玻璃钢贮罐具有良好的耐腐蚀性能,其应用范围正在日益扩大,如何缠制特大型玻璃钢贮罐,是玻璃钢业界所需要解决的一个工艺技术问题。根据国外有关刊物报道,将有关缠制特大型玻璃钢贮罐的工艺介绍如下:
一、特大型玻璃钢贮罐的两种制作方法
前些年来,美国已经缠制成功直径为 15~20m的玻璃钢耐腐蚀贮罐,并且已成功地应用于某些侵蚀型的耐腐领域,例如作为浓盐酸大型容器的用途。
由于这些特大型耐腐蚀玻璃钢贮罐的几何尺寸都很大,在制作及运输方面,都存在不少的问题。据报道,目前国外有两种缠绕特大型耐腐蚀贮罐的方法。
一种是现场缠绕;另一种是先在生产车间,利用称谓Oblation 的工艺方法缠制而成,然后再运到使用的地方进行现场安装。
第一种现场缠绕工艺方法,是先在现场盖起大棚,待壳体缠绕完成后,移走缠绕机,而后进行组装贮罐。大多数特大型玻璃钢贮罐的制造者,均采用“环向缠绕-短切喷射”的方法,即玻璃纤维沿环向缠绕,并再在缠绕带部位利用喷射设备,喷射短切纤维及树脂的积层。
这就是汤动力(Tankinetics)公司,所采用的闭环螺旋纤维缠绕工艺方法。
第二种 Oblation 缠绕工艺方法,也是汤动力公司首先研制开发成功的一项缠绕技术。该公司利用玻璃钢材料,具有一定的柔顺性质,在生产车间里先缠绕成贮罐壳体以后,在横向上施加以一定的压力装上卡车运输到使用工地,然后再恢复到原来的圆柱形状,最后再装配成所设计的特大型玻璃钢贮罐。
二、特大型玻璃钢贮罐的FEA设计新方法
Tankinetics公司在前不久,承接了一项制作直径为25.15m,高度为3.05m,无顶盖的玻璃钢热盐水贮罐业务。根据用户的要求,这一特大型贮罐,拟采用“镶肩型”结构,即由一个硬质镶肩与一个软质镶肩,相应组合拼装而成。
由于圆柱壳体的尺寸精度要求很高,必须保证在0.001 R以内(R是圆柱体贮罐的半径),并且其间采用紧配合方式,而不能采用粘结工艺,因而在对这种特殊结构的设计及制作方面,都提出了很严格的要求。若采用常规的设计方法,是很难达到性能的设计要求的。
基于上述情况,该公司采用了“非线性有限元素分析设计方法”(FEA),对这种所用材质为各向异性材料,形状又较为复杂的制品,进行了特殊的产品设计方法。
该公司采用了美国结构研究和分析公司的COSMOS系统,并建立了专门的FEA分析模型。由于“镶肩”结构和壳体,均呈轴对称形状,因而该公司对于贮罐的底部、“镶肩”、粘结件和壳体等,都运用轴对称的,以大型移动平板为元素的设计模型。
这些有限元素在环向、轴向,或者在径向上,均呈现各向异性的性能。以开口面的模型作为基面,这一开口元素沿镶肩,自下而上地开展,自动设计出基础面和镶肩之间的表面形状。
这样的计算方法,经实践证明不但较为切合实际,而且比较准确。
(待续)
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