纤维增强塑料如何用于制造储罐和容器

纤维增强塑料如何用于制造储罐和容器

纤维增强塑料如何用于制造储罐和容器

FRP(玻璃纤维增​​强塑料,也称为GRP,或玻璃增强塑料)是一种现代复合材料,用于建造罐和容器等化工厂设备。尺寸从不到1米到20米不等的化学设备都是使用玻璃钢作为结构材料制造的。

玻璃钢化学设备主要通过手糊和长丝缠绕工艺制造。BS4994仍然是此类物品的关键标准。

双层层压板:

由于玻璃钢的耐腐蚀特性,储罐可以完全由复合材料制成,或者可以使用第二个衬里。在任何一种情况下,内衬都是使用与结构部分和层压板(通常用于复合材料层)不同的材料特性制成的。

衬里,如果由玻璃钢制成,通常富含树脂,并使用不同类型的玻璃,称为“C玻璃”,而结构部分使用“E玻璃”。热塑性衬里通常为2.3毫米厚(100密耳)。这种热塑性衬里不被认为有助于提高机械强度。通过使用BPO/DMA系统或使用树脂中含钴的MEKP催化剂,玻璃钢衬里通常在继续缠绕或铺层之前进行固化。

如果衬里不是由玻璃钢制成,则有多种选择热塑性衬里。工程师需要根据设备的化学腐蚀要求来设计储罐。PP、PVC、PTFE、ECTFE、ETFE、FEP、CPVC、PVDF作为常用的热塑内衬。

由于玻璃钢不易屈曲,但具有强大的抗拉力和耐腐蚀性,因此静水压罐是复合材料的合理应用。该罐被设计成能够承受将纤维沿切线方向定向所需的流体静力。这增加了箍强度,使罐各向同性比钢(磅/磅)更强。

在内衬上建造的玻璃钢提供结构强度要求,以承受设计条件,例如内部压力或真空、静水载荷、地震载荷(包括流体晃动)、风载荷、再生静水载荷,甚至雪载荷。

坦克:

一个典型的由玻璃钢制成的储罐有一个入口、一个出口、一个通风孔、一个接入端口、一个排水管和一个溢流喷嘴。但是,坦克中还可以包含其他功能。外面的梯子可以方便地进入屋顶进行装载。容器的设计必须能够承受站在这些梯子上的人的负荷,甚至可以承受站在屋顶上的人的负荷。倾斜的底部便于排水。液位计可以让人们准确地读取水箱中的液位。容器必须能够抵抗其所含流体的腐蚀性。

玻璃钢容器的尺寸很少受到制造技术的限制,而是受到经济因素的限制。小于7,500升(2,000加仑)的储罐很容易用更便宜的材料制造,例如HDPE或PVC。大于4米的储罐通常受到运输限制,从经济学角度来看,建议在储罐所在位置建造混凝土或钢制储罐。

对于化学品储存和空气污染控制,选择是制造多个直径较小的储罐。

典型的玻璃钢容器和构造限制几乎完全基于应用参数和使用的树脂。热塑性树脂在高温下会发生蠕变并最终失效。然而,新化学已经生产出声称能够达到更高温度的树脂,从而极大地扩展了这一领域。典型的最大值为200摄氏度。

玻璃纤维容器和结构也容易因长期暴露在阳光下而退化。这种劣化是由化学变化引起的,这些化学变化是由于暴露在光的紫外线(UV)部分下而发生的。降解会导致玻璃纤维罐和结构在表面打开孔隙,使苯乙烯从容器或结构的壁中吸出,导致它们变脆,从而降低部件的抗冲击性和潜在的伸长性能。

通过添加外部凝胶涂层和密封剂可以有效抑制紫外线造成的降解,这些凝胶涂层和密封剂通过去除紫外线进入产品

表面从而使紫外线能量偏转来保护玻璃纤维结构。部件的UV寿命取决于UV添加剂的水平和类型以及部件厚度和设计、颜料类型、分散水平和有效性、加工条件和模塑部件使用的地理位置。

在比较树脂UV性能时,确保测试是在一致的基础上进行的,这一点很重要。提供了加速风化数据。通常,2,000小时相当于佛罗里达州的1年,1,400小时相当于加拿大南部的1年。通常使用“UV-8”等术语。UV-8意味着该材料可以在氙气Ci-65耐候测试仪中耐受8,000小时。UV-2或UV-4分别表示2,000或4,000小时。因此,UV-8对应于佛罗里达州大约4年的连续户外暴露。

重要的是要了解使用了哪种耐候计,即碳弧或氙气,以及耐候计如何运行的详细信息。ASTM D-2565是公认的标准。可以使用实际的室外风化暴露(例如佛罗里达和亚利桑那州)进行测试,以确认此数据。

坦克和船只的类型:

玻璃钢罐和工艺容器用于各种商业和工业应用,包括化学、水和废水、食品和饮料、采矿和金属、电力、能源和高纯度应用。

设计标准:

  • Bs4994-87是被EN 13121取代的玻璃钢储罐和容器的英国标准。
  • ASME RTP-1(增强型热固性塑料耐腐蚀设备)是美国境内压力低于50 psi且部分或全部位于地面以上的玻璃钢储罐和容器的标准。
  • ASTM 3299只是一个产品规范,用于管理储罐的纤维缠绕工艺。它不是设计标准。
  • SS245:1995新加坡分段玻璃钢储水箱标准。

什么是BS 4994?

BS 4994是用于制造玻璃钢储罐的规范标准。为了避免与单独指定厚度相关的不确定性,BS4994引入了

“单位属性”的概念。它是每单位宽度、每单位质量钢筋的属性。例如,单位强度定义为每平方米由1千克玻璃组成的层的载荷,单位为牛顿/毫米(层压板宽度)。即单位是N/mm每Kg/m2玻璃。

ASME RTP-1

在RTP-1规范中,主要关注的是应力和应变,例如环向应力、轴向应力和断裂应力与材料的物理特性,例如杨氏模量(由于纤维缠绕过程,可能需要进行各向异性分析).这些与设计的负载有关,例如内部压力和应变。

BS EN-13121

该欧洲标准取代了BS4994-87,BS4994-87现在标记为现行、过时、已取代。

SS-245-1995

这是分段玻璃钢水箱的新加坡标准,目前有效。

玻璃钢储罐和容器的应用:

纤维增强塑料如何用于制造储罐和容器

根据BS 4994设计的玻璃钢储罐和容器广泛用于以下行业的化学工业:氯碱制造商、肥料、木浆和造纸、金属提取、精炼、电镀、盐水、醋、食品加工和空气中污染控制设备,尤其是市政污水处理厂和水处理厂。

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