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耐酸酚醛增強玻璃鋼球閥
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之前介紹空氣減壓閥在修造輪船應用，現(xiàn)在介紹耐酸酚醛增強玻璃鋼球閥玻璃纖維增強玻璃鋼球閥由材料性能試驗獲取的連續(xù)玻璃纖維增強復合材料的力學性能,包括沿各個不同方向的拉伸、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)纖維增強玻璃鋼球閥的設(shè)計要點,導出其詳細設(shè)計公式。通過對材料組成及制備工藝進行改進,使得設(shè)計出的玻璃鋼球閥較國內(nèi)普通的玻璃鋼球閥力學性能更為。
1、玻璃纖維增強玻璃鋼球閥概述
長期以來,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〕來發(fā)展迅速的一種復合材料。玻璃鋼是以玻璃纖維作增強材料、合成樹脂作粘結(jié)劑的增強塑料。隨著我國玻璃鋼事業(yè)的發(fā)展,作為塑料基的增強材料,已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等。由于玻璃鋼相對其他材料具有更加優(yōu)良的耐化學介質(zhì)腐蝕性,玻璃鋼制管道和閥門已得到廣泛應用。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。
耐酸酚醛增強玻璃鋼球閥.該產(chǎn)品機械強度高，安裝方便.開啟靈活，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)。玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管(簡稱玻璃鋼夾砂管RPMP),是一種新型的復合管材。采用飽和聚酯樹脂、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,玻璃纖維是一增強材料,它被鑲嵌或包裹在熱固性樹脂中,熱性樹脂經(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過程是根據(jù)標準要求的試驗用試樣的尺寸，制作了8組（每組5個）試樣。將試樣固定在CSS電子試驗機上，與負荷傳感器、控制器、功率放大器和計算機等連接共同工作。沿著面內(nèi)和面外兩個方向，分別切割5根試樣，共切割10根試樣。試驗在25℃環(huán)境下進行，每組試驗重復五次。
（l）拉伸試驗試驗加載速度為1mm/min，記錄相應的位移一載荷曲線，連接感應器，同時面內(nèi)拉伸使用YJY-13B引伸計記錄對應的載荷一變形曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應的應力一應變曲線，得到復合材料總體的拉伸彈性模量和拉伸強度。
（2）壓縮試驗試驗加載速度為0.5mm/min，同時記錄相應的位移一載荷曲線。壓縮試驗加力端是一直徑為80mm的圓柱體，試樣置于圓柱體的中心，通過試驗機橫梁的上下移動實現(xiàn)對試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應的應力一應變曲線后，得到復合材料的壓縮彈性模量和壓縮強度。
（3）彎曲試驗試驗加載速度為1mm/min，試樣作為層合梁，進行橫向三點彎曲試驗，同時記錄相應的中心位移一載荷曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應的應力一應變曲線，得到復合材料的彎曲彈性模量和彎曲強度。
（4）剪切試驗加載速度為0.5mm/min，同時記錄相應的位移一載荷曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應的應力一應變曲線，得到復合材料的剪切強度。
試驗結(jié)果從試驗測得的連續(xù)纖維增強復合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值可以看出，采用連續(xù)纖維增強的玻璃鋼的力學性能較用短切纖維增強的玻璃鋼有顯著的提升，面內(nèi)拉伸強度與短切纖維增強玻璃鋼拉伸強度相比，提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分，采用連續(xù)纖維增強以后，纖維的百分含量可高達70%，而短切纖維增強玻璃鋼的纖維含量僅有40%左右。當然，玻璃鋼的力學性能還和其他因素有關(guān)，比如樹脂的種類等。
結(jié)語通過改進玻璃鋼的材料組成和制作工藝，提升了玻璃鋼的整體力學性能，克服了短切玻璃纖維增強玻璃鋼脆性大的缺點。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥 經(jīng)殼體試驗，按PN6設(shè)計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
目前國內(nèi)玻璃鋼球閥所用材料的基體樹脂大多采用改性酚醛樹脂,增強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)日益增長的閥門使用需求和各種嚴酷苛刻使用環(huán)境的需要,必須對現(xiàn)有玻璃鋼閥門的材料及制作工藝進行改進,使其適用于更高壓力范圍。本文首先對連續(xù)玻璃纖維增強玻璃鋼的材料力學性能進行試驗研究,在已知玻璃鋼材料性能參數(shù)的基礎(chǔ)上導出玻璃鋼球閥的設(shè)計要點。
3、球閥材料選用
目前國內(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脂玻璃鋼閥也有少量生產(chǎn)。作為增強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形式。短玻纖〔3〕增強的復合材料性能不高,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。這個工作壓力范圍僅相當于低壓區(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)玻璃纖維布作增強體,用乙烯基酯樹脂(Vinyl Ester Resins)作為基體材料的復合材料。連續(xù)玻璃纖維布增強的玻璃鋼具有抗沖擊強度好,蠕變小,耐熱性好,成型收縮小等優(yōu)點。與玻璃鋼管道應用條件相類似,乙烯基樹脂的耐溫、耐腐蝕和加工性能好,常應用于化工設(shè)備的防腐保護。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材料可以大大提高玻璃鋼中玻璃纖維的百分含量和增強效果。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性能的提升。
6、結(jié)語
通過改進玻璃鋼的材料組成和制作工藝, 提升了玻璃鋼的整體力學性能, 克服了短切玻璃纖維增強玻璃鋼脆性大的缺點。經(jīng)殼體試驗, 按PN0.6M Pa 設(shè)計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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