玻璃钢贮槽在过程装备中应用及工程设计.doc

玻璃钢贮槽在过程装备中的应用和
工程设计
摘要：

关键词：
玻璃纤维增强塑料<Fiber Reinforced Plastic,FPP>简称玻璃钢。是一种以高分子合成树脂为基体和粘结剂，玻璃纤维或碳纤维为增强材料而制成的复合材料。玻璃钢的比重约为1400-2100 kg/m3。只有普通钢材的1/4-1/6。比铝还要轻，然而，其机线强度却能达到普通或超越普通碳钢的水平。玻璃钢是一种优良的电绝缘材料和良好的隔热材料。其导热系数一般为1.254-1.672 KT/m·h℃。只是金属的1/100-1-1000.同时，玻璃钢又具有优良的耐化学腐蚀性和设计灵活性，它可以改变其原材料的种类和数量比例及排列方式，以适用各种不同要求的复合材料。
玻璃钢自1932年在美国出现，至今已有50多年的历史。我国的玻璃钢工业虽然起步较晚，但耐蚀玻璃钢方面的应用已占全国玻璃钢总产量的一半以上。其中玻璃钢贮槽作为过程装备中的主要产品,被广泛的应用。但是，由于我国的玻璃钢贮槽的开发，研究以及标准制定主要依托生产企业为主的模式运行。在笔者近十几年国内外大型工程设计和总承包经历中，经常发生生产厂家无法完全理解和满足项目雇主的技术要求。以及生产工艺，质量检验及后续处理方面不尽如人意的情况。甚至在设计计算与设计规范方面落后于国际先进水平。
由于篇幅有限，本文仅以立式玻璃钢常压储罐为例。就其在石化、超纯水、食品医药等方面的应用以及工程设计方面的一些问题，发表一些体会和建议。
一.玻璃钢的耐腐蚀性机理，性质和材料选择
由于玻璃钢具有优良的电绝缘性。在电解质溶液中不导电，不会有离子溶解出来，也不存在电化学腐蚀和杂散电流腐蚀。因此，在大气，水和一般浓度的酸，碱，盐等介质中有良好的化学稳定性。特别在强的非氧化性酸和相当广泛的PH范围内都有良好的适应性，可以解决一些不锈钢都难以应对的介质的防腐蚀问题。如盐酸，氯气，硫酸，次氯酸钠，二氧化硫，氟化物等。
1.影响玻璃钢耐腐蚀性能的主要原因
(1)树脂的种类
通过对玻璃钢贮槽的一些应用案例分析，可以发现合成树脂在不同的介质环境中，存在两种情况,一是介质与树脂之间产生化学反应。另一是介质渗入树脂基体，破坏其次价链。
需要说明的是，环氧树脂，酚醛树脂，聚酯树脂以及吠喃树脂等的类玻璃钢均具有不耐氧化性介质（如硝酸,浓硫酸，铬酸等）其主要原因是树脂本身极易氧化，并导致浓度提高，加快腐蚀。
下面就常见玻璃钢所采用的树脂的耐酸碱性以及不饱和聚酯树脂的工程应用经验列表如下。
表1.常用树脂耐酸碱性
树脂类别
环氧
酚醛
聚酯
吠喃
耐酸性能
中
优
优
优
耐碱性能
优
差
差
优
备注：1.环氧树脂耐酸性不及不饱和聚酯的原因是因为其固化剂为芳香胺类。
2.吠喃树脂成型较困难。
表2.不饱和聚酯树脂的主要性能及应用场合
树脂基体
代号
长期
使用温度
最高
使用温度
阻燃氧
指数

使用场合
邻苯型
OP
-50℃-60℃
100℃
26

常用于一般的腐蚀环境，海水腐蚀，弱酸腐蚀及大气老化腐蚀
间苯型
IP
-50℃-90℃
105℃
26
常用于酸性腐蚀较强或碱性腐蚀一般的环境
乙烯基型
VE
-50℃-110℃

28
常用于酸、碱、盐溶剂等腐蚀严重的环境
阻燃型
FI
-50℃-110℃

28-35
常用于有阻燃要求的使用环境
食品级型
FO
-50℃-90℃
105
26
常用于肉制品、食品加工厂及自来水厂

(2)玻璃纤维
常用的玻璃纤维制品主要有：无捻粗纱布，加捻布，短切毡，表面毡，玻璃纤维无捻粗纱和短切玻璃纤维等。
表3.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
无碱玻璃纤维
一般
好
高
较好
好
较高
树脂
易浸润
用于强度高的场合
中碱玻璃纤维
好
差
较低
较差
低
低
树脂
浸润性差
用于强度低的场合