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1、,非金属压力容器评审员培训教材,玻璃钢压力容器部分,复合材,料,（,Composite,materials),是由两种或两种以上不同性质的材料，,以一种材料为基体,(Matrix),，另一种材,料为增强体,(reinforcement),通过物理或,化学的方法，在宏观上组成具有新性能,的材料。,各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。,由基体材料和增强材料复合而成,复合材料,(Composite,materials),基体材料分：,金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及,其合金。,非金属基体主要有合成树脂、橡胶、,陶瓷、石墨、碳等。,增强材
2、料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。,复合材料,(Composite,materials,),纤维增强塑料,纤维：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、高强,聚乙烯纤维、玄武岩纤维,塑料：,热固性：环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛,树脂等,热塑性：,PP,、,PBT,、,PA,等,复合材料,(Composite,materials),玻璃钢,（,FRP,）,亦称作,GRP,，即玻璃,纤维增强热固性树脂，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛、,呋喃树脂基体。,国际上称,FRP,GRP,GFRP,或,fiberglass,products,。,
3、碳纤维增强塑料,CFRP,复合材料净化水罐,复合材料净化水罐,复合材料净化水罐,水处理系统,玻璃钢反渗透膜壳,复合气瓶,玻璃钢储罐,玻璃钢塔器,玻璃钢现场缠绕储罐,复合材料,(Composite,materials),纤维增强热固性塑料的特点,优点：轻质高强，性能可设计耐腐蚀，爆破碎片少、,成型方便,缺点：耐温受限、疲劳、离散、抗冲击性能低、老化、耐有机溶剂差,玻璃钢压力容器,玻璃钢压力容器成型工艺：,手糊成型,缠绕成型袋压成型模压成型,纤维材料及织物,纤维材料及织物,及用途,玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 高强聚乙烯,无碱、中碱,表面毡,30-50g/m,2,短切毡,300,、,450g/m,2
4、,布,100,、,200,、,400,、,600,、,800g/m,2,直接纱,1200,、,2400,、,4800TEX,单向布,多轴向布,缝编毡,复合毡,玻璃纤维,玻纤布性能指标,JC,T,281,1994,5.1.1,无碱无捻粗纱布采且铝硼硅酸盐玻璃成分，,其碱金属氧化物含量小于,0.8,。,5.1.2,无碱无捻粗纱布含无蜡浸注剂。其含量为,0.5,2.0,，如更换浸润剂类型或改变含量时，,由供需双方商定。,（含油率,）,5.1.3,无碱无捻粗纱布含水率小于,1.0,。,5.1.4,无碱无捻粗纱布织物密度和单位面积质量,如表,。,纤维种类及性能,玻璃纤维类别,特性,无碱玻璃纤维,E,电器
5、性能和耐老化性能优良,玻璃纤维,C,耐酸性好,高强玻璃纤维,S,拉伸强度高，比,E,玻璃,35%,高模玻璃纤维,M,弹性模量高于,E,玻璃和,S,玻璃,中碱玻璃纤维,国产、量大价优,密,玻,度,璃,g/cm3,纤,拉,维,伸强度,MPa,拉伸模量,GPa,延伸率,%,热膨胀系数,10-,6/,2.54,3448,72.4,4.8,5.0,不饱和聚酯树脂,树脂产品参数,性,能,范,围,单,位,测试标准,外,观,清,-,TM-,017,粘度,23,440-,500,mPa.s,TM-,006,酸,值,5-,8,mgKOH/g,TM-,007,固体含,量,59-,62,TM-,011,凝胶时间,10
6、-,17,minutes,固化时间，,25-,18-,28,minutes,TM-,018,放热峰,放热峰,140-,165,C,注：,25,反应性,:100g,树脂中加,2,g Butanox,LPT,(AKZO-,Nobel),和,1,g,CoB1(1%),树脂指标,树脂浇铸体性能（典型值,）,性,能,数,值,单,位,测试标准,拉伸强度,95,Mpa,ISO,527-,2,拉伸弹性模量,3600,Mpa,ISO,527-,2,断裂延伸率,6.1,%,ISO,527-,2,弯曲强度,150,Mpa,ISO,178,弯曲弹性模量,3400,MPa,ISO,178,冲击强度,28,KJ/m,2,
7、ISO,179,热变形温,度,105,ISO,75A,玻璃化温度,Tg,130,DIN,53455,固化条件：室温固化,24,小时，,100,后固化,3,小时,测试条件：温度,23,2,，相对湿度,50,6,%,热固性树脂,不饱和聚酯树脂 乙烯基酯树脂 环氧树,脂 呋喃树脂 酚醛树脂,乙烯基酯树脂,双酚,-A,树脂,间苯树脂,邻苯树脂,机械、耐腐蚀性能,酚醛乙烯基环氧乙烯基,不饱和聚酯树脂固化引发剂一般采用过氧化甲乙酮，促进剂有机钴盐，加速剂二甲,基苯胺,缠绕成型工艺,主要原材料产品标准,玻璃纤维增强塑料,(,玻璃钢,),用液体不饱和聚酯树,GB/T,8237,脂,GB/T,18371,GB/
8、T,18370,GB/T,17470,JC/T,277,JC/T,281,连续玻璃纤维纱,玻璃纤维无捻粗纱布,玻璃纤维短切原丝毡和连续原丝毡无碱玻璃纤维无捻粗纱,无碱玻璃纤维无捻粗纱布,辅助材料,固化剂,引发剂,加速剂,填料,着色剂,工装设备,模具设备 工装工具 耗材,钢模,玻璃钢模,水泥模,木模,橡胶模,尺寸准确稳定,承受成型及固化压力、温度,耐树脂侵蚀,工装设备,各型号模具,纤维缠绕生产线,（包括：制衬机，固化机，缠绕机和脱模机,）,切割、打磨修整设备,搅拌罐、喷枪等原材料搅拌混合设备,组装环等其它的工装夹具,计量设备装置等。,FRP/,塑料复合罐生产中塑料内胆的加工设备,FRP/,铝、钢
9、内胆的相应金属内胆加工设备,玻璃钢手糊工艺,玻璃钢罐的设计,使用条件及载荷,强度及刚度稳定性,局部补强、法兰等配件,加工工艺选择,原材料选,择,-,内衬层、结构,层,铺层设计,固化制度,检验校核,缠绕成型工艺,产品标准,HG/T20696,1999,HG/T3983-,2007,玻璃钢化工设备设计规定,耐化学腐蚀现场缠绕玻璃钢大型容器,JC/T587-,1995,CD130A19-,1985,HG/T20640-,1997,纤维缠绕增强塑料储罐,手糊法玻璃钢设备设计技术条件,塑料设备,GB/T,14354,玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂食品容器,缠绕成型工艺,引用标准及规范,纤维增强塑料性能试验方
10、法总则,玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法,玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法,玻璃纤维增强塑料树脂不可溶成份含量试,玻璃纤维增强塑料巴氏（巴柯尔）,硬度试,GB/T,1446,GB/T,1447,GB/T,1449,GB/T,2577-,89,GB/T,2576-,89,验方法,GB/T,3854-,83,验方法,缠绕成型工艺,引用标准及规范,玻璃纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试,玻璃纤维增强热固性塑料管短时水压失效压,玻璃纤维增强热固性塑料耐化学药品性能试,玻璃增强塑料层合板部件外观检测分类方法,GB/T,5349-,85,验方法,GB/T,5351-,85,
11、力试验方法,GB/T,3857-,87,验方法,ASTM,D2563,标准。,玻璃钢容器设计,使用介质条件,介质种类,浓度,温度,寿命,玻璃钢容器结构设计,设计核载计算,内外压力、,冲击载荷、,非金属压力容器自重和介质重量、,人员动载荷、,风载和地震载荷、雪和冰载荷、,热膨胀和温差变化引起的载荷，,因支撑吊耳、环、鞍座或其他支撑作用而引,起的载荷等,玻璃钢失效,强度失效,爆破失效设计准则疲劳失效设计准则,刚度失效,稳定失效,泄漏失效,内衬失效,1,、模型容器验证法；,2,、强度设计和验证试验法。,监察规程要求：,设计主要包括筒体强度计算、二次粘接、开孔及补强计算、接管及其他部件的连接结构、螺栓
12、连接、鞍座及支撑,结构形式和安全,附件等,设计限制；,玻璃钢制压力容器最低设计温度不应超过,-54,最高设计温度,不应超过,121,或树脂热变形温度减去,19,，两者取其中较低,值。,耐腐蚀能力,耐腐蚀评价,腐蚀寿命,降解考虑；制作方法；组合单元；,复合材料的各向异性特性。,缠绕玻璃钢压力罐工艺流程,增强材料,胶液配制,表面毡,短切毡,玻纤布,促进剂,固化剂,内衬树脂,FRP,内衬制作,常温,/,加热固化,脱模修整,过程检验控制,外观缺陷检查,拼接为整体,起,模,吹塑成型,塑料原料准备,塑料内胆,内衬外表面处理,缠绕增强层,缠绕纱,胶液,配制,结构层树脂,固化剂,促进剂,着色剂,助剂,/,填料
13、,固,化,过程控制检验,外观、固化度,后,固,化,产品检验,外观、厚度、重量、巴氏硬度,产品检验,水压试验,接口支撑配件装配,标签标志、包装,成品入库,玻璃钢容器制作步骤,第一步：内衬制作,清理模具,在模具表面涂贴脱模材料,涂贴玻璃纤维和配制好的胶液,固化（常温或加热）,脱模修整,检查,与已制作好的内衬部件如封头粘结为一个容器整体。,第二步：缠绕增强层,将制作好的容器内衬装上缠绕装置,修整内衬,机械缠绕玻璃纤维和配制好的胶液,固化,过程检验,安装管口等附件,检验,出厂。,操作工艺文件,工艺操作规程,设计说明,承压元件的成型和粘结工艺按监察规程需要验证；,工艺铺层设计文件需要说明：,1,、纤维及
14、制品类型；,2,、树脂体系及配比；,3,、铺层的次序、方向和层数；,4,、成型工艺,（含固化工艺,）；,5,、树脂及不溶份的含量,（含胶量）,。,工艺指导书,图纸,现场缠绕储罐质量控制点,序,号,控,制,点,名,称,1,封头制作,2,制作模具,3,封头安装加强筋,4,制 作 内 衬,5,封头与内衬对接,6,缠绕结构层,7,制作底封头,8,8.1,筒身与底封头对接,8.2,筒身与筒身对接,9,装,配,纤维缠绕,缠绕工艺参数,1,、纤维的热处理和烘干,去除水分,2,、浸胶和树脂含量,强度和厚度、气泡,3,、缠绕张力,强度和疲劳性能、含胶量及密实度,4,、缠绕速度,效率及含胶量、绕丝小车行走安全性,
15、5,、固化制度,加热固化、升温速度、恒温降温,缠绕参数,直径,长度,纱片宽,=,160,LB=,Cm=,270,纱股数,=,42,BR=,C,c=,270,TEX,值,=,2400,PR=,22,a,=,58.5,缠绕角：缠绕纱和模具轴线方向的夹角,容器筒身缠绕按线形分有环向缠绕、螺旋缠绕、极孔缠绕,缠绕中给纤维施加张力，可以控制树脂及气泡含量，变张力缠绕可以使固化后的制品中纤维均匀承载内压，极孔缠绕时带张力缠绕可以使在极孔处按设计轨迹铺设,铺层工艺,-,内衬层,铺,层,纤维,含胶量,树 脂,(kg),(,kg),%,内衬,（）,结构,（）,内,衬层,表,面,毡,60,g/m,2,4.43,9
16、0%,39.84,网,格,布,65,g/m,2,5.83,短,切,毡,30,g/m,2,22.13,72%,56.91,网,格,布,65,g/m,2,5.83,0.00,短,切,毡,380,g/m,2,22.13,51.64,网,格,布,65,g/m,2,5.83,短,切,毡,0,g/m,2,0.00,0,铺层工艺,-,缠绕结构层,2,铺,层,纤维,含胶量,树脂,(kg),(kg),%,内衬(),结构,（）,结,构层,70.,环,向,=,3,层,130.37,35%,0,753.0,螺,旋,=,16,层,1936.50,28%,8,148.9,环,向,=,8,层,347.65,30%,9,针织
17、毡,0,g/m,2,0.00,0,网,格,布,0,g/m,2,0.00,环,向,0,层,0.00,0.00,手糊粘接,手糊粘接,内衬及粘接,监察规程要求：制造单位应对实际的粘接情况进行检查,1,、粘接的粘接剂其性能不应低于内衬层树脂的性能；,2,、接管和筒体的粘接处应当按照设计规定进行补强；,3,、固化时间和温度应符合工艺要求；,4,、采用纤维缠绕时，应当使内衬具备工艺规定的厚度及硬度，以保证缠绕角度和缠绕张力；,5,、内衬层必须能完全延伸到压力容器所有开孔处（,插入式金属接管,除外,),；,6,、粘接试验用层合板应当取自容器或平层合板；,7,、平层合板材料应当与容器相同；,8,、采用金属材料
18、和工程塑料制作内衬时，应当对粘接面进行机械或化学处理，保证粘接质量。,玻璃钢压力容器,组织人员,设计、质量管理、检验、生产、包装仓储、安装,施工,生产岗位,手糊工、打磨工、配胶工、缠绕工,人员管理,管理负责人：,质量安全员：,微机操作手：,关键岗位,关键岗位,关键岗位,喷枪手：,关键岗位,配胶工：,关键岗位,手糊工：,打磨工：,看纱工：,材料管理员：,微机控制纤维缠绕,微机控制缠绕机,复合材料净化水罐,成品检验,外观,厚度重量树脂含量,硬度、固化度,水压渗漏,短时水压失效,（爆破,）,疲劳试验,（长期水压失效,/,循环压力失效,）,玻璃钢外观制品尺寸检查,ASTM,D2563,-,08,Sta
19、ndard,Practice,for,Classifying,Visual,Defects,in,Glass-,Reinforced,Plastic,Laminate,Parts,玻璃纤维增强塑料层压零件中可见缺陷分类,监察规程要求：制造单位应当对检验结果进行记录，填写好,相应的检测报告，并由检查责任人确认：主要检查项目及合格指标应当符合以下要求：,不应有杂质、纤维外露、裂纹、明显划痕、,疵点、白化和严重色泽不均现象,。,任意300mmx300mm面积内，最大直径为3mm,的,气泡不得超过2,个,外观缺陷检查,内表面缺陷检验,容器内表面及法兰面应光滑平整，无对使用性能有影响的杂质、纤维裸露、裂
20、纹、明显划痕、龟裂、分层、起皮、鼓泡、贫胶区等缺陷。,封头筒身对接、法兰接口、支撑件补,强,应避免烧白、起皮、分层、翘边、毛刺等。,制品检测,厚度及重量检查,总重量不小于设计值的,95,固化度,巴氏硬度值不得低于,40,水压试验,试验压力为设计压力的,1.5,倍，,且保持时间不少于,2,分钟,检验仪器设备,天平（最小分度值,0.1mg,）,瓷甘埚（不小于,30mL,）,巴氏硬度仪,（,HBa-,1,型或,GYZJ934-,1,型,）,电热恒温水浴（室温,100,控温,2,）,索氏萃取仪,（,250mL,）,电热鼓风干燥箱（误差,2,）,箱式电阻炉,（,450,650,，控温,20,）,热变形仪,旋转粘度计,缠绕成型工艺,游标卡尺,(,分度值,0.02mm,）,直角尺（分度值,1mm,）,万能材料试验机,(,示值误差,1%),管子水压试验装置,(,压力表,1,级、分度值,0.05MPa),水压循环压力试验机,检验仪器设备,缠绕成型工艺,检验仪器设备,检验仪器设备,检验仪器设备,检验仪器设备,谢谢,