玻璃鋼儲罐的比重通常為1.8-2.1,是鋼的1/4-1/5,比鋼、鑄佚和塑料的比強度都高。玻璃鋼的熱膨脹系數(shù)與鋼大體相當,熱傳導系數(shù)只有鋼的0.5%。玻璃鋼儲罐設計靈活性大,罐壁結構性能:纖維纏繞玻璃鋼可以改變樹脂系統(tǒng)或增強材料來高速玻璃鋼貯罐及非標裝置的物理化學性能,以適應不同介質和工作條件的需要。通過結構層厚度、纏繞角和壁厚結構和設計來調整罐體的承載能力,制成不同壓力等級或某些性能的玻璃鋼貯罐及非標裝置,這是各向同性的金屬材料無法與其相比的。玻璃鋼儲罐耐化學腐蝕,使用壽命長:玻璃鋼具有的耐腐性能,在儲存腐蝕性介質時,玻璃鋼顯示出其他材料所無法比擬的性,可以耐多種酸、堿、鹽和。
FRP有如下特性:
(1)輕質高強,相對密度在1.5~2.0之間,只有碳鋼的1/4~1/5,可是拉伸強度卻接近,甚至超過碳素鋼,而比強度可以與合金鋼相比。因此,在航空、火箭、宇宙、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應用中,都具有成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到400Mpa以上。部分材料的密度、強度和比強度見表1-1。
(2)耐腐蝕性能好
FRP是良好的耐腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各個方面,正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
(3)電性能好
是優(yōu)良的絕緣材料,用來制造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好,已廣泛用于天線罩。
(4)熱性能良好
FRP熱導率低,室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金屬的1/100~1/1000,是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時溫情況下,是理想的熱防護和耐燒蝕材料,能保護宇宙在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。
(5)可設計性好
①可以根據(jù)需要,靈活地設計出各種結構產品,來滿足使用要求,可以使產品有很好的整體性。
②可以充分選擇材料來滿足產品的性能,如:可以設計出耐腐的,耐瞬時高溫的、產品某方向上有特別高強度的、介電性好的,等等。
(6)工藝性優(yōu)良
①可以根據(jù)產品的形狀、技術要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。
②工藝簡單,可以一次成型,經(jīng)濟效果,尤其對形狀復雜、不易成型的數(shù)量少的產品,更它的工藝性。
(1)匯集工藝設計數(shù)據(jù):經(jīng)過物科衡算和熱量衡算,已經(jīng)知道儲箔中將要儲存物科的溫度、壓力、使用壓力、高使用溫度、低使用溫度、介質的腐蝕性、定性、蒸汽壓、進出量等,這些數(shù)據(jù)匯集起來作為設計的基礎數(shù)據(jù)。
(2)選擇儲罐的材料:對化工儲罐來說,介質的腐蝕性是考慮儲罐材料的重要因素。腐蝕性物料視工作壓力、工作溫度的情況可選擇搪瓷容器、搪玻璃容器,也可由鋼制壓力容器襯膠、襯瓷、襯聚四氟乙烯等來提高容器的耐腐蝕性能。
(3)確定儲罐的類型:儲齲形式選擇包括臥式還是立式及封頭的型式。設計時根據(jù)工藝條件的要求,從國家標準系列容器中,選出與工藝條件各參數(shù)(工作壓力、工作溫度、介質、容積)相符的容器型式以及確定需要儲存的物料總體積。
(4)確定儲罐的臺數(shù)和韌定尺寸:需要儲存的物料總體積除以儲罐的適宜容積所等于的數(shù)值經(jīng)歸整后就是所需的臺數(shù)。
先初定儲罐的適宜容積,儲罐的適宜容積根據(jù)儲罐的型式、存儲物料的性質、可提供的場地大小及設備加工能力等因素綜合考慮后決定,初步確定儲罐的適宜容積后,用需要儲存的物料總體積除以儲怨的適宜容積所得的數(shù)值經(jīng)歸整后就是所需的臺效,臺數(shù)確定后,再回過頭來對初定的適宜容積加以調整,才能算出正確的儲罐容積。
(5)在儲罐容積確定后,就可以定直徑和長度(或高度),先根據(jù)場地大小定一個大體的直徑,再根據(jù)國家的設備零部件(簡體和封頭)的規(guī)范調整直徑,然后計算儲罐的長度(或高度),再核實長徑比,長徑比要考慮到外形美觀實用,儲罐的大小與其他設備般配,并與工作場所的尺寸相適應。
玻璃鋼成型工藝為噴射纏繞成型,在我國儲罐生產過程中為的玻璃鋼成型工藝,“噴襯工藝”可以理解為用噴槍噴射技術使玻璃鋼纏繞容器的內襯成型的工藝。
“襯”就是玻璃鋼纏繞容器的內襯,從結構上又分為內襯層和過渡層,主要起到防腐防滲的作用。
玻璃鋼容器結構由防腐防滲內襯層、增強結構層、外表層組成。確保既有良好的耐介質腐蝕性,又具有足夠的物理機械性能滿足盛裝要求。
采用玻璃纖維高張力、多層次、多角度、包封頭纏繞,滿足有機、無機溶劑及具有化學、電化學腐蝕性介質的儲存、中轉和生產需要,滿足非電解質流體的中轉、輸送、消除靜電的需要,滿足抗各式支承剪切及掩埋與荷載的力學要求。
設計靈活性大、容器壁結構性能。
纖維纏繞玻璃鋼可以通過改變樹脂體系或增強材料來調整貯罐、塔器等的物理化學性能,以適應不同介質和工作條件的需要。
通過結構層厚度、纏繞角和壁厚結構的設計來調整罐體的承載能力,適應不同壓力等級、容積大小,以及某些性能的玻璃鋼貯罐、塔器的需要,是各向同性的金屬材料無法與其相比的。
耐腐蝕、防滲漏、耐候性好。
玻璃鋼具有的耐腐蝕性能,在貯存腐蝕性介質時,玻璃鋼顯示出其他材料所無法比擬的性,可以耐多種酸、堿、鹽和,由此可見玻璃鋼的應用十分普遍,但是玻璃鋼產品的質量卻是取決于原材料、施工工藝等幾方面因素。玻璃鋼噴襯工藝作為一種國內新興的機械化生產工藝是存在很大的優(yōu)點的。
噴射成型的優(yōu)點:
1、 生產效率比手糊的高4-8倍。
2、 產品整體性好,無接縫,層間剪切強度高,樹脂含量高,抗腐蝕、耐滲漏性好。
3、 可減少飛邊,裁布屑及剩余膠液的消耗。
4、 產品尺寸、形狀不受限制。
5、 噴射機能使催化劑和樹脂于噴射前在液壓下在噴管內混合均勻,故噴射時無壓縮空氣漏出,噴射時空氣污染少。
生產準備:
一、材料準備:原材料主要是樹脂和無捻玻纖紗。
二、模具準備:準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。
三、噴射成型設備:噴射成型機分壓力罐式、泵供式和綜合式三種:
1、 泵式供膠噴射成型機,是將樹脂引發(fā)劑和促進劑分別由泵輸送到靜態(tài)混合器中,充分混合后再由噴槍噴出,稱為內混合型。
其組成部分為氣動控制系統(tǒng)、樹脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接,調節(jié)助劑泵在搖臂上的位置,可配料比例。
在空壓機作用下,樹脂和助劑在混合器內均勻混合,經(jīng)噴槍形成霧滴,與切斷的纖維連續(xù)地噴射到模具表面。這種噴射機只有一個膠液噴槍,結構簡單,重量輕,引發(fā)劑浪費少,但因系內混合,使完后要立即清洗,以防止噴射堵塞。
2、 壓力罐式供膠噴射機是將樹脂膠液分別裝在壓力罐中,靠進入罐中的氣體壓力,使膠液進入噴槍連續(xù)噴出。它是由兩個樹脂罐、管道、閥門、噴槍、纖維切割噴射器、小車及支架組成。工作時,接通壓縮空氣氣源,使壓縮空氣經(jīng)過氣水分離器進入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍,使樹脂和玻璃纖維連續(xù)不斷的由噴槍噴出,樹脂霧化,玻纖分散,混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機是樹脂在噴槍外混合,故不易堵塞噴槍嘴。
3、 綜合式噴射成型器綜合了以上兩種成型機的優(yōu)點使設備優(yōu)勢進一步擴大,采用了溫度可控的樹脂、催化劑混合容器,操作簡單混合均勻。
混合后的樹脂、固化劑由泵從相應的容器中吸出、玻纖經(jīng)玻纖切割器切割經(jīng)噴射器連續(xù)噴出,樹脂和固化劑被霧化、玻纖分散混合均勻后沉落到模具上,這種成型機減少了引發(fā)劑和催化劑的揮發(fā)減少了空氣污染有效的降低對人體的危害,并且立混合的方式有效的解決了管堵塞的問題。
噴射成型工藝控制
一、噴射工藝參數(shù)選擇:
1、 樹脂含量 噴射成型的制品中,樹脂含量控制在90%左右。
2、噴霧壓力 當樹脂粘度為0.2Pa?s,樹脂罐壓力為0.05~0.15MPa時,霧化壓力為0.3~0.55MPa,方能組分混合均勻。
3、噴槍夾角 不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同,一般選用20°夾角,噴槍與模具的距離為350~400mm。改變距離,要高速噴槍夾角,各組分在靠近模具表面處交集混合,防止膠液飛失。
二、噴射成型:
①環(huán)境溫度或樹脂溫度應控制在(25±5)℃,過高,易引起噴槍堵塞;過低,混合不均勻,固化慢。
②噴射機系統(tǒng)內不允許有水分存在,否則會影響產品質量。③成型前,模具上先噴一層樹脂,然后再噴樹脂纖維混合層。
④噴射成型前,先調整氣壓,控制樹脂和玻纖含量。
⑤噴槍要均勻移動,防止漏噴,不能走弧線,兩行之間的重疊富庶小于1/3,要覆蓋均勻和厚度均勻。
⑥噴完一層后,立即用輥輪壓實,要注意棱角和凹凸表面,每層壓平,排泡,防止帶起纖維造成毛刺。
⑦每層噴完后,要進行檢查,合格后再噴下一層。
⑧后一層要噴薄些,使表面光滑。
⑨噴射機用完后要立即清洗,防止樹脂固化,損壞設備。
結構層成型:
一、產品的主要承力層
A.結構層由如下纏繞層組成
※ 無堿玻璃纖維內環(huán)向纏繞層
※ 無堿玻璃纖維內交叉纏繞層
※ 無堿玻璃纖維外環(huán)向纏繞層
B.成型設備為計算機控制的往復式交叉纏繞設備。
C.纏繞工藝的主要技術參數(shù):
※ 纏繞紗類型:2400Tex 無堿無捻玻璃纖維纏繞紗
※ 導絲頭團數(shù):48
※ 梳齒寬度:200mm
※ 纏繞層樹脂含量:50.0%
※ 交叉纏繞角:55°
四、主要生產工序及技術要求
產品制造主要由以下工序組成:
A:抽樣檢驗各種原輔材料是否合格
B:施工環(huán)境控制:環(huán)境溫度應控制在15~30℃范圍內,相對濕度應不大于70%;當溫度小于適宜溫度時,應采取加溫措施,以免影響產品生產及產品質量
C:模具處理
玻璃鋼通風管道模具應平整并保持干燥,涂刷脫模劑應均勻;
D:配料
□ 配料應嚴格按照質檢中心提供的配方進行
□ 配料容器應保持干燥、清潔、無漬物
□ 配置的膠液應充分攪拌均勻,攪拌時間不低于2小時
E:內襯層制作:內襯層是產品的主要耐腐蝕層,不應有影響產品質量的氣泡等直觀缺陷,內襯層制作完成后,應用遠紅外線烤板進行加熱固化;
F:增強層制作,;纏繞層不能有斷紗,以免影響制品強度,逐層壓實,制作完成后應用遠紅外線烤板進行加熱固化;
H:外保護層制作:外保護層作為管道防止受外界環(huán)境侵蝕及管道作用關鍵層,應嚴格使用設計樹脂,樹脂含量及設計厚度,不允許有氣泡、干斑等直觀缺陷;
G:修整:應嚴格按照設計尺寸進行。
產品制作完成后進行熱處理,然后再常溫固化。
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