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國外特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)纏繞工藝技術

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-01-14  來源:FRPAPP.COM  瀏覽次數:181
核心提示:玻璃鋼貯罐(儲罐)具有良好的耐腐蝕性能,在化工防腐領域有很好的應用,纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)一直是玻璃鋼業界專注解決的

    玻璃鋼貯罐(儲罐)具有良好的耐腐蝕性能,在化工防腐領域有很好的應用,纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)一直是玻璃鋼業界專注解決的一個工藝技術問題。跟蹤國外玻璃鋼行業,可以看到國外企業纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)一般采用以下幾種工藝方案。

    兩種特大型玻璃鋼貯罐制作方法

    美國市場已有纏制直徑為 15~20m的玻璃鋼耐腐蝕貯罐(儲罐),并且已成功地應用于某些侵蝕型的耐腐領域,例如作為濃鹽酸大型容器使用。

    由于這些特大型耐腐蝕玻璃鋼貯罐(儲罐)的幾何尺寸都很大,在制作及運輸方面都存在不少的難題。國外一般采用兩種方法纏繞特大型耐腐蝕貯罐(儲罐)。一種是現場纏繞;另一種是異地纏繞,先在生產車間纏制成型,然后再運輸到現場進行安裝。

    第一種現場纏繞工藝方法,先在現場搭建遮蔽大棚,待殼體纏繞完成后,移走纏繞機,然后進行貯罐(儲罐)組裝。國外大多數特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)的制造者,均采用“環向纏繞-短切噴射”的制作方法,即玻璃纖維沿環向纏繞,并再在纏繞帶部位利用噴射設備,噴射短切纖維及樹脂的積層。 如湯動力(Tankinetics)公司,即采用閉環螺旋纖維纏繞工藝。

    第二種 Oblation 纏繞工藝方法,也是湯動力(Tankinetics)公司首先研制開發成功的一項纏繞技術。該公司利用玻璃鋼材料具有一定的柔順性能,在生產車間先纏繞成貯罐(儲罐)殼體,在橫向施加一定壓力后裝車運輸到使用工地,然后再恢復到原來的圓柱形狀,最后裝配成所設計的整體特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)。

    特大型玻璃鋼貯罐的FEA設計方法

    Tankinetics公司曾承接一項制作直徑為25.15m,高度為3.05m,無頂蓋的玻璃鋼熱鹽水貯罐(儲罐)業務。根據用戶的要求,這一特大型貯罐(儲罐),擬采用“鑲肩型”結構,即由一個硬質鑲肩與一個軟質鑲肩,相應組合拼裝而成。


    由于圓柱殼體的尺寸精度要求很高,必須保證在0.001 R以內(R為圓柱體貯罐(儲罐)的半徑),并且其間采用緊配合方式,而不能采用粘結工藝,因而在對這種特殊結構的設計及制作方面,都提出了很嚴格的要求。若采用常規的設計方法,是很難達到性能的設計要求?;谏鲜銮闆r,該公司采用了“非線性有限元素分析設計方法”(FEA),對這種所用材質為各向異性材料,形狀又較為復雜的制品,進行了特殊的產品設計方法。

    該公司采用了美國結構研究和分析公司的COSMOS系統,并建立了FEA分析模型。由于“鑲肩”結構和殼體均呈軸對稱形狀,因而該公司對于貯罐(儲罐)的底部、“鑲肩”、粘結件和殼體等都運用軸對稱的,以大型移動平板為元素的設計模型。

    這些有限元素在環向、軸向,或者在徑向上,均呈現各向異性的性能。以開口面的模型作為基面,這一開口元素沿鑲肩,自下而上地開展,自動設計出基礎面和鑲肩之間的表面形狀。這樣的計算方法,經實踐證明不但較為切合實際,而且比較準確。

    該套FEA設計方法,還可按預先設定的時間程序,對貯罐(儲罐)不同形式受力及其所產生的壓力情況進行正確的應力分析。為了計算出由于形變所引起的剛度變化,在每一個時間內,將改變其所用的剛度矩陣。通過計算所得的結果,不僅能表示出所受應力的數值,而且能反映出這種特大型貯罐(儲罐)上“硬鑲肩”的性能表現情況。據介紹,這種新設計的鑲肩結構,至少對三種類型的位移,起到有效的比較重要的效用。

    FEA方法,還可對貯罐(儲罐)低位人孔進行應力分析,也可計算出風力和地震所產生的應力的大小。由于人孔處應力較為集中,其周圍元素的密度將得到加強,以便改善其計算的準確度。人孔設計模型,將與殼體增強材料、法蘭和蓋子等,形成一個整體的結構。

    該公司介紹,這種高元素密度的設計方法,也同樣適用于其他“鑲肩型”的部件。所采用的FEA軟件,可應用于多種載荷狀態,并可計算出它所受的應力和形變情況。對于風力和地震的情況,在所建的新設計模型中,均作為正向壓力處理。由于貯罐(儲罐)的直徑很大,縱橫比例很小,因而在計算地震載荷時,采用API-650方法計算。

 

    由于該類貯罐(儲罐)縱橫向的比例很小,因此產品設計時,主要考慮液體的靜壓力,風力或地震均不會對貯罐帶來較大的應力或形變。尤其在貯罐(儲罐)的底部,幾乎全部是由于液體的靜壓壓力,所產生的軸向應力。在貯罐(儲罐)底下部位,由于底部鑲肩的不連續性,使殼體承受一個軸向的彎曲載荷,因此必須適當增強這個部位的殼體設計。

 
本文導航:
  • (1) 玻璃鋼貯罐(儲罐)具有良好的耐腐蝕性能,在化工防腐領域有很好的應用,纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)一直是玻璃鋼業界專注解決的一個工藝技術問題。跟蹤國外玻璃鋼行業,可以看到國外企業纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲罐)一般采用以下幾種工藝方案。
 
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