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立式玻璃钢贮罐设计

发布时间:2020-10-05 13:43

  前言 纤维增强塑料贮罐主要用于储存各种腐蚀性液体、 气体和粉末状物料, 应用在石油、 化工、冶金、造纸、城市供水等领域。这类贮罐强度、刚度和防渗漏性要求较高,对于 容积较大的贮罐,特别适合于纤维缠绕工艺或喷射工艺整体成型,不宜采用手糊工艺分 块制造、最后组装的结构形式。 玻璃钢贮罐具有一系列特点,如质量轻、耐腐蚀性强、强度高、保温隔热效果好、 成型容易、安装和运输方便、维护费用低等,在各工业领域得到广泛应用。我国玻璃钢 贮罐的发展十分迅速,已经颁布了纤维增强塑料贮罐的标准,规定了贮罐用原材料、生 产工艺、结构形式、产品性能和几何尺寸、验收条件等等,规范了玻璃钢产品市场,对 提高玻璃钢贮罐产品质量起到了促进作用。目前国内玻璃钢贮罐主要用于地下石油贮 罐、化工及食品容器、运输罐、三次采油聚丙烯酰胺母液贮罐、工业用超纯水贮罐、污 染回收罐等等。目前,许多厂家用油从国外引进或自行生产的贮罐缠绕设备,能够进行 直径 12m 一下系列贮罐的现场缠绕,最大容积可达到 2000m3,具有相当的生产能力[1]。 玻璃钢贮罐向着抗渗漏性、多功能(阻燃性、防静电、结构强度) 、复合化(热塑 性内衬、玻璃钢结构层)低成本的方向发展。玻璃钢贮罐设计要求适应这一发展方向, 不断拓展玻璃钢贮罐的应用领域,根据使用条件和结构要求,合理选择材料,确定产品 结构形式和制造工艺方法,达到降低成本,满足使用要求的目的。 1 1.造型设计 造型设计 1.1 贮罐构造尺寸确定 经查阅中华人民共和国行业标准,玻璃钢贮罐标准系列 HG 21504.1-92,立式贮罐 容 积 V = 130m3 , 可 选 直 径 系 列 有 D = 3800mm 和 D = 4000mm [2] ,本设计初选 D = 4000mm ,因此贮罐的高度 H = V / ( D )2 π = 10345mm ,取 H = 10500mm 。 2 1.2 贮罐顶盖与罐底设计 1.2.1 贮罐顶盖设计 玻璃钢贮罐顶盖有平顶盖、锥形顶盖和拱形顶盖 3 种形式[3]。 A、平顶盖可按承受 908Pa 荷载或地区雪荷载进行设计。顶盖板允许挠度值为 1%。 从提高顶盖刚度和降低成本来考虑,顶盖最好加肋。 B、锥形顶盖自由支承在贮罐的周边上。玻璃钢顶盖在承受外压时,其最大应力发 生在椎体的最大直径处。 C、拱形顶盖与锥形顶盖相比,结构简单、刚性好、承载能力强,是广为使用的一 种形式。 顶盖采用拱形顶盖,为使罐顶与罐壁等强度,取 R 0 = 1.0 D = 4000mm 。 1.2.2 贮罐罐底设计 罐底为平底,采用复合材料层合板。 1.3 支座设计 常用立式贮罐支座有床式、悬挂式、角环支承式和裙式 4 种形式。床式支座是将贮 罐直接置于基础上,属于直接支承形式。悬挂式支座又称耳式支座或耳架,每台贮罐一 般配置两个或四个支座,但在安装时不容易保证各制作在同一平面上,也不能保证各支 座受力均匀。角环支承式支座一般用于贮罐高度小且离地面较近的情况。裙式支座简称 裙座,大多采用圆筒形式。床式支座简单方便、使用较广,此贮罐采用床式支座。 2 2 性能设计 2.1 树脂的选择 根据制品的使用条件,对复合材料的物理性能、耐化学腐蚀性能及力学性能进行设 计,贮罐中储存的物质为质量分数为 70%的硫酸,使用温度为 90℃,有使用条件可知, 所选择的树脂必须耐酸,具有高的热变形温度,此外还要有一定的力学承载能力。贮罐 设计中常用树脂主要是不饱和聚酯树脂,由于不饱和聚酯树脂价格便宜,可以满足贮罐 的使用要求[4],常用不饱和聚酯树脂的牌号如下: 表 2.1 树脂的选择要点 树脂基 体 邻苯型 OP 代号 产品性能 具有一般的耐腐蚀性能,可耐海水、弱酸及大气老化环 适用场所 常用于一般的腐蚀环 境, 长期使用温度-50℃~60℃, 最高使用温度达 100℃, 境,海水腐蚀、弱酸腐 这是一种较经济的树脂类型,耐腐蚀性一般,阻燃氧指 数约为 26。 有优异的耐腐蚀性能, 可耐中等浓度无机酸、碱、各种 间苯型 IP 盐类等环境, 长期使用温度-50℃~90℃, 最高使用温度 达 105℃,阻燃氧指数约为 26。 乙烯基 型 VE 具有优异的耐腐蚀性能,可耐酸、碱、盐溶剂或酸碱交 替等恶劣的腐蚀环境, 长期使用温度-50℃~110℃,阻燃 氧指数约为 28。 具有优异的耐腐蚀性能,可耐酸、碱、盐溶剂或酸碱交 阻燃型 FI 替等恶劣的腐蚀环境, 长期使用温度-50℃~110℃,其阻 燃性能高于一般树脂,氧指数为 28~35。 食品级 型 FO 间苯型食品级树脂同间苯树脂一样具有优良的耐腐蚀 性 能 , 长 期 使 用 温 度 -50℃ ~ 90℃, 最 高 使 用 温 度 达 105℃,阻燃氧指数约为 26。 常用于酸性腐蚀较强或 碱性腐蚀一般的环境。 蚀及大气老化腐蚀。 常用于酸、碱、盐溶剂 等腐蚀严重的环境。 常用于有阻燃要求的使 用环境。 常用于肉制品、食品加 工厂及自来水厂。 根据本贮罐的使用条件,最好选择乙烯基型不饱和聚酯树脂。 2.2 增强材料的选择 玻璃纤维价格便宜, 性能优异, 可以满足贮罐的使用要求, 增强材料选择玻璃纤维, 常用的玻璃增强材料主要有无捻粗纱布、加捻布、短切毡、表面毡、玻璃纤维无捻粗纱 3 和短切玻璃纤维[5]。玻璃纤维按其使用要求分为: (1)E-玻璃纤维,无碱纤维,具有优良的、耐老化性和耐水性。 (2)C-玻璃纤维,耐酸性好,耐碱性不如无碱纤维,成本低。 (3)A-玻璃纤维,有碱纤维,含碱量大于 12%。 (4)S-玻璃纤维,高强度玻璃纤维,拉伸强度较大。 (5)中碱玻璃纤维,耐酸性好,成本低。 (5)耐碱玻璃纤维,抗碱性较好,主要用于增强水泥制品。 (6)空心玻璃纤维,纤维中空,弹性模量较高。 表 2.2 无碱和中碱纤维的性能对比 种类 耐酸性 耐水性 机 械 强 度 防 老 化 性 电 绝 缘 性 成本 浸润性 适 合 条 件 用 于 强 度 高 的 场合 用 于 强 度 低 的 场合 无 碱 玻 璃纤维 一般 好 高 较好 好 较高 树 脂 易 浸润 中 碱 玻 璃纤维 好 差 较低 较差 低 低 树 脂 浸 润性差 贮罐用来储存质量分数为 70%的硫酸,使用温度为 90℃,并且有一定的力学承载, 以及经济效益综合考虑选择中碱玻璃纤维,因为中碱玻璃纤维耐酸性好,成本低。 4 3 结构设计 贮罐直径 D = 4.0m ,高 H = 10.5m ;罐顶为拱形顶盖, 罐底为平底直接安装在基础平面 上 。 贮 罐 内 为 质 量 分 数 为 70% 的 硫 酸 , 密 度 ρ L = 1.6t / m3 。 贮 罐 顶 均 匀 雪 载 荷 psnow = 400 N / m 2 ,风压为 W 0 = 300 N / m 2 ,无地震。玻璃钢材料的拉伸强度为 140MPa, 压缩强度为 89MPa,安全系数[6] K = 10 。 3.1 贮罐壁厚计算 罐体沿高度分为 11 段,先计算罐下 1m 处壁厚 t= ( p + ρ LX ) RK σ 式中 p 为荷载引起的罐壁压力。 ? 4.0 ? 400 × π × ? ? psnowπ R 2 ? 2 ? = 4.0 N / cm p= = πD π × 4.0 ( 0.40 + 0.0016 ×100 ) × 200 ×10 = 0.800cm t1 = 1400 2 依次求得 t 2 = 1.03cm t 3 = 1.26cm t 4 = 1.43cm t 5 = 1.71cm t 6 = 1.94cm t 7 = 2.17cm t 8 = 2.40cm t 9 = 2.63cm t10 = 2.86cm t11 = 2.97cm 贮罐靠近顶部厚度取 t1 = 8.0mm ,靠近底部厚度取 t11 = 30.0mm 。 3.2 贮罐顶盖厚度设计 顶盖受均匀载荷 psnow = 400 N / m 2 时,有 t min = 4 R 0 psnow 400 = 4 × 4.0 × = 33.9mm E 89 5 取顶盖厚度 35.0mm。 3.3 贮罐底板设计 贮罐罐底为平板, 直接安装在平面基础上。 贮罐内的液体重可直接传给混凝土基础, 因此,罐底所受的应力很小。但罐底和罐壁连接处受力十分复杂,一般都需要加强[7]。 如图 3.1 图 3.1 罐底拐角处 底板厚度取 tbo = 10.0mm ,拐角处厚度 tb = 35.0mm 。 底板采用复合材料层合板,内表层 2mm,外表层 2mm,结构层 6mm,内、外表层 用 0.4 的表面毡或短切玻璃纤维毡铺设,各 5 层,结构层用 0.4 中碱方格布和乙烯基不 饱和树脂糊制[8]。 铺层数 n = A 6 = = 13.1 ≈ 13 层 mf ( kf + ckr ) 0.34 × ( 0.408 + 1.222 × 0.769 ) 铺层顺序采用 [ 0° / ±45° / 90°] 的准各项同性铺层方式。 3.4 风载荷作用下贮罐强度设计 贮罐设计地区风压 W 0 = 300 Pa ,计算风压为 W = 0.72 × W 0 = 216 Pa 6 贮罐沿高度方向承受的均布载荷为 pw = WD = 216 × 4.0 = 864 N / m 由于风压引起的最大弯矩和剪力为 M max = pw H 2 = 864 × 10.52 / 2 = 47628 N ? m 2 Q max = pwH = 864 × 10.5 = 9072 N 贮罐迎风面得最大拉伸应力,应小于玻璃钢材料的许用拉伸强度;背风面得最大压 缩应力[9],应小于玻璃钢材料的许用压缩强度。 所以最大风载荷小贮罐的厚度 t0 = M max 476280 ×10 = = 0.027cm 2 π R [σ ] π × 2002 ×1400 贮罐自重为 3 ? 2 ? D1 ?3 ? 2 ?D? ?D? Wr = W 1 + W 2 + W 3 ≈ Dπ Ht ρ m + π ? ? tbo ρ m + ? π ? ? ρ m ? π ? ? ρ m ? 3 ?2? ?2? ?3 ? 2 ? ? ? ? ? 400 ? = 400 × π × 10500 × 2 × 0.0018 + π × ? ? × 1.00 × 0.0018 + ? 2 ? 3 3 ?2 ? 2 ? 407.0 ? ? 400 ? ? ×π ×? ? × 0.0018 ? × π × ? ? × 0.0018? 3 ? 2 ? ? 2 ? ?3 ? ? ? 2 = 2375.04 + 226.19 + 1611 = 4212.2kg = 421.22kN 贮罐自重引起的抗风弯矩为 Mr = Wr D = 421.22 × 200 = 8424kN ? cm 2 max 风压引起贮罐的倾覆弯矩为 M Mr ≥ M max = 4762.8kN ? cm 贮罐不会因风压而倾覆,固不需要对贮罐进行锚固[10]。 3.5 设计结果 管壁厚度: 底部厚 30.0mm; 上端厚 8.0mm; 罐底厚度 10.0mm; 管顶盖厚度 35.0mm 7 4 工艺设计 玻璃钢贮罐的成型方法主要有手糊成型工艺、缠绕成型工艺和预应力组装成型。 4.1 预应力组装贮罐的制造技术 预应力组装贮罐的制造技术 贮罐 罐体构件在工厂内预制 ,运输到现场后,用螺栓把玻璃钢构件连接制成贮罐壳体, 然后在罐体外缠绕钢丝绳,使罐体受压应力。当贮罐装满液体介质后,环向压应力变成 拉应力,而拉应力主要用钢丝绳承担。 贮罐玻璃钢构件制造 4.1.1 贮罐玻璃钢构件制造 罐底、罐壁及灌顶采用手糊成型工艺,工艺流程如下: 树脂胶液的配制 玻璃纤维布制品裁剪 手糊成型工艺 固化 模具准备 脱模 修整 检验 构件(拱板、底板、顶板) 图 4.1 手糊成型工艺 A、原材料的准备 根据贮罐的性能要求选用玻璃纤维和树脂种类及牌号。本设计中选用间苯型不饱和 聚酯树脂、乙烯基型不饱和聚酯树脂或者阻燃型不饱和聚酯树脂,增强材料选用中碱玻 璃纤维表面毡,中碱玻璃纤维布,中碱玻璃纤维短切毡,玻璃纤维需用浸润剂处理。 B、模具的准备 根据贮罐的生产数量和外观质量要求,本工艺选用玻璃钢模具。底板和顶盖选用阳 模成型; 拱板的表面质量要求高, 并且要保证法兰连接的尺寸, 拱形壁板选用阴模成型。 8 C、构件的糊制 先在模具上涂脱模剂,将加入引发剂和促进剂的不饱和聚酯树脂涂刷在磨具表面上, 内衬层采用玻璃纤维采用表面毡,保证内衬层的树脂含量在 90%以上;结构层使用玻璃 纤维布,保证结构层厚度和控制含胶量在 70%~80%;外表层糊制时树脂中要加入紫外 线吸收剂, 采用中碱玻璃纤维表面毡, 糊制完以后铺一层聚酯薄膜, 使制件获得双面光。 贮罐现场安装 4.1.2 贮罐现场安装 贮罐装配时,将罐体拱形板法兰重合,拧紧螺栓,用聚酯树脂胶泥填缝,并在贮罐 内的接缝处糊制和内衬层材料相同的玻璃钢层密封。 整体式玻璃钢贮罐 贮罐的成型工艺 4.2 整体式玻璃钢贮罐的成型工艺 先制作一个玻璃钢贮罐的芯模,然后在芯模上糊制结构层,芯模成型后不必取出, 它就代替了贮罐的内衬层。除芯模制作外,其它的成型工艺与手糊玻璃钢制品相同。 4.2.1 整体式玻璃钢芯模的制作 按照贮罐尺寸对称分为两半,用水泥制成阳模。先在水泥阳模上糊制玻璃钢,制成 芯模的一半,然后再将两个半模粘合在成整体贮罐芯模。应该注意的是芯模用的玻璃钢 材料必须是内衬层用的材料。内衬层的厚度一般是 1.5~2.5cm。 玻璃钢贮罐 贮罐的制造 4.2.2 玻璃钢贮罐的制造 在拼接好的整体芯模上,按照设计厚度糊制玻璃钢结构层。固化后不需脱模,便可 获得贮罐半成品。然后再根据设计开孔,装配入口及排液管等。 缠绕成型贮罐 贮罐的制造技术 4.3 缠绕成型贮罐的制造技术 缠绕玻璃钢成型是先将贮罐分成钟罩和封头。将这两部分组装在一起即构成贮罐的 完整结构,然后再进行结构层缠绕。 4.3.1 钟罩的成型 A、模具的清理 缠绕成型的贮罐所使用的模具一般为钢模,对模具进行清理是为了保证其表面平 滑,没有异物,使制得的产品内表面光滑,便于脱模。清理完后,用胶黏带堵住模具上 的脱模孔。 B、涂脱模剂 用脱模蜡或聚乙烯醇脱模剂在钟罩模上均匀涂层,要求厚度均匀,防止漏涂。 C、加热树脂 使其温度达到 35~40℃。 D、按设计要求的原材料和厚度制造内衬层 9 封头的内衬层用喷射成型或手工成型,铺覆方法根据设计要求,可选用喷射、干法 或者湿法缠绕。制作封头的加强层,采用喷射和铺玻璃纤维布。 E、脱模 待钟罩固化完全后脱模。脱模是利用液压空气,通过模具上的脱模孔使模具和钟罩 间形成一层空气垫,靠空气压力将钟罩推出。 4.3.2 第二个封头制造 A、清理模具,堵脱模气孔; B、涂脱模剂; C、按设计要求缠制内衬层和加强层。在制作过程中,始终进行手动滚压,排除气泡, 待树脂固化后脱模。 4.3.3 组装 将第二个封头和钟罩对接成一个整体。对接时先将两部分对接边磨成坡口,用短切 毡片和聚酯树脂进行加强,保证组装区平整。 4.3.4 在缠绕机上进行缠绕 由于此贮罐具有轴向应力,要进行螺旋缠绕;缠绕工序在缠绕机上进行。缠绕成型 需要在全自动缠绕机上进行。 缠绕到设计厚度后, 旋转固化, 最后在罐体上喷涂保护层。 缠绕成型工艺参数控制: A、缠绕角θ=54.7° B、无捻粗纱的烘干处理 玻璃纤维表面的含有水分,不仅影响树脂基材与玻璃纤维之间的粘结性能,同时将 引起应力腐蚀,并且使微裂纹等缺陷进一步扩展,从而使制品强度和耐老化性下降。因 此玻璃纤维在使用之前必须进行烘干处理。无捻粗纱在 60~80℃烘干 24h。 C、玻纤浸胶含量分布 玻纤含胶量的高低及其分布对玻璃钢制品性能影响很大,直接影响制品的重量及厚 度;含胶量过高,玻璃钢制品的复合强度降低;含胶量过低,制品的纤维孔隙率增加, 使制品的气密性、防老化性能及剪切强度下降,同时也影响纤维强度的发挥;此外含胶 量变化大会引起应力分布不均,并在某些区域引起破坏[11]。因此,过程必须严格控制, 控制结构层含胶量在 25%~30%。 D、缠绕张力 缠绕张力大小、各纤维束间张力的均匀性,以及各缠绕层之间纤维张力的均匀性, 对制品的质量影响极大。张力过小,制品的强度低,内衬层所受压缩应力较小,因而内 10 衬在充压时的变形较大,其疲劳性能就越低。张力过大,则纤维磨损大,使纤维和制品 强度下降。此外,缠绕张力对制品的密实度和含胶量会产生很大的影响。为了使制品里 的各缠绕层不会由于缠绕张力作用导致产生内松外紧的现象,采用张力递减制度,使内 外层纤维的初始应力相同,容器充压后内外层纤维能同时承受荷载。 E、纱片宽度的变化和缠绕位置 纱片间隙会成为富树脂区,结构上的薄弱环节。怎么找到AG官方网站,纱片宽度很难精确控制,这是因为 它会随着缠绕张力的变化而变化,选取纱片宽度 20mm。 F、缠绕速度 缠绕速度通常是指纱线速度, 应控制在一定范围内。 因为纱线速度过低, 生产率低; 纱线速度过大,运行不稳,因产生颠簸振动。缠绕速度控制为 0.85m/s。 G、固化温度 玻璃钢的固化主要有常温固化和加热固化两种。 ,加热固化制度包括加热的范围, 升温速度,恒温温度及保温时间。本设计采用加热固化,因为加热固化可以提高化学反 应的速度,缩短固化时间,缩短生产周期,提高生产率。升温速率一般在 0.5℃/min~1℃ /min,本设计选用 1℃/min,既可以提高生产周期,提高生产率,又不至于影响玻璃钢 制品的质量。保温时间由树脂发生聚合反应所需要的时间和传热时间决定;降温冷却阶 段速度要始终,防止使制品产生内应力,并且要尽量缩短生产周期。 H、固化制度[12]。 采用分层固化制度,这样可以消弱环向应力沿筒壁的分布高峰;可以提高纤维的初 始张力;减缓树脂含量沿筒壁分布不均的现象,同时利于溶剂的挥发,提高制品内外质 量的均匀性。 I、环境温度 环境温度降低,树脂的粘度升高,纤维浸渍不充分。所以环境温度要控制在一定的 范围内,保证缠绕过程的浸渍效果,避免某些固化剂的低温析出。环境温度控制在 15℃ 以上[13]。 考虑到经济效益和贮罐的尺寸,选用缠绕玻璃钢贮罐制造技术,并且进行现场缠绕。 11 5 零部件设计 5.1 进出口管的设计 进出口管采用带法兰的短接管,短接管的内径 db = 80mm ,接管长度 Lb = 150mm , 在管口处设置 4 个角撑板,以提高接管强度。 5.2 人孔和手孔的设计 人孔和手孔是为了检查内部设备,对设备进行清洗、安装及拆卸内部结构。手孔是 由短接管加一盲板构成,手孔直径不宜小于 150mm,选用 DN250。 直径大于 900mm 的贮罐应开设人孔,以便检修时工作人员能进入设备内部,及时 发现内表面的腐蚀、磨损或裂纹,并进行修补。常用的人孔形式为圆形,人孔的构造处 理应按照大型接管一样处理。人孔的尺寸如表 5.1 所示,人孔盖可以是平的,带有手柄; 但是也可以是盘形的。人孔一般应设置角撑板。 表 5.1 典型人孔尺寸 人孔直径/mm 法兰及盖子直径 /mm 457 508 559 610 635 699 762 813 法兰及盖子厚度 /mm 10 10 10 10 螺孔分布圆直径 /mm 578 635 686 749 13 13 13 13 螺栓孔直径/mm 经查阅中华人民共和国行业标准,玻璃钢贮罐标准系列 HG 21504.1-92,贮罐容积 V = 130m3 ,由于贮罐高度大于 3m,所以应设置两个人孔,一个在顶部,一个在紧靠罐 基础上部以利于进出。颈高 200mm,选用人孔尺寸如表 5.2 表 5.2 贮罐选用的人孔尺寸 人孔直径/mm 法兰及盖子直径 /mm 610 813 法兰及盖子厚度 /mm 10 螺孔分布圆直径 /mm 749 13 螺栓孔直径/mm 5.3 排液管 贮罐的排液管设计在罐壁下部,主要有四种形式,本设计采用虹吸收原理排液,经 查阅中华人民共和国行业标准,玻璃钢贮罐标准系列 HG 21504.1-92,立式贮罐容积 V = 130m3 ,选用排液孔直径 df = 100mm ,短接管伸出贮罐的长度 Lf = 100mm 。 12 5.4 排气孔 设置排气口的目的是将贮罐内的气体自由排放到大气中,使贮罐不产生正压或者负 压,因此最小排气口尺寸应足以控制所有的联合入口或者排出口的排气量。经查阅中华 人民共和国行业标准,玻璃钢贮罐标准系列 HG 21504.1-92,立式贮罐容积 V = 130m3 , 选用排气孔直径 de = 100mm 。 5.5 液面计口 液面计口用于测量液面高度。经查阅中华人民共和国行业标准,玻璃钢贮罐标准系 列 HG 21504.1-92,立式贮罐容积 V = 130m3 ,选用液面计口内径 dg = 30mm 。 5.6 零部件的成型工艺 零部件均采用手糊成型,考虑到经济效益与制造难度,模具采用水泥模。树脂选用 乙烯基酯树脂,增强材料选用中碱玻璃纤维表面毡和玻璃布。 手糊工艺过程: 5.6.1、制作水泥模具 .1、 制作过程注意事项:模具具有足够的强度和刚度;保证模具表面的光泽度;模具拐 角处曲率尽量加大;成型面上设计气孔。 5.6.2、模具表面清理 .2、 5.6.3、涂脱模剂 .3、 此脱模剂脱模效果好,价格便宜,容易配制,可长期保存,涂刷方便;可以用水清 洗,流平性、成膜性好,产品表面光洁。但是天冷时干燥时间长,涂刷不当会有小气泡。 涂刷方法:用毛刷或聚氨酯泡沫块,浸渍 PVA,然后,咋模具表面均匀涂刷。用手的力 度控制涂刷厚度,涂刷多并不好。不能漏涂,也不能产生流痕和在沟槽中聚集。涂刷时 防止毛和飞虫掉在表面。刷完后晾干约 30min,完全干燥成膜后方可使用。 5.6.4、胶衣层的制作 .4、 用毛刷将配好的胶衣均匀地涂刷在模具表面上。胶衣配方如下: 树脂 100 份 ,萘酸钴 3 份,颜料糊 8 份,过氧化甲乙酮 2 份。 注意事项:采用不宜掉毛的毛刷;涂刷均匀,毛刷不宜来回反复涂刷,不能漏涂, 不能产生流痕,不能聚集;用胶量为 500g/m2,即胶衣厚度在 0.4~0.5mm;控制胶衣固 化速度在 1h 左右,室温固化达到触干。 5.6.5、表面层制作 .5、 将表面毡按模具表面大小裁剪。表面用单重为 30 g/m2 或 50g/m2 的表面毡,将其铺 13 在胶衣面上,用毛刷辊上胶,然后用脱泡辊脱泡,要严格控制不要有气泡。若有不宜制 作的深坑或者死角,可用树脂腻子先填平。表面毡的含胶量控制在 90%左右。 5.6.6、增强层的制造 .6、 增强层是玻璃钢产品的重要承载层,起着保证产品的结构和强度的作用。增强层的 支座分为以下几个方面: A、增强材料 选用中碱短切毡和中碱方格布。 B、玻璃布的裁剪 在裁布台,把玻璃布铺在台面上,量尺寸裁剪。裁剪时要观察表面是否有油污、杂 物、不均等;用手感检查是否已吸水,若已吸水则需烘干再用;不同尺寸的布,要编号 分别放置,以免糊制时产生混乱。 C、配胶 配料的数量按产品用量和一次糊制的用量配制,少量用盆,手工搅拌;大量的树脂 则需用大桶,搅拌器搅拌。配胶时促进剂、固化剂分别用量筒计量加入,且一次只能加 入一种, 搅拌均匀后方可加入第二种, 否则会出现两种辅材相互反应, 发生燃烧和爆炸。 促进剂的用量依据天气的变化从 1%~4%调节,天气越冷加入量越多,天冷时做多可以 加入 6%。每次配胶之后,应取出几十克做小样胶凝实验,观察其凝胶时间以利于控制 手糊时间,防止固化过快或过慢。 D、铺层糊制 14 6 安装及连接 开孔补强 6.1 开孔补强 贮罐是用连续纤维制成的整天成型的设备,由于工艺和结构上的需要,贮罐要开设 各种孔,供成型接管或者零部件安装时使用。用机械方法切孔后,无疑会破坏纤维的连 续性,纤维被切断后,不但会削弱贮罐强度,而且由于结构连续性受到破坏,壳体和接 管变形不一致,在开孔和接管处将产生较大的附加内力分量,因此开孔处必须采取适当 加厚接管或壳体厚度的方法,使之达到提高壳体强度,降低应力集中系数。 在实际工作中较多采用局部补强形式,即在开孔处的一定范围内增加壳体的壁厚, 补强设计采用等面积补强法,即局部补强的面积必须大于或等于开孔所挖去的壳壁截面 积[14]。 在贮罐筒壁和封头开设,按图纸要求的直径,并且在图纸要求的位置开设圆孔,本 设计总共开设八个孔,其中包括人孔、手孔、排液孔、排气孔和液面计孔。 6.2 装配法兰及配件 贮罐缠绕层全固化后,从缠绕机上卸下,并拆除旋转支撑环,然后按照图纸安装预 先做好的进料口、出料口、排气口、人孔和其他配件。 15 7 制品检验 7.1 整体要求 7.1.1 筒体树脂表面层不低于 70%。 7.1.2 贮罐应设置溢流管,其直径应大于进料管的管径。 7.1.3 法兰平面与管轴线 法兰接管的方位偏差为 1° 7.1.5 管接头力矩载荷 .1. 直径不大于 50mm 的管接头应承受 1360N。m 的力矩载荷而无损伤,大于 50mm 的管 接头应承受 2700N。m 的力矩载荷而无损伤。 7.1.6 管接头扭转载荷 .1.6 管接头应能承受 430N 的扭转载荷而无损伤。 7.1.7 .1.7 贮罐总质量不小于设计值的 95% 7.1.8 .1.8 贮罐的长度(两个封头顶点间的距离)公差为 l%。 7.1.9 .1.9 贮罐必须无渗漏。 7.1.10 .1.10 贮罐表面的巴氏硬度:不饱和聚酯树脂不小于 36;环氧树脂不小于 50。 7.1.11 .1.11 吸水率不大于 0.3%。 7.1.12 .1.12 贮罐内表面应平整光洁,无杂质,无纤维外露,无目测可见裂纹,无明显划痕、疵 点、白化及分层;在任取 300mm × 300mm 面积内最大直径为 4 mm 的气泡不得超过 5 个。外表面应平整光滑,无纤维外露,无明显气泡及严重色泽不匀。 7.2 试验方法 7.2.1 .2.1 各层厚度用精度为 0.05 mm 的卡尺对开孔处切取的试样进行测量, 测量五个点取最 16 小值。 7.2.2 .2.2 筒体和封头厚度用精度为 0.05 mm 的卡尺对开口处切取的试样进行测量,或测量 筒体的内、外径。 7.2.3 .2.3 按设计充水,检查溢流功能。 7.2.4 .2.4 法兰平面与接管轴线的垂直度用角尺检验。 7.2.5 法兰接管的方位偏差用精度为 lmm 的钢卷尺测量;角度偏差用角度尺测量。 7.2.6 .2.6 管接头力矩载荷通过连接在管接头法兰上的一根 lin 长的管,将力矩载荷加到贮罐 管接头上来测量,加载增量为规定载荷的 20%,直至加到规定的力矩载荷。 7.2.7 .2.7 管接头扭转载荷通过连接在管接头法兰上的一根 lin 长的管将扭转载荷加到贮罐管 接头上来测量,加载增量为规定载荷的 20%,直至加到规定扭矩载荷。 7.2.8 .2.8 总质量用地中衡或起吊时串接测力传感器测量。 7.2.9 .2.9 贮罐总长度用精度为 lmm 钢卷尺或合适的仪器测量。 7.2.10 .2.10 渗漏检验是将贮罐注满清水, 卧式贮罐打压 0. IMPa, 保压 30 min, 立式贮罐经 40 h 静水压,观察有无渗漏。 7.2.11 .2.11 巴氏硬度按 GB 3054 测定。 7.2.12 .2.1 内表面外观质量在 100 W 白炽灯照明下目测,外表面在充足的日照下用肉眼目 测。 检验项目 7.3 检验项目 每个产品必须进行出厂检验,检验项目[15]见表 7.1。 17 表 7.1 检验项目 编码 1 2 3 4 检验项目代号 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 名称 各层厚度 总厚度 溢流管尺寸 法兰平面与管轴线 8.1.8 8.1.9 8.1.101 8.1.11 8.1.12 法兰接管方位偏差 管接头力矩载荷 管接头扭转载荷 总质量 总长度 渗漏 巴氏硬度 外观质量 8.2.5 8.2.6 8.2.7 8.2.8 8.2.9 8.2.10 8.2.11 8.2.12 检验方法 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 18 参考文献 [1].陈博.我国玻璃管道和贮罐的生产与应用[J].中国建材.1995.11:21~22. [2].化工部第六设计院.玻璃钢贮罐标准系列 HG 21504.1-92[M].北京: 化工部工程建设标 准编辑中心.1992.10~14. [3].刘雄亚,晏石林.复合材料制品设计及应用[M].北京:化学工业出版社.2002.84. [4].高素云,王辉.耐氢氟酸/硝酸贮罐的研制[J].玻璃钢/复合材料.1997,3.34~35 [5].周祖福.复合材料学[M].武汉:武汉理工大学出版社.1995.119. [6].王耀光.玻璃钢容器和贮罐设计[J].化工腐蚀与防护.1990,17(3) :28~39. [7].吴书信.改进大型贮罐拐角结构与工艺[J].玻璃钢/复合材料.2004,5:36~37. [8].徐至钧.大型贮罐底板的可靠度分析[J].化工设备设计.1990,1:20~23. :50~51. [9].端木强.玻璃钢立式贮罐的设计计算[J].化学工程师.2002, 92(5) [10] 李顺林,王业兴.复合材料结构设计基础[J].武汉:武汉理工大学出版社.2008.231. [11] 赵贵哲,张彦飞.复合材料工艺与设备[M].太原:中北大学出版社.2009.120. 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