碳纤维管可用于水管吗?
碳纤维管的性能优势我们介绍过很多次,也介绍过它很多的应用价值,不过今天被一个简单的问题破防了。有人问:“碳纤维管可用于水管吗”,看到这个问题,瞬间觉得国内对于碳纤维管及碳纤维制品的普及程度还是太低了。
碳纤维管用于水管,有点大材小用
目前国内用于自然水运输的方式有好几种,其中管道运输较为普遍,输送自然水最普遍的就是金属管道。金属管道用材简单、成本低、管道加工及维护要求低、使用寿命也相对较长,所以近50年内都是主力输送方式。
另外还有塑胶管、硅胶管等多种输水方式,需要根据具体的输送条件和需求来选材。但是使用碳纤维管来输水,确实有点大材小用。
碳纤维管的优势是什么?
1、强度优势:碳纤维丝束的抗拉强度可以超过3000MPa,即便是合称为碳纤维复合材料后,强度依然可以高达1500MPa,别以为这个数值不高,那得对比来看,普通金属管的抗拉强度是300-600MPa,而铝只有可怜的110-136MPa,强度上完胜金属管。
2、重量优势:质量=密度*体积,相同体积下,材料的密度越小,整体质量就越轻。碳纤维复合材料的密度为1.6g/cm3左右,普通金属的密度为7.8g/cm3左右,铝的密度是2.7g/cm3左右,这么一对比,碳纤维管甚至比铝管轻40%以上。
3、耐用性优势:不管是应用在哪里,好用是一方面,耐用又是另一个方面了。有的材料看着很厉害,但如昙花一现,不经用,也就没有太大的使用价值。碳纤维管的抗疲劳强度是拉伸强度的70-80%左右,而金属管的抗疲劳强度只有拉伸强度的30-50%,本来碳纤维管的抗拉伸强度就高,比例也高,抗疲劳性同样完胜金属管,耐用性不言而喻,使用寿命可超过50年。
4、安全性优势:管材多用来做结构件,起到支撑作用,比如栏杆扶手,想想我们人靠在上面,自身强度自不必多说。管材用在工业生产中,随着承载负荷的提升,管材自身可能会发生破裂损坏的情况,金属管的破裂过程比较剧烈,可能会突然断裂,造成巨大的安全隐患。
5、热膨胀性优势:管材在使用过程中会面临高温和低温的环境问题,我们都知道金属会热胀冷缩,究其原因还是因为热膨胀系数太高,一旦温度发生较大变化,金属管同样会出现形变的问题。碳纤维管在这个方面的表现就明显好于金属管,还真别不信,我们来看具体的数字。铝的热膨胀系数为23×10^-6,钢的热膨胀系数为13×10-^6,而碳纤维的热膨胀系数只有1.4×10^-6,基本不发生形变,这对于高端领域(如航天)来说,可谓至关重要。
水的PH值在7上下浮动,本身没有酸碱腐蚀能力,却会与氧气共同作用下使得金属发生氧化反应,所以输送水管通常会选择不锈钢管。碳纤维管虽然也不会氧化,但是生产成本太高,生产周期又长,光从成本控制这个角度来说,就不适于用作水管。
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