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国外特大型玻璃钢贮罐(储罐)缠绕工艺技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-01-14  来源:FRPAPP.COM  浏览次数:173
核心提示:玻璃钢贮罐(储罐)具有良好的耐腐蚀性能,在化工防腐领域有很好的应用,缠制特大型玻璃钢贮罐(储罐)一直是玻璃钢业界专注解决的

    玻璃钢贮罐(储罐)具有良好的耐腐蚀性能,在化工防腐领域有很好的应用,缠制特大型玻璃钢贮罐(储罐)一直是玻璃钢业界专注解决的一个工艺技术问题。跟踪国外玻璃钢行业,可以看到国外企业缠制特大型玻璃钢贮罐(储罐)一般采用以下几种工艺方案。

    两种特大型玻璃钢贮罐制作方法

    美国市场已有缠制直径为 15~20m的玻璃钢耐腐蚀贮罐(储罐),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使用。

    由于这些特大型耐腐蚀玻璃钢贮罐(储罐)的几何尺寸都很大,在制作及运输方面都存在不少的难题。国外一般采用两种方法缠绕特大型耐腐蚀贮罐(储罐)。一种是现场缠绕;另一种是异地缠绕,先在生产车间缠制成型,然后再运输到现场进行安装。

    第一种现场缠绕工艺方法,先在现场搭建遮蔽大棚,待壳体缠绕完成后,移走缠绕机,然后进行贮罐(储罐)组装。国外大多数特大型玻璃钢贮罐(储罐)的制造者,均采用“环向缠绕-短切喷射”的制作方法,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。 如汤动力(Tankinetics)公司,即采用闭环螺旋纤维缠绕工艺。

    第二种 Oblation 缠绕工艺方法,也是汤动力(Tankinetics)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能,在生产车间先缠绕成贮罐(储罐)壳体,在横向施加一定压力后装车运输到使用工地,然后再恢复到原来的圆柱形状,最后装配成所设计的整体特大型玻璃钢贮罐(储罐)。

    特大型玻璃钢贮罐的FEA设计方法

    Tankinetics公司曾承接一项制作直径为25.15m,高度为3.05m,无顶盖的玻璃钢热盐水贮罐(储罐)业务。根据用户的要求,这一特大型贮罐(储罐),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为圆柱体贮罐(储罐)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。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(储罐)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。

    该套FEA设计方法,还可按预先设定的时间程序,对贮罐(储罐)不同形式受力及其所产生的压力情况进行正确的应力分析。为了计算出由于形变所引起的刚度变化,在每一个时间内,将改变其所用的刚度矩阵。通过计算所得的结果,不仅能表示出所受应力的数值,而且能反映出这种特大型贮罐(储罐)上“硬镶肩”的性能表现情况。据介绍,这种新设计的镶肩结构,至少对三种类型的位移,起到有效的比较重要的效用。

    FEA方法,还可对贮罐(储罐)低位人孔进行应力分析,也可计算出风力和地震所产生的应力的大小。由于人孔处应力较为集中,其周围元素的密度将得到加强,以便改善其计算的准确度。人孔设计模型,将与壳体增强材料、法兰和盖子等,形成一个整体的结构。

    该公司介绍,这种高元素密度的设计方法,也同样适用于其他“镶肩型”的部件。所采用的FEA软件,可应用于多种载荷状态,并可计算出它所受的应力和形变情况。对于风力和地震的情况,在所建的新设计模型中,均作为正向压力处理。由于贮罐(储罐)的直径很大,纵横比例很小,因而在计算地震载荷时,采用API-650方法计算。

 

    由于该类贮罐(储罐)纵横向的比例很小,因此产品设计时,主要考虑液体的静压力,风力或地震均不会对贮罐带来较大的应力或形变。尤其在贮罐(储罐)的底部,几乎全部是由于液体的静压压力,所产生的轴向应力。在贮罐(储罐)底下部位,由于底部镶肩的不连续性,使壳体承受一个轴向的弯曲载荷,因此必须适当增强这个部位的壳体设计。

 
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