一、引言

玄武巖纖維（Basalt Fiber, BF），作為一種以天然玄武巖礦石為唯一原料的高性能無機纖維材料，通過在1450-1500℃高溫下熔融，并借助鉑銠合金漏板進行高速拉制而成。該材料不僅綜合性能優異，而且綠色環保，原料資源豐富，被譽為“21世紀無污染的綠色工業材料”，引領了高性能復合材料領域的新一輪革命。

二、玄武巖纖維及復合材料管道技術特點

玄武巖纖維復合管采用高性能玄武巖纖維纏繞或編織制成，作為承壓復合材料管，具備高強度、耐腐蝕、耐高溫等多重優勢，其使用壽命遠超傳統管道，可達5至10倍之久，且密封性能卓越，廣泛應用于水利、油田注水、輸液、油氣傳輸、井下管道及化工生產等多個領域。

1. 玄武巖纖維技術特性

玄武巖連續纖維，被譽為“21世紀綠色環保新材料”，其生產過程包括將玄武巖礦石破碎后加入熔爐，在高溫下熔融，再通過拉絲漏板拉制成粗纖維，最終由拉絲機加工成各種規格的連續纖維，并根據用途進行浸潤處理，形成最終產品。

2.復合材料玄武巖管道技術優勢

耐腐蝕性強：玄武巖纖維復合管能夠抵御酸、堿、鹽等多種化學流體的腐蝕，適用于輸送飲用水、雨水、污水及多種化學流體，設計使用壽命長達50年。

高強度與輕質化：該復合管重量輕、強度高，比重為1.7－1.9，拉伸強度高達280MPa，是PE管的14倍、PCCP管的40倍。單位長度重量約為球墨鑄鐵管、鋼管的1/4，PCCP管的1/8—1/10，PE管的1/2，便于運輸且成本低廉。

耐熱抗凍性好：玄武巖纖維復合管使用溫度范圍廣泛，一般在-40℃至270℃之間，特殊樹脂制造的管道使用溫度可高達120℃，且熱膨脹系數小，優于PE管。

水力學特性優異：內壁光滑，水力性能好，糙率系數低，僅為0.0084，相比鋼管、球磨鑄鐵管、PCCP管可提高輸送能力約15-20%，降低初期投資和運行成本。

電熱絕緣性好：作為非導體，管道絕緣性能優異，特別適用于輸電、電信線路密集區和多雷區，且傳熱系數小，保溫性能好。

安裝維護簡便：連接方式多樣，包括雙密封圈承插連接、法蘭連接、對接粘接等，彎頭三通現場制作，可設計性強，安裝速度快，工期短，造價低。

三、復合材料玄武巖管道生產工藝與技術應用

1. 生產工藝

玄武巖纖維增強復合材料管道是以玄武巖纖維及其制品為主要增強材料、熱固性樹脂為基體纏繞成型的復合材料管道，簡稱玄纖管道。主要工藝包括制襯、纏繞、固化、修整、脫模等步驟，確保管道結構的強度和剛度。

玄武巖纖維作為增強材料制造管道的方法，主要原材料是經過偶聯劑表面處理過的玄武巖纖維增強材料和熱固性樹脂類基體材料，輔助材料有引發劑、固化劑、樹脂、薄膜、抗紫外線吸收劑、阻燃劑、抗靜電劑及光穩定劑等構成，通過環向纏繞和交叉纏繞等兩種方法在專用纏繞設備上，編好程序，用選定的纖維進行往復纏繞；其制造方法由制作內襯、纏繞、固化、修整、脫模五個工序組成，管道制作過程中，環境溫度宜為15℃～30℃，相對濕度不應大于80%；短切原絲氈宜為25%～35%，纖維布宜為40%～60%，纖維纏繞紗宜為60%～75%，其中，管道生產前應進行樹脂膠凝時間試驗，確定樹脂與固化劑、促進劑的配比。

結構層決定了管道結構的強度和剛度。根據管道產品的用途，選用聚脂樹脂或環氧樹脂膠液：根據管道口徑的大小，選用玄武巖纖維單股直接無捻粗紗、或原絲集束無捻粗紗，經過干燥處理和浸膠處理，控制纏繞張力、排線精度，采取環向纏繞或交差纏繞兩種線形，在專用纏繞設備上，編好程序，用選定的纖維進行往復纏繞。

纏繞工藝主要采用兩種方法，一是環向連續纏繞，用預浸樹脂玄武巖纖維帶纏繞成型。纖維張力應均勻，連續，纖維排線應緊密。二是交叉連續纏繞，用玄武巖纖維粗紗現浸樹脂膠液，纖維以50-60°的角度進行纏繞，纏繞角度偏差應不大于1.5°，樹脂應完全浸潤纖維。交叉連續纏繞成型。

完成結構層制作，則在樹脂膠液中加入光穩定劑或抗氧劑等輔助材料，用纖維紗、纖維布纏繞外部防護層，使其具有防腐、防老化性能。結構層、防護層纏繞工序完成后，則在專用固化設備上，在低速旋轉下用遠紅外加熱系統進行烘烤固化。

2. 技術應用案例

·達州市雨污分流工程：采用玄武巖纖維復合管進行改造，顯著延長了管道使用壽命。

·四川航天拓達產品：采用三層復合纏繞成型工藝，管壁結構包括內襯層、結構層、外部保護層，體現了復合材料可設計性的優勢。

·石油化工油田注水管道：耐高壓（額定壓力可達20MPa以上）、耐腐蝕，減少了因管道腐蝕導致的泄漏事故，保障了生產安全。

·化工原料輸送管線：在輸送腐蝕性化工原料時表現出色，降低了維修和更換頻率。

·海上石油鉆井平臺輸油管道：耐海水腐蝕，延長了設施使用壽命，減少了泄漏事故，保障了海洋環境安全。

四、行業標準與政策支持

·行業標準：四川航天拓達公司建立了從企業標準到國家標準的完整標準體系，其中行業標準《非金屬化工設備玄武巖纖維增強塑料管道及管件》（HG/T 6135-2022）和川渝標準《玄武巖纖維增強復合材料管道工程應用技術標準》（DBJ51/T256-2024）對管道的材料性能、生產工藝、安裝規范等作出了明確規定。并作發發起單位，在國家標準GB51160修訂時，首次將玄武巖增強復合管和貯罐納入其中。

·高性能化：通過研發改性技術，提升玄武巖纖維復合材料的性能與穩定性，滿足不同行業的差異化需求。

·智能化：結合物聯網、大數據等技術，實現管道生產過程的智能化監控與管理，提高生產效率和產品質量。

·綠色化：推動環保生產與應用，減少對環境的影響，符合全球綠色可持續發展倡議。

五、結論

復合材料玄武巖管道以其優異的力學性能、耐腐蝕性、環保性等特點，在市政、水利、石油化工、海洋工程等領域展現出巨大的應用潛力。隨著技術的不斷進步和市場需求的持續增長，玄武巖纖維復合材料管道行業將迎來更加廣闊的發展前景。未來，行業需聚焦材料創新、工藝優化與智能化應用，突破技術瓶頸，提升產品質量與生產效率，滿足高端市場需求，推動產業高質量發展。同時，加強與國際市場的交流與合作，拓展海外市場，提升我國玄武巖纖維復合材料管道行業的國際競爭力。