CN101602281A - 金属罐复合材料内胆的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供金属罐复合材料内胆的加工工艺,主要采用喷涂方式,首先将金属罐内壁进行风砂除锈处理,涂清洗剂清除油污进行再处理,晾干;然后检测确定金属罐的强度,结合高强复合材料内胆的许用强度,通过计算确定复合材料的厚度;具有产品性能优良,成品率高,施工简单,操作方便可行等优点。

Description

金属罐复合材料内胆的加工工艺
所属技术领域
本发明涉及一种复合材料的加工工艺,尤其是一种用于金属罐内壁复合材料加工工艺。
背景技术
目前,我国油田、油站的油罐、污水处理场的沉降罐、缓冲罐、污水罐和注水站的注水罐等基本上都是钢制罐。由于所装液体成分复杂,常含有溶解氧、厌氧菌、硫化氢、二氧化碳等腐蚀性物质,对金属罐产生较强的腐蚀作用,随着罐的使用期延长,罐局部腐蚀穿孔,罐顶凹陷,罐体失稳变形,如果维修不及时,就会导致罐顶塌陷或倒罐事故。现在的维修方法一般采用换罐顶、换圈板、换罐底的方法进行维修,腐蚀严重,无法维修再使用的罐,则采用整罐更新的方法,修复成本高,需要停输、清罐、动火,施工费及安全措施费用高,而且修复后使用时间比较短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属罐复合材料内胆的加工工艺。
本发明所采的技术方案是:
金属罐复合材料内胆的加工工艺,主要采用喷涂方式,首先将金属罐内壁进行风砂除锈处理,涂清洗剂清除油污进行再处理,晾干;然后检测确定金属罐的强度,结合高强复合材料内胆的许用强度,通过计算确定复合材料的厚度;其喷涂的步骤为:
1)铺放复合材料,在处理过的金属罐内壁上直接铺放多向纤维织物,利用喷罐胶粘接于罐壁表面,形成预成型体,然后铺放脱膜布、导流网,将制好的真空袋覆盖在预成型体上面,并用密封胶条固定在罐壁上,真空泵抽气至负压状态;
2)喷涂复合材料,将树脂、固化剂、粘接剂、偶联剂混合,用喷涂设备通过进胶管喷涂至导流网的表面;
3)分流、固化,树脂通过进胶管进入导流网,通过导流管引导树脂流动的主方向,导流网使树脂分布到预成型体的每个角落,固化后,剥离脱模布。
本发明采用的技术方案还有:
金属罐复合材料内胆的加工工艺,制备好的预成型体上部为缓冲区,螺旋管安装在缓冲区上部及预成型体下端的真空袋上,真空管通过三通与上部螺旋管连接;进胶管通过三通与下部螺旋管连接,三通均匀分布。
脱模布完全覆盖预成型体,导流网略小于预成型体。
选用的树脂为乙烯基树脂,多向纤维织物为四轴向布和方格布,偶联剂为KH55,粘接剂为聚氨酯粘接剂。
四轴向布采用缝制的方法是将经纱(0°),纬纱(90°),斜向纱(±45°)全部缝合而成,四轴向布为四层,上面两层与下面两层设置一个台阶,方格布缝制在四轴向布底部。
本发明所产生的有益效果是:产品性能优良,成品率高,工艺稳定后成品率可接近100%,产品质量稳定,重复性好,产品抗疲劳性能提高,可减轻结构重量,环境污染少,挥发性有机物和有毒空气污染物基本无排放,施工简单,操作方便可行。
附图说明
图1为本发明的预成型体结构示意图;
图2为本发明的加工结构示意图;
图3为本发明实施例一的多向纤维织物结构示意图。
图中:图中1为罐体、2为预成型体、3为脱膜布、4为导流网、5为真空袋、6为粘接条,7为真空管、8为进胶管、9为缓冲区、10为多向纤维织物、11为螺旋管、13为第一层四轴向布,14为第二层四轴向布,15为第三层四轴向布,16为第四层四轴向布,17为方格布。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
实施例一:
本发明的具体工艺步骤为:
1)内壁处理:金属罐复合材料内胆的加工工艺,主要采用喷涂方式,首先将金属罐体1内壁进行风砂除锈处理,涂清洗剂清除油污进行再处理,晾干,将金属罐的直角处填充有机的填充物。
2)测算强度:检测确定金属罐的强度,按照钢罐的设计方法,应用高强复合材料内胆的许用强度,通过计算确定复合材料的厚度,参照Q/SH1020 1798-2007,最小厚度不小于4mm,用玻璃钢复合材料补齐缺失的强度;
3)铺放复合材料:在处理过的金属罐体1内壁上涂刷偶联剂KH55,直接铺放多向纤维织物10,利用喷罐胶粘接于罐壁表面,形成预成型体2,然后铺放脱膜布3、导流网4,将制好的真空袋5覆盖在预成型体2上面,并用密封粘接条6固定在罐体1上,真空泵抽气至负压状态。
其中多向纤维织物10为四轴向布13、14、15、16和方格布17,四轴向布采用缝制的方法是将经纱(0°),纬纱(90°),斜向纱(±45°)全部缝合而成。根据要一次成型的面积尺寸裁切EWR600--1400玻璃纤维布(方格布)17一层,裁切EKQ1200--1260玻璃纤维织物(四轴向布)13、14、15、16四层,并将四层四轴向布13、14、15、16和一层方格布17缝制于一体,缝制时上面两层四轴向布13、14与下面两层四轴向布15、16设置一个宽度2cm台阶,方格布17EWR600--1400缝制在四轴向布16的底部,方格布17上沿与第四层四轴向布16平齐,以利于成型时搭接。
4)喷涂复合材料:将Altac430LV环氧双酚A乙烯基树脂、固化剂、聚氨酯粘接剂混合,混合比例如下图,用威娜斯喷枪通过进胶管8喷涂至导流网4的表面,冬季施工树脂中需加入树脂质量1%的N,N-二甲基苯胺。
  序号   材料名称   质量比
  1   环氧双酚A乙烯基酯   100
  2   KP100(固化剂)   0.8~5.0
  3   环烷酸钴(促进剂)   0.1~5.0
5)分流、固化,树脂通过进胶管8进入导流网4,通过导流管引导树脂流动的主方向,导流网4使树脂分布到预成型体2的每个角落,固化后,剥离脱模布3,从而得到密实度高、含胶量低的结构铺层。
立壁的罐壁一次成型面积易小,多次成型,罐底可一次成型。
本发明使用的真空袋结构为:制好的真空袋5覆盖在预成型体2上面,并用密封粘接条6固定在罐体1上,制备好的预成型体2上部为缓冲区9,宽度20cm~30cm,螺旋管11安装在缓冲区9上部约15cm~20cm及紧接预成型体2下端,真空管7通过三通与缓冲区9上部的螺旋管11连接,三通均匀分布,间距1m左右;除缓冲区9外,脱模布3完全覆盖预成型体2;导流网4略小于预成型体2边缘2cm左右;进胶管8通过三通与预成型体2下端的螺旋管11连接,三通均匀分布,间距1m左右;进胶管8封闭,真空管7与真空泵连接,抽真空,检查是否漏气,要求真空系统真空度达到≤-0.098MPa。
实施例二:
其它步骤同实施例一,喷涂的混合树脂加入添加剂:低收缩剂、抗静电剂、阻燃剂、消泡剂、增韧剂等微量。
本工艺的特点是:
(1)产品性能优良,成品率高。在同样原材料的情况下,与手糊构件相比,真空灌注工艺成型构件的强度、刚度及其它的物理特性可提高30%-50%以上(表1)。工艺稳定后成品率可接近100%。
表1典型聚酯玻璃钢性能比较
 增强材料   无捻粗纱布   双抽向织物   无捻粗纱布   双抽向织物
 成型工艺   手糊   手糊   真空灌注成型   真空灌注成型
 玻纤含量   45   50   60   65
 拉伸强度(MPa)   273.2   389   383.5   480
 拉伸模量(GPa)   13.5   18.5   17.9   21.9
 压缩强度(MPa)   200.4   247   215.2   258
 压缩模量(GPa)   13.4   21.3   15.6   23.6
 弯曲强度(MPa)   230.3   321   325.7   385
 弯曲模量(GPa)   13.4   17   16.1   18.5
 层间剪切强度(MPa)   20   30.7   35   37.8
 纵横剪切强度(MPa)   48.88   52.17
 纵横剪切模量(GPa)   1.62   1.84
(2)产品质量稳定,重复性好。产品质量受操作人员影响小,不论是同一构件还是各构件间都存在高度的一致性。产品的纤维用量在注入树脂前已按规定的量放入模具中,构件有相对恒定的树脂比,一般在30%-45%,因此产品性能的均匀性和重复性比手糊工艺产品好得多,缺陷也少得多。
(3)抗疲劳性能提高,可减轻结构重量。由于制品纤维含量高、孔隙率低、产品性能高,尤其是层间强度的提高,大大提高了产品的抗疲劳性能。在强度或刚度要求相同的情况下,采用真空导入工艺制作的产品可减轻结构重量。
(4)环境友善。真空灌注成型工艺是一种闭模工艺,挥发性有机物和有毒空气污染物均被局限于真空袋中。仅在真空泵排气(可过滤)和打开树脂桶时有微量的挥发物。VOC排放不超过5PPm的标准。这也大大改善了操作人员的工作环境,稳定了劳动人员的队伍,也扩大了可用材料的范围。
(5)产品整体性好。真空灌注成型工艺可同时成形加强筋、夹芯结构及其它嵌件,提高了产品的整体性,因此可制造风机机罩、船体和上层建筑等大型制品。
(6)减少原材料使用,减少用工。与手糊工艺相比,在同样铺层时,树脂用量减少30%。浪费少,树脂损耗率低于5%。劳动生产率高,比手糊工艺可节约劳动力50%以上。尤其在成型大型复杂几何形状的夹芯和加筋结构件时,材料和人工的节省更为可观。如在航空工业的垂直舵制造中,使紧固件减少365个,价格比传统方法减少75%,产品重量不变,性能更好。
(7)制品精度好。真空灌注成型工艺产品的尺寸精度(厚度)优于手糊制品在同样的铺层下,一般真空灌注成型工艺产品的厚度为手糊制品2/3。产品厚度偏差约为士10%,而手糊工艺一般为士20%。产品表面的平整度优于手糊产品。真空灌注成型工艺的机罩产品内壁光滑,表面自然形成富树脂层,不需要另外加涂面漆。减少了打磨和涂漆工序的人工和材料。
(8)选用的乙烯基树脂,耐化学腐蚀性能和机械性能优异,中等反应活性、粘度较低。多向纤维织物导流效果好,织物制品的强度和刚度强,降低了织物制品的重量和厚度,改善了表面质量。界面剂采用偶联剂KH550,主要应用于金属与玻璃钢两种不同材质的界面处理,金属表面上沉积一层有机硅烷薄膜,这种薄膜表面有能够和树脂起反应的有机官能集团,提高玻璃钢材料与金属罐壁的结合程度和抗腐蚀、抗磨擦、抗冲击的能力,粘接剂选用聚氨酯粘接剂,成膜后具有一定的弹性,可吸收金属与玻璃钢的变形量,增强金属与玻璃钢的粘接强度。

Claims (5)

1、金属罐复合材料内胆的加工工艺,主要采用喷涂方式,首先将金属罐内壁进行风砂除锈处理,涂清洗剂清除油污进行再处理,晾干;然后检测确定金属罐的强度,结合高强复合材料内胆的许用强度,通过计算确定复合材料的厚度;其特征在于喷涂的步骤为:
1)铺放复合材料,在处理过的金属罐内壁上直接铺放多向纤维织物,利用喷罐胶粘接于罐壁表面,形成预成型体,然后铺放脱膜布、导流网,将制好的真空袋覆盖在预成型体上面,并用密封胶条固定在罐壁上,真空泵抽气至负压状态;
2)喷涂复合材料,将树脂、固化剂、粘接剂、偶联剂混合,用喷涂设备通过进胶管喷涂至导流网的表面;
3)分流、固化,树脂通过进胶管进入导流网,通过导流管引导树脂流动的主方向,导流网使树脂分布到预成型体的每个角落,固化后,剥离脱模布。
2、根据权利要求1所述的金属罐复合材料内胆的加工工艺,其特征在于制备好的预成型体上部为缓冲区,螺旋管安装在缓冲区上部及预成型体下端的真空袋上,真空管通过三通与上部螺旋管连接;进胶管通过三通与下部螺旋管连接,三通均匀分布。
3、根据权利要求1所述的金属罐复合材料内胆的加工工艺,其特征在于脱模布完全覆盖预成型体,导流网略小于预成型体。
4、根据权利要求1所述的金属罐复合材料内胆的加工工艺,其特征在于选用的树脂为乙烯基树脂,多向纤维织物为四轴向布和方格布,偶联剂为KH55,粘接剂为聚氨酯粘接剂。
5、根据权利要求4所述的金属罐复合材料内胆的加工工艺,其特征在于四轴向布采用缝制的方法是将经纱(0°),纬纱(90°),斜向纱(±45°)全部缝合而成,四轴向布为四层,上面两层与下面两层设置一个台阶,方格布缝制在四轴向布底部。
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