Cat:مخزن آب مقطعی از جنس استنلس استیل
مخازن آب آتش نشانی مقطعی استنلس استیل از فولاد ضد زنگ 304 ساخته شده است و به طور گسترده در ساختمان های مسکونی، اداری،...
See Detailsمخازن FRP (پلاستیک تقویتشده با فایبر گلاس) و مخازن PP (پلی پروپیلن) هر دو محلولهای ذخیرهسازی مواد شیمیایی غیرفلزی هستند، اما در ساخت، مقاومت شیمیایی، استحکام ساختاری، قابلیت اندازه و هزینه تفاوت اساسی دارند. مخازن FRP از یک ساختار کامپوزیتی از الیاف شیشه که در یک رزین ترموست (پلی استر، وینیل استر یا اپوکسی) تعبیه شده است، استفاده کنید و ظرفی سفت و سخت و با استحکام بالا را تولید کنید که می تواند تقریباً در هر اندازه ای ساخته شود. مخازن PP از پلی پروپیلن ترموپلاستیک ساخته میشوند - یا به صورت چرخشی قالبگیری شده یا از ورق جوش داده میشوند - یک ظرف شیمیایی خنثی و سبک تولید میکنند که با اسیدها و حلالهای آلی برتری دارد، اما از نظر اندازه و عملکرد ساختاری محدود است. انتخاب بین آنها مستلزم تطبیق الزامات ساختاری، شیمیایی و عملیاتی مخزن با استحکام خاص هر ماده است. استفاده از FRP در جایی که PP کافی است باعث هدر رفتن پول می شود. استفاده از PP در جایی که FRP مورد نیاز است، خطر شکست ساختاری را به همراه دارد.
مخازن FRP ساختارهای کامپوزیتی هستند که با لایهبندی تقویتکننده الیاف شیشه - تشک رشتهای خرد شده، رووینگ بافته شده، یا فیبر پیوسته با سیم پیچی - در یک ماتریس رزین گرماسخت تولید میشوند. سیستم رزین بر اساس خدمات شیمیایی انتخاب می شود: رزین پلی استر استاندارد برای خدمات عمومی آب و مواد شیمیایی ملایم، پلی استر ایزوفتالیک برای بهبود مقاومت شیمیایی و آب، رزین وینیل استر برای اسیدهای تهاجمی و مواد شیمیایی اکسید کننده، و رزین اپوکسی برای سخت ترین خدمات صنعتی. این ساختار بهطور برگشتناپذیر درمان میشود - پس از تشکیل، نمیتوان آن را دوباره ذوب یا تغییر شکل داد.
متداول ترین روش ساخت مخزن FRP می باشد سیم پیچ رشته ، که در آن فیبر شیشه ای پیوسته بر روی سنبه چرخان تحت کشش در زوایای کنترل شده (معمولاً 54.7 درجه برای کاربردهای فشار) پیچیده می شود. این یک کامپوزیت با حجم الیاف بالا با مقاومت کششی تولید می کند 150-300 مگاپاسکال بسته به جهت گیری فیبر و سیستم رزین. روشهای قالبگیری تماسی (آرایش دست) و اسپریآپ برای مخازن کوچکتر یا سفارشی که در آنها سیم پیچی خودکار غیرعملی است، استفاده میشود.
مخازن PP اساساً به دو روش تولید می شوند. قالب گیری چرخشی (روتومولدینگ) پودر PP را در داخل یک قالب دوار گرم می کند و مخازن یک تکه بدون درز با ضخامت دیواره تولید می کند. 6-12 میلی متر - روش غالب برای مخازن ذخیره تا حدود 50000 لیتر. جوشکاری ورق (ساخت ترموپلاستیک) استوک ورق PP را با استفاده از گاز داغ یا جوش اکستروژن برش داده و جوش می دهد، که برای مخازنی که نیاز به اشکال سفارشی، کف تخت بزرگ یا بافل های یکپارچه دارند استفاده می شود. هر دو روش یک ظرف کاملاً ترموپلاستیک تولید می کنند که از نظر تئوری می تواند برای تعمیر اصلاح یا جوش داده شود، اگرچه کیفیت عملی تعمیر محدود است.
دو گرید PP معمولاً در مخازن استفاده می شود: هموپلیمر استاندارد PP و درجه برتر PP-H (هموپلیمر) و PP-R (کوپلیمر تصادفی) که مقاومت ضربه ای در دمای پایین را بهبود می بخشد. برای خدمات شیمیایی که در آن خلوص بالاتر مورد نیاز است، طبیعی (پر نشده، بدون رنگ) PP برای جلوگیری از افزودنی های قابل استخراج از رنگدانه ها یا تثبیت کننده ها مشخص شده است.
این جایی است که مخازن FRP و PP به طور چشمگیری در قابلیت و مناسب بودن کاربرد متفاوت هستند.
ساختار کامپوزیتی FRP به آن نسبت استحکام کششی به وزن برتر از بسیاری از فلزات می دهد. دیوار مخزن FRP با سیم پیچی به استحکام کششی می رسد 150-300 مگاپاسکال با چگالی تقریبی 1.7-2.0 گرم در سانتی متر مکعب در مقایسه با فولاد با استحکام کششی 400-600 مگاپاسکال اما 7.8 گرم بر سانتیمتر مکعب. این باعث می شود تانک های FRP تقریبا 4× سبکتر از مخازن فولادی مشابه در حالی که یکپارچگی ساختاری را در اندازه های بزرگ حفظ می کند.
مخازن FRP را می توان با هر نیاز ساختاری با تنظیم ضخامت دیواره، جهت گیری فیبر و سیستم رزین مهندسی کرد. آنها به طور معمول در ظرفیت های تولید می شوند 500 لیتر تا بیش از 1000000 لیتر برای کاربردهای صنعتی و شهری مخازن FRP عمودی روی زمین تا قطر 10 متر محصولات استاندارد تولید کنندگان بزرگ هستند. این بسیار فراتر از آن چیزی است که ساخت PP بدون پشتیبانی ساختاری داخلی می تواند به دست آورد.
PP یک ترموپلاستیک است که تنها دارای استحکام کششی است 25-40 مگاپاسکال و مدول خمشی تقریباً 1.1-1.6 گیگا پاسکال . در حالی که برای مخازن کوچکتر کافی است، این سختی نسبتا کم به این معنی است که مخازن PP بزرگ تحت فشار هیدرواستاتیک پایدار، به ویژه در دماهای بالا، منحرف شده و خزش می کنند. بالا تقریبا 20000-30000 لیتر مخازن PP مستقل بدون پشتیبانی سازه خارجی (محفظه بتنی، پوشش فولادی یا روکش FRP) غیرعملی می شوند. اکثر مخازن PP محدود به 20000 لیتر یا کمتر در پیشنهادات تجاری استاندارد، با نقطه شیرین برای مخازن PP قالب گیری چرخشی در محدوده 500-10000 لیتر .
PP همچنین در دماهای بالا کاهش مقاومت قابل توجهی را متحمل می شود. در 60 درجه سانتی گراد ، PP فقط در مورد 50 تا 60 درصد مقاومت کششی آن در دمای اتاق . در دمای 80 درجه سانتیگراد، استحکام بیشتر کاهش مییابد و دیواره مخزن ممکن است تحت بارگذاری پایدار خزیده و تغییر شکل دهد - شرایطی به نام آرامش استرس که با بازگشت دما به محیط معکوس نمیشود.
مقاومت شیمیایی اغلب عامل تعیین کننده بین FRP و PP است، و پاسخ فقط این نیست که "یکی بهتر است" - هر کدام با خانواده های شیمیایی خاصی برتری دارند و با سایرین شکست می خورند.
PP یک پلیمر غیر قطبی با مقاومت عالی در برابر طیف وسیعی از اسیدهای معدنی (اسید کلریدریک، اسید سولفوریک تا غلظت متوسط، اسید فسفریک، اسید هیدروفلوئوریک)، اسیدهای آلی، قلیایی های آبی، الکل ها و بسیاری از حلال های آلی است. انتقادی، PP مقاومت بسیار خوبی در برابر هیدروفلوئوریک اسید (HF) دارد. - یکی از تهاجمی ترین اسیدهای صنعتی از نظر شیمیایی - در حالی که بیشتر رزین های مورد استفاده در FRP توسط HF مورد حمله قرار می گیرند و PP را به ماده استاندارد برای سیستم های ذخیره سازی و جابجایی HF تبدیل می کند. PP همچنین اساساً جذب آب صفر دارد و از تخریب اسمزی در طول زمان جلوگیری می کند.
PP توسط اسیدهای اکسید کننده قوی (اسید نیتریک غلیظ، اسید سولفوریک غلیظ بالاتر از حدود 70٪، اسید سولفوریک دوددار، اسید کلروسولفونیک) مورد حمله قرار می گیرد و در برابر متورم شدن و نفوذ توسط حلال های کلر، هیدروکربن های معطر (تولوئن، زایلن، هیدروکربن هپتانالی) حساس است. اشعه ماوراء بنفش PP ناپایدار را به طور قابل توجهی تخریب می کند - مخازن PP در فضای باز بدون افزودنی های تثبیت کننده اشعه ماوراء بنفش یا پوشش های محافظ UV می توانند در داخل شکننده شوند. 2-4 سال .
مقاومت شیمیایی FRP در درجه اول توسط رزین لاینر داخلی تعیین می شود که مانع اولیه بین ماده شیمیایی ذخیره شده و لایه لایه ساختاری را فراهم می کند. انتخاب صحیح رزین بسیار مهم است:
| پارامتر | تانک PP | مخزن FRP (وینیل استر) | مخزن FRP (اپوکسی) |
|---|---|---|---|
| حداکثر دمای سرویس مداوم | 60 درجه سانتی گراد (design dependent) | 80-100 درجه سانتیگراد | 100-120 درجه سانتیگراد |
| حداکثر دمای پیک متناوب | ~80 درجه سانتیگراد (مدت زمان کوتاه) | 110-130 درجه سانتیگراد | 130-150 درجه سانتیگراد |
| حفظ قدرت در دمای 60 درجه سانتیگراد | 50-60 درصد محیط | 85 تا 90 درصد محیط | 90-95 درصد محیط |
| حداقل دمای سرویس | 0 درجه سانتی گراد (زیر شکننده می شود) | -40 درجه سانتی گراد (با لمینت مناسب) | -50 درجه سانتی گراد |
| خزش تحت بار پایدار | قابل توجه بالای 40 درجه سانتیگراد | حداقل زیر Tg | خیلی کم |
تفاوت عملکرد حرارتی یکی از قوی ترین استدلال ها برای FRP نسبت به PP در محیط های پردازش شیمیایی است. بسیاری از فرآیندهای صنعتی شامل واکنشهای شیمیایی مولد گرما، ردیابی بخار برای سیالات چسبناک یا جریانهای فرآیند داغ هستند - شرایطی که در آن استحکام PP به سرعت ناکافی میشود و ساختار ترموست FRP عملکرد را حفظ میکند.
| اموال | مخزن FRP | تانک PP |
|---|---|---|
| استحکام کششی | 150-300 مگاپاسکال | 25-40 مگاپاسکال |
| تراکم | 1.7-2.0 گرم در سانتی متر مکعب | 0.90-0.91 g/cm³ |
| حداکثر ظرفیت مخزن (استاندارد) | 1.000.000 لیتر | 20000-30000 لیتر |
| حداکثر دمای پیوسته | 80-120 درجه سانتیگراد (وابسته به رزین) | 60 درجه سانتی گراد |
| مقاومت اسید HF | ضعیف (بیشتر رزین ها) | عالی |
| مقاومت در برابر اسید اکسید کننده | خوب (وینیل استر) | ضعیف (HNO3 متمرکز، H2SO4 conc.) |
| مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش | خوب (پوشش ژل محافظت شده) | بدون تثبیت کننده های UV ضعیف است |
| جذب آب | 0.1-0.3٪ (وابسته به رزین) | <0.01% |
| قابلیت تعمیر | خوب (پچ لمینت) | محدود (تعمیر جوش) |
| هزینه نسبی (همان ظرفیت) | بالاتر | پایین تر |
| عمر خدمات طراحی | 20-30 سال | 10-20 سال |
مخازن PP قیمت خرید کمتری برای هر لیتر ظرفیت در اندازه های کوچکتر دارند، در درجه اول به این دلیل که رزین PP ارزان تر از وینیل استر یا رزین اپوکسی است و قالب گیری چرخشی یک فرآیند بسیار خودکار و کم کار است. برای یک مخزن ذخیره 5000 لیتری روی زمین یک مخزن استاندارد PP قالب گیری چرخشی معمولاً هزینه دارد 30 تا 50 درصد کمتر از یک مخزن FRP معادل با ظرفیت مشابه برای خدمات شیمیایی عمومی.
با این حال، رابطه هزینه در ظرفیت های بزرگ معکوس می شود. مخازن PP بالای 20000 لیتر به تقویت داخلی یا خارجی گران قیمت نیاز دارند تا از خزش ساختاری جلوگیری شود و مزیت هزینه آنها را از بین ببرد. مخازن FRP به طور موثر مقیاس می شوند زیرا ضخامت دیواره به طور قابل پیش بینی با قطر افزایش می یابد - هزینه تولید در هر لیتر ظرفیت در واقع در اندازه های بزرگتر برای FRP کاهش می یابد. برای ظرفیت های بالا 50000 لیتر ، FRP تقریباً همیشه راه حل مقرون به صرفه تر بر اساس هر لیتر است.
هزینه مادام العمر نیز باید برای طول عمر محاسبه شود: مخازن FRP طراحی شده بر اساس استانداردهای ASTM D3299 یا BS4994 دارای ضمانت هستند. 20-25 سال با نگهداری عادی مخازن PP در خدمات شیمیایی تهاجمی یا در معرض اشعه ماوراء بنفش ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند 10-15 سال . چرخه جایگزینی طولانیتر FRP اغلب هزینه اولیه بالاتر را در کاربردهای صنعتی توجیه میکند که در آن زمان خرابی برای جایگزینی مخزن از نظر عملیاتی مخرب و گران است.
مخازن بزرگ FRP معمولاً به شکل نهایی حمل می شوند و برای نصب نیاز به بالا بردن جرثقیل دارند. آنها باید بر روی پایه های ثابت و هموار نصب شوند - مخازن FRP را نمی توان روی پایه های حلقه ای در لبه های پایینی خود بدون خطر تمرکز تنش و ترک نگه داشت. مخازن زیرزمینی FRP نیاز به بستر دقیق در ماسه فشرده یا شن نخودی بر اساس مشخصات سازنده دارند. بستر نامناسب منجر به کمانش موضعی می شود. FRP در معرض آسیب ضربه ناشی از ابزارها یا تجهیزات افتاده است - ضربه باعث ایجاد ترک خوردگی لایه داخلی (لایه لایه) می شود که ممکن است در خارج قابل مشاهده نباشد اما یکپارچگی ساختار را به خطر می اندازد.
تانک های PP چگالی بسیار کم ( 0.90-0.91 g/cm³ ) - سبکتر از آب - به این معنی است که مخازن خالی خطر شناوری قابل توجهی در مناطق مستعد سیل یا مکانهای مرتفع زیرزمینی در زیر زمین دارند. مخازن PP روی زمین سبک وزن هستند و به راحتی بدون تجهیزات بالابر سنگین برای اندازه های زیر 5000 لیتر قرار می گیرند و هزینه نصب را کاهش می دهند. مخازن PP نباید در زیر نور مستقیم UV خورشید بدون مواد تثبیت شده در برابر اشعه ماوراء بنفش یا پوشش محافظ نصب شوند. PP تثبیت نشده طی 2 تا 4 سال پس از قرار گرفتن در معرض مستقیم در فضای باز، شکننده و گچی می شود.
مخازن FRP باید هر بار به صورت داخلی بازرسی شوند 3-5 سال برای تاول زدن، ترک خوردن یا لایه برداری لاینر با استفاده از بازرسی بصری و صدای آکوستیک. نواحی آسیب دیده را می توان با ساییدن به لمینت سالم و استفاده از رزین و شیشه تازه ترمیم کرد - تعمیری که در صورت انجام صحیح یکپارچگی ساختاری را بازیابی می کند. مخازن PP از نظر ترک خوردگی تنشی، گچ سطحی (نشانگر تخریب UV)، یکپارچگی درز جوش و نازک شدن دیواره در اثر حمله شیمیایی بازرسی می شوند. تعمیر جوش ترک خورده درزهای PP امکان پذیر است اما اتصالات با استحکام کمتری نسبت به ماده اصلی ایجاد می کند. مخزن PP شدیداً ترک خورده معمولاً به جای تعمیر نیاز به تعویض دارد.
معیارهای زیر را به ترتیب برای تعیین مواد مخزن مناسب اعمال کنید:
آشنایی با ترکیب لوله های FRP معرفی به لوله های FRP لوله های پلیمری تقویت...
READ MOREمقاومت بالا در برابر خوردگی و دوام طولانی مدت مزایای ذاتی فولاد ضد زنگ فولاد ضد زنگ، همانطور که از نا...
READ MORE1. مقدمه ای بر مونتاژ مخازن آب مقطعی در دنیایی که ذخیره آب قابل اعتماد و کارآمد از اهمیت بالایی برخوردار است، ...
READ MOREFRP (پلاستیک تقویت شده با فایبر گلاس) چیست؟ پلاستیک تقویت شده با فایبرگلاس (FRP) یک ماده کامپوزیتی است که از...
READ MORE