淺談大直徑玻璃鋼儲罐的發(fā)展與應(yīng)用

劉洋

（連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司，江蘇連云港 222006）

1.制造方法

大口徑玻璃鋼儲罐的生產(chǎn)方式分為糊狀和卷材2種。

1.1 手糊

手糊是最傳統(tǒng)的制造方法。它與其他碳纖維制品和玻璃鋼模具加工技術(shù)基本相同。在應(yīng)用現(xiàn)場，根據(jù)客戶要求制作模具外殼，然后用玻璃鋼制品制作玻璃鋼模具。主要供一些中小型企業(yè)或客戶現(xiàn)場室內(nèi)空間較小時(shí)使用。如銅陵市稀有金屬企業(yè)選用直徑為6390mm的空塔基礎(chǔ)沉降罐和直徑為6890mm的填料塔基礎(chǔ)沉降罐。由于現(xiàn)場限制，無法卷取成型，所以玻璃鋼模具的選擇與上述現(xiàn)場玻璃鋼模具不同。

目前一些玻璃鋼企業(yè)采用類似玻璃鋼冷卻塔的生產(chǎn)方法，將大直徑玻璃鋼儲罐分解成若干塊在廠內(nèi)預(yù)制好然后運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，從而大大節(jié)省了在現(xiàn)場所花的時(shí)間既節(jié)約現(xiàn)場開支，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量也更容易控制。這種方法生產(chǎn)時(shí)既可采用陽模，也可采用陰模，甚至可采用對模生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量更易為用戶所接受。

1.2 纏繞法

在這種方法中，玻璃鋼罐的不銹鋼封頭一般采用玻璃鋼模具（或噴涂）成型，用設(shè)備成型線圈。

1.2.1 在工廠纏繞

這也是一種在夾層玻璃鋼廠預(yù)卷成型，然后運(yùn)送到客戶現(xiàn)場使用的方式。直徑略大于4m的儲罐一般可不加或加少量溶液運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場；對于直徑遠(yuǎn)大于4m的儲罐，必須經(jīng)過合理的解決才能運(yùn)輸。

一家英國公司選擇了“橢圓形變形法”來完成這次實(shí)際操作。方法是：將大口徑玻璃鋼罐體設(shè)計(jì)分為幾段，第一段高約2m（可干運(yùn)，能見度具體確定）。筒體每段在短軸上變形為2m左右的種植環(huán)，軸位的1/3和2/3處分別增加鋼索固定，使筒體從一個(gè)圓形的身體變成了一個(gè)短軸。2m左右的橢圓圓柱體在運(yùn)輸過程中不易超高。就地松開鋼索，將筒體由圓柱狀修復(fù)為圓柱狀，組裝密封。該公司使用這種方法生產(chǎn)直徑達(dá)17m的產(chǎn)品。

在工廠卷取最大的好處是不需要在現(xiàn)場花費(fèi)大量的時(shí)間，可以節(jié)省大量的現(xiàn)場費(fèi)用，產(chǎn)品質(zhì)量更容易操控。

1.2.2 現(xiàn)場纏繞

現(xiàn)場纏繞是將玻璃鋼罐的生產(chǎn)設(shè)備分解成多個(gè)部件，將原材料一起運(yùn)到現(xiàn)場，然后組裝機(jī)械設(shè)備開始制造。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以擺脫大口徑玻璃鋼罐運(yùn)輸因交通條件的限制。

（1）立柱繞組。這種方法是將模殼放置在固定支架上，以保持模殼的垂直面與地面平面圖，固定支架按一定數(shù)量固定在模殼中間的大滾動(dòng)軸承上?？缮炜s的懸臂墻。由液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)，將管路連接到離模具不遠(yuǎn)的液壓油泵上，將小車?yán)p繞在小車的軌道上進(jìn)行健身鍛煉，利用二者之間的相對速度進(jìn)行纏繞。根據(jù)電子電腦管理程序，可以輸入不同的卷取角度，操縱模具的旋轉(zhuǎn)和小車的健身運(yùn)動(dòng)之間的相對運(yùn)動(dòng)，然后分別完成螺旋或圓形的卷取。

這種方法的主要特點(diǎn)是：由于伸縮臂的長度是靈活的，與其他方法相比，它可以生產(chǎn)更大直徑的玻璃鋼罐。使用這種方法，將直徑為25.12m的玻璃鋼罐纏繞成世界上最大直徑膠帶的玻璃鋼罐。

（2）立式線圈。就是圓形纏繞玻璃纖維編織物的成型。在這種方法中，模具殼水平放置，即中心線平行于路面，傳統(tǒng)的小口徑玻璃鋼罐通常采用類似于模具殼垂直生產(chǎn)的方式放置。卷取時(shí)，只進(jìn)行環(huán)箍卷取，但每兩環(huán)箍實(shí)心層中混入一種或多種玻璃纖維織物，如短切氈。

這種方法的主要特點(diǎn)是商品在生產(chǎn)過程中的氣泡問題很容易被解決。

這種方法是國外較早開發(fā)設(shè)計(jì)的，西班牙Saplast公司就有這種技術(shù)。我國玻璃鋼儲罐企業(yè)在20世紀(jì)80年代末就引進(jìn)了這種技術(shù)設(shè)備和加工工藝，較早地打開了我國大口徑玻璃鋼儲罐的銷售市場，他們利用這項(xiàng)技術(shù)成功開發(fā)了直徑10m的FRP儲罐。

（3）周向螺旋纏繞。該方法與上述的“圓形纏繞玻璃纖維編織物的成型”方法不同。重要的一點(diǎn)是該機(jī)器設(shè)備不僅可以進(jìn)行環(huán)箍卷取，還可以進(jìn)行螺旋卷取，而不是在2個(gè)卷取的實(shí)心層中混合玻璃纖維的紡織品。

這種方法可以用電腦操作，但現(xiàn)階段在中國最流行的應(yīng)用是踏板繞線。除模具外殼的組裝外，其生產(chǎn)制造方法與小口徑玻璃鋼防腐基本相同。這種腳踏式卷取機(jī)械設(shè)備在國內(nèi)已經(jīng)成功地在現(xiàn)場卷取了大口徑玻璃鋼罐。其主要特點(diǎn)是施工方便、工程投資少，能充分保證玻璃鋼制品的質(zhì)量，特別適合中小企業(yè)甚至個(gè)體工商戶開工生產(chǎn)。

（4）抽吸和纏繞。國內(nèi)某公司嘗試采用小直徑玻璃鋼儲罐的充氣纏繞方式制造大直徑玻璃鋼儲罐。方法是：預(yù)先選擇玻璃鋼模具或儲罐不銹鋼封頭，同時(shí)將儲罐內(nèi)襯原材料準(zhǔn)備好平板放置，將平板沿整體寬度疊放。方向成圓柱形密封作為儲罐內(nèi)襯。與左右不銹鋼頭連接后，放在臥室床和卷機(jī)設(shè)備的腳撐架上充氣到一定的氣壓（一般為0.1MPa以下，以手壓為宜不凹痕），噴一層含環(huán)氧樹脂的玻璃纖維紗作為過濾層，然后將紗保持并纏繞至設(shè)計(jì)方案的厚度。

這種方法的特點(diǎn)是不需要芯模，但由于是靠抽氣來保證卷取時(shí)所需的抗彎剛度，因此很難生產(chǎn)制造直徑較大的FRP，以防止腐蝕和誤差。貯存。一般只用于卷取直徑稍大的4m直徑的玻璃鋼儲罐。

2.特點(diǎn)

傳統(tǒng)上，工業(yè)生產(chǎn)中使用的大口徑儲罐主要是金屬材料儲罐。例如，厚鋼板經(jīng)彎曲、電焊后制成的大口徑儲罐，也有少量使用PVC等塑料材料。

2.1 與PVC等塑料水箱相比

大口徑玻璃鋼水箱與塑料水箱相比，具有以下顯著特點(diǎn)。

（1）可在更高的溫度標(biāo)準(zhǔn)下應(yīng)用。PVC等塑料水箱是熱固性原料，在超低溫下易脆，在持續(xù)高溫下容易軟化變形。最高應(yīng)用溫度一般不應(yīng)超過70℃。在玻璃鋼罐體常用的原材料中，玻璃纖維本身就適合制造。玻璃鋼儲罐甲基丙烯酸酯等環(huán)氧樹脂的最高使用溫度可達(dá)120℃。其他酚醛樹脂耐高溫性能較好。因此，大口徑玻璃鋼水箱采用這種配重與玻璃纖維復(fù)合而成?？梢栽诒萈VC等塑料水箱更高的溫度標(biāo)準(zhǔn)下使用。

（2）抗壓強(qiáng)度高。PVC等塑料水箱抗壓強(qiáng)度低，在運(yùn)輸、安裝全過程中極易損壞。大口徑玻璃鋼用于防腐儲存和儲存，以提高抗壓強(qiáng)度并具有一定的延展性，因此相對不易破壞。另外，大口徑玻璃鋼儲罐還可以根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品特性，根據(jù)玻璃纖維在縱環(huán)中的分布情況進(jìn)行調(diào)整，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)機(jī)械抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)多種調(diào)節(jié)。

（3）不易開裂。PVC等塑料水箱易碎，在超低溫下容易開裂。運(yùn)輸和安裝過程中的撞擊或過度用力也會導(dǎo)致裂縫，并且由于這類儲罐是均質(zhì)原料，其裂化通常是由外向內(nèi)，“裂到底”，所以很容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，大口徑玻璃鋼儲罐具有一定的延展性，結(jié)構(gòu)形式多樣，儲罐不易產(chǎn)生裂紋。即使出現(xiàn)裂紋，也不會由外向內(nèi)裂紋，只要內(nèi)部不出現(xiàn)裂紋即可，內(nèi)襯短期內(nèi)不會漏水，如發(fā)現(xiàn)立即采取有效對策，不停機(jī)修補(bǔ)。

2.2 與不銹鋼容器相比

與不銹鋼容器相比，大口徑玻璃鋼罐具有以下特點(diǎn)。

（1）良好的耐腐蝕性。金屬材料儲罐儲存物質(zhì)時(shí)，由于金屬材料的開放性，很容易與儲存的物質(zhì)產(chǎn)生有機(jī)化學(xué)和電化學(xué)腐蝕，造成侵蝕。玻璃鋼罐內(nèi)襯纖維材料。根據(jù)環(huán)氧樹脂襯里的選擇，大口徑玻璃鋼儲罐可適用于多種酸、堿鹽有機(jī)溶劑等不同腐蝕性物質(zhì)，其耐腐蝕性能優(yōu)于金屬材料儲罐。

（2）重量更輕。大口徑玻璃鋼儲罐一般為柱式儲罐。設(shè)計(jì)考慮了地震荷載和風(fēng)壓導(dǎo)致倒塌的可能性。管壁厚薄的關(guān)鍵是儲罐氣體壓力的大小和儲存液位的大小。大口徑玻璃鋼防腐庫滿載或作為低壓機(jī)械設(shè)備使用時(shí)，筒體壁厚僅受液庫相對高度的影響。儲罐厚度可通過選擇薄上厚下的設(shè)計(jì)方案達(dá)到性能指標(biāo)。另外，由于玻璃鋼的密度一般在1.6g/cm2～1.9g/cm2，僅為鐵的1/5～1/4，所以大口徑玻璃鋼水箱的總重量一般不到一半同規(guī)格型號的鐵質(zhì)儲罐。有利于儲罐的吊裝，降低吊裝成本，并可降低對底座的安裝要求，從而降低底座的工程造價(jià)。

（3）隔熱效果非常好。大口徑玻璃鋼儲罐的傳熱系數(shù)為0.27W/cm·℃。鋼制儲罐的傳熱系數(shù)約為62.8W/cm·℃。此外，大口徑玻璃鋼儲罐的壁厚也比鐵質(zhì)儲罐厚。因此，在儲存物料時(shí)，在儲罐內(nèi)外溫差相同的情況下，熱損僅為鐵質(zhì)儲罐的1/100。儲罐本身保溫的實(shí)際效果非常顯著，可以大大降低保溫成本。

（4）無腐蝕。當(dāng)鐵等化學(xué)元素與空氣中的氧氣接觸時(shí)，金屬材料儲罐非常容易生銹，特別是在潮濕和寒冷的條件下。因此，此類儲罐的應(yīng)用一般都需要進(jìn)行防銹處理和防銹處理。生銹處理解決了，但費(fèi)錢費(fèi)力。大口徑玻璃鋼水箱采用非金屬環(huán)氧樹脂和玻璃纖維復(fù)合型，無需進(jìn)行防銹處理即可解決問題。

（5）內(nèi)表面光滑干凈。相對而言，金屬材料儲罐的內(nèi)腔不光滑，在整個(gè)應(yīng)用過程中容易積聚污垢，清理起來也比較困難。但大口徑玻璃鋼水箱內(nèi)腔光滑，表面粗糙度必須達(dá)到0.01mm，不易應(yīng)用，結(jié)垢。因此，作為機(jī)械設(shè)備使用時(shí)，內(nèi)部液壓阻力小。應(yīng)用完成后，可在不加或加少量水垢清洗液的情況下再次輸送。

（6）強(qiáng)大的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。大直徑FRP儲罐具有出色的設(shè)計(jì)可能性。可針對其阻燃性、耐腐蝕性、抗靜電性等，以及外觀和界面方式制定設(shè)計(jì)方案。此外，還可以對其壁厚和環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)械抗壓強(qiáng)度進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，從而滿足不同客戶對不同產(chǎn)品的主要要求。

（7）良好的絕緣性能。大口徑玻璃鋼防腐儲槽表層約1011Ω·cm，體積電阻約1014Ω。它具有優(yōu)良的絕緣層特性。此外，其擊穿電壓為12kV/mm～16kV/mm，抗雷擊穿透性強(qiáng)，可在多個(gè)禁區(qū)使用。

（8）可修復(fù)性強(qiáng)。大口徑玻璃鋼罐不生銹，耐腐蝕性能好，正常情況下不需要維護(hù)。即使需要維護(hù)，由于其重量較輕、可維護(hù)性強(qiáng)、檢修非常方便。

3.使用

3.1 使用現(xiàn)狀

近年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)持續(xù)增長，為大口徑玻璃鋼儲罐在市場上的應(yīng)用創(chuàng)造了更好的機(jī)會。我國原油、化工廠和冶金行業(yè)已經(jīng)接受并選用了大口徑玻璃鋼儲罐，需求量不斷增加，行業(yè)前景十分看好。

在油氣田層面，我國一些大型油氣田，如大慶石油、勝利油田、江漢油田等，均已應(yīng)用大口徑玻璃鋼防腐儲罐。以大慶石油為例，該油氣田僅一年時(shí)間就至少使用了2個(gè)直徑10000mm大口徑玻璃鋼罐，2個(gè)直徑7500mm，7個(gè)直徑5500mm?，F(xiàn)階段，油氣田大口徑玻璃鋼儲罐已有數(shù)十個(gè)，較大口徑達(dá)10m。

化工廠行業(yè)是大口徑玻璃鋼儲罐的另一個(gè)主要用途。國內(nèi)一些大型化工廠，許多天化集團(tuán)、沉陽化工集團(tuán)、蘇州化工集團(tuán)等企業(yè)在技術(shù)改造中都采用了大口徑玻璃鋼儲罐。其中，蘇州精細(xì)化工公司使用的直徑為11000mm的玻璃鋼罐，據(jù)悉為當(dāng)時(shí)國內(nèi)可用的最大直徑的纏繞成型的玻璃鋼罐。

該行業(yè)是大直徑玻璃鋼儲罐的另一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。如銅陵有色金屬公司使用的填料塔。空塔基礎(chǔ)沉降罐和填料塔基礎(chǔ)沉降罐；銅陵市金屬材料工程設(shè)計(jì)公司一級動(dòng)力波蒸汽凈化塔、二級動(dòng)力波等機(jī)械設(shè)備均采用大口徑玻璃鋼罐體。本產(chǎn)品不僅采用卷取成型，還采用玻璃鋼模具成型。

現(xiàn)階段，除了上述三大行業(yè)外，大口徑玻璃鋼儲罐在釀造、制藥、環(huán)保等行業(yè)也有不同程度的應(yīng)用。

3.2 使用保持點(diǎn)

（1）主要用途不斷發(fā)展，使用量呈上升趨勢。行業(yè)前景十分看好。

（2）大口徑玻璃鋼罐主要用作儲罐，但也有很大一部分是為低壓機(jī)械設(shè)備應(yīng)用而開發(fā)和設(shè)計(jì)的。主要在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)得更加突出。

（3）大口徑玻璃鋼儲罐的市場價(jià)格從每臺幾萬元甚至幾十萬元不等，這將為玻璃鋼儲罐生產(chǎn)企業(yè)帶來極好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）大口徑玻璃鋼罐在使用過程中通常會出現(xiàn)一些產(chǎn)品質(zhì)量問題。在一定程度上，也決定了大口徑玻璃鋼儲罐在中國能否更普遍、更長久地使用。這個(gè)問題的關(guān)鍵包括：汽泡實(shí)心層的內(nèi)襯有分層的空框，外觀顏色不均勻。其中，前2個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目是卷材成型和現(xiàn)場玻璃鋼模具成型產(chǎn)品。這是因?yàn)榇笾行彤a(chǎn)品和現(xiàn)場戶外作業(yè)的操作標(biāo)準(zhǔn)并不容易控制。此外，模具殼使用不合理也會造成這些現(xiàn)象。分層玻璃鋼模具產(chǎn)品很容易出現(xiàn)外觀和顏色不均?？赡苁菍I(yè)技能差異造成的，也可能是干燥標(biāo)準(zhǔn)的危害造成的。