由于有以上的特点,玻璃钢贮罐可大范围的应用于石油、化工、纺织、印染、 电力、运输、食品酿造、给排水、海水淡化、水利灌溉及国防工程等行业。储 存 各 种 腐 蚀 性 介 质 可 以 耐 多 种 酸 、碱 、盐 和 有 机 溶 剂 ,主 要 应 用 于 石 油 、化 工 、 制药、印染、酿造、给排水、运输等行业,适应于盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、 双氧水、污水、次氯酸钠等多种产品的贮存、运输,也可作地下油槽、保温储 槽、运输槽车等[1]。
—-增强材料的厚度常数; -—树脂与增强材料的质量比; ——制品的厚度;mm
罐底为平板,直接安装在平面基础上的沥青砂浆垫层上。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[7]。但罐底和罐壁连接处受力十分复杂,一
本设计为容积 180 ,贮存质量分数为 的硫酸,使用温度为 90℃的立式贮罐, 设计中分别从造型、性能、结构、工艺、零部件、防渗漏、安装、检验等八个方面做了 说明、计算和设计,整体介绍了立式贮罐的设计流程、方法及主要事项,最终设计出了 满足设计的基本要求的立式贮罐。
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表面毡,保证内衬层的树脂含量在以上;结构层选用玻 璃纤维布,保证结构层厚度,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,糊完后,表面铺一层聚酯薄膜,使制 件双面光[10]. 4.1.2 贮罐现场安装
罐体和罐底的拐角处理,对贮罐设计很重要.尤其是立式贮罐底部附近的受 力较为复杂,应引起足够的重视。一般在拐角处都应设计成一定的圆弧过渡区,圆弧
玻璃钢贮罐设计中可选用的增强材料种类很多,如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤 维、聚酯纤维及其他纤维等。但在玻璃钢贮罐设计中,仍以玻璃纤维为主[5]。表 2.2
常用立式贮罐支座有床式、悬挂式、角环支撑式、和裙式 4 种形式。 1。5。1 床式支座 这种支座是将贮罐直接置于基础上,属于直接支承形式。因为支承
面积大、设备底部的应力状态均匀、应力集中地现象较少,所以这种支承方式能不再 采取其他固定措施,不过,对于室外的大型设备,大多要另加地脚螺栓固定。 1.5。2 悬挂式支座 悬挂式支座又称耳式支座或耳架,是立式贮罐中用得极为广泛的 一种,尤其对中小型贮罐更是如此.每台贮罐一般配置两个或四个支座,必要时也可多 一些,但在安装时不容易保证各支座在同一平面上,也不能够确保各支座受力均匀。对于较 大的薄壁容器或支座上荷载较大时可将各支座连成一体组成环梁式. 1。5。3 角环支承式支座 对于高度不大的贮罐,而且离地面比较低的情况下,可采用 角环支承式支座.即通过角环与设备本身连接,在由数根支柱直接支承在楼板和基础地 面上。 1.5。4 裙式支座 裙式支柱简称裙座。其高度由生产的基本工艺过程和维修要求确定.裙式支 柱大多采用圆筒形形式。裙座体一般搭接在罐底封头外侧,因此,在贮罐与裙座的连接 处会产生很大的剪切应力。这种支座仅适用于小型贮罐。 1.5。5 支座选择 由于设计贮罐公称直径达到 3。8m,高度超过 12.4m,设计为平底, 属于室外的大型设备,所以,选择床式支座[1].
设计为:树脂基体:不饱和聚酯树脂 ;增强材料:中碱玻璃纤维表面毡. 2。3。2 次表层
次表层也称过渡层,其含胶量比内衬层低,约 70%~80%.常由短切纤维制成,它具有 一定的防腐防渗能力.在内表层部分会出现裂纹时,次表层可对介质起一定的阻挡作用,以 免承力的结构层立即遭到损伤,来提升贮罐使用的可靠性和寿命。这一层厚度一般在 2mm 左右。
罐底、罐壁及罐顶玻璃钢构件均选用手糊成型,其工艺流程如图 4.1 所示[1]。
B 模具的准备 根据贮罐的生产数量和外观品质要求,本工艺选用玻璃钢模具.底板和顶盖选
半径不应小于 38 。如果罐壳和罐底分开制造,则应注意在罐壳和罐底的结合处
内外进行有效的补强.拐角区域的最小厚度等于壳壁和底部的组合厚度。拐角区域
的加强应逐层递减,避免截面上突变产生应力集中[1]。如图 1。1[2]。
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储罐壳 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[9]。 4。1.1 贮罐玻璃钢构件制造
与锥形顶盖相比,其结构简单、刚性好、承载能力强,是立式贮罐广为使用的一种
形式。为取得罐顶和罐壁等强度,罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过 20%.即
玻璃钢的耐腐蚀性能主要取决于树脂[3]。由于设计要求为贮存10%的醋酸,
(式 4。10) 贮罐迎风面的最大拉伸应力,应小于玻璃钢材料的许用拉伸强度;背风面的最 大压缩应力,应小于玻璃钢材料的许用压缩强度。用下式计算最大风荷载下贮罐的
沸水煮 1h 后失 试验后水的电阻 在硫酸沸液中煮 NaOH 沸 液 中 煮
它是贮罐结构的外保护层,其功能是保护结构免受外界的机械损伤和外界环境条件 引起的老化,同时也是对贮罐外表面的装饰.这一层的含胶量较高,大约为 60%~70%。外
表层可用树脂腻子修饰后喷漆处理,最后涂一层防老化剂,厚度约 0.2mm,再包一 层聚乙烯薄膜。
贮罐直径 D=3.8m,高 H=12.4m;罐顶为拱形顶盖,罐底为平底,直接安装在基础 平面上。贮罐内液体为 10%醋酸,密度为 1.05t/m3.贮罐顶均匀雪荷载 P 雪=400N/m2, 风压为 W0=300N/m2,无地震.玻璃钢材料的拉伸强度σ=140MPa,安全系数 K=10.
立式贮罐设计结果如下: 罐壁厚度 底部厚 40mm; 上端厚 10mm; 罐底厚度 20mm; 罐顶盖厚度 11mm.
玻璃钢贮罐的成型方法主要有手糊、缠绕及喷射工艺。选择成型方法要考虑产品形 状及尺寸、产品表面质量发展要求、批量大小及供货时间等因素[8]。
对生产装备选择及工艺参数设计时,应根据确定的成型方法,选择相应的设备、模 具及工艺参数。
玻璃钢罐分为立式、卧式机械缠绕玻璃钢储罐、运输罐、反应罐、各种化 工设备,玻璃钢卧式罐、立式贮罐、运输罐、容器及大型系列容器、根据所用 (贮存或运输)介质选用环氧呋喃树脂、改性或聚酯树脂、酚醛树脂为粘结剂, 由高树脂含量的耐腐蚀内衬层、防渗层、纤维缠绕加强层及外表保护层组成。
玻璃钢具有耐压 、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、重量轻、强度高、防渗、 隔 热 、绝 缘 、无 毒 和 表 面 光 滑 等 特 点 。机 械 缠 绕 玻 璃 钢 容 器 可 以 通 过 改 变 树 脂 系统或采用不同的增强材料来调整产品的物理化学性能以适应不同介质和工 作 条 件 需 要 ,通 过 结 构 层 厚 度 、缠 绕 角 和 壁 厚 设 计 制 不 同 压 力 ,是 纤 维 缠 绕 复 合 材料的显著特点。
由表中可知,中碱玻璃纤维的耐酸性最好,设计的基本要求贮存 10%醋酸,所以增强材料
2.3。1 内表层 内表层也称防腐防渗层,其作用是抵抗介质腐蚀,防止液体渗漏.此层的形成一般有
两种方法:一是采用玻璃纤维表面毡,有机纤维表面毡或其他增强材料的富树脂层,要求 含胶量达到 90%左右,其厚度约为 0。5mm;另一种方法是采用热塑性塑料如聚氯乙烯或 橡胶等内衬材料.
设计为:树脂基体:不饱和聚酯树脂;增强材料:中碱短切纤维。 2。3.3 结构层
结构层是贮罐的主要结构,用来承受外载荷,由连续纤维缠绕成型或由纤维织物手 糊成型,含胶量为 35%~55%.玻璃钢贮罐的结构设计主要是确定这一层的铺层方式和厚 度.
设计为:树脂基体:不饱和聚酯树脂;增强材料:中碱连续纤维。 2。3.4 外表层
所以, 按强度设计的拱顶厚度,还一定要进行稳定性验算.拱顶的最小厚度不小于 5mm。在
立式贮罐为平形底时,底部拐角半径不小于 38 mm,底部增厚递减与平底相切,壁增 厚的长度与贮罐大径的关系见图 3。1,拐角加强区的最小厚度为筒体和封头的结构厚 度之和。