玻璃纤维在工业应用中的用途

玻璃纤维在工业应用中的用途

玻璃纤维增​​强聚合物 (FRP) 复合材料广泛用于许多行业。由于 FRP 型材用途广泛且灵活,因此很难找到不能从使用玻璃纤维中受益的行业。

玻璃纤维定义

玻璃纤维是一种玻璃,可以制成非常细的纤维,并与不同的树脂结合,赋予它特殊的性能,如阻燃、耐腐蚀、高耐热性和尺寸稳定性。玻璃纤维因其柔韧性和多功能性而被广泛使用。

“FRP 复合材料是轻质、高强度、耐腐蚀的材料。在 织物 形式中,它们提供了前所未有的灵活性,因为纤维可以定向以在任何给定方向上提供强度。”

那么,推动玻璃纤维应用需求的因素有哪些?

1.耐腐蚀

在工业应用中,由于耐腐蚀,对玻璃纤维型材的需求很高。它是唯一可以在恶劣、腐蚀性工作环境中生存的材料之一。

在室外环境或潮湿环境中建造结构时,腐蚀是一个主要问题。在这样的环境中,木材等老式材料会吸收大量水分并翘曲,而金属则会腐蚀。这会导致许多问题,包括危害安全、昂贵的维修费用,甚至可能发生严重事故。

尽管油、酸和化学品等物质可能具有腐蚀性,但水是一个主要问题。这是因为水是许多工业应用中的一种常见物质——用于清洁、冷却,或者是设施或结构所在环境的结果。虽然有必要,但水可能具有破坏性。

木质或金属走道、甲板、扶手和楼梯等结构可能会损坏到损害安全的程度。结构或支撑的损坏可能导致事故,对工人造成严重伤害甚至死亡。

  • 木头

相比较而言,木材是工业应用中最便宜的结构材料之一,但也是最容易损坏的。火灾、极端温度和强烈冲击等一切都可以轻松摧毁木结构。随着时间的推移,水会严重损坏木材,因为它具有很强的吸水性。

在石油钻井平台、水上乐园、码头和户外支撑结构和设施等环境中,木材经常暴露在水分和水中。即使是经过处理和密封的木材,水也会渗入木材并导致严重的腐烂或翘曲。

受水损坏的木材会翘曲、失去强度、腐烂和分崩离析,或者会从紧固件上松动。

即使是钢铁也有其脆弱性和弱点。其一,金属非常重。这个重量意味着将结构钢运到工地的成本更高。在许多情况下,还需要钢筋混凝土来承受天桥等钢结构的重量。

安全也是钢铁的一个主要问题。除了是一种存在触电风险的导电材料外,它还容易腐蚀。钢可以承受高达数千磅的压力,但也会生锈。

由于水对钢中的铁具有腐蚀性,它会分解材料并引起导致生锈的化学反应。例如,当钢筋的某些部分生锈时,该部分会变得非常脆弱和易碎。在用于行走或支撑的结构上,例如平台——生锈会对安全构成威胁。

2.吸收率低

FRP 复合材料被认为是防水的,因为它们具有低吸收率。由树脂和玻璃纤维制成,其成分中不含铁或任何金属。这意味着生锈的可能性为零 ─ 并且没有安全风险。事实上,FRP 复合材料非常适合在潮湿条件下使用,以至于它广泛用于许多“潮湿”行业,例如:

  • 污水处理厂

对于金属结构,污水处理厂是对金属结构腐蚀性最强的环境之一。一般的工厂会有储罐平台、走道、楼梯、扶手、梯子等等。这些工厂的金属结构维护需要检查、维修、职业安全与健康管理局 (OSHA) 文件和更换,所有这些都会耗费大量工时。

使用玻璃钢代替金属结构,腐蚀的可能性几乎为零。因此,在这种情况下使用 FRP 具有经济意义。

  • 石油钻井平台结构

传统上,海上石油钻井平台的结构是金属结构。这意味着咸海水对水的腐蚀性有额外的影响。最重要的是,平台、楼梯和栏杆也经常与海水接触。

此外,井口平台、钻井平台和楼梯会腐蚀,并且会变得湿滑和危险。考虑到建造这些结构的环境,这是意料之中的。

使用 FRPs 建造这样的结构可以变得更经济,同时大大提高安全性。由于 FRP 格栅可以使用防滑涂层进行纹理处理并且不会腐蚀,因此它消除了由于腐蚀和石油产品覆盖钻井平台表面时造成的滑倒和坠落事故的威胁。

FRP 相对更容易安装并且重量更轻。因此,装备海上石油钻井平台在后勤方面要容易得多。可以使用常规工具在现场建造和安装结构,不需要重型设备。该产品更易于搬运、运输和安装。这一点尤其重要,因为此类钻机通常安装在偏远地区。

  • 景点和主题公园

FRP 型材在主题公园和水上公园中具有良好的经济意义,成千上万的游客走在楼梯和甲板上,坐在野餐桌上,过桥。对于金属结构,水的持续冲击会导致快速腐蚀并缩短生命周期。对于木楼梯或平台,休赛期可能会腐烂甚至干腐。

总的来说,好消息是新建的景点和公园——从楼梯、扶手、人行天桥,尤其是游乐设施和水上景点——不再使用那些老式材料。出于安全和财务方面的考虑,现有的旧公园也正在逐渐放弃使用金属和木质材料。

FRP 因其耐用性而提供巨大的长期财务优势。FRP 的投资回报将远远高于钢铁或木材。但是,这不仅仅是节省材料成本 ─ 节省来自于降低因结构故障造成的伤害风险。

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