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    玻璃鋼儲罐中巨無霸

    發表時間:2014-12-13 09:51【

    玻璃鋼貯罐具有良好的耐腐蝕性能,其應用范圍正在日益擴大,如何纏制特大型玻璃鋼貯罐,是玻璃鋼業界所需要解決的一個工藝技術問題。根據國外有關刊物報道,將有關纏制特大型玻璃鋼貯罐的工藝介紹如下:
    一、特大型玻璃鋼貯罐的兩種制作方法

    冀州中意玻璃鋼有限責任公司,是國內著名的玻璃鋼大企業之一,產品銷往世界各地,尤其主要以玻璃鋼罐、玻璃鋼管為主。公司不斷引進國外先進技術,提升自身價值,為我公司發展贏得了強有力的后盾。公司網址:http://www.bookbagsandcatnaps.com

    大現場玻璃鋼儲罐吊裝就位
    前些年來,美國已經纏制成功直徑為15~20m的玻璃鋼耐腐蝕貯罐,并且已成功地應用于某些侵蝕型的耐腐領域,例如作為濃鹽酸大型容器的用途。
    由于這些特大型耐腐蝕玻璃鋼貯罐的幾何尺寸都很大,在制作及運輸方面,都存在不少的問題。據報道,目前國外有兩種纏繞特大型耐腐蝕貯罐的方法。
    一種是現場纏繞;另一種是先在生產車間,利用稱謂Oblation的工藝方法纏制而成,然后再運到使用的地方進行現場安裝。
    第一種現場纏繞工藝方法,是先在現場蓋起大棚,待殼體纏繞完成后,移走纏繞機,而后進行組裝貯罐。大多數特大型玻璃鋼貯罐的制造者,均采用“環向纏繞-短切噴射”的方法,即玻璃纖維沿環向纏繞,并再在纏繞帶部位利用噴射設備,噴射短切纖維及樹脂的積層。這就是湯動力(Tankinetics)公司,所采用的閉環螺旋纖維纏繞工藝方法。
    第二種 Oblation纏繞工藝方法,也是湯動力公司首先研制開發成功的一項纏繞技術。該公司利用玻璃鋼材料,具有一定的柔順性質,在生產車間里先纏繞成貯罐殼體以后,在橫向上施加以一定的壓力裝上卡車運輸到使用工地,然后再恢復到原來的圓柱形狀,最后再裝配成所設計的特大型玻璃鋼貯罐。
    二、特大型玻璃鋼貯罐的FEA設計新方法
    Tankinetics公司在前不久,承接了一項制作直徑為25.15m,高度為3.05m,無頂蓋的玻璃鋼熱鹽水貯罐業務。根據用戶的要求,這一特大型貯罐,擬采用“鑲肩型”結構,即由一個硬質鑲肩與一個軟質鑲肩,相應組合拼裝而成。
    由于圓柱殼體的尺寸精度要求很高,必須保證在0.001
    R以內(R是圓柱體貯罐的半徑),并且其間采用緊配合方式,而不能采用粘結工藝,因而在對這種特殊結構的設計及制作方面,都提出了很嚴格的要求。若采用常規的設計方法,是很難達到性能的設計要求的。
    基于上述情況,該公司采用了“非線性有限元素分析設計方法”(FEA),對這種所用材質為各向異性材料,形狀又較為復雜的制品,進行了特殊的產品設計方法。
    該公司采用了美國結構研究和分析公司的COSMOS系統,并建立了專門的FEA分析模型。由于“鑲肩”結構和殼體,均呈軸對稱形狀,因而該公司對于貯罐的底部、“鑲肩”、粘結件和殼體等,都運用軸對稱的,以大型移動平板為元素的設計模型。
    這些有限元素在環向、軸向,或者在徑向上,均呈現各向異性的性能。以開口面的模型作為基面,這一開口元素沿鑲肩,自下而上地開展,自動設計出基礎面和鑲肩之間的表面形狀。
    這樣的計算方法,經實踐證明不但較為切合實際,而且比較準確。
    這樣的計算方法,經實踐證明,不但較為切合實際,而且比較準確。
    該套FEA設計方法,還可按預先設定的時間程序,對貯罐所受不同形式的力及其所產生的壓力情況,進行正確的應力分析。
    為了計算出由于形變所引起的剛度變化,在每一個時間內,將改變其所用的剛度矩陣。通過計算所得的結果,不僅能表示出所受應力的數值,而且能反映出這種特大型貯罐上,“硬鑲肩”的性能表現情況。
    據介紹,這種新設計的鑲肩結構,至少對三種類型的位移,起到有效的比較重要的效用。
    FEA方法,還可對貯罐低位人孔進行應力分析,也可計算出風力和地震所產生的應力的大小。由于人孔處應力較為集中,其周圍元素的密度將得到加強,以便改善其計算的準確度。人孔設計模型,將與殼體增強材料、法蘭和蓋子等,形成一個整體的結構。
    據該公司介紹,這種高元素密度的設計方法,也同樣適用于其他“鑲肩型”的部件。所采用的FEA軟件,可應用于多種載荷狀態,并可計算出它所受的應力和形變情況。對于風力和地震的情況,在所建的新設計模型中,均作為正向壓力處理。由于貯罐的直徑很大,縱橫比例很小,因而在計算地震載荷時,采用API-650方法計算。
    由于該類貯罐縱橫向的比例很小,因此產品設計時,主要考慮液體的靜壓力,風力或地震均不會對貯罐帶來較大的應力或形變。
    尤其在貯罐的底部,幾乎全部是由于液體的靜壓壓力,所產生的軸向應力。在貯罐底下部位,由于底部鑲肩的不連續性,使殼體承受了一個軸向的彎曲載荷,因此必須適當增強這個部位的殼體設計。
    三、特大型玻璃鋼貯罐的現場螺旋纏繞工藝
    Tankinetics公司根據用戶的要求,這個特大直徑玻璃鋼貯罐,在現場進行纏繞加工。該公司使用了一臺全自動多軸纏繞機,對貯罐殼體進行封閉式螺旋纏繞。其“封閉式”方案的意思,是指纏繞纖維帶,要一道緊挨一道,既不能出現空隙,也不允許有搭接現象,并預先設定好纖維帶的寬度,以使一層纖維層纏繞完畢后,殼體表面正好被全部覆蓋。
    據該公司有關人士認為,大直徑玻璃鋼制品的封閉式纏繞,只有通過計算機控制才能完成。機械齒輪系統,對于玻璃鋼管道或小直徑貯罐,可進行封閉式纏繞。但對于大直徑玻璃鋼制品,機械齒輪系統就無法進行封閉式纖維纏繞。
    大直徑玻璃鋼制品的纏繞角度,以及纏繞時間的控制,都必須十分精確。纏繞角的精度范圍,要求在一百分之幾度以內,只有實行計算機控制系統,才可避免出現纏繞工藝的累積誤差。
    四、特大型玻璃鋼貯罐的螺旋纏繞設備和技術
    Tankinetics公司,在纏制特大型玻璃鋼貯罐時,采用了該公司的多軸纏繞系統的專利技術。該項專利技術,利用伺服電機計算機體系的優越特性,并將多個纏繞機組成為一個整體,以得到完全封閉的螺旋纏繞玻璃鋼貯罐。
    據稱,一個單個的Tankinetics纖維纏繞機,其纏繞速度約為1000公斤/小時。倘若使用多機纏繞,其纏繞速度會隨所用機頭的數目的增加,而相應成倍地增加。
    該公司還指出,在纏制特大型玻璃鋼貯罐時,由于受到樹脂膠凝時間的限制,因此必須采用多機纏繞才能制作成功。他們認為,在樹脂膠凝以前,就必須完成一個纏繞周期。而對于一個給定的貯罐高度每個周期所需樹脂的用量,在厚度為一定值時,與貯罐的直徑成正比。
    但對于一個纏繞單機,完成一個纏繞周期所需的時間,將與貯罐的直徑成正比關系。因此,當貯罐直徑達到一個定值時,再利用單機纏繞的濕法成型工藝方法,已成為不可能了。
    基于上述理由,對于特大型玻璃鋼貯罐,必須采用多機纏繞的方法。其理由是多機纏繞貯罐的纏繞時間,將與采用的機頭的數目成反比,例如雙機纏繞一個25米直徑貯罐所需的時間,作為單機,只能纏制12.5米直徑的貯罐。

    五、特大型玻璃鋼貯罐頂底部制作方法
    由于該特大型玻璃鋼貯罐呈開口的形狀,因而在殼體頂部附近,必須加裝一個纖維纏繞固定環。這種固定環呈大小不等的四邊形形狀。該公司先在頂部位置裝上一個芯材,然后在外層纏繞上玻璃纖維。并且該公司開發出一種安裝這種固定環的專門技術,只要正確地制訂出纏制程序,就可纏制成質量較好的,貯罐頂部四邊形的筋條。
    這種特大型貯罐的底部,是在使用場所進行現場制作。為確保貯罐底部復合材料,在層間組分方面有良好的一致性,用戶要求貯罐底部原材料,選用玻纖氈和編織卷材,并使用噴射工藝和編織預置相結合的成型方法。由于該底部的制作時間很短,因而避免二次粘結工序,有效地節省了貯罐的制成時間。
    該公司相信,大口徑玻璃鋼貯罐市場將得到進一步的開拓,不管在美國復合材料市場,還是在世界其他國家的市場,雖然會遇到各種挑戰,但必將對復合材料工業,帶來新的契機和起色。

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