گریتینگ FRP چیست؟ راهنمای رنده های قالب گیری و فایبرگلاس

گریتینگ FRP (گریتینگ پلیمری تقویت‌شده با الیاف) یک محصول پانل ساختاری است که از ترکیب تقویت‌کننده فایبرگلاس با ماتریس رزین پلیمری ساخته می‌شود و یک پلت فرم شبکه باز و صلب را تشکیل می‌دهد که برای راهروها، کف‌ها و پوشش‌های زهکشی استفاده می‌شود. در محیط هایی که مقاومت در برابر خوردگی، وزن سبک و عدم رسانایی الکتریکی از الزامات حیاتی هستند، جایگزین مناسبی برای شبکه های فولادی، آلومینیومی و الواری است. گریت FRP به طور گسترده در کارخانه های شیمیایی، تاسیسات تصفیه آب، سکوهای دریایی، کارخانه های فرآوری مواد غذایی و سازه های دریایی استفاده می شود.

این مقاله توضیح می‌دهد که گریتینگ FRP چیست، چگونه ساخته می‌شود، تفاوت‌های کلیدی بین انواع قالب‌گیری شده و pultruded، داده‌های عملکرد فنی، و نحوه انتخاب محصول مناسب برای کاربرد خود را توضیح می‌دهد.

گریتینگ FRP چیست: تعریف و ترکیب هسته

FRP مخفف پلیمر تقویت شده با الیاف - یک ماده کامپوزیتی که در آن الیاف شیشه (یا گاهی اوقات الیاف کربن) در یک رزین گرما سخت مانند پلی استر، وینیل استر یا رزین فنولیک تعبیه شده است. ماده به دست آمده استحکام کششی الیاف شیشه را با مقاومت شیمیایی و قالب‌گیری بایندر رزین ترکیب می‌کند.

گریت FRP به طور خاص به پانل هایی اطلاق می شود که در یک شبکه باز یا پیکربندی مش ساخته می شوند و یک پلت فرم باربر را فراهم می کنند و در عین حال اجازه می دهند مایعات، هوا و نور از دهانه ها عبور کنند. ساختار شبکه از میله‌های باربر به هم پیوسته یا پیوسته و میله‌های متقاطع تشکیل شده است که یک الگوی تکراری از روزنه‌های مربع یا مستطیل را تشکیل می‌دهند.

خواص اصلی مواد که گریتینگ FRP را تعریف می کنند عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی - تحت تأثیر اسیدها، قلیاها، نمک ها و اکثر حلال ها قرار نمی گیرد
• وزن کم - به طور معمول 70 تا 80 درصد سبک تر از توری فولادی معادل
• عدم رسانایی الکتریکی - یک مزیت ایمنی حیاتی در پست های الکتریکی و محیط های HV
• عدم رسانایی حرارتی - پل حرارتی کم در مقایسه با جایگزین های فلزی
• خواص غیر مغناطیسی - در تاسیسات MRI، تاسیسات دفاعی و محیط‌های ابزار دقیق مورد نیاز است
• سطح ضد لغزش - پرداخت سطح سنگ ریزه به ضریب اصطکاک بیش از 0.8 در اکثر محصولات می رسد

گریتینگ قالب گیری FRP در مقابل گریتینگ Pultruded: تفاوت های کلیدی

گریت FRP توسط دو فرآیند تولید اساساً متفاوت - قالب‌گیری و pultrusion - تولید می‌شود که هر کدام ویژگی‌های ساختاری متمایز، ظرفیت بار و کاربردهای مناسب را به همراه دارند. درک تفاوت قبل از تعیین یا خرید ضروری است.

گریتینگ قالب گیری FRP

توری قالب‌گیری شده با FRP با قرار دادن رووینگ‌های پیوسته الیاف شیشه در یک الگوی بافته شده از طریق یک قالب از پیش ساخته شده، سپس اشباع کردن الیاف با رزین و پخت آن‌ها تحت حرارت و فشار ساخته می‌شود. از آنجا که الیاف به طور مداوم در هر دو جهت طولی و عرضی حرکت می کنند، توری قالبی در هر دو محور استحکام یکسانی دارد - این یک محصول دو جهته است.

ویژگی های معمولی گریتینگ قالب گیری FRP:

• اندازه پانل معمولاً تا 1220 × 3660 میلی متر (4 فوت × 12 فوت)
• عمق های موجود از 25 میلی متر تا 50 میلی متر، با 38 میلی متر رایج ترین عمق ساختاری
• دیافراگم های مش 38 × 38 میلی متر یا 50 × 50 میلی متر به عنوان استاندارد
• می توان آن را در هر جهتی بدون تلفات ساختاری برش داد - مزیت اصلی نصب
• وزن معمولا 4.5-7.5 کیلوگرم در متر مربع بسته به عمق و سیستم رزین

توری FRP Pultruded

گریت FRP پالترود شده از میله‌های یاتاقان پولترود شده (که با کشیدن الیاف پیوسته از داخل حمام رزین و قالب تولید می‌شود) و میله‌های متقاطع که در فواصل زمانی معین وارد می‌شوند، مونتاژ می‌شود. از آنجا که الیاف منحصراً در طول هر میله قرار دارند، توری pultruded ناهمسانگرد است - به طور قابل توجهی در جهت طولی قوی تر است و باید با میله های یاتاقانی که جهت بار را می پوشانند جهت گیری شود.

در جایی که ظرفیت بارگذاری بالاتر یا عمق پانل بیشتر (تا 100 میلی متر) مورد نیاز است، گریتینگ پالترود انتخاب ارجح است.

نحوه تولید گریتینگ قالب گیری FRP

فرآیند تولید گریتینگ قالب‌گیری، عملیات قالب‌گیری مستمر دستی و قالب‌گیری به کمک ماشین است که عملکرد ساختاری و شیمیایی نهایی محصول را تعیین می‌کند. درک فرآیند به تعیین کننده ها کمک می کند تا ادعاهای کیفیت محصول را ارزیابی کرده و پیشنهادات تولید کنندگان مختلف را با هم مقایسه کنند.

1. آماده سازی قالب - یک قالب فولادی با الگوی شبکه مورد نظر برای جلوگیری از چسبندگی با یک عامل رها کننده تمیز و درمان می شود.
2. کاربرد پوشش ژل رزین - یک لایه رزین غنی از سطح (اغلب حاوی تثبیت کننده های UV یا بازدارنده آتش) روی سطح قالب اعمال می شود. این به پوسته بیرونی پانل تمام شده تبدیل می شود.
3. فیبر روینگ لای آپ - رووینگ های الیاف شیشه ای پیوسته از طریق شبکه قالب در یک الگوی متناوب بیش از حد بافته می شوند و چندین لایه در هر دو جهت ایجاد می کنند تا زمانی که ضخامت لازم به دست آید.
4. اشباع رزین - رزین کاتالیز شده (پلی استر، وینیل استر یا فنولیک) روی آن ریخته می شود و از طریق لایه الیاف کار می شود تا به اشباع کامل با حداقل محتوای خالی برسد.
5. درمان - قالب بسته می شود و پانل تحت شرایط دمای کنترل شده، معمولاً برای 60 تا 120 دقیقه بسته به سیستم رزین و دمای محیط، پخت می شود.
6. قالب گیری و تکمیل - پانل پخت برداشته می شود، به ابعاد استاندارد بریده می شود و یک سطح ضد لغزش مقعر یا سنگ ریزه روی سطح بالایی اعمال می شود.

محتوای الیاف شیشه یک پانل گریتینگ قالب‌گیری شده FRP که به خوبی ساخته شده است، معمولاً است 35-45 درصد وزنی . محتوای فیبر بالاتر پانل های قوی تر و سفت تر تولید می کند اما هزینه مواد را نیز افزایش می دهد. تولیدکنندگان با کیفیت گواهینامه های آزمایشی شخص ثالث را ارائه می کنند که محتوای فیبر، استحکام خمشی و نوع رزین را تأیید می کند.

گریتینگ FRP در مقابل گریتینگ فولادی: مقایسه عملکرد مستقیم

تصمیم بین گریتینگ FRP و گریتینگ گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ در درجه اول توسط محیط عملیاتی، هزینه چرخه عمر و محدودیت های وزنی هدایت می شود. FRP برتری جهانی ندارد - در کاربردهای خاص، فولاد انتخاب بهتری است. جدول زیر یک مقایسه مستقیم بین پارامترهایی که بیشترین اهمیت را دارند ارائه می دهد.

در محیط های شیمیایی یا دریایی خورنده، گریتینگ FRP معمولاً هزینه کل مالکیت کمتری را طی 20 سال ارائه می دهد با وجود قیمت اولیه بالاتر، زیرا هزینه های رنگ آمیزی مجدد، گالوانیزه مجدد و جایگزینی زودرس مربوط به فولاد را حذف می کند.

سیستم های رزین مورد استفاده در رنده های فایبرگلاس و مقاومت شیمیایی آنها

ماتریس رزین تعیین کننده اولیه مشخصات مقاومت شیمیایی هر محصول گریتینگ FRP است. انتخاب رزین اشتباه برای محیط شیمیایی عامل یکی از رایج ترین و پرهزینه ترین اشتباهات مشخصات است. سه سیستم اصلی رزین عبارتند از:

رزین پلی استر ایزوفتالیک

پرکاربردترین و کم هزینه ترین سیستم رزینی. پلی استر ایزوفتالیک مقاومت خوبی در برابر اسیدهای رقیق، قلیایی ها و مواد شیمیایی رایج صنعتی ایجاد می کند. مناسب است برای راهروهای صنعتی عمومی، سکوهای تصفیه آب، و محیط های شیمیایی ملایم . برای اسیدهای غلیظ، حلال های کلردار یا غوطه ور شدن مداوم در مواد شیمیایی تهاجمی توصیه نمی شود.

رزین وینیل استر

رزین وینیل استر مقاومت شیمیایی بسیار بالاتری نسبت به پلی استر دارد، به ویژه در برابر اسیدهای غلیظ (از جمله اسید سولفوریک تا 70٪)، قلیاها، سفید کننده ها و بسیاری از حلال ها. این انتخاب استاندارد برای کارخانه های فرآوری شیمیایی، تاسیسات آبکاری، کارخانه های خمیر و کاغذ، و سکوهای نفت و گاز دریایی . گریت وینیل استر تقریباً 20 تا 35 درصد بیشتر از معادل های پلی استر هزینه دارد.

رزین فنولیک

توری فنولیک FRP بالاترین عملکرد آتش را در بین هر سیستم FRP ارائه می دهد و به آن دست می یابد رتبه بندی گسترش آتش کلاس 0 / کلاس 1 و انتشار دود بسیار کم - یک نیاز حیاتی در کاربردهای دریایی، ریلی و تونلی که در آن استانداردهای ایمنی آتش سوزی (مانند کد FTP IMO برای استفاده دریایی) باید رعایت شود. گریتینگ فنولیک شکننده تر و گرانتر از وینیل استر است اما در جایی که گواهینامه عملکرد آتش اجباری است غیر قابل تعویض است.

اندازه های استاندارد، جداول بارگذاری و رتبه بندی دهانه برای گریتینگ قالب گیری FRP

توری قالب گیری FRP در اندازه ها و عمق های استاندارد پانل تولید می شود. رایج ترین پنل استاندارد صنعتی است 1220 میلی‌متر × 3660 میلی‌متر (4 فوت × 12 فوت) ، اگرچه پانل های 1000 میلی متر × 4000 میلی متر نیز به طور گسترده در بازارهای اروپایی موجود است. مشخص‌کننده‌ها باید اندازه پانل موجود را قبل از نهایی کردن فاصله‌های شبکه ساختاری با تأمین‌کننده خود تأیید کنند، زیرا فاصله‌های تیرها باید با ابعاد پانل هماهنگ باشند تا ضایعات ناشی از برش به حداقل برسد.

عمق و ظرفیت بار

عمق پانل متغیر اصلی حاکم بر ظرفیت بار و حداکثر دهانه مجاز است. موارد زیر رتبه بندی بارهای معمولی برای شبکه های پلی استر ایزوفتالیک با طرح دیافراگم 38 میلی متر، بر اساس معیار حداکثر انحراف از دهانه/200 (معمولاً اعمال محدودیت سرویس دهی):

همیشه جداول بار مخصوص محصول را از سازنده تهیه کنید. ظرفیت بار با سیستم رزین، محتوای فیبر و دیافراگم مش متفاوت است - داده های عمومی نباید برای طراحی سازه بدون تأیید استفاده شوند.

صنایع اولیه و کاربردها برای گریت FRP و توری فایبرگلاس

گریت FRP در طیف گسترده ای از صنایع مشخص شده است، اما پذیرش آن در بخش هایی که مقاومت در برابر خوردگی، ایمنی و کاهش وزن ارزش عملیاتی قابل اندازه گیری را ارائه می دهند، قوی ترین است.

فرآوری شیمیایی و پتروشیمی

کارخانه‌های شیمیایی از گریت FRP وینیل استر برای سکوهای دسترسی، راهروها، پل‌های لوله و اطراف مخزن استفاده می‌کنند که در آن پاشش اسید، بخارات حلال و مواد شیمیایی تمیزکننده تهاجمی به سرعت فولاد را تخریب می‌کند. نشان داده شده است که یک پروژه جایگزینی کارخانه شیمیایی معمولی که به جای گریتینگ فولادی با FRP در 2000 متر مربع از سطح سکو، هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. بیش از 60 درصد در یک دوره 10 ساله .

تصفیه آب و فاضلاب

گریتینگ قالب‌گیری شده با FRP ماده استاندارد برای راهروهای روی مخازن هوادهی، بسترهای فیلتر و پل‌های زلال‌کننده در کارهای تصفیه آب است. ترکیبی از رطوبت بالا، گاز سولفید هیدروژن (محصول جانبی تصفیه فاضلاب) و آب کلر شده محیطی را ایجاد می کند که فولاد گالوانیزه را در عرض 5 تا 8 سال از بین می برد. گریت FRP از نظر ساختاری بی‌تأثیر باقی می‌ماند و در طول عمر خود نیازی به رنگ یا پوشش محافظ ندارد.

دریایی و دریایی

سکوهای نفت و گاز فراساحلی از گریت FRP فنولیک در مناطقی که نیاز به گواهینامه عملکرد آتش سوزی IMO دارند و از گریتینگ وینیل استر در مناطق کمتر بحرانی استفاده می کنند. صرفه جویی در وزن گریت FRP در مقابل فولاد به ویژه در سازه های کناری با ارزش است، جایی که کاهش بار عرشه مستقیماً نیازهای فولادی سازه را در بدنه و ژاکت کاهش می دهد. صرفه جویی در وزن 15 تا 20 تن رنده روی یک پلت فرم با اندازه متوسط ​​به معنای صرفه جویی 40 تا 60 تنی فولاد ساختاری است.

پردازش مواد غذایی و آشامیدنی

رنده های فایبرگلاس به طور گسترده در فرآوری گوشت، فرآوری ماهی، آبجوسازی ها و کارخانه های لبنی که در آن کف ها و راهروها به طور مداوم با آب داغ و مواد پاک کننده سوز آور شسته می شوند، استفاده می شود. گریت FRP زنگ نمی‌زند، باکتری‌ها را در گودال‌های سطحی نگه نمی‌دارد (بر خلاف فولاد خورده‌شده)، و برای استفاده در مناطق تماس با مواد غذایی تحت مقررات بهداشتی مربوطه تایید شده است. روکش ژل سفید یا خاکستری روشن نیز آلودگی را از نظر بصری قابل تشخیص می کند.

پست های تولید برق و برق

عدم رسانایی الکتریکی گریت FRP آن را به انتخابی اجباری برای ترانشه های کابل، کف پست ها و راهروهای ترانسفورماتور تبدیل می کند. کار بر روی یا نزدیک به تجهیزات ولتاژ بالا از یک پلت فرم غیر رسانا یک مسیر برق گرفتگی بحرانی را حذف می کند. گریت FRP مورد استفاده در این برنامه ها باید مطابقت داشته باشد IEC 61111 یا استانداردهای دی الکتریک معادل و به طور معمول برای ولتاژهای بیش از 30 کیلو ولت آزمایش می شود.

نحوه تعیین و انتخاب محصول مناسب گریتینگ FRP

تعیین گریتینگ FRP به تصمیم گیری در مورد پنج پارامتر مرتبط نیاز دارد. بهینه سازی فقط برای یک مورد - مانند هزینه - بدون در نظر گرفتن سایر موارد اغلب منجر به شکست زودهنگام محصول یا عدم رعایت ایمنی می شود.

• روش ساخت - قالب گیری برای بارگذاری دو طرفه و سهولت برش؛ برای بارهای زیاد و دهانه های طولانی pultruded.
• سیستم رزین - پلی استر برای استفاده عمومی؛ وینیل استر برای مقاومت شیمیایی؛ فنولیک برای عملکرد آتش
• عمق پنل - با دهانه سازه و بار اعمال شده تعیین می شود. از جداول بار سازنده استفاده کنید و حداقل ضریب ایمنی 2.0 را در مقادیر بار نهایی برای کاربردهای عابر پیاده اعمال کنید.
• دیافراگم مشبک - دیافراگم‌های کوچکتر (25×25 میلی‌متر) پشتیبانی بیشتری از پا ایجاد می‌کنند و از افتادن اقلام کوچک جلوگیری می‌کنند. دیافراگم های بزرگتر (50 × 50 میلی متر) زهکشی بهتری دارند و سبک تر هستند.
• پرداخت سطح - بالای سنگ ریزه (بالاترین مقاومت در برابر لغزش، CoF> 0.8)، رویه مقعر (زهکشی خوب، مقاومت در برابر لغزش متوسط)، یا رویه پوشیده شده (سطح جامد برای شرایط خاص محفظه).

برای پروژه‌ها در بریتانیا، گریت FRP که به عنوان کف محل کار یا پیاده‌رو نصب می‌شود، باید مطابق با این موارد باشد مقررات محل کار (بهداشت، ایمنی و رفاه) 1992 الزامات برای سطوح کف و الزامات بارگذاری ساختاری BS EN 1-1-1991 (Eurocode 1) برای بارهای تحمیلی بر طبقات و راهروها.

نصب، تعمیر و برش گریتینگ FRP در سایت

گریت FRP را می توان با ابزارهای اولیه و بدون تجهیزات باربری سنگین نصب کرد که یکی از مزایای عملی آن نسبت به گریتینگ فولادی در مکان های دورافتاده یا مرتفع می باشد. نکات زیر ملاحظات کلیدی نصب را پوشش می دهد:

برش

توری قالب‌گیری شده با FRP را می‌توان با استفاده از یک تیغه اره مدور با نوک الماس یا یک دیسک ساینده برش داد. 3500-4500 دور در دقیقه . برش گرد و غبار الیاف شیشه ای ریز ایجاد می کند - کارکنان باید از ماسک گرد و غبار FFP3، عینک ایمنی و لباس آستین بلند استفاده کنند. پس از برش، تمام لبه های در معرض دید باید با درزگیر لبه سازگار سازنده یا رزین کاتالیزور مهر و موم شوند تا از نفوذ رطوبت به انتهای فیبر بریده شده جلوگیری شود.

تثبیت و بست

گریت FRP با استفاده از FRP اختصاصی یا سیستم های گیره فولادی ضد زنگ که با میله های بلبرینگ درگیر می شوند، به سازه های پشتیبانی ثابت می شود. پیچ و مهره های استاندارد فولاد ضد زنگ M8 یا M10 با واشرهای با قطر بزرگ برای تثبیت در جاهایی که گیره ها مناسب نیستند استفاده می شود. هرگز از بست های فولادی ملایم یا گالوانیزه استفاده نکنید با توری FRP در محیط های خورنده - خوردگی بست باعث ایجاد لکه، حرکت پانل و در نهایت شل شدن ساختاری قبل از خراب شدن خود پانل FRP می شود.

انبساط حرارتی

FRP دارای ضریب انبساط حرارتی تقریباً است 20-25 × 10-6 / ° C - تقریباً دو برابر فولاد. برای کارکرد طولانی پانل در تاسیسات در معرض دید در فضای باز، شکاف های انبساط 3 تا 5 میلی متر در هر متر طول پانل باید گنجانده شود تا از کمانش پانل در دمای بالا تابستان جلوگیری شود.