大型缠绕成型玻璃钢容器的优化设计
大型缠绕成型玻璃钢容器的优化设计
摘要:介绍了玻璃钢材料的优缺点,并针对其强度好刚度不足的问题,对立式缠绕成型玻璃钢罐进行了结构优化,现场使用达到了预期的效果。
关键词:玻璃钢罐结构优化刚度耐温性
玻璃钢[1](也称玻璃纤维增强塑料,国际公认的缩写符号为GFRP 或FRP)是一种品种繁多,性能用途广泛的复合材料。
它是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺,制作而成的一种功能型的新型材料。
1 玻璃钢材料的优缺点
与传统的金属材料及非金属材料相比,玻璃钢材料及其制品,具有强度高,性能好,节约能源,产品设计自由度大,以及产品使用适应性广等特点。
因此,在一定意义上说,玻璃钢材料是一种应用范围极广,开发前景极大的材料品种之一。
玻璃钢(FRP)的优点之一是轻质高强[2]。
相对密度在1.5～2.0之间,只有碳钢的1/4～1/5,可是拉伸强度却接近,甚至超过碳素钢,而比强度可以与高级合金钢相比。
但同时玻璃钢(FRP)的弹性模量低,玻璃钢(FRP)的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1×106)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。
可以做成薄壳结构、夹层结构,也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。
2 立式缠绕成型玻璃钢罐的优化设计
立式缠绕成型玻璃钢罐的设计过程中需要充分考虑到玻璃钢材料刚性不足、容易变形的问题。
因此,在华北局红河油田联合站200 m3玻璃钢储罐的设计过程中,对玻璃钢罐进行了罐壁优化设计、储罐连接优化、罐底转角设计优化、接管结构优化以及过热接管夹层结构的设计优化。
2.1 玻璃钢罐罐壁的设计
立式储罐在满足使用寿命的前提下,对壁厚采用自下而上的减薄设计。
式中:
Tt为开孔补强厚度,单位为毫米(mm);K为系数,接管直径≥150 mm时,K=1.0;接管直径＜150 mm时,K=1.0d/(dr-d);d为接管公称直径,单位为毫米(mm);dr为补强圈直径,单位为毫米(mm);接管直径≥150 mm时,dr=2d,接管直径＜150 mm时,dr=d+150;P为接管所在部位的液柱压力,单位为兆帕(MPa);D为容器内径,单位为毫米(mm);Sa为许用拉伸应力,单位为兆帕(MPa)。
2.5 过热接管夹层结构的设计优化
由于玻璃钢长期耐温性差,长期使用时通用聚酯FRP在50 ℃以上强度就明显下降[5]。
因此,对于内部有碳钢加热盘管的玻璃钢大罐,
其罐壁可以采用套管式的夹层结构,以防止内部碳钢加热盘管与玻璃钢罐壁直接接触。
3 结论
(1)红河油田联合站、转油站、废液处理站内,建造玻璃钢罐时进行了结构优化,共建造玻璃钢罐数量达到9座。
(2)从玻璃钢罐的检测结果和现场运行情况标明,玻璃钢罐的结构优化是合理的,罐的刚度不足的问题得到了解决,满足了生产的需要。
参考文献
[1]陈博.发展中的我国玻璃钢工业[J].玻璃钢/复合材料,1997(6):15.
[2]雷文,凌志达.缠绕玻璃钢管罐的技术特点及在我国的应用现状[J].工厂塑料应用,2000,28(6):24-26.
[3]CD130A19-85,手煳法玻璃钢设备设计技术条件[S].
[4]HG/T 3983-2007,耐化学腐蚀现场缠绕玻璃钢大型容器[S].
[5]HG/T 20696-1999,玻璃钢化工设备设计规定[S].。
玻璃钢纤维缠绕设备缠绕精度的影响因素及提高方法
玻璃钢纤维缠绕设备缠绕精度的影响因素及提高方法张勤德(国家建材局璃钢研究设计院 北京 102101)摘要: 本文概述了玻璃钢缠绕设备缠绕偏差产生的原因,分析了提高缠绕精度的意义,着重介绍了在缠绕设备中与缠绕精度有关的因素,以及在缠绕计算、设计制造、元件选型等方面应该注意的问题及解决方法。
关键词: 缠绕精度 影响因素 提高方法1 前 言玻璃钢是一种性能优良的复合材料,具有重量轻、强度高、耐电、耐热、耐腐蚀、可设计性和易于成型等特点,应用前景广阔,目前已在能源、煤炭、交通、石化、轻工、建筑、市政、环保及航空航天等领域得到广泛的应用。
纤维缠绕是玻璃钢制品的重要成型工艺之一。
它是将玻璃钢增强材料———玻璃纤维,通过特定装置浸上一定量的树脂糊,然后依据特定的缠绕运动规律,将浸胶后的增强材料缠绕在旋转着的芯模上,形成柔性玻璃钢半成品,最后经固化、修整等工序获得玻璃钢成品。
纤维缠绕玻璃钢制品主要有管道(包括方管、变径管及锥管等)、贮罐(包括椭球头、球头、锥头、平头、球形贮罐)等。
其制品规格覆盖面大,制品直径或当量直径可从几毫米到十多米。
纤维缠绕玻璃钢成型工艺所需设备主要有内衬制作设备、缠绕机、固化设备、脱模设备及修整设备等。
其中缠绕机是最重要的设备,它有多种类型,以制品规格分,可分为大、中、小、微型缠绕机;以结构形式分,可分为卧式、立式、环绕式等;以控制水平来分,可分为机械式、液压伺服式、微机控制式;以制品长度分,可分为连续式和定长式;以运动自由度分,可分为二、三、四、五、六轴缠绕机。
无论何种缠绕机都由动力源、传动机构、执行机构、控制机构及辅助机构组成,都具有相近的原理、相似的功能,即将增强材料以一定的缠绕规律缠绕到芯模上,形成玻璃钢缠绕制品。
缠绕规律的实现依靠设备的各种机构,因此,每种机构零件的精密性必然影响缠绕规律实现的准确性,即影响缠绕精度。
本文主要分析介绍提高缠绕精度的意义和影响缠绕精度的一些相关因素,以及缠绕设备设计与调试中的一些具体经验。
玻璃钢贮罐的成型工艺研究与制造
玻璃钢贮罐的成型工艺研究与制造作者：徐竹来源：《教育教学论坛》2013年第26期摘要：文章主要是设计制造一个玻璃钢贮罐，贮存质量分数为28%的磷酸，使用温度为65℃。
阐述了玻璃钢贮罐的工艺设计和整个制造工艺过程，包括玻璃钢贮罐原材料的选择、贮罐的工艺设计、缠绕成型过程。
关键词：玻璃钢；贮罐；喷射成型；缠绕工艺中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）26-0198-02随着缠绕技术的提高、工艺的改进，大型贮罐广泛应用于化工生产中。
中复连众复合材料集团有限公司制造了直径21m，容积6000立方的大型玻璃钢盐酸贮罐，是目前全国乃至全球容积最大的玻璃钢贮罐。
大型贮罐具有容量大，占地面积少，成本低等优点。
玻璃钢贮罐根据所用贮存或运输的介质不同选用不同树脂体系作为粘结剂，通过改变树脂系统或采用不同的纤维增强材料调整玻璃钢贮罐产品的物理化学性能，通过贮罐结构层厚度、缠绕角和壁厚的设计制造出不同压力的纤维缠绕复合材料贮罐。
本文主要论述了贮存质量分数为28%的磷酸，使用温度为65℃的玻璃钢贮罐的工艺设计和制造工艺过程。
一、玻璃钢贮罐的防腐结构玻璃钢贮罐的耐腐蚀性可根据使用条件设计，因此能满足耐腐蚀介质的使用要求，其防腐结构主要包括四层。
1.内衬层。
内表层的功能是抵抗介质腐蚀，是防腐蚀结构的主要组成部分。
其制造方法是用玻璃纤维表面毡、有机纤维表面毡或其他增强材料增强的富树脂层，要求含胶量达到90%，其厚度为0.25mm～0.5mm。
2.过渡层。
过渡层的含胶量比内表层低，约70%-80%。
采用短切纤维做成的短切毡铺成；其主要功能是防止介质渗漏。
过渡层通常含有1200g/﹏的短切原丝毡。
3.结构层。
结构层是贮罐的主要结构，用来承受外载荷，由连续纤维缠绕成型，含胶量35%-55%。
4.外表层。
外表层是贮罐结构层的外保护层，主要功能是保护结构层免受外界机械损伤和外界环境引起的老化，同时也是对贮罐外表面的装饰，其含胶量为60%～70%。
玻璃钢储罐如何加强
玻璃钢储罐如何加强
在相同荷载下，玻璃钢材料比钢材有较大形变，这意味着如需同样刚度的设计中玻璃钢材料结构厚度要大于钢材。
厚度增加不仅会给玻璃钢贮罐成型工艺带来困难，而且显著增加生产成本，这个问题在贮罐设计中颇为突出。
如何才能更好的对玻璃钢储罐进行加强，这里简单的介绍几种方法：
1.加强圈
使用加强圈是解决窘境的有效途径之一。
加强因可以在筒体、罐体外部设置，但不论从美观还是强度方面考虑，显然在筒体、罐体内部设置更好。
加强圈通常使用硬质聚氯乙烯（HPVC）或直接的材料，应进行表面处理，两种材料都必须与筒体、罐体密切粘接，力求最佳增加效果。
2.鞍形支座
卧贮罐为承重和固定的需要应加支座，对于中小型贮罐大多采用两个鞍形支座，其作用与升伸梁相同。
但在与贮罐接触部分，支座又起圆柱壳的作用，该处应力明显增大，设计时应根据公式和图表考虑加强圈的设置。
3.封头
玻璃钢储罐的封头形式有半球、半椭球和碟形等形式。
一般情况下为施工便利，筒身和封头可分别成型，待到一定厚度再连接整体糊制。
因为连接外径线曲率变化；应在该处进行补强消除时加应力。
听好多人水广州维博玻璃钢制品厂是一家专业生产玻璃钢容器的厂家，有什么疑问可以问下他们。
玻璃钢储罐缠绕模具的型式、材质、特点
玻璃钢储罐缠绕模具的型式、材质、特点（最新版）目录一、玻璃钢储罐缠绕模具的概述二、玻璃钢储罐缠绕模具的型式1.立式缠绕模具2.卧式缠绕模具三、玻璃钢储罐缠绕模具的材质1.模具主体材质2.模具附件材质四、玻璃钢储罐缠绕模具的特点1.高强度2.抗腐蚀性3.耐磨性4.耐高温性5.环保性正文一、玻璃钢储罐缠绕模具的概述玻璃钢储罐缠绕模具是一种用于制作玻璃钢储罐的工具，它可以将玻璃纤维和树脂通过缠绕的方式制成具有特定形状和尺寸的储罐。
玻璃钢储罐具有抗腐蚀、高强度、质量轻、寿命长等特点，广泛应用于化工、环保、食品、制药等行业。
二、玻璃钢储罐缠绕模具的型式1.立式缠绕模具：立式缠绕模具主要用于制作立式玻璃钢储罐，其特点是结构简单，操作方便，适用于制作中小型储罐。
2.卧式缠绕模具：卧式缠绕模具主要用于制作卧式玻璃钢储罐，其特点是制作效率高，适用于制作大型储罐。
三、玻璃钢储罐缠绕模具的材质1.模具主体材质：玻璃钢储罐缠绕模具的主体一般采用高强度、抗腐蚀的材质，例如不锈钢、碳钢等。
2.模具附件材质：模具附件，如夹具、支撑架等，一般采用铝材、钛材等轻质高强度材质。
四、玻璃钢储罐缠绕模具的特点1.高强度：玻璃钢储罐缠绕模具具有高强度，可以保证在缠绕过程中不会变形，从而确保储罐的质量。
2.抗腐蚀性：玻璃钢储罐缠绕模具具有优良的抗腐蚀性，可以抵抗各种介质的腐蚀，延长模具的使用寿命。
3.耐磨性：玻璃钢储罐缠绕模具具有较高的耐磨性，可以减少模具在缠绕过程中的磨损，提高模具的使用寿命。
4.耐高温性：玻璃钢储罐缠绕模具具有较好的耐高温性，可以在高温环境中正常工作，满足各种生产需求。
浅谈大直径玻璃钢储罐的发展与应用
882022年1月下 第02期 总第374期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview1.制造方法大口径玻璃钢储罐的生产方式分为糊状和卷材2种。
1.1 手糊手糊是最传统的制造方法。
它与其他碳纤维制品和玻璃钢模具加工技术基本相同。
在应用现场，根据客户要求制作模具外壳，然后用玻璃钢制品制作玻璃钢模具。
主要供一些中小型企业或客户现场室内空间较小时使用。
如铜陵市稀有金属企业选用直径为6390mm 的空塔基础沉降罐和直径为6890mm 的填料塔基础沉降罐。
由于现场限制，无法卷取成型，所以玻璃钢模具的选择与上述现场玻璃钢模具不同。
目前一些玻璃钢企业采用类似玻璃钢冷却塔的生产方法，将大直径玻璃钢储罐分解成若干块在厂内预制好然后运至现场进行拼装，从而大大节省了在现场所花的时间既节约现场开支，同时产品质量也更容易控制。
这种方法生产时既可采用阳模，也可采用阴模，甚至可采用对模生产的产品外观质量更易为用户所接受。
1.2 缠绕法在这种方法中，玻璃钢罐的不锈钢封头一般采用玻璃钢模具（或喷涂）成型，用设备成型线圈。
1.2.1在工厂缠绕这也是一种在夹层玻璃钢厂预卷成型，然后运送到客户现场使用的方式。
直径略大于4m 的储罐一般可不加或加少量溶液运输到现场；对于直径远大于4m 的储罐，必须经过合理的解决才能运输。
一家英国公司选择了“椭圆形变形法”来完成这次实际操作。
方法是：将大口径玻璃钢罐体设计分为几段，第一段高约2m（可干运，能见度具体确定）。
筒体每段在短轴上变形为2m 左右的种植环，轴位的1/3和2/3处分别增加钢索固定，使筒体从一个圆形的身体变成了一个短轴。
2m 左右的椭圆圆柱体在运输过程中不易超高。
就地松开钢索，将筒体由圆柱状修复为圆柱状，组装密封。
该公司使用这种方法生产直径达17m 的产品。
在工厂卷取最大的好处是不需要在现场花费大量的时间，可以节省大量的现场费用，产品质量更容易操控。
CAD在玻璃钢大型贮罐设计中的应用
产品 应用CAD在玻璃钢大型贮罐设计中的应用李国树1,湛爱艳2(1 石家庄开发区技源科技有限公司,石家庄 050091)(2 成都中复玻璃钢设备有限公司,成都 610107)摘 要 本文以一台直径10米的玻璃钢大型贮罐的设计为例,采用专业分析设计软件FRPC AD进行选材设计、结构设计、铺层设计,最终得出优化后的设计结论。
分析了在设计过程中采用设计软件的优点及必要性,指出了玻璃钢大型贮罐设计的发展方向。
关键词 玻璃钢大型贮罐;FRPCAD;设计软件Application of CAD on the Design of Large FRP TanksLI Guoshu1,ZHAN Aiyan2(1.Shijiazhuang Jiyuan Science&Technology Co.Ltd,Shijiazhuang050091)(2.Chengdu Zhongfu Glass Fiber Reinforced Plastic Equipment Co.,Ltd.Chengdu610107)ABSTRACT A10meter diameter FRP tank is taken as a modle,a specialized design programe FRPCAD i s used in the process of material selection,structural design,lamination design,and the final opti mu m design is reached.The advan tages and necessi ty of the programe are analysed,the development direction of large FRP tank design is pointed out.KEYWORDS Large FRP tank;FRPCAD;Desi gn software1 引 言大型贮罐通常是指直径在4米以上,按照我国的道路要求无法运输的贮罐。
玻璃钢缠绕增强压力容器玻璃钢管道及玻璃钢环保制品研发和生产
玻璃钢缠绕增强压力容器、玻璃钢管道及玻璃钢环保制品研发和生产第一章项目概要一、项目名称玻璃钢缠绕增强压力容器、玻璃钢管道及玻璃钢环保制品研发和生产项目二、项目内容（一）玻璃钢的含义玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。
它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。
复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求，需要由两种或两种以上的材料复合在一起，组成另一种能满足人们要求的材料，即复合材料。
由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，象玻璃那样，历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻璃钢”，这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958 年提出的，由建材系统扩至全国。
玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料，国外称玻璃纤维增强塑料。
随着我国玻璃钢事业的发展，作为塑料基的增强材料，已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等，无疑地，这些新型纤维制成的增强塑料，是一些高性能的纤维增强复合材料，考虑到历史的由来和发展，通常采用玻璃钢复合材料，这一名称。
（二）玻璃钢产品特性1.玻璃钢缠绕贮罐特性：玻璃钢缠绕贮罐具有轻质、高强、耐腐蚀，容积大，占地小，安装方便，维修费用低，主要用于石油、化工、食品酿造，医药等领域，传统的大型容器一般采用钢板焊接制成，内部贴敷环氧玻璃钢防腐衬里或防腐材料，施工困难，效果不好，易脱落，穿孔。
而缠绕制作的大型玻璃钢容器为热固性树脂为基体，玻璃纤维为增强材料，采用连续纤维缠绕技术，工艺先进，结构合理，制品力学性能好。
玻璃钢缠绕储罐主要特点有：（1）大型玻璃钢容器整体成型：筒体整体缠绕，无结构层接缝，筒体轴向力、环向力分配合理均匀，筒体整体性能好，强度高，无应力集中区，使用寿命长。
大型玻璃钢贮罐树脂含量均匀：在缠绕加工过程中，被加工设备不停的旋转，各结构层无论树脂含量高低，均不会出现树脂滴淋不产生树脂含量上低下高现象。
手糊成型玻璃钢圆柱形容器的设计
手糊成型玻璃钢圆柱形容器的设计
赵连明
【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》
【年(卷),期】1993(000)004
【总页数】3页(P30-31,16)
【作者】赵连明
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327.107
【相关文献】
1.缠绕成型玻璃钢容器的技术特点及其在我国的应用现状分析 [J], 雷文;凌志达
2.ZTF真空脱气负压设计在玻璃钢手糊成型工艺中的应用 [J], 江志民
3.大型缠绕成型玻璃钢容器的研制 [J], 雷文
4.缠绕成型玻璃钢圆筒形容器设计计算 [J], 欧阳灿
5.大型缠绕成型玻璃钢容器的优化设计 [J], 倪平平
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玻璃钢贮罐螺旋缠绕新工艺
玻璃钢贮罐螺旋缠绕新工艺作者：翁祖祺一、特大型玻璃钢贮罐的两种制作方法前些年来，美国已缠制成功直径为１５～２０米的玻璃钢耐腐贮罐，并且应用于一些侵蚀型的耐腐领域，例如作为浓盐酸的容器。
这些特大直径耐腐蚀玻璃钢贮罐的制作方法，有两种：一种是现场缠绕另一种是在生产车间，利用所谓Ｏblation 工艺缠制而成，然后再运到使用的地方。
现场缠绕工艺方法，是先在现场盖起大棚，待壳体缠绕完成后，移走缠绕机，而后进行组装贮罐。
大多数特大型玻璃钢贮罐的制造者，均采用“环绕－短切喷射”方法，纤维沿环向缠绕，并在缠绕带部位，利用喷射设备喷射上短切纤维和树脂积层。
这就是汤动力（Ｔankinetics）公司，所采用的闭环螺旋纤维缠绕工艺。
Ｏblation 缠绕工艺方法，是汤动力公司于七十年代中期首先研制开发的一项技术。
该公司利用玻璃钢材料，具有一定的柔顺性质，在车间缠绕成贮罐壳体后，于横向加以一个压力，装上卡车运到使用工地，然后回复到圆柱形状，再装配成特大型玻璃钢贮罐。
二、特大型玻璃钢贮罐的ＦＥＡ新设计方法Ｔankinetics公司在今年初，承接了一项制作直径为２５.１５米，高度为３.０５米，无顶盖的玻璃钢热盐水贮罐业务。
根据用户的要求，这一特大型贮罐，拟采用“镶肩型”结构，一个硬质镶肩与一个软质镶肩，相应组合拼装而成。
由于圆柱壳体的尺寸精度要求很高，必须保证在０.００１Ｒ以内（Ｒ是圆柱体贮罐的半径），并且其间采用紧配合方式，而不能采用粘结工艺，因而在对这种特殊结构的设计和制作方面，都提出了很严格的要求。
若采用常用的设计方法，是难以达到性能要求的。
基于上述情况，该公司采用了“非线性有限元素分析设计方法”（ＦＥＡ），对这种所用材质为各向异性材料，形状又较为复杂的制品，进行特殊的产品设计。
该公司采用了美国结构研究和分析公司的COSMOS系统，并建立了专门的FEA分析模型。
由于“镶肩”结构和壳体，均呈轴对称形状，因而该公司对于贮罐的底部、“镶肩”、粘结件和壳体等，都运用轴对称的，大型移动平板为元素的设计模型。
玻璃钢储罐部分施工设计方案(可编辑)
玻璃钢储罐部分施工组织设计联合站增容工程施工组织设计（玻璃钢储罐部分）编制人：审核人：审批人：胜利油田新大安装工程有限公司2010年3 月22日目录一、工程概况二、编制依据三、施工方案四、施工准备五、施工技术措施六、施工进度计划七、工程质量保证措施八、HSE管理措施工程概况车1联合站增容工程，由于该站产能的需要需增加原油沉降罐，为了解决对金属罐和金属管道的腐蚀问题，工程选用了具有优越耐腐蚀性能的玻璃钢罐和玻璃钢管道。
1.1建设地址：xx联合站1.2建设性质：改造扩建1.3建设用地：原有站址1.4工程内容程量一览表序号名称规格及型号单位数量备注 1 1000m3玻璃钢罐DN11500×10725 座 1二、编制依据2.1施工蓝图2.2标准规范《玻璃纤维增强热固性树脂现场缠绕立式储罐》Q/SH1020 1798―2007《纤维缠绕增强塑料贮罐》JC/T 587―1995《纤维缠绕玻璃钢耐腐蚀管道施工及验收规范》Q/SL 1287―1997 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236―98《石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范》SY0402--2000《油气田地面管线和设备涂色标准》SY/T0043―2006《油田集输管道施工及验收规范》SY0422―97《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300―2001三、施工方案3.1总体施工方案施工时遵循以下总体方案：先地下、后地上；先土建，后安装；先基础，后设备安装；先设备安装，后工艺管道安装；特殊情况应视具体情况而定。
3.2玻璃钢罐安装工程玻璃钢罐采用工艺先进的微控现场缠绕设备，在现场进行缠绕；罐顶预制后在现场进行组装，然后进行构件、爬梯、配管安装；最后进行充水试验。
四、施工准备4.1人员准备组织成立工程项目部。
成员名单职务姓名项目经理技术负责人施工负责人电工起重工质检员安全员主要职责项目经理：作为该工程的总负责人，全本项目管理。