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耐酸酚醛增強(qiáng)玻璃鋼球閥
上海申弘閥門有限公司
之前介紹空氣減壓閥在修造輪船應(yīng)用，現(xiàn)在介紹耐酸酚醛增強(qiáng)玻璃鋼球閥玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥由材料性能試驗(yàn)獲取的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能,包括沿各個(gè)不同方向的拉伸、壓縮、剪切、彎曲等性能參數(shù),并依據(jù)這些性能參數(shù),研究連續(xù)纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn),導(dǎo)出其詳細(xì)設(shè)計(jì)公式。通過(guò)對(duì)材料組成及制備工藝進(jìn)行改進(jìn),使得設(shè)計(jì)出的玻璃鋼球閥較國(guó)內(nèi)普通的玻璃鋼球閥力學(xué)性能更為。
1、玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥概述
長(zhǎng)期以來(lái),在化工、石油、醫(yī)藥和食品等工業(yè)部門中,控制、輸送介質(zhì)管路上的耐腐蝕閥門一般都采用不銹鋼、搪瓷、硅鐵、陶瓷和聚四氟乙烯等耐腐蝕材料,玻璃鋼是近50多年〔1〕來(lái)發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。玻璃鋼是以玻璃纖維作增強(qiáng)材料、合成樹(shù)脂作粘結(jié)劑的增強(qiáng)塑料。隨著我國(guó)玻璃鋼事業(yè)的發(fā)展,作為塑料基的增強(qiáng)材料,已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等。由于玻璃鋼相對(duì)其他材料具有更加優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性,玻璃鋼制管道和閥門已得到廣泛應(yīng)用。一般的不銹鋼閥門在高溫鹽酸和酸堿交替條件下是不能使用的,在價(jià)格上玻璃鋼閥門只有相同尺寸不銹鋼閥門的1/3左右。
耐酸酚醛增強(qiáng)玻璃鋼球閥.該產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度高，安裝方便.開(kāi)啟靈活，重量輕，結(jié)構(gòu)新穎。能耐酸、耐腐蝕、耐溫高（180度）。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、電力、制藥、農(nóng)藥、染料、冶煉、污水處理等行業(yè)。玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂夾砂管(簡(jiǎn)稱玻璃鋼夾砂管RPMP),是一種新型的復(fù)合管材。采用飽和聚酯樹(shù)脂、玻璃纖維、石英砂三種主要原料繞或離心澆鑄、固化而成。其中,玻璃纖維是一增強(qiáng)材料,它被鑲嵌或包裹在熱固性樹(shù)脂中,熱性樹(shù)脂經(jīng)加熱或其它方法固化后變成本質(zhì)上不的一類塑料。玻璃鋼球閥彎曲試驗(yàn)過(guò)程是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)用試樣的尺寸，制作了8組（每組5個(gè)）試樣。將試樣固定在CSS電子試驗(yàn)機(jī)上，與負(fù)荷傳感器、控制器、功率放大器和計(jì)算機(jī)等連接共同工作。沿著面內(nèi)和面外兩個(gè)方向，分別切割5根試樣，共切割10根試樣。試驗(yàn)在25℃環(huán)境下進(jìn)行，每組試驗(yàn)重復(fù)五次。
（l）拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)加載速度為1mm/min，記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線，連接感應(yīng)器，同時(shí)面內(nèi)拉伸使用YJY-13B引伸計(jì)記錄對(duì)應(yīng)的載荷一變形曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料總體的拉伸彈性模量和拉伸強(qiáng)度。
（2）壓縮試驗(yàn)試驗(yàn)加載速度為0.5mm/min，同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。壓縮試驗(yàn)加力端是一直徑為80mm的圓柱體，試樣置于圓柱體的中心，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)橫梁的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線后，得到復(fù)合材料的壓縮彈性模量和壓縮強(qiáng)度。
（3）彎曲試驗(yàn)試驗(yàn)加載速度為1mm/min，試樣作為層合梁，進(jìn)行橫向三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，同時(shí)記錄相應(yīng)的中心位移一載荷曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料的彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度。
（4）剪切試驗(yàn)加載速度為0.5mm/min，同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。
試驗(yàn)結(jié)果從試驗(yàn)測(cè)得的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值可以看出，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的玻璃鋼的力學(xué)性能較用短切纖維增強(qiáng)的玻璃鋼有顯著的提升，面內(nèi)拉伸強(qiáng)度與短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼拉伸強(qiáng)度相比，提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強(qiáng)材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)以后，纖維的百分含量可高達(dá)70%，而短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼的纖維含量?jī)H有40%左右。當(dāng)然，玻璃鋼的力學(xué)性能還和其他因素有關(guān)，比如樹(shù)脂的種類等。
結(jié)語(yǔ)通過(guò)改進(jìn)玻璃鋼的材料組成和制作工藝，提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能，克服了短切玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼脆性大的缺點(diǎn)。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥 經(jīng)殼體試驗(yàn)，按PN6設(shè)計(jì)的玻璃鋼球閥至少可以在PN25的工況下安全使用。拓寬了玻璃鋼球閥的使用范圍，使玻璃鋼球閥的耐腐蝕性能得以充分發(fā)揮。
2、分析
目前國(guó)內(nèi)玻璃鋼球閥所用材料的基體樹(shù)脂大多采用改性酚醛樹(shù)脂,增強(qiáng)纖維一般都采用短切纖維。這樣的玻璃鋼球閥只能在PN0.6MPa的工況下使用,大大限制了應(yīng)用范圍,使玻璃鋼優(yōu)良的耐腐蝕性能得不到充分發(fā)揮。為了滿足各行業(yè)日益增長(zhǎng)的閥門使用需求和各種嚴(yán)酷苛刻使用環(huán)境的需要,必須對(duì)現(xiàn)有玻璃鋼閥門的材料及制作工藝進(jìn)行改進(jìn),使其適用于更高壓力范圍。本文首先對(duì)連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼的材料力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,在已知玻璃鋼材料性能參數(shù)的基礎(chǔ)上導(dǎo)出玻璃鋼球閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
3、球閥材料選用
目前國(guó)內(nèi)用于制造閥門的玻璃鋼基體材料主要以環(huán)氧和酚醛兩類樹(shù)脂〔2〕 (包括其改性品種,如,聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛樹(shù)脂改性酚醛、環(huán)氧酚醛等)為主,聚酯玻璃鋼閥和改性呋喃樹(shù)脂玻璃鋼閥也有少量生產(chǎn)。作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維也形式各異,但限于模壓成型工藝,主要采用短切纖維增強(qiáng)形式。短玻纖〔3〕增強(qiáng)的復(fù)合材料性能不高,各種玻璃鋼閥的工作溫度上限一般為120～140℃,工作壓力為0.8～1.0MPa。這個(gè)工作壓力范圍僅相當(dāng)于低壓區(qū)的工作壓力范圍〔4〕 。本文介紹的球閥用玻璃鋼是采用連續(xù)玻璃纖維布作增強(qiáng)體,用乙烯基酯樹(shù)脂(Vinyl Ester Resins)作為基體材料的復(fù)合材料。連續(xù)玻璃纖維布增強(qiáng)的玻璃鋼具有抗沖擊強(qiáng)度好,蠕變小,耐熱性好,成型收縮小等優(yōu)點(diǎn)。與玻璃鋼管道應(yīng)用條件相類似,乙烯基樹(shù)脂的耐溫、耐腐蝕和加工性能好,常應(yīng)用于化工設(shè)備的防腐保護(hù)。而采用連續(xù)玻璃纖維布取代傳統(tǒng)的短切纖維作為增強(qiáng)材料可以大大提高玻璃鋼中玻璃纖維的百分含量和增強(qiáng)效果。玻璃纖維是玻璃鋼的主要承力部分,玻璃纖維含量的提高將意味著玻璃鋼整體力學(xué)性能的提升。
6、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)改進(jìn)玻璃鋼的材料組成和制作工藝, 提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能, 克服了短切玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼脆性大的缺點(diǎn)。經(jīng)殼體試驗(yàn), 按PN0.6M Pa 設(shè)計(jì)的玻璃鋼球閥至少可以在PN2.5M Pa的工況下安全使用。拓寬了玻璃鋼球閥的使用范圍, 使玻璃鋼球閥的耐腐蝕性能得以充分發(fā)揮。與本文相關(guān)的論文：焦炭化工截止閥
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