Резервуары и сосуды из армированного волокном пластика - Fibre-reinforced plastic tanks and vessels

FRP (Пластмассы, армированные стекловолокном, также известный как стеклопластик или стеклопластик) - это современный композитный материал строительства для оборудования химических заводов как танки и сосуды. Химическое оборудование размером от менее метра до 20 метров [1] изготовлены с использованием FRP в качестве материала конструкции.

Химическое оборудование FRP производится в основном Ручная кладка и намотка нити процессы. BS4994 по-прежнему остается ключевым стандартом для этого класса предметов.

Двойной ламинат

Из-за коррозия Устойчивый характер FRP, резервуар может быть полностью сделан из композитного материала или может использоваться второй вкладыш. В любом случае внутренний вкладыш изготовлен из другого материала. характеристики чем структурная часть (отсюда и название двойной (означает два) и ламинат (слово, обычно используемое для слоя композитного материала))

Лайнер, если он сделан из стеклопластика, обычно богат смолой и использует другой тип стекло, называется «C-Glass», а в структурной части используется «E-Glass». Толщина футеровки из термопласта обычно составляет 2,3 мм (100 мм). милы ). Считается, что эта термопластичная футеровка не способствует механической прочности. Футеровка из стеклопластика обычно отверждается перед намоткой или продолжением укладки с помощью либо BPO /DMA систему или используя МЕКП катализатор с кобальт в смола.

Если вкладыш не сделан из стеклопластика, существует несколько вариантов вкладыша из термопласта. В инженер необходимо будет спроектировать резервуар с учетом требований к химической коррозии оборудования. PP, ПВХ, PTFE, ECTFE, ETFE, FEP, CPVC, ПВДФ используются как обычные термопластичные футеровки.

Из-за слабости FRP к коробление, но огромная сила против растяжение сил и его устойчивость к коррозии, a гидростатический бак это логическое приложение для композита. Бак спроектирован так, чтобы выдерживать гидростатические силы, необходимые для ориентации волокна в тангенциальном направлении. Это увеличивает сила обруча, делая танки анизотропно прочнее стали (фунт на фунт).

FRP, который построен поверх футеровки, обеспечивает требования к прочности конструкции, чтобы выдерживать расчетные условия, такие как внутренние давление или же вакуум, гидростатические нагрузки, сейсмический нагрузки (в том числе плескание жидкости), ветер нагрузки, гидростатические нагрузки регенерации и даже снег нагрузки.

Приложения

Резервуары и сосуды из стеклопластика, спроектированные согласно BS 4994 широко используются в химической промышленности в следующих секторах: производство хлорщелочи, удобрения, целлюлоза и бумага, добыча металлов, очистка, гальваника, рассол, уксус, переработка пищевых продуктов, и в оборудовании для контроля загрязнения воздуха, особенно в муниципальный очистные сооружения сточных вод и водоочистные сооружения.

Типы

Резервуары и технологические сосуды из стеклопластика используются в различных коммерческих и промышленных приложениях, включая химические, водоснабжение и сточные воды, продукты питания и напитки, горнодобывающую промышленность и металлургию, энергетику, энергию и приложения высокой чистоты.

Скрубберы

FRP Скрубберы используются для чистки жидкости. В технологии контроля загрязнения воздуха скрубберы бывают трех разновидностей: сухие среды, влажные среды и биологические.

Сухая среда

Сухая среда обычно включает сухую твердую среду (например, Активированный уголь ) подвешен в середине судна на системе луч опоры и решетки. СМИ контролируют концентрация из загрязнитель в поступающем газе через адсорбция и поглощение.

У этих судов есть несколько конструктивных ограничений. Они должны быть предназначены для

  • Выгрузка и повторная загрузка носителя
  • Коррозионное воздействие обрабатываемой жидкости
  • Внутреннее и внешнее давление
  • Экологические нагрузки
  • Поддержка нагрузки для системы решетки и поддержки
  • Подъем и установка судна
  • Регенерация среды внутри сосуда
  • Опоры внутреннего стека для конструкции с двумя кроватями
  • Резервирование для профилактического обслуживания
  • Запотевание для удаления жидкостей, разрушающих сухую среду
  • Удаление конденсата, чтобы удалить любую жидкость, которая конденсируется внутри судна

Влажная среда

Скрубберы для влажных сред обычно обливают загрязненную жидкость чистящим раствором. Эти суда должны быть спроектированы в соответствии с более строгими критериями. Конструктивные ограничения для скрубберов влажной среды обычно включают:

  • Коррозионное воздействие загрязненной жидкости и моющего раствора.
  • Высокое давление и нагрузка в распылительной системе
  • Аэродинамика внутренних сред, гарантирующая отсутствие обхода
  • Системы внутренней поддержки
  • Резервуар промывной жидкости для рециркуляции.
  • Внутреннее и внешнее давление
  • Экологические нагрузки
  • Подъем и установка судна
  • Подача чистящей жидкости к емкости
  • Слив для удаления жидкостей из поддона сосуда

В случае декарбонатор, используется в обратный осмос В системах ограничения концентрации газов в воде воздух является промывочной жидкостью, а распыляемая жидкость - загрязненным потоком. По мере того, как вода распыляется из скруббера, воздух удаляет водные газы из воды, которую необходимо обработать в другом сосуде.

Биологические

Биологические скрубберы конструктивно идентичны скрубберам для влажных сред, но различаются по конструкции. Сосуд спроектирован таким образом, чтобы он был больше, поэтому воздух движется через сосуд медленнее. Среда предназначена для стимулирования биологического роста, а вода, которая разбрызгивается через сосуд, наполнена питательные вещества поощрять бактерии расти. В таких скрубберах бактерии очищают загрязнитель. Кроме того, вместо одной большой системы поддержки (обычно для химических скрубберов глубина среды 10 футов) существует несколько ступеней поддержки среды, которые могут изменить требования к конструкции судна. (Видеть биофильтр для аналогичной технологии, которая обычно выполняется за пределами судна FRP.)

Танки

Типичный резервуар для хранения из стеклопластика имеет вход, выход, вентиляционное отверстие, порт доступа, слив и переливной патрубок. Однако есть и другие функции, которые могут быть включены в бак. Лестницы снаружи обеспечивает легкий доступ к крыше для погрузки. Судно должно быть спроектировано так, чтобы выдерживать нагрузку человека, стоящего на этих трапах, и даже человека, стоящего на крыше. Наклонное дно облегчает слив. Уровнемеры позволить кому-нибудь точно прочитать уровень жидкости в резервуаре. Емкость должна быть устойчивой к коррозии содержащейся в ней жидкости. Как правило, эти сосуды имеют вторичную защитную оболочку на случай разрыва сосуда.

Размер

Размер сосудов FRP редко ограничивается производство технологии, а скорее экономика. Танки меньше 7500 литры (2,000 галлоны ) легко изготавливаются из более дешевых материалов, таких как HDPE или ПВХ. Резервуары размером более четырех метров обычно ограничены перевозки ограничений, и экономика предлагает конкретный или же стали танк изготовлен на танке место расположения.

За химический хранение и контроль загрязнения воздуха, выбор состоит в том, чтобы сделать несколько резервуаров меньшего размера диаметры. Например, один из крупнейших проектов по контролю запахов в Калифорния, то Orange County Санитарный район будет использовать 24[2] всего сосудов для лечения 188 300 CFM (86 200 л / с) пахучий воздух, с расчетом до 50 промилле из сероводород.[3] Для выполнения эквивалентного одиночного судна, а также 13 головных работ капельные фильтры, одиночное судно должно быть более 36 футов в диаметре.[4] Это было бы непрактично из-за высоких требований к транспортировке, внутренних опор, форсунки и другие внутренние компоненты. Плюс это единственное судно не будет включать избыточность за профилактика.

Ограничения

Типичные ограничения для сосудов и конструкций из стеклопластика почти полностью зависят от параметров применения и используемых смол. Термопластичная смола пострадает от слизняк при повышенных температурах и в конечном итоге выходят из строя. Однако новые химия произвел смолы, которые утверждают, что могут достигать еще более высоких температур, что значительно расширяет эту область. Типичный максимум составляет 200 градусов Цельсия.

Сосуды и конструкции из стекловолокна также подвержены разложению при длительном воздействии солнечного света. Это ухудшение вызвано химическими изменениями, которые происходят в результате воздействия ультрафиолетовой (УФ) части света. Деградация приводит к тому, что резервуары и конструкции из стекловолокна открывают поры на поверхности, позволяя стиролу вытекать из стенок сосуда или конструкции, что приводит к их охрупчиванию, что снижает ударопрочность и потенциальные свойства удлинения детали. Деградацию под воздействием ультрафиолетового света можно эффективно предотвратить добавлением внешних гелькоутов и герметиков, которые защищают конструкцию из стекловолокна, устраняя доступ ультрафиолета к поверхности продукта, тем самым отклоняя ультрафиолетовую энергию.

Срок службы детали зависит от уровня и типа УФ-добавки, а также от толщины и конструкции детали, типа пигмента, уровня и эффективности диспергирования, условий обработки и географического местоположения, где используется формованная деталь (см. Рисунок 3). При сравнении УФ-характеристик смол важно убедиться, что испытания проводились на постоянной основе. На рисунке 1 представлены данные ускоренного выветривания. Обычно 2000 часов соответствуют 1 году во Флориде и 1400 часов - 1 году в Южной Канаде. Часто используются такие термины, как «УФ-8». УФ-8 означает, что материал может выдержать 8000 часов в погодометре Xenon Ci-65. УФ-2 или УФ-4 означало бы соответственно 2000 или 4000 часов. Следовательно, УФ-8 соответствует примерно 4 годам непрерывного воздействия на открытом воздухе во Флориде. Важно понимать, какой погодомер, например, угольный дуговый или ксеноновый, использовался, а также подробности того, как он работал. ASTM D-2565 - признанный стандарт. Чтобы подтвердить эти данные, можно провести испытания на реальных условиях атмосферного воздействия на открытом воздухе, например, во Флориде и Аризоне. Примечание. На рис. 1 для определения окончания испытания используются стандартные отраслевые критерии, когда образец достигает менее 50% от исходного удлинения при разрыве. В большинстве случаев срок службы детали превышает этот срок. Все образцы на Рисунке 1 не содержат пигментов и поставляются Exxon Chemical. Данные испытаний на УФ-излучение можно найти в наших технических паспортах для каждого конкретного сорта. Характеристики светостойкости Ультрафиолетовая (УФ) стабилизация Пластмассы разрушаются и портятся под воздействием прямых солнечных лучей. Когда пластиковые резервуары поглощают ультрафиолетовый свет солнца, энергия ультрафиолета возбуждает полимерные цепи, вызывая их разрыв. Следствием этого является обесцвечивание, охрупчивание и возможное растрескивание. Повышенная температура и кислород ускоряют ухудшение состояния. Резервуары, указанные как подходящие для эксплуатации на открытом воздухе, защищены от УФ-излучения путем окрашивания или пигментации и / или добавления внутренних стабилизаторов, которые преимущественно поглощают или рассеивают УФ-энергию. Затенение резервуаров от солнца также предотвратит ухудшение состояния. Баки должны свободно расширяться или сжиматься, избегайте чрезмерного натяжения бака. Чтобы получить помощь в выборе подходящего резервуара для конкретного применения, см. Руководства по выбору смолы для резервуаров от известных производителей смол. [5] размещение дополнительных ссылок на СРЕДНИЕ ИЗОЛИНЫ ГЛОБАЛЬНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПОЛИМЕРЫ Лет = 70 x УФ-рейтинг (изолиния в вашем регионе) (из Рисунка 3) Пример: Натуральная часть, правильно отформованная, с использованием пакета присадок UV-8 для использования во Флориде. e. Флорида = 140 Ккал / см @ 2 / год. (Из Рисунка 3) Таким образом, «Ожидаемые» годы = 70/140 x 8 = 4 года (до тех пор, пока не останется 50% исходных свойств удлинения при разрыве).

Подумайте о защите своих инвестиций из стекловолокна от ультрафиолета, почти так же, как вы защищаете своих детей солнцезащитным экраном; гелькоуты - это солнцезащитный крем для ваших резервуаров, сосудов и других конструкций из стекловолокна.


Стандарты дизайна

Резервуары из стекловолокна подпадают под регулирование нескольких групп.

  • Bs4994 -87 - это Британские стандарты Стандарт для резервуаров и сосудов из стеклопластика заменен EN 13121.
  • EN 13121
  • КАК Я RTP-1 (оборудование, устойчивое к коррозии из армированного термореактивного пластика) является стандартом для резервуаров и сосудов из стеклопластика, содержащихся в Соединенные Штаты до 15 лет psig и расположен частично или полностью над земля.
 Типичный дизайн параметры и спецификации потребуют либо соответствия ASME RTP-1, либо аккредитации ASME.
  • ASTM 3299, который является только спецификацией продукта, регулирует процесс намотки нити для резервуаров. Это не стандарт дизайна.
  • SS245: 1995 Сингапурский стандарт на секционные резервуары для хранения воды из стеклопластика.

Bs4994

Чтобы избежать неопределенности, связанной с указанием одной только толщины, BS4994 ввел понятие «свойств единицы». Это свойство на единицу ширины, на единицу массы арматуры. Например, ЕДИНИЦА ПРОЧНОСТИ определяется как нагрузка в Ньютонах на миллиметр (ширины ламината) для слоя, состоящего из 1 кг стекла на квадратный метр. т.е. единица измерения - Н / мм на кг / м2 стекла.

ASME RTP-1

В спецификациях RTP-1 основные проблемы связаны с стресс и напряжение, например, обруч, осевое напряжение, и разрушающее напряжение на физические свойства материала, такие как Модуль для младших (что может потребовать анализа анизотропии из-за процесса намотки нити). Они связаны с нагрузками на конструкцию, такими как внутренние давление и напряжение.

BS EN 13121

Этот европейский стандарт заменяет BS4994-87, который теперь помечен как «Текущий, Устаревший, Замененный».

SS245: 1995

Это действующий Сингапурский стандарт для секционных резервуаров для воды из стеклопластика.

Производство

Mitsubishi Chemical Infratec

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Самые большие в мире резервуары для хранения кислоты из стеклопластика». Армированный пластик. 49: 26–29. 2005-11-18. Дои:10.1016 / s0034-3617 (05) 70798-0.
  2. ^ [1] Стр. 12, Завод 2 Головной завод
  3. ^ Carollo Engineers, Завод санитарии округа Ориндж № 2 Замена головного узла (работа № P2-66) Спецификация 11395D.1.3.A.3
  4. ^ Так как площадь должна быть сохранена для снижения скорости,
  5. ^ Raventank.com

Пример секционного резервуара из стеклопластика. https://www.mechgroup.co.uk/grp-sectional-tanks Пример цилиндрических резервуаров из стеклопластика. https://www.mechgroup.co.uk/grp-cylindrical-tanks

дальнейшее чтение