大直徑玻璃鋼纏繞技術(shù)的問世使玻璃鋼 得以向大型儲罐方向發(fā)展。與傳統(tǒng)臥式儲罐相比,立式纏繞工藝解決了無法整體纏繞大直徑制品的問題,制作時需要的場地較小,儲罐的最大直徑可達25m。立式纏繞的優(yōu)點表現(xiàn)在以下4個方面:
(1)可以實現(xiàn)大直徑制品的纏繞
(2)纏繞過程中除環(huán)向外,還引入螺旋纏繞,纏繞角可根據(jù)制品受力情況進行設(shè)計,在65°~85°可調(diào)。螺旋纏繞突破了玻璃鋼制品屬于層合結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)概念,不僅提高了制品的軸向強度,還極大地提高了儲罐的整體結(jié)構(gòu)性能,如層間剪切強度、彎曲強度、抗蠕變特性、抗風(fēng)、抗地震能力等。
(3)內(nèi)層、結(jié)構(gòu)層和外層一次成型,內(nèi)襯無縱向接縫,提高了制品的強度。
(4)制品垂直脫模,避免了脫模過程中的發(fā)轉(zhuǎn),保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
固化體系采用過氧化甲乙酮和鈷鹽室溫固化,短時間內(nèi)輔以紅外線加熱固化成型,大幅度降低了固化過程的能耗。
2 玻璃鋼儲罐罐壁的層次結(jié)構(gòu)
合理的鋪層結(jié)構(gòu)是玻璃鋼強度性能、耐腐蝕性能的良好保證。玻璃鋼儲罐罐壁由以下3層組成:
(1)內(nèi)襯層:由富樹脂層及中間層組成。富樹脂層由內(nèi)襯樹脂加有機纖維聚酯氈增強,樹脂含量超過90%,其厚度約0.5mm。該層氣密性好,非常光滑,主要提供制品的耐腐蝕性和防滲透能力。中間層由內(nèi)襯樹脂和無堿玻璃纖維噴射紗組成,樹脂含量70-80%,厚度約4.5mm。該層主要保護富樹脂層,提供內(nèi)襯層的抗內(nèi)壓失效能力,阻止裂紋擴散??梢栽诒緦犹砑右欢ǖ奶盍咸岣吣湍バ阅堋?/div>
(2)結(jié)構(gòu)層:即增強層。采用無堿無捻玻璃纖維粗紗,玻璃纖維織物增強。承受拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和各種外載荷,保護內(nèi)襯層。樹脂含量為30%-40%,其厚度按照載荷條件計算確定。
(3)外保護層:也稱外富樹脂層,樹脂含量大于90%,厚度約為1mm,在本層中增加紫外線吸收劑,以提供儲罐耐日光老化的性能。
3 與金屬儲罐相比
與金屬儲罐相比,大直徑玻璃鋼儲罐有如下特點:
(1)耐腐蝕性能好
金屬儲罐貯存介質(zhì)時,由于金屬的活潑性能,極易與所貯存的介質(zhì)發(fā)生化學(xué),電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生腐蝕。而玻璃鋼儲罐內(nèi)襯為高分子材料,通過對內(nèi)襯樹脂材料的選擇,可以使大直徑玻璃鋼儲罐適用于眾多酸,堿,鹽,溶劑等不同的腐蝕介質(zhì),耐腐蝕性能優(yōu)于金屬儲罐。
(2)重量輕
大直徑玻璃鋼儲罐一般為立式儲罐,設(shè)計時已經(jīng)充分考慮震載及風(fēng)載可能對其產(chǎn)生的傾覆外,其筒身壁厚主要取決于儲罐內(nèi)壓的大小及所貯存液面的高低。當(dāng)大直徑玻璃鋼儲罐貯存液體或用作低壓設(shè)備時,其筒身壁厚僅受貯液高度的影響,采用上薄下厚的設(shè)計,即可使儲罐的壁厚滿足使用性能。另外,由于玻璃鋼密度一般在1.9-2.2g/cm3左右,僅為鐵的1/4左右,所以,一臺大直徑玻璃鋼儲罐總重量一般為同規(guī)格鋼儲罐的一半,既有利于儲罐的吊裝,降低吊裝費用,又有可降低對基座的承載要求,從而降低基座的造價。
(3)保溫效果好
大直徑玻璃鋼儲罐大熱系數(shù)為0.27w/cm·°C,鋼制儲罐的導(dǎo)熱系數(shù)約為62.8w/cm·°C 。再加上大直徑玻璃鋼儲罐壁厚也較鐵制儲罐厚,所以,貯存介質(zhì)時,在儲罐內(nèi)外溫差相同的情況下,熱量損失僅為鐵制儲罐的1/100,儲罐的自身保溫效果十分明顯,可較大幅度降低保溫費用。
(4)不生銹
金屬儲罐因鐵等金屬元素在與空氣中的氧相接觸時,尤其在潮濕的環(huán)境中,容易生銹,所以,此類儲罐的使用一般需進行除銹、防銹處理,費錢費力。而大直徑玻璃鋼儲罐由非金屬材料樹脂及玻璃纖維復(fù)合而成,無需進行防銹,除銹處理。
(5)內(nèi)表面光滑
相對而言,金屬儲罐內(nèi)壁粗糙,使用過程中容易結(jié)垢,清洗困難,而大直徑玻璃鋼儲罐內(nèi)壁光滑,其絕對粗糙度為百分之一毫米級,使用過程總不易結(jié)垢。
(6)可設(shè)計性強
大直徑玻璃鋼罐有良好的可設(shè)計性。既可以對其阻燃、耐腐蝕、抗靜電等進行設(shè)計,也可以對其外觀、形狀及連接方式進行設(shè)計。除此之外,還可以對其壁厚縱向,環(huán)向理學(xué)強度分配等進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,因此可以滿足客戶對產(chǎn)品不同的要求。
(7)電絕緣性能好
大直徑玻璃鋼儲罐表面電阻約為1011?·cm,體積電阻為1014?,具有良好的絕緣特點。另外,其擊穿電壓為12-16kv/mm,抗雷電擊穿,可用于多雷區(qū)。
(8)可修復(fù)性強
大直徑玻璃鋼儲罐不生銹,耐腐蝕性能好,一般情況下不需要維護。另外,可維修性強,維修起來特別方便。
(9)經(jīng)濟性
雖然玻璃鋼儲罐一次性投入高,但是,玻璃鋼儲罐使用壽命可以達到20年,而目前金屬儲罐7-10年就需要更換。從長期效益考慮節(jié)約了維修,運行費用。
3 應(yīng)用
在油田方面,國內(nèi)幾個油田,如大慶油田,勝利油田,江漢油田,玉門油田,青海油田等均使用了大直徑玻璃鋼儲罐,最大直徑為16米,容積2000立方米。 最早使用的是大慶油田,從1995年開始使用。
特別是勝利油田,據(jù)2007年《勝利日報》6月6日刊報道,勝利油田東辛采油廠廣利污水站成為國內(nèi)首座全玻璃鋼污水站。該工程所有污水罐和工藝管道全部采用優(yōu)質(zhì)高強玻璃鋼材料,9座玻璃鋼總?cè)萘?665立方米,單罐容積2000立方米,各種規(guī)格玻璃鋼管道總長度2400米,是勝利油田首次大范圍應(yīng)用玻璃鋼儲罐代替鋼質(zhì)儲罐的一次嘗試。
工程投產(chǎn)后日污水處理能力為1.1萬立方米,改造后的污水站與原站處理工藝也有很大區(qū)別,最突出的是采取“電化學(xué)預(yù)氧化+自然沉降+混凝沉降+過濾”污水處理工藝,將解決污水嚴重腐蝕問題,實現(xiàn)注水水質(zhì)的全面達標(biāo),達到“碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法(SY/T5329-94)B2標(biāo)準(zhǔn)。
工程投產(chǎn)后日污水處理能力為1.1萬立方米,改造后的污水站與原站處理工藝也有很大區(qū)別,最突出的是采取“電化學(xué)預(yù)氧化+自然沉降+混凝沉降+過濾”污水處理工藝,將解決污水嚴重腐蝕問題,實現(xiàn)注水水質(zhì)的全面達標(biāo),達到“碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法(SY/T5329-94)B2標(biāo)準(zhǔn)。