水工程施工第十一章给排水设备的制作和安装.ppt

第三篇给排水设备的制作与安装11第11章给水排水设备的制作 为水工业服务的水工业制造业，世界年产值数千亿美元，并呈逐年增长趋势。环保贸易将进人世界十大贸易领域之列，而水工业制造业在环保制造业中所占份额高达60。在水工业制造业中。属净水用设备有：压滤器、除铁、除锰、除氟设备、一体化净水设备等，属污水处理用设备有：小型电镀废水处理设备、整体式生活污水处理设备、海水淡化设备等。在施工现场，常常根据需要加工管道及其零件，如大口径卷焊钢管、供水钢筋混凝土管连接用钢制三通、四通、异径管等；还有一些小型设备如钢板水箱等，也在现场制作。各种管道、零件及设备的制作材料有金属和非金属两类。大多采用金属材料，最常用的为碳钢，也叫碳素钢。其它的金属材料有低合金钢、不锈钢等。常用的非金属材料有热塑性塑料。其它的非金属材料有热固性塑料、玻璃钢、耐蚀混凝土等。金属管道及设备的成型一般采取焊接。非金属管道及容器一般采取模压成型、焊接、粘接。11.1 概述概述 随着水工业的发展，给水排水工程设备的种类越来越多，除通用设备（通用机械）外，有很多是属于给水排水工程专用设备。设备的安装，必须严格按该设备安装工艺及要求进行，否则将影响整个水处理工艺，严重时可使整个水处理系统瘫痪。曝气设备安装时，如曝气头或穿孔管安装不水平，在同一水池中，会出现有的地方充氧过多而有的地方充氧不足，影响生化处理效果；又如水处理填料的安装，填料安装过疏或过密均不符合工艺要求。因此，应十分重视设备的安装。压输送钢管一般采用钢板卷制的卷焊钢管，现场制作的为直缝卷焊钢管，螺旋缝卷焊钢管一般在加大工厂用带形钢板制造。卷焊钢管单节管长一般为68m。管线中各种零件也用钢板卷制拼装焊接成型。11.2 碳钢管道与设备制作碳钢管道与设备制作 碳钢容器按外型分为圆形、矩形、锥形等，以圆形和矩形最普遍；按密闭形式分为敞口和封闭两类；按容器直径低内的压力分为有压和无压两类。有压容器按耐压高低，分为低压(05MPa以下)、中压和高压(05MPa以上)容器。施工现场制作的碳钢容器一般为无压或低压容器。中、高压碳钢容器通常在容器制造厂生产。矩形碳钢容器一般由上底、下底和壁板3部分组成，下料、焊接比较容易。圆形碳钢容器一般由罐身、封头和罐顶3部分组成。其制作方法为：先分别制作罐身、封头、罐底和接管法兰，然后将各部分焊接成型。制作用钢材应满足设计及有关规范要求。(1)管子和罐身的下料与成型 管子和罐身下料前，必须要在钢板上划线。划线是确定管子、罐身和零件在钢板上被切割或被加工的外形，内部切口的位置，罐身上开孔的位置，卷边的尺寸，弯曲的部位，机械切削或其它加工的界限。划线时，要考虑切割与机械加工的余量。管节、罐身划线时还要留出焊接接头所需的焊接余量。1下料成型 制作管子和罐身，有用一块钢板卷成整圆的管子和罐身；也有卷成弧片，再由若干弧片拼焊成圆。卷成整圆的钢板宽度B的计算式为：B=(D+d)(11一1)式中 划线可在工作平台或平坦地面上进行。根据需要，也可在罐身或其它表面进行。一般是在钢板边缘划出基准线，然后从此线开始按设计尺寸逐渐划线。零件也应按平面展开图划线。为提高划线速度，对于小批量、同规格的管子或罐身可以采取在油毡或厚纸板上划线，剪成样板，再用此样板在钢板上划线。管子与罐身制作质量要求应符合设计或有关规范规定。由若干弧片成圆，并采用X形焊缝的钢板宽度B为：D-管子或罐身的内径(mm)；d-钢板厚度(mm)。(11一2)式中B卷成管子或罐身钢板宽度(mm)；n卷成管子或罐身的弧片数。钢板毛料采用各种剪切机、切割机剪裁。但在施工现场，多采用氧-乙炔气切割。氧-乙炔气割面不平整，还需用砂轮机或风在卷圆前，应根据壁厚进行焊缝坡口的加工。毛料一般采用三辊对称式卷板机滚弯成圆(图11-1)。滚弯后的曲度取决于滚轴的相对位置、毛料的厚度和机械的性能。滚弯前，应调整滚轴之间的相对距离H和B(图11-2)，但H值比B值容易调整，因此都以调整H来满足毛料滚弯的要求。滚轴直径，毛料厚度和卷圆直径之间，可按图11-2所示，求出H值。但由于材料的回弹量难以精确确定，因此，在实际卷圆中，都采用经验方法，逐次试滚调整H值,以达到所要求的卷圆半径。毛料也可在四辊卷板机上卷圆。图111 三轴卷板机示意 图11-2滚弯各项参数示意 在三辊卷板机上卷圆，首尾两处滚不到而产生直线段。因此可采取弧形垫板消除直线段(图11-3)。四辊卷板机卷圆时，毛料首尾两段都能滚到，不存在直线段的问题。毛料卷圆后，可用弧形样板检查椭圆度。如图11-4所示。图113垫板消除直线段 图11一4弧形样板检查椭圆度 1一拼件 2一样板 3一接触面三辊卷板机 椭圆度校正方法是在卷板机上再滚弯若干次，也可在弧度误差处用氧一乙炔气割枪加热校正。三辊机上辊和四辊机侧倾斜安装后还可卷制大小头等锥形零件，但辊筒倾角均不大于1012。大直径管子或罐身卷圆后堆放及焊接时，为了防止变形，保证质量，可采取如图11-5所示的米字形活动支撑固定，还可校正弧度误差。图11-5米字形支撑 l一箱形梁 2一管套 3一螺旋千斤顶 4一弧形衬板 5一钢管 (2)封头制作 给水排水容器的封头，常见的有碟形和椭圆形，如图11-6所示。也有半圆形、锥形和平形。一般情况下，直径不大于500mm时采用平封头。平封头可在现场采取氧-乙炔气割得到；但非平封头则需委托容器制造厂加工。容器制造厂制造封头常采取热压成型。即采用胎具，平板毛料加热至7001200，在不小于1000吨位的油压或水压压力机下压制成型。现场进行封头和罐身拼接时，两者直径误差不应超过1.5mm，如图11-7所示。图11-7封头和罐身拼接允许误差图11-6封头（碟形）搭接接头的搭接长度，一般为35倍的焊件厚度(图11-8)，用于焊接厚度12mm以下的焊件，采用双面焊缝。管零件的焊接常采用T形接头(图11-9)。这种接头的焊缝强度高，装配和加工方法简单。图11-8搭接接头焊缝 图11-9 T形接头 罐脚采用钢管，三只罐脚呈120焊于罐底。容器的法兰接管口、窥视孔、罐底泄空口等，均可按有关规范制作。(1)焊条电弧焊 焊条电弧焊的电焊机分交流和直流两种，施工现场多采用交流电焊机。2 2碳钢管道与容器的焊接碳钢管道与容器的焊接 焊接的方法有手工电弧焊、手工氩弧焊、自动埋弧焊和接触焊等。施工现场常采取手工电弧焊和气焊。1)焊接接头形式 根据焊件连接的位置不同，焊接接头分为对接接头、搭接接头、T形接头和角式接头。钢管的焊接采取对接接头。焊缝强度不应低于母材的强度，需有足够的焊接面积，并在焊件的厚度方向上焊透。因此，应根据焊件的不同厚度，选用不同的坡口形式。对接接头焊缝有平口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等，如图11-10所示。焊接厚度6mm，采取不开坡口的平接。大于6mm，采用V形或X形坡口。当焊件厚度相等时，X形坡口的焊着金属约为V形坡口的1/2，焊件变形及产生的内应力也较小。单U形和双U形坡口的焊着金属较V形和X形坡口都小，但坡口加工困难。搭接接头的搭接长度，一般为35倍的焊件厚度(图11-9)，用于焊接厚度12mm以下的焊件，采用双面焊缝。管零件的焊接常采用T形接头(图11-10)。这种接头的焊缝强度高，装配和加工方法简单。容器拼装焊接常采用角式接头(图11一11)。图11-10对接接头a)形坡口 b)V形坡口 C）X形坡口 d)单U形坡口 e)双U形坡口图11-11 搭接接头焊缝 开坡口方法有下列几种：气割坡口 在施工现场，对于较厚的焊件，采用气割坡口，但须用砂轮机或风铲修整不平整处；手提砂轮机坡口；风动或电动的扁铲坡口；成批定型坡口 在加工厂用专用机床加工。2)焊缝形式和焊接方法 焊缝形式有平焊、横焊、立焊、仰焊，如图11-12所示。平焊操作方便，焊接质量易保证。横焊、立焊、仰焊操作困难，焊接质量较难保证。因此，凡是有条件采用平焊的，都应采用平焊接法。图11-12焊缝形式a)平焊缝 b)立焊缝 c)横焊缝 d)仰焊缝 3)焊接应力与变形 管道或容器拼装焊接时，焊件上温度分布极不均匀，使金属的热胀冷缩表现为焊件扭曲、起翘，产生变形。焊接完毕，焊接金属在冷却时收缩，但附近的金属阻止其收缩，导致在焊缝处产生应力和变形。这种应力超过一定值时，焊缝金属产生裂缝。焊接温度越高或者连续焊接长度越长，焊接应力就越大。防止焊接应力过大的方法，一是合理地设计焊缝的位置；二是从工艺上减少焊接应力。分段焊接法可减少金属变形。这是因为焊接长度较短时，金属的升温和冷却都较快，产生的变形也较小。分段焊接法是一种常用的焊接法，如钢管焊接时，常将管口周长分成三至四段或更多段进行焊接，分段数随管径增大而增加。大面积的容器底板的焊接顺序如图11-13所示。圆筒体或管接口采取同时对称焊接也可减少焊接应力，如图11-14所示。图11-13大面积容器底板焊接顺序图11-14 同时对称焊接 反变形焊接法是减少焊接应力和变形的常用方法。即在焊接前，焊件按相反的变形进行拼装，焊后焊接应力互相抵消，从而达到减少变形的目的。客器制造厂常采取焊件退火的应力消除法。退火温度为500600。退火时金属具有很大的塑性，焊接应力在塑性变形后完全消失。4)焊接缺陷及其检查方法 焊缝外观缺陷主要有：焊缝尺寸不符合设计要求，咬边；焊瘤；弧坑；焊疤；焊缝裂缝；焊穿等；内部缺陷有:没焊透、夹渣、气孔、裂纹等。焊接缺陷如图11-15所示。图11-15 焊接缺陷a)咬边 b)焊瘤 C)弧坑 d)焊缝下削 e)焊缝鼓凸 焊接质量检查方法有：外观检查、严密性检查、x或射线检查和超声波检查等。外观缺陷用肉眼或借助放大镜进行检查。在给水排水工程中，焊缝严密性检查是主要的检查项目。检查方法主要为水压试验和气压试验。对于无压容器，可只作满水试验。即将容器满水至设计高度，焊缝无渗漏为合格。水压试验是按容器工作状态检查，因此是基本的检查内容。水压试验压力：当工作压力小于05MPa时，为工作压力的15倍，但不得小于02MPa；当工作压力大于05MPa时，为工作压力的125倍，但不得小于工作压力加03MPa压力。容器在试验压力负荷下持续5min，然后将压力降至工作压力，并在保持工作压力的情况下。对焊缝进行检查。若焊缝无破裂、不渗水、没有残余变形，则认为水压试验合格。X射线检查需用X光发射机，常在室内使用。射线检查需用射线发射机，具有操作简单、射线强度较小、携带方便和经济实用的优点，得到了广泛使用。焊缝射线检查分两种方式，一种是所有焊缝都检查，另一种是焊缝抽样检查。抽样数目按设计规定或有关规范。（2）氧-乙炔气焊 氧-乙炔气焊简称气焊，是利用乙炔气和氧气混合燃烧后产生31003300的高温，将两焊接接缝处的基本金属熔化，形成熔池进行焊接，或在形成熔池后，向熔池内充填熔化焊丝进行焊接。由于这种焊接方法散热快、热量不集中，焊接温度不高，远不及电焊使用普遍。一般仅用于6mm以下薄钢板、DN40mm以下钢管焊接，或用于切割金属材料，也可以用于焊接有色金属管道及容器。气焊操作要点和安全技术气焊操作要点和安全技术 焊接火焰是一种热源，用于加热、熔化焊件和填充金属并实行焊接作业。火焰的调节十分重要，它直接影响到焊接质量和焊接效率。图11-16气焊的火焰a)中性焰 b)氧化焰 c)碳化焰焰心；2-内焰；3-外焰 火焰可分为中性(正常)焰、可氧(氧化)焰、和过炔焰3种,如图11-16所示。不同的火焰有不同的火焰外形、化学性能和温度分布。中性焰的氧与乙炔的比值为1：1.2，它有3个不同的区域，即焰芯、内焰和外焰。焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚；内焰呈蓝白色，杏核形；外焰就是最外层的火焰。它是一氧化碳和氢气与大气中的氧完全燃烧后生成的二氧化碳和水蒸汽，具有氧化性。气焊火焰内，正常焰时温度相差很大，焰芯顶端高达3500，外焰末端一般为1000。在焊接中，依靠改变焊嘴与焊件的距离和夹角，以控制焊接的温度。正常焰焰芯末端离工件24mm，并且焊嘴垂直于工件时所得温度最高，反之加大焰与工件的距离或减小焊嘴的夹角,所得温度则低。中性焰适宜焊接黑色金属，也可焊接低合金钢和有色金属。气焊操作可分为焊接方向从右向左的右焊法和焊接方向以左向右的左焊法。左焊法操作方便，易于掌握，是初焊者常用的方法。起焊时，由于刚开始加热，工作温度一时上不去，焊枪倾角要大，并使焊枪在起焊点往复移动，使该处加热均匀；如两焊件厚度不同，则火焰可稍微偏向厚工件一侧，这样才能保证两侧温度平衡，熔化一致。当起焊点形成清晰的熔池时，即可添加表面无油污、除锈斑的焊丝，并保持速度均匀地向前移动。11.3塑料给水排水设备制作塑料给水排水设备制作 碳钢设备制作方便、强度高、造价低，但不耐腐蚀。采用耐蚀金属材料(如不锈钢、铜)制造设备又存在价格昂贵、加工困难的问题。采用非金属材料制作设备，具有易加工、造价低、耐腐蚀的优点，因而得到广泛应用。制作给水排水设备的非金属材料主要有热塑性塑料、玻璃钢、耐蚀混凝土。热塑性塑料常常是制作给水排水设备的非金属材料。在施工现场制作给排水设备的塑料有硬聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯等。这些塑料均属热塑性塑料，其主要成分为聚合类树脂。几种主要热塑性塑性的物理、机械性能如表11-1所列。表表11-1 热塑性塑料物理、机械性能热塑性塑料物理、机械性能40.070.030.020.030.0-39.010.024.035.050.0MPa 抗拉强度152548601502002004502040%伸长率1.421.431.051.070.90.96O.90.911.11.351.351.45相对密度聚甲醛聚苯乙烯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯硬聚氯乙烯单位性 能指 标 (1)硬聚氯乙烯塑性性能及其加工 硬聚氯乙烯塑料的工作温度一般为-1050。无荷载使用温度可达8090。在80以下，呈弹性变形；超过80，呈高弹性状态。至180，呈粘性流动状。热塑加压成型温度为80165 ，板材的压制温度是165175。在220塑料气化，而在-30呈脆性。硬聚氯乙烯塑料线膨胀系数为（68）10-5/，是碳钢的56倍，因此热胀冷缩现象非常显著。硬聚氯乙烯塑料在日照、高温环境中极易老化。塑料的老化表现为变色、发软、变粘、变脆、粉化、龟裂、长霉，以及物理、化学、机械和介电性能明显下降。为防止塑料设备老化，在使用过程中应尽量避免能使其老化的条件存在，。此外，根据塑料的使用条件，选择加入适当的稳定剂和防老剂的塑料作为制造设备的材料，同样可延缓塑料设备的老化。硬聚氯乙烯在热塑范围内，温度愈高，塑性愈好。但加热到板材压制温度时，塑料分层。因此，成型加热温度应控制在120130。硬聚氯乙烯板、管的机械加工性能优良，可采用木工、钳工、机工工具和专用塑料割刀进行锯、割、刨、削、凿、钻等加工。但是加工速度应控制,以防因高速加工而急剧升温，使其软化、分解。(2)硬聚氯乙烯设备成型 硬聚氯乙烯塑料板下料划线与碳钢设备相同，但应根据塑料性能预留冷收缩量和成型后再加工的余量。硬聚氯乙烯设备成型加热，应在电热烘箱或气热烘箱内进行。弯管、扩口等小件也可采用蒸汽、电热、甘油浴和明火加热，加热温度和加热时间根据试验确定。板材加热后需在胎模内成型。由于木材传热系数低。因此常采用木胎模。塑料木胎模成型如图11-17所示。如果罐身是用弧形板拼装接成的，各种弧形板用阴、阳模或阳、阴模成型，如图11-18所示。图11-17塑料木胎模成型图11-18 塑料弧形板成型 容器的封头，根据其尺寸和径深比，或用单板料成型，或分块组对拼接。单块板料成型 模型如图11-19所示。板料划线下料所留加工余量不宜过大，以免产生压制叠皱。分块压制 拼焊的大封头(如图11-20所示)，拼制尺寸误差可用喷灯局部加热矫形修正。图11-19单块板料封头成型模型图1120 拼接封头分块成型喷灯 (3)硬聚氯乙烯管、板焊接与坡口 塑料焊接是大多数热塑性塑料最常用的加工方法。当被焊物件受到焊枪喷出的热空气加热至一定温度时，焊条和焊件表面就表现为塑性流动状态。此时在焊条上施加一定的压力，就可将焊件焊接牢固。塑料管的连接，管件制作和塑料设备的制作等常采用焊接。图11-21热风焊枪 1一枪嘴 2一连接罩 3一连接口 4一钢管 5一把手 6一电热丝 7一绝缘体 8一焊嘴 9一压缩空气管 1)焊接设备和焊条 热风焊枪是塑料焊接的专用工具，由电热丝、风管(钢管)、焊嘴等组成，如图11-21所示。塑料焊接温度为190220。热风焊枪 塑料焊接时，空气由热风系统(图11-22)送至焊枪内电阻丝,加热后由焊嘴喷射至焊件和焊条上。焊嘴的最佳热风温度为210240。焊接所用焊条由硬聚氯乙烯树脂制成。焊接用的焊条粗细应根据被焊材料来确定，但不宜使用直径大于4mm的单焊条进行焊接。焊条过粗，焊枪喷出的热空气流在短时间内不能使焊条内外均匀受热，所以焊接后焊条内部会产生应力，从而引起收缩和龟裂，采用双焊条(8字形焊条)则可避免上述情况。采用双焊条还具有下述优点：可以减少加热次数，从而减少由于热应力引起的强度降低；双焊条的焊接工艺易掌握，焊缝表面波动少，排列整齐，焊缝紧密、强度高，速度快。在焊缝根部应采用细的(2mm)单焊条，以保证焊条熔化填满焊缝间隙。2)塑料焊接坡口和焊接要求。塑料管、板焊接时，一般要求坡口。常用的坡口形式有两种；一是V形坡口，用于薄管壁或薄板；二是X形坡口，用于厚管壁或厚板。塑料焊接的搭接及焊缝形式如图11-23所示。图11-22热风系统1-压缩空气机 2-滤清器 3-稳压器 4-刀闸 5-漏电自动切断器 6-调压器;7-焊枪 图11-23塑料板焊接 的搭接及焊缝形式 X型焊缝为两面焊接(双面焊)，热应力分布比较均匀，强度较高；并且焊接同样厚度的材料，X型焊缝所需的焊条比V型焊缝少。因此，在工艺允许的条件下，应尽可能采用X型焊缝。焊接时，焊条垂直于焊缝表面。如果角度大于90，则部分分力会使焊条拉伸，在再加热过程中，就会产生收缩应力，甚至断裂，影响焊接强度。有时为了适应各种施工条件，手工焊接时角度可适当改变，但不宜大于100 。当角度小于90 时，由于焊条过于靠近焊枪，焊条易被加热伸长，造成焊条分段同时软化，在所施压力的分力下易使焊条在焊缝中形成波纹，从而降低焊接强度，也容易造成渗漏。焊条位置如图11-24所示。图11-24焊条位置1-焊条 2-焊件 3-波纹 焊接终了时，焊条应堆出坡口端面10mm左右，焊完全后再切去。焊接过程中须切断焊条时，应用刀将留在焊缝内的端头切成斜面。从切断处焊接的新焊条也必须切成斜口。焊缝局部或全部焊接完毕后，应让焊接件自然冷却，采用人工冷却(如用水)会造成焊条与母材不均匀收缩而裂开。焊缝是管道或容器强度薄弱处，如有特殊要求，可采用玻璃钢强化。塑料焊接质量要求如下：焊缝表面平整无凸瘤，切断面必须紧密均匀，无气孔与夹杂物；焊接时，焊条与焊缝两侧应均匀受热，外观不得有弯曲、断裂、烧焦和宽窄不一等缺陷；焊条与焊件熔化要良好，不允许有浮盖、重积等现象；焊缝的强度一般不能低于母材强度的60；焊缝接头处必须错开50mm以上，以免影响强度。接触焊或称摩擦焊，是两连接表面在一定压力下，作相对迅速旋转，产生摩擦热而使两接触面的塑料融熔，熔接后停止旋转，直至冷却固化。由于焊接速度快，塑料表面不易氧化，密封性可靠。接触焊主要应用于工程塑料（ABS）、聚丙烯醋酸酯类、聚苯乙烯等塑料管的连接。(4)塑料管、板的其它焊接方法 除热风加热焊外，塑料管还可采用接触焊和超声焊；塑料板还可采用接触加热挤压焊接、高频电流加热焊接。超声波焊是通过换能器，将5060Hz的输入电源变成2104Hz左右的输出电源，并通过传振头将其转换为2104次/S左右的机械振动。由于直接接触表面的焊头摩擦生热，使连接表面熔化产生分子结合。超声焊具有焊接速度快、效率高、强度好、质量稳定、能源消耗低等优点。但它要求有专门的接头设计(图11-25)，材料和尺寸也都有一定要求，还需专用超声焊接设备和专用焊头。磨擦焊机超声波焊接机图11-25超声焊焊件接头设计 超声波焊一般只能焊按一种塑料管或板,不同塑料之间,只有当熔融温度相近(不超过200C),化学成分相差不大时才能采取超声焊。(5)圆形塑料容器的拼装与焊接 圆形塑料容器系由封头筒身、筒底等组成，由各自成型塑料板拼装，然后焊接。各塑料板件成型后需用标准弧尺检查，弧形正负误差不大于01D。两块弧形拼装时，对口错边不应大于板厚的10，且不大于2mm。简单拼接时，两筒体不应产生过大轴向与径向的间隙。筒体轴向和径向误差、板和筒体的尺寸误差，可用焊枪或喷灯加热后纠正。(6)塑料容器的检查 塑料容器焊接成型后应检查质量，常用下列方法检查:1)焊缝外观检查 焊缝表面应清洁、平整，焊纹排列整齐而紧密，挤浆均匀，无焦灼现象；2)常压容器注水试验 对于常压容器，注满水，24h内不渗漏为合格；3)压力容器试压 对于压力容器，在15倍工作压力的试验压力(水压试验)下，保持5min不渗漏为合格；4)电火花检查 在焊缝两侧同时移动电火花控制线和地线，根据漏电情况确定质量优劣。5)气压试验 向容器内打入有压空气，在焊缝外侧涂满肥皂水，根据漏气与否确定施工质量。一般焊缝外观检查是必须检查的内容。其它检查方法，可根据施工现场条件，任选一种进行。11.4 玻璃钢设备制作玻璃钢设备制作 在热固性塑料内，掺入玻璃纤维等填料予以增强的复合材料，称为玻璃钢。根据热固性塑料的不同，常用的玻璃钢有环氧玻璃钢、不饱合聚酯玻璃钢、酚醛玻璃钢等。玻璃钢的抗拉强度很高，耐热性好，化学稳定性和电绝缘性好，而且重量轻。玻璃纤维的机械强度远远超过大块玻璃的机械强度，直径愈小，强度愈高。直径4mm的玻璃纤维抗拉强度为30003800MPa。固化环氧树脂抗拉强度为84105MPa。固化聚酯抗拉强度为4070MPa。环氧玻璃钢的抗拉强度为430500MPa。聚酯玻璃钢的抗拉强度为210355MPa。因此，玻璃钢抗拉强度接近或超过碳钢抗拉强度。高强度组分主要是玻璃纤维，当然也受树脂种类影响。玻璃钢的相对密度为1.82.2，对酸、碱和各种无机物的耐腐蚀性能良好。玻璃钢制造工艺很多，在玻璃钢设备制造厂，多采用机械成型工艺，常用制造方法有缠绕法、喷射法和换压法，对产品的固化处理常采用感应加热或红外加热。1玻璃钢的组分材料及施工方法 (1)玻璃纤维 玻璃纤维按制造工艺不同，分定长纤维和连续纤维两类。玻璃钢设备多采用连续纤维。连续纤维按化学组成分为有碱和无碱两种。一般采用金属锂、钠含量小于l的无碱纤维。无碱纤维的耐水性、机械强度、耐老化性、电绝缘性都较好，但价格高。根据在纺纱过程中是否退绕、加捻、玻璃纤维纱分有捻和无捻两种。有捻纱强度高，但树脂不易浸透。为了保证玻璃纤维的拉丝质量，拉丝时要浸润。浸润剂有石蜡乳剂、聚醋酸乙烯和其它浸润剂。采用石蜡乳剂，纤维的蜡覆阻碍了与树脂的粘结，所以，使用前应进行加热脱蜡。无捻纱一般用聚醋酸乙烯浸润。无捻粗纱织成的玻璃布，称为无捻粗纱方格布，铺覆性、抗冲击性、耐变形性都较好；树脂易浸润，增厚效果好；价格便宜。有捻玻璃布分平纹布、斜纹布、缎纹布等。后两种的致密、强度(除抗冲击强度)和柔性都较好。缎纹布的强度较斜纹布高，而斜纹布的强度又较平纹布高。玻璃布愈厚，耐压强度愈低，但抗冲击强度提高。用于手糊玻璃钢的玻璃布有无碱无捻粗纱方格布，还可用无碱有捻斜纹布、缎纹布。无捻粗纱和短切纤维填充容器死角。玻璃钢设备手糊前，应对玻璃布进行剪裁。剪裁尺寸，应考虑由于玻璃布经纬方向的强度不同，玻璃布应纵横交替铺设，而且应保证两块玻璃布有不小于50mm的搭接宽度。如要求壁厚均匀，可采用对接。玻璃布剪裁时应使两层玻璃布的搭接缝、对接缝、或其它粘接缝错开，剪裁尺寸应以便于操作为宜。(2)树脂 树脂是制作玻璃钢设备的粘结剂。因此，应能配制成粘度适宜的粘液，而且应符合设备所需的防腐要求，有一定强度、无毒或低毒，价格要便宜。常用的树脂有环氧、酚醛、聚酯、有机硅等。环氧树脂耐腐蚀性好，与玻璃纤维的粘结力强，机械强度高，但价格较高。环氧树脂的品种很多,常用的为双酚A型环氧树脂。不饱合聚酯树脂的价格低，但强度和耐热性差，毒性较大。酚醛树脂价格也低，但需高温高压成型，现场手糊玻璃钢中很少采用。(3)掺合剂 为了改变树脂某种性能，或为了降低成本，可在树脂内根据需要，掺入固化剂、稀释剂、增韧剂、触变剂、填料等。固化剂能缩短玻璃钢设备的固化时间，常用固化剂为乙二胺。稀释剂用于降低树脂粘度，便于操作，如环氧丙烷丁基醚甲苯、酒精等。树脂里加入增韧剂能增强玻璃钢设备的抗冲击性，常用的有邻苯二甲酸、二丁酯。掺入触变剂可减少树脂在操作时沿垂直面下坠流挂，常用的触变剂有二氧化硅、膨润土、聚氯乙烯粉。树脂内加入填料石棉、铝粉可提高抗冲击性；石英粉、铁粉、三氧化二铝可提高压缩强度；滑石粉、石膏粉可减少树脂固化收缩。环氧树脂粘接剂配比为：1)618号环氧树脂：乙二胺：二丁酯=100：(68)：(1015)；2)618号环氧树脂：8羟乙基乙二胺：二丁酯：环氧丙烷：丁基醚=100：(1720)：10：5。为了使粘结剂便于涂刷和渗入玻璃布，同时又不流坠，粘结剂粘度应为051Pas。为了保证粘接剂在涂刷过程中不胶凝，而在涂刷完毕后较快胶凝，应根据施工需要确定胶凝时间，一般为36h，经过试验由不同配比而定。2玻璃钢设备的层间结构 玻璃钢设备一般由多层组成层间结构。内层为表面耐腐蚀层，由于与腐蚀介质接触，因而要求有一定的抗蚀性和致密性。该层玻璃钢中树脂含量较高，达7080，厚度较薄，约051mm。次层为中间层又称中间防渗层，主要起防渗作用，玻璃钢中树脂含量一般为5070，厚度为22.5mrn。其次层为强度层，玻璃钢设备主要由此层承受外力。强度层的承载能力与玻璃钢中玻璃纤维含量有关,玻璃纤维含量一般为5070。外层由树脂胶液与填料组成，粘结玻璃纤维布。树脂含量一般为8090，厚度一般为12mm。手糊玻璃钢设备层间结构如表11-2所示。环氧 环氧 聚酯 环氧 环氧 环氧 聚酯 环氧 环氧 双酚A聚酯 双酚A聚酯 环氧僭醛 环氧 双酚A聚酯 双酚A聚酯 酚醛 环氧玻璃钢 环氧聚酯玻璃钢 聚酯玻璃钢 环氧俐醛玻璃钢外层 强度层 中间层 内层 玻璃钢名称层间结构 3.模具和脱模剂表11-2 手糊玻璃钢设备层间结构 手糊玻璃钢容器必须在模具上成型。模具的材料有木、混凝土、石膏、聚氯乙烯等。模具材料应有足够的刚度，以承受玻璃钢的重量而不变形；不为树脂粘结剂腐蚀；不因热固化而变形；收缩、产生裂纹等；不影响树脂热固化。根据容器形状复杂程度，要求模具重复使用次数等因素选择模具材料。模具制造的形状和尺寸应该正确，构造应便于装模和脱模。环氧玻璃钢槽的木模具如图11-26所示。在容器模具上应留设法兰接管模，如11-27所示。图11-26 环氧玻璃钢槽的木模具 a）阳模 b）阴模图11-27 法兰接管模D-接管底盘直径 -接管内径 t-接管管壁厚度 d-接嘴根部底盘厚度 d-接嘴管外径 为了在玻璃钢固化后便于脱模，应在模具的工作面上涂刷脱模剂。脱模剂还可修正模具制作尺寸误差，并使玻璃钢表面平整光滑。脱模剂有过氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液等溶液类，聚酯薄膜，聚氯乙烯薄膜等膜类和硅脂，变压器油等油脂类。其中以溶液类使用最广泛。聚乙烯醇溶液无毒且价廉，其配方为：聚乙烯醇：乙醇：水=58：3560：6035 还可在脱模剂内掺入各种附加剂，以改善其使用性能。4.胶衣层和手糊操作 为了防止粘结剂固化收缩导致玻璃布纹凸出，应采用胶衣层改善玻璃钢设备内层表面平整度。胶衣层必须采用具有弹性的树脂，并与树脂粘结良好。手糊玻璃钢操作时，先在模具表面用掺人填料的树脂涂刷一层类似于底漆的胶衣层，再在胶衣层上涂刷树脂，然后铺贴玻璃布，压平，防止产生皱褶，并排出气泡，使树脂渗入玻璃布。压平、驱赶气泡都应沿玻璃布的径向进行。容器或设备的死角、凹陷处，采用如图11-28所示方法填满，然后涂贴树脂和玻璃布。手糊完毕后进行固化。一般在常温下固化。固化时间取决于树脂配方、固化温度和制品质量要求。固化后脱模，宜用木制或铜制工具起模，若需起重工具吊模，应垫设柔性材料，以防止损伤玻璃钢。图11-28玻璃钢容器凹角填覆 5.手糊玻璃钢设备操作环境及其卫生防护 手糊玻璃钢操作不宜露天进行，通常在固定的室内操作。由于玻璃钢所使用的材料有一定的低毒性，要求室内具有良好的采光通风设施，操作工人应配置必要的劳保用品。玻璃钢成型过程中使用的材料，大多为易燃材料，燃烧后产生有毒有害烟尘，因此，施工现场必须杜绝烟火，并配置消防器材。废弃的玻璃钢应妥善处理，不得就地焚烧，以免污染环境。第十一章 结束