玻璃鋼技術在化工行業(yè)的應用

楊建國

（西南石油大學，四川 成都 610500）

玻璃鋼（Fiber Reinforced Plastic，F(xiàn)RP）是一種以高分子有機樹脂為基體的復合材料，還是一種具有重要技術的復合材料，具有很多優(yōu)點。玻璃鋼的絕熱性也非常好，是一種優(yōu)良的絕熱材料。除此之外，相對于其他的金屬或者是非金屬來說，那些常規(guī)材料的應用都是需要根據實際的產品來確定材料的，但是玻璃鋼的制備卻具有可設計性和成本可控性，這也是為什么玻璃鋼技術在化工行業(yè)能夠廣泛運用的重要原因。

1 玻璃鋼概述

1.1 玻璃鋼的概念

玻璃鋼又被稱作是玻璃纖維增強塑料，這種材料是以玻璃纖維以及其他的制品（比方說玻璃布、帶等）為增強材料，然后再以高分子的有機樹脂作為基體共同構成的復合材料。

1.2 玻璃鋼的基本特性

關于玻璃鋼的特性，主要是表現(xiàn)在增強材料和高分子有機樹脂上，具體有以下幾種。

1.2.1 輕便強硬

玻璃鋼的密度很小，大約在1.4～2.2，它的密度僅僅只有普通鋼材密度的1/4～1/5，是鋁合金的1/2～2/3，因此，玻璃鋼通常都比較輕便。但是，即便如此，玻璃鋼的硬度卻非常大，能夠達到普通碳鋼的水平。因此，無論是在汽車行業(yè)、造船行業(yè)，還是航空制造行業(yè)，甚至是導彈的制造當中，都有玻璃鋼的應用，并且還取得了非常顯著的技術經濟效果。

1.2.2 耐腐蝕性強

玻璃鋼的耐腐蝕非常強，能夠抵御海水和微生物的作用，因此可以用來做船殼。而且，玻璃鋼還不會受到各種酸堿、鹽以及有機溶劑的影響。因此，在石油化工管道、壓力容器以及泵、有色冶金等防腐工程中也能夠看到玻璃鋼的應用。另外，在防腐工程中，玻璃鋼還能夠代替木材、不銹鋼等，可以延長使用壽命，降低整個工程的造價，具有很高的技術經濟效益。

1.2.3 熱性能較好

玻璃鋼的熱性能比較好，據相關測試可知，玻璃鋼的導熱系數(shù)為0.23～0.46 W/（m·k），是金屬材料的1/100～1/1 000。玻璃鋼可以用作耐燒蝕材料或者是用作內熱防護，其能夠承受2 000 ℃以上的高速氣流，在宇航、火箭中都有極為廣泛的運用。

1.2.4 電性能較好

玻璃鋼的電絕緣性能非常優(yōu)良，經常用作電機、電器等產品中的絕緣部件，玻璃鋼的使用，能夠充分地提高電器的使用壽命和可靠性。

1.2.5 可設計性強

玻璃鋼的可設計性可以從兩個方面來進行闡述：（1）玻璃鋼可以滿足任何的使用需求，根據實際需要來設計出具有各種結構的產品，使得整個產品具有很好的整體性。（2）可以根據產品的性能，選擇合適的材料。比方說：耐腐蝕性、強度大、耐高溫等性能要求都能借助相關材料來實現(xiàn)。

1.2.6 工藝性較好

玻璃鋼的使用能夠根據實際的產品形狀、尺寸以及數(shù)量等來選擇最適合的成型工藝，而且，對于批量比較少的異型產品所呈現(xiàn)出來的經濟效果更為顯著。

2 玻璃鋼技術在化工行業(yè)中的具體應用

2.1 玻璃鋼技術在化工環(huán)保設施方面的應用

玻璃鋼在濕式靜電除塵（霧）領域中的應用已經在國內外都普及了，也收獲了很明顯的社會經濟效益和技術經濟。相比于PVC塑料材質、不銹鋼材質等材質做出來的部件來看，F(xiàn)RP材質的部件要具有更強的耐腐蝕性、高強度以及制備過程節(jié)能等優(yōu)勢。另外，不管是FRP煙囪在發(fā)電廠脫硫裝置上的運用，還是全玻璃鋼材質煙囪在工業(yè)煙氣排放設施中的防腐處理，其材質的構成、外觀的設計、使用壽命等都要強于其他同類材質部件的運用。尤其是在煙氣脫硫處理系統(tǒng)中的運用，F(xiàn)RP的強度跟耐腐蝕性都要比典型材料鎳合金強很多，所以說，F(xiàn)RP非常適合用在漿液循環(huán)管道或者是噴淋塔以及內部附件當中。而且，若是在制備FRP的過程中加入的是溴化樹脂，那么其部件的不可燃性也會增加，這樣的FRP就可以直接用作煙囪和噴淋塔之間的連接管道。

2.2 玻璃鋼技術在一些基礎工程當中的應用

FRP在基礎工程當中的運用，主要是體現(xiàn)在管件和儲罐之類的制品當中。因為FRP的耐化學腐蝕性非常強，所以在管件和儲罐之中的運用也非常廣泛。不管是在腐蝕性非常強的氯堿生產場所，還是在化工原料液料的運送過程中，若是運用到FRP材料，都要比傳統(tǒng)的鋁皮、鋼材以及鋅鐵皮等材料具有更強的耐腐蝕防護效果。而且，現(xiàn)如今，國內的有關FRP制備技術在自主研發(fā)和生產工藝方面也開始逐漸向更高層次的技術性和成套性靠攏。縱觀目前的情況來看，國內已經存在著40多項FRP管道制備纖維纏繞專利技術了，而且還擁有著制備FE工藝管、夾砂管等全套的工藝技術。現(xiàn)如今，在國內很多的大學就與科研院聯(lián)合起來，成了新的玻璃鋼復合材料的技術研發(fā)中心。比方說：北京玻璃鋼研究院、南京玻璃鋼研究院等科研院就跟武漢理工大學、哈爾濱工業(yè)大學等30余所高校聯(lián)合起來，成了玻璃鋼復合材料的研發(fā)和培訓基地。

在化工行業(yè)中，用FRP材料制成的容器種類也非常多，其直徑大都是在4 m之內，容積小于100 m3。但是，隨著生產需求的不斷增加，F(xiàn)RP容器的尺寸也在增加，目前，我國自主制備的超大規(guī)模尺寸的FRP制品就已經在化工行業(yè)中投入使用了。比方說，蘇州的精細化工廠就有用到直徑為11 m的纏繞型FRP容器。而且，在中復連眾復合材料集團有限公司中，也有使用到自己公司設計并制造的直徑為21 m、容積達到6 000 m3FRP鹽酸儲罐。對于傳統(tǒng)的法蘭來看，采用FRP制備的粘接法蘭或者是活套法蘭的剛度要更大，而且流體的密封性也會充分地提高，管對接處的墊片受壓也會更加均勻。這樣一來，法蘭在使用過程中就不會輕易被損傷，也就不會發(fā)生流體泄露的現(xiàn)象，在使用過程也能夠更加穩(wěn)定、更加安全。而且，F(xiàn)RP在制造過程中也比較方便，容易控制。

對于化工行業(yè)來說，這是FRP的傳統(tǒng)市場行業(yè)。而化工生產現(xiàn)場經常可以看到的高溫、潮濕以及強酸強堿的環(huán)境，都能夠運用到FRP材質的設施。比方說，在選礦或者是電解等生產中的浸漬、反應等環(huán)節(jié)，大多數(shù)都在90°以上的高溫中或者是強酸溶液中，這個時候所使用到的各種槽、操作臺以及儀表的表面框等都有用到FRP材料，可以耐高溫、耐腐蝕以及不導電。

2.3 玻璃鋼技術在石油化工方面的應用

在石油化工廠中，有關石油的催化裂化再裝這一環(huán)節(jié)中會產生很多的SO2、NO2以及其他的一些固體顆粒物等，這些物質的排放都會污染大氣。因此，為了響應國家的環(huán)保標準，石油化工企業(yè)就會在相關的生產環(huán)節(jié)中增加煙氣脫硫裝置，來降低SO2的排放。在這一方面，玻璃鱗片樹脂就經常被用在脫硫裝置的煙道當中，玻璃鱗片樹脂的運用，不僅可以使得整個裝置能夠運行穩(wěn)定，還可以充分地降低整個設施的成本。與其他材質的煙囪相比，F(xiàn)RP材質的煙囪不管是在設計上、施工上，還是在質控上，都有很大的優(yōu)勢。另外，在油田的作業(yè)區(qū)域中，一般也會使用到玻璃鋼來作為翻襯，從而對預埋在地下的輸油管道在不進行開挖的前提下就進行管材修復技術的使用。而且，采用玻璃鋼來作為翻襯，不僅可以避免管道內壁腐蝕，還能夠增加管道的強度，從而延長管道的使用壽命。

2.4 玻璃鋼技術在化工防腐以及其他能源方面的運用

在化工防腐方面，對于有關容器的耐腐蝕性能的要求都會比較高。對于這類要求，F(xiàn)RP材料遠遠要比其他的傳統(tǒng)非金屬材料或者是金屬材料具有更強的適應性。現(xiàn)如今，我國已經自主研發(fā)了一種特殊的制備技術來生產大尺寸的FRP容器，這種容器在電力行業(yè)、冶煉行業(yè)以及化工行業(yè)中都能夠使用，有助于推進行業(yè)的連續(xù)、穩(wěn)定、安全生產。另外，在能源方面，也有用到FRP材質的發(fā)電機葉片。隨著風力發(fā)電機的推廣，這種材質的葉片需求量也在增加，發(fā)電機葉片的制造也開始趨于大型化以及智能化。而且，在核電站中，也有用到FRP管來作為一種配套部件。

3 結語

玻璃鋼的優(yōu)勢非常多，這種材料具有高強度、低密度，而且耐腐蝕性也強，具有優(yōu)良的熱性能、電性能以及可設計性等，也正是這些優(yōu)勢的存在，才使得這種材料能夠廣泛地運用在日常生產的各個領域中。有關玻璃鋼的應用和開放已經在逐漸適應市場的需求而發(fā)展了。今后，玻璃鋼的原材料種類將會越來越多，這種技術的使用也將會注重綠色加工工藝，使得玻璃鋼技術的運用能夠為人們帶來更大的便捷性和經濟效益。