
FRP管道光滑的內壁具有較低的摩擦損失，因此泵只需較少的能耗就能保持特定的流速。粘性物質在光滑內壁上的累積速度很慢，因此清洗頻率和成本都較低。FRP管道及FRP連接系統將浪費減少了50%。在傳統材料制成的灌溉系統中，泄漏、蒸發和運行損失都會造成浪費。
水和污水處理中采用的復合材料和管道大多都是由玻纖增強聚酯(GRP)制成的，但它們的性能卻有很大不同，這主要取決于制造工藝。
許多商用管道采用離心澆鑄工藝制成；短切纖維和液態樹脂一起置于柱形鋼質模具中，并在離心力作用下旋轉直到樹脂固化。另外，采用連續纖維纏繞成型或螺旋纏繞成型可以獲得更好的性能。[-page-]
離心澆鑄
一般來說，離心澆鑄工藝制成的短切纖維基管道價格較低而且數量較大。這種生產方法比纖維纏繞工藝制成的管道具有更高的纖維含量。
采用沙子、石灰石或其它填料加厚管壁可以使管道更加堅固，因為強度與管道厚文藝報立方成正比。包括奧地利Hobas工程公司、沙特阿拉伯Amiantit、荷蘭Grootint GRP系統公司以及土耳其Superlit管道工業公司在內的許多管道制造商都力圖憑借自己的技術取得市場領導地位，因此他們對各自的材料配方和工藝都守口如瓶。即便如此，其基本原理還是不難了解的。
Grootint采用自動化的電控離心澆鑄系統。管道是一層一層成型的，材料的品質、模具的轉速和內部的溫度被嚴密控制著。玻纖、聚酯樹脂和含硅的沙子添加到旋轉的模具中后，從管道的外表面向內逐漸成型，直到獲得所需的壁厚。增強的玻纖預切為所需的長度，并由進料臂加入，進料臂在模具內前后移動，將層間的纖維分布均勻，以獲得特定的環向和軸向抗力。沙子是一種廉價的填料，可以增加基質的體積，特別是在需要掩埋的管道中。
模具的起始旋轉速度較慢，但當所有原材料添加完畢后，其旋轉速度會增加以保證固化過程中具有足夠的壓力。該荷蘭公司可以改變管道各層之內的材料數量、比例和方向，為各種應用靈活地優化管道性能。樹脂不但要根據管道將要輸送的材料性能來配置，還要考慮其將要安裝的環境。
Amiantit的商業化管道內徑高達4米，長度從6米到24米不等，廣泛用于輸送飲用水、海水、淡化海水和污水。該公司稱其專有的離心澆鑄工藝為C-Tech。
Hobas工程公司只采用離心澆鑄工藝生產一系列復合材料管道。技術人員會先檢查加入的原材料，然后將基體樹脂、襯里樹脂和沙子、石灰石填料加入進料器旁邊的儲罐中。新的生產循環開始時，液態樹脂會被泵送到填料器中，同時加入催化劑。線軸上的粗紗被進料口處的速控刀具切割成合適的長度。沙子或石灰石填料被螺旋運輸帶推進到進料頭的一個出口。在該自動化工藝中，進料臂將數量預先設定的材料一層接一層地添加到旋轉的模具中。
富含樹脂的涂層可以使管道內壁更加光滑。某些情況下，需要使用雙樹脂系統，襯里樹脂和基體樹脂的配方是不同的。例如，乙烯基酯層可以作為耐腐蝕襯里，聚酯或環氧樹脂可以成型為管道的基體。
原材料的添加量對于管道的質量到關重要。添加量由樹脂泵站內的變頻驅動器和精密的質量流量計以及對填料、玻纖粗紗和催化劑進行精密計量的系統來控制的，所有的重要的數量和工藝參數都被記錄下來，作為質量控制程度的一部分。
當原材料注入到模具中時，模具會高速旋轉，材料則以50-70G的壓力貼緊模具內壁。如此高的離心力將會生產出緊密的高密度管壁和完全不含空氣的結構。將熱水噴射到模具外部就可以引發聚合反應。[-page-]
固化后，冷水會被噴射到模具上，加速成型管道的脫模。管道經過修邊后，后會在每個管道的一端加裝一個聯接器。
Hobas公司說它們的生產工藝適用于不同產品的生產，賦予管道設計很大的自由度，可以滿足特定工程的需求。采用該工藝可進行每天24小時的生產，因此降低了生產成本。據說該數控工藝可以生產出物理性能一致的產品。標準長度長達6米的管道直徑高可達2.7米。
纖維纏繞
美國FEMech工程公司的專家AlfredNewberry說，商業化管道存在的一個問題是使用時間一長，其機械性能會降低。這種老化問題在高溫使用環境下更加明顯。這是因為使用短切纖維時，樹脂的性能起主要作用。樹脂是聚合物，容易發生蠕變，從而造成性能下降。
當需要更高性能時，可以采用連續的單向增強纖維。纖維沿著旋轉的芯軸纏繞可以獲得較高的環向強度，而以一定的角度纏繞則可以同時增強環向和軸向強度。離心澆鑄工藝的使用者通常會先增加一個纖維連續纏繞工藝(角度通常為55度左右)來改善機械性能。
然而，55度纏繞成型的管道性能仍然有可能取決于樹脂，即便比離心澆鑄管道的影響要小。層間應力會使樹脂發生剪切應變，增加蠕變的可能。解決該問題的方法之一是增加復合材料中的纖維比例。
玻纖不容易蠕變，GRP管道在使用溫度的上限(200℃左右)不會損失強度和剛度。纖維含量可以通過緊密的纖維纏繞或雙纏繞來實現(交叉纏纏繞。)
理論上，可以采用一種強度更高更耐久的樹脂。生產商可以放棄鄰苯二甲酸聚酯，購買價格更高的間苯二甲酸聚酯或乙烯基酯，基至機械性能更高的環氧樹脂。例如Amiantit正是這樣做的，它們采用精密的纖維纏繞工藝生產玻纖增強的環氧樹脂管道，其中連續的E玻纖在胺固化的環氧樹脂中以55度進行纏繞。由于環氧樹脂具有優異的剪切性能，相比聚酯發生蠕變的可能性更小，速度也更慢。Amiantit集團的另一家子公司Bonstrand生產的纖維纏繞玻纖增強環氧樹脂管道，可以承受很高的外部壓力，特別適用于海水的輸送。
Amiantit公司的纖維纏繞管道主要還是玻纖/聚酯管，商標為Flowtite(TM)。直徑為80mm-4m、長度達18米的Flowtite(TM)管道可以承受1-32bar的壓力，在的高壓/重力系統中都有應用，例如原水輸送管道、飲用水供水管道、污水壓力管道和水處理廠的輸水管道。此外它們還用于海水淡化廠、電廠、消防管道的襯里置入和襯里的修復工程和其他許多工業應用。
2005-2008年間，Flowtite管道的需求量年增長度達20%，因此Aminatit在許多新增了生產線。[-page-]
意大利Sarplast公司采用雙螺旋纏繞機生產直徑在25mm-3m的玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道。通過調整芯軸推進和玻纖分布頭移動的相對速度，纖維能夠以45-88度的任意角度進行纏繞。交叉纏繞可以滿足不同的軸向和環向強度要求。
壁厚會隨著不斷的纏繞而增加。在大管徑管道中，硅砂可用來增加壁厚和管道的硬度。
Sarplast的GRP管道在民用和工業污水系統、灌溉和海水引入和排出等系統中，用于原水或飲用水的輸送。大管徑管道則應用于電廠冷卻水系統、水井和海上平臺中。
迪拜的Future管道工業公司采用纖維纏繞工藝生產玻纖/聚酯和玻纖/乙烯基酯管道(Fiberstrong(TM))以及玻纖/環氧樹脂管道(Fibermar(TM))。這些管道廣泛用于地表或地下水處理過程，Fibermar(TM)可用作船舶的管道。
日本的Sekisui化學公司開發了一種復合材料管道的連續纏繞工藝。該公司初僅關注日本市場，現已在運營著幾家螺旋纏繞工廠。
其他的纖維纏繞管道生產商包括伊朗的Farassan和土耳其的Superlit。
許多生產商還提供大的管徑的定制服務。定制的管道具有更強的環境耐受力和更長的使用壽命。
AOC樹脂公司的市場開發專家Bcn Bogner說，復合材料管道在水和污水市場點有大約18-20%的份額。復合材料管道幾十年前遭遇的彎曲、應力腐蝕、接頭泄漏和管道坍塌問題基本上都已解決。大量的測試和工程研究結構促進了有效的國際標準的制定(例如ISO 14692)以及北美和歐盟的地區性標準的頒布。安裝經驗的積累和耐久性記錄的增加，都增強了工程師和咨詢師對于復合材料管道的信心。
盡管人們對此還有歧義，但FRP管道已經開始它們的成功之旅。
