淺談大直徑玻璃鋼儲(chǔ)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(chǔ)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(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)限制，無(wú)法卷取成型，所以玻璃鋼模具的選擇與上述現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)罐分解成若干塊在廠內(nèi)預(yù)制好然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，從而大大節(jié)省了在現(xiàn)場(chǎng)所花的時(shí)間既節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)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(yáng)模，也可采用陰模，甚至可采用對(duì)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(chǎng)使用的方式。直徑略大于4m的儲(chǔ)罐一般可不加或加少量溶液運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)；對(duì)于直徑遠(yuǎn)大于4m的儲(chǔ)罐，必須經(jīng)過(guò)合理的解決才能運(yùn)輸。

一家英國(guó)公司選擇了“橢圓形變形法”來(lái)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(jiàn)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(guò)程中不易超高。就地松開(kāi)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(chǎng)花費(fèi)大量的時(shí)間，可以節(jié)省大量的現(xiàn)場(chǎng)費(fèi)用，產(chǎn)品質(zhì)量更容易操控。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)纏繞

現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)，然后組裝機(jī)械設(shè)備開(kāi)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。可伸縮的懸臂墻。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(duì)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(duì)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(zhǎng)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?jī)森h(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(guò)程中的氣泡問(wèn)題很容易被解決。

這種方法是國(guó)外較早開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，西班牙Saplast公司就有這種技術(shù)。我國(guó)玻璃鋼儲(chǔ)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(kāi)了我國(guó)大口徑玻璃鋼儲(chǔ)罐的銷售市場(chǎng)，他們利用這項(xiàng)技術(shù)成功開(kāi)發(fā)了直徑10m的FRP儲(chǔ)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(guó)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(guó)內(nèi)已經(jīng)成功地在現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)工生產(chǎn)。

（4）抽吸和纏繞。國(guó)內(nèi)某公司嘗試采用小直徑玻璃鋼儲(chǔ)罐的充氣纏繞方式制造大直徑玻璃鋼儲(chǔ)罐。方法是：預(yù)先選擇玻璃鋼模具或儲(chǔ)罐不銹鋼封頭，同時(shí)將儲(chǔ)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(chǔ)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(shù)脂的玻璃纖維紗作為過(guò)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(lái)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(chǔ)罐。

2.特點(diǎn)

傳統(tǒng)上，工業(yè)生產(chǎn)中使用的大口徑儲(chǔ)罐主要是金屬材料儲(chǔ)罐。例如，厚鋼板經(jīng)彎曲、電焊后制成的大口徑儲(chǔ)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(guò)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(chǔ)罐甲基丙烯酸酯等環(huán)氧樹(shù)脂的最高使用溫度可達(dá)120℃。其他酚醛樹(shù)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。可以在比PVC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(guò)程中極易損壞。大口徑玻璃鋼用于防腐儲(chǔ)存和儲(chǔ)存，以提高抗壓強(qiáng)度并具有一定的延展性，因此相對(duì)不易破壞。另外，大口徑玻璃鋼儲(chǔ)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(kāi)裂。PVC等塑料水箱易碎，在超低溫下容易開(kāi)裂。運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的撞擊或過(guò)度用力也會(huì)導(dǎo)致裂縫，并且由于這類儲(chǔ)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(chǔ)罐具有一定的延展性，結(jié)構(gòu)形式多樣，儲(chǔ)罐不易產(chǎn)生裂紋。即使出現(xiàn)裂紋，也不會(huì)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(huì)漏水，如發(fā)現(xiàn)立即采取有效對(duì)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(chǔ)罐儲(chǔ)存物質(zhì)時(shí)，由于金屬材料的開(kāi)放性，很容易與儲(chǔ)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(shù)脂襯里的選擇，大口徑玻璃鋼儲(chǔ)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(chǔ)罐。

（2）重量更輕。大口徑玻璃鋼儲(chǔ)罐一般為柱式儲(chǔ)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(chǔ)罐氣體壓力的大小和儲(chǔ)存液位的大小。大口徑玻璃鋼防腐庫(kù)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(kù)相對(duì)高度的影響。儲(chǔ)罐厚度可通過(guò)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(hào)的鐵質(zhì)儲(chǔ)罐。有利于儲(chǔ)罐的吊裝，降低吊裝成本，并可降低對(duì)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(chǔ)罐的傳熱系數(shù)為0.27W/cm·℃。鋼制儲(chǔ)罐的傳熱系數(shù)約為62.8W/cm·℃。此外，大口徑玻璃鋼儲(chǔ)罐的壁厚也比鐵質(zhì)儲(chǔ)罐厚。因此，在儲(chǔ)存物料時(shí)，在儲(chǔ)罐內(nèi)外溫差相同的情況下，熱損僅為鐵質(zhì)儲(chǔ)罐的1/100。儲(chǔ)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(wú)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(chǔ)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(chǔ)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(qián)費(fèi)力。大口徑玻璃鋼水箱采用非金屬環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維復(fù)合型，無(wú)需進(jìn)行防銹處理即可解決問(wèn)題。

（5）內(nèi)表面光滑干凈。相對(duì)而言，金屬材料儲(chǔ)罐的內(nèi)腔不光滑，在整個(gè)應(yīng)用過(guò)程中容易積聚污垢，清理起來(lái)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(chǔ)罐具有出色的設(shè)計(jì)可能性。可針對(duì)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(duì)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(duì)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(chǔ)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(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)持續(xù)增長(zhǎng)，為大口徑玻璃鋼儲(chǔ)罐在市場(chǎng)上的應(yīng)用創(chuàng)造了更好的機(jī)會(huì)。我國(guó)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(chǔ)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(guó)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(chǔ)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。現(xiàn)階段，油氣田大口徑玻璃鋼儲(chǔ)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(chǔ)罐的另一個(gè)主要用途。國(guó)內(nèi)一些大型化工廠，許多天化集團(tuán)、沉陽(yáng)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(chǔ)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(guó)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(chǔ)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(jí)動(dòng)力波蒸汽凈化塔、二級(jí)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(chǔ)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(shì)。行業(yè)前景十分看好。

（2）大口徑玻璃鋼罐主要用作儲(chǔ)罐，但也有很大一部分是為低壓機(jī)械設(shè)備應(yīng)用而開(kāi)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(chǔ)罐的市場(chǎng)價(jià)格從每臺(tái)幾萬(wàn)元甚至幾十萬(wàn)元不等，這將為玻璃鋼儲(chǔ)罐生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)極好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）大口徑玻璃鋼罐在使用過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)一些產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。在一定程度上，也決定了大口徑玻璃鋼儲(chǔ)罐在中國(guó)能否更普遍、更長(zhǎng)久地使用。這個(gè)問(wèn)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(chǎng)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(chǎng)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(huì)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。可能是專業(yè)技能差異造成的，也可能是干燥標(biāo)準(zhǔn)的危害造成的。