玻璃钢储罐的比重通常为1.8-2.1,是钢的1/4-1/5,比钢、铸佚和塑料的比强度都高。玻璃钢的热膨胀系数与钢大体相当,热传导系数只有钢的0.5%。玻璃钢储罐设计灵活性大,罐壁结构性能优异:纤维缠绕玻璃钢可以改变树脂系统或增强材料来高速玻璃钢贮罐及非标装置的物理化学性能,以适应不同介质和工作条件的需要。通过结构层厚度、缠绕角和壁厚结构和设计来调整罐体的承载能力,制成不同压力等级或某些特殊性能的玻璃钢贮罐及非标装置,这是各向同性的金属材料无法与其相比的。玻璃钢储罐耐化学腐蚀,使用寿命长:玻璃钢具有特殊的耐腐性能,在储存腐蚀性介质时,玻璃钢显示出其他材料所无法比拟的优越性,可以耐多种酸、碱、盐和**溶剂。
FRP有如下特性:
(1)轻质高强,相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5,可是拉伸强度却接近,甚至**过碳素钢,而比强度可以与合金钢相比。因此,在航空、火箭、宇宙*行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中,都具有成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。部分材料的密度、强度和比强度见表1-1。
(2)耐腐蚀性能好
FRP是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面,正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。
(3)电性能好
是优良的绝缘材料,用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好,已广泛用于雷达天线罩。
(4)热性能良好
FRP热导率低,室温下为1.25~1.67kJ/(m·h·K),只有金属的1/100~1/1000,是优良的绝热材料。在瞬时**高温情况下,是理想的热防护和耐烧蚀材料,能保护宇宙*行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。
(5)可设计性好
①可以根据需要,灵活地设计出各种结构产品,来满足使用要求,可以使产品有很好的整体性。
②可以充分选择材料来满足产品的性能,如:可以设计出耐腐的,耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的,等等。
(6)工艺性优良
①可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。
②工艺简单,可以一次成型,经济效果**,尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更**它的工艺优越性。
目前,发达国家的石油化工厂、城市加油站、采油油田等早己应用玻璃钢储油罐,欧、美、日等地区和国家已经将玻璃钢埋地储油罐设计成系列产品,供用户选用。
由于玻璃钢储油罐具有耐久性、耐腐蚀、抗震性能好等诸多优异特性,玻璃钢储罐替换钢制储油罐是一种必然发展趋势。
玻璃钢储罐的经济性应以原材料费、安装费、维修费等综合指标来衡量。玻璃钢储罐在价格上一般比钢制储罐要高一些,但是其安装、维修费用低,使用寿命长,因此玻璃钢储罐远期的经济效益以及社会效益十分明显。
玻璃钢储罐使用和维护:严禁追赶合同规定的使用条件,玻璃钢罐是根据合同的使用条件专门设计制造的,未经供方技术部门同意,用户不得随意改变玻璃钢罐存放介质的种类,也不能随意改变容器存放介质的温度及浓度。
严禁硬物撞击或划伤:进入玻璃钢罐内清洗和检修时,操作人员要穿软底鞋,使用梯子时,所有与容器接触的点均应包上软垫,以防划伤表面。
在周围工作时,防止工具、手脚架和其它硬物撞击容器。
注意防火:玻璃钢罐禁止接近火源。
然而引起玻璃钢储罐渗漏的原因有许多,其中有原材料的匹配性不好,玻璃钢储罐的结构设计、工艺设计等方面不合理,玻璃钢制造过程中每道工序及其具体环节上有不合理缺陷,也有原材料和玻璃钢设备供应质量方面的因素等。
通过规范原材料供应渠道,加强生产制造过程的质量监督,采用自动化先进生产工艺等措施来保证生产质量,通过严格遵守设计施工、验收规范以确保设计合理,施工优质,是可以保证使用的安全可靠性的。
一 、玻璃钢储罐容器制作所选用的原材料原材料
玻璃钢水处理储罐用的原材料包括玻璃纤维,玻璃毡,基体树脂和辅料。该罐一般由内衬层、缠绕层和外保护层组成。在内衬层选材时,为避免内衬层中玻璃纤维与树脂间因弹性模量的差异引起的应变集中。
基体材料应选用韧性好、延伸率高、固化收缩率低且具有一定耐腐蚀能力的树脂;增强材料应选用与树脂具有良好浸润性、树脂固化后应变集中系数小、能保持较高树脂含量的非连续性短切纤维制品,通常采用45g/m2表面毡和450g/m2短切毡及普通规格的玻璃布。
在缠绕层选材时,要合理选用树脂固化体系,该体系中,催化剂与引发剂之间均具有一个适当的、随环境温度、罐径大小而改变的比例关系。
一般地说,它们在树脂中所占比例需控制在4%以下,树脂固化体系的设计需以小样试验为基础;增强材料应选用与树脂具有良好浸润性的无捻连续纤维粗纱。在生产中常用不饱和聚酯树脂、2400TEX无碱缠绕纱、无碱玻璃钢表面毡45g/m2、及固化剂和促进剂。
二、 玻璃钢水处理罐制作工艺
1、 内衬层的制做:内衬兼有骨架与气密作用,是成品的一部分。
设计内衬时要注意有足够的强度与刚度。内衬层的厚度大于3mm,树脂含量大于90%,采用耐腐蚀性良好树脂和玻璃纤维喷射成型。
其制作工艺流程大体如下:罐体模具→机械喷枪喷射成型风头和筒体→固化后脱模。对于内衬的成型,采用两段式即封尾与简体一体式和封头两段连接。
2、罐的成型:为增加罐的强度及刚度和提高罐的表面性能,必须在合格的内衬表面缠绕纵环向纤维。
缠绕层的厚度以内压设计为基准,由直径、压力和安全系数等计算确定。使用计算机控制的缠绕机一次缠绕成型
3、装配管口。根据图纸划线定位,开孔安装管口。
4、外保护层。整体制作完毕后(包括配件安装),喷涂防护层,抗老化胶衣树脂添加紫外线吸收剂、增韧剂。
5、送检、试水、试压。
喷射成型工艺控制
一、喷射工艺参数选择:
1、 树脂含量 喷射成型的制品中,树脂含量控制在90%左右。
2、喷雾压力 当树脂粘度为0.2Pa•s,树脂罐压力为0.05~0.15MPa时,雾化压力为0.3~0.55MPa,方能保证组分混合均匀。
3、喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同,一般选用20°夹角,喷枪与模具的距离为350~400mm。改变距离,要高速喷枪夹角,保证各组分在靠近模具表面处交集混合,防止胶液飞失。
二、喷射成型:
①环境温度或树脂温度应控制在(25±5)℃,过高,易引起喷枪堵塞;过低,混合不均匀,固化慢。
②喷射机系统内不允许有水分存在,否则会影响产品质量。③成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维混合层。
④喷射成型前,先调整气压,控制树脂和玻纤含量。
⑤喷枪要均匀移动,防止漏喷,不能走弧线,两行之间的重叠富庶小于1/3,要保证覆盖均匀和厚度均匀。
⑥喷完一层后,立即用辊轮压实,要注意棱角和凹凸表面,保证每层压平,排出气泡,防止带起纤维造成毛刺。
⑦每层喷完后,要进行检查,合格后再喷下一层。
⑧后一层要喷薄些,使表面光滑。
⑨喷射机用完后要立即清洗,防止树脂固化,损坏设备。
结构层成型:
一、产品的主要承力层
A.结构层由如下缠绕层组成
※ 无碱玻璃纤维内环向缠绕层
※ 无碱玻璃纤维内交叉缠绕层
※ 无碱玻璃纤维外环向缠绕层
B.成型设备为计算机控制的往复式交叉缠绕设备。
C.缠绕工艺的主要技术参数:
※ 缠绕纱类型:2400Tex 无碱无捻玻璃纤维缠绕纱
※ 导丝头团数:48
※ 梳齿宽度:200mm
※ 缠绕层树脂含量:50.0%
※ 交叉缠绕角:55°