摘　要：大直徑玻璃鋼儲罐一般在現場制作，國外的大直徑儲罐如果現場制作會大幅增加制作成本，失去競爭優勢。本文利用玻璃鋼基體和增強材料的可設計性，詳細介紹了玻璃鋼壓扁罐的材料選擇、工藝制作及應用前景，為大型玻璃鋼儲罐的制作提出一種新的方法和新的思路。
關鍵詞：玻璃鋼儲罐；大直徑；壓扁；制作工藝；力學性能

１　應用現狀

　　大直徑儲罐一般是指直徑大于4 m的儲罐，傳統的大直徑儲罐一般采用鋼板焊接而成，內部貼敷環氧玻璃鋼防腐襯或防腐材料，這種儲罐存在內襯易脫落、穿孔、使用壽命短、施工困難等缺點，制約了其廣泛應用。玻璃鋼儲罐以樹脂為基體，以纖維為增強材料，采用連續纏繞工藝，具有輕質、高強、耐腐蝕、維修費用低等優點，被廣泛應用于石油、化工、食品釀造、醫藥等領域。
　　隨著工業的發展，大直徑玻璃鋼儲罐的需求量也在逐年增加，這幾年國外市場的需求量更是旺盛，如何降低成本方便運輸是占領國外市場的主要因素。玻璃鋼的顯著特點是可以選擇不同的基體材料和增強材料，耐不同介質的腐蝕，并通過調整基體材料和增強材料的配比以及改變玻璃纖維的分布方向進而獲得不同力學性能的產品。這種特點使玻璃鋼儲罐在結構上為扁化提供了可能。將玻璃鋼儲罐直徑暫時壓扁至適于運輸尺寸的大小，運到現場后，安裝工人重新再對儲罐進行調整安裝，可降低成本，方便運輸，為大直徑玻璃鋼儲罐打開國外市場提供了先決條件。

2　壓扁罐的設計

　　2011年6月，中意公司應國外客戶的需求，制作了一臺直徑為20英尺，高度為18英尺的玻璃鋼儲罐，下面詳細介紹此罐的設計制作。

2.1　原材料選擇
　　玻璃鋼壓扁罐是將儲罐形狀壓成扁平狀。也就是說，儲罐可壓成橢圓形的，直徑中心位置呈束腰形狀，類似阿拉伯數字“8”的形狀。玻璃鋼基體材料和增強材料的種類很多，壓扁儲罐不僅要求基體具有較高延伸率，用來防止扁化過程中出現裂紋；而且還要與玻璃纖維有效地進行結合，滿足儲罐使用條件和壓扁條件。下面給出不同體系的基體材料和增強材料的性能指標。

　　綜合考慮材料的性能和耐腐蝕數據，保證玻璃鋼儲罐茬篚扁后不出現機械損傷，基體材料選用環氧乙烯基樹脂，增強材料選用E玻纖。
2.2　壁厚的選取

　　由于儲罐使用環境為室內，所以風載雪載不予考慮。儲罐的主應力為儲罐內部靜液壓引起的環向應力和軸向應力。參照ASMERTP  1內壓圓筒厚度計算公式，分別計算出儲罐環向和軸向的小允許厚度，取較大值，校核地震荷載是否滿足。
　　環向和軸向小厚度計算公式分別為：

　　式中，p為靜液壓，MPa；Di為內徑，mm；F為設計安全系數，取10；Nax為圓周方向單位長度上的軸向載荷，N／m；Sa為軸向拉伸應力／MPa；Eh為環向拉伸模量／MPa。經計算儲罐壁厚取12 mm。這里，如果儲罐的高徑比值較大，可考慮階梯厚度。
2.3　壓扁所需載荷

　　玻璃鋼壓扁罐是一圓形直筒且壁厚均勻的儲罐，其剛度值可按管剛度考慮，剛度值的大小決定了壓扁載荷的大小。根據GB／T 5352平行板加載試驗法，由初始管剛度確定載荷值：

　　式中，SN為初始管剛度，Pa；L為管長度，m；△y為管垂直方向撓曲值，m；C=(1+△y／(2D)³)無量綱。由上式求得載荷值為150 k g。
　　壓扁后可恢復是壓扁罐設計必須的要求，眾所周知，如果材料所受外載在其彈性范圍之內，那么壓扁恢復后，產品的力學性能不會發生變化。儲罐在剛開始“扁”的時候有剛度，壓到一定程度以后，剛度變小，甚至沒有剛度，即儲罐處于完全失穩狀態。
　　在壓扁的過程中，曲率變小的兩個部位受有較大彎矩作用，層間剪切力增大，纖維／樹脂的交界面是材料整體薄弱的環節，其性能的變化對材料整體有至關重要的作用，由于玻璃鋼層間剪切強度低，這一薄弱環節使得壓扁罐不可能“無限扁”。
2.4　制造工藝
　　玻璃鋼壓扁罐在工廠內生產完成，使用立式纖維纏繞工藝，為了防止變形，截面必須使用具有斷裂延伸率較高的樹脂制成。這樣，在不出現機械損傷的情況下，槽罐被壓扁后可恢復原形。
　　其工序主要包括前期準備、設備調試、罐體制作、吊裝脫模、裝配、包裝等。
　　前期準備：主要包括原材料準備，促進劑準備，固化劑準備，并分開放置，做好標識。
　　設備調試：纏繞機安裝，校核模具圓周尺寸等。
　　罐體制作：按工藝單輸入設計參數，準備好薄膜，按內襯層、結構層依次進行生產，控制要求見管理點控制要求內容。
　　吊裝脫模：根據筒身重量選擇吊車，制定吊裝方案。
　　裝配：按圖紙及工藝單進行管件及外置鋼件的糊制。
　　包裝：按要求制作包裝架。

3　結束語

　　本文結合中意公司的一出口項目，較為詳細地介紹了玻璃鋼壓扁罐的設計、材料選擇和制作工藝。
　　為現場罐的制作提出了一種新的方法。該產品已經安裝使用，驗證了新方法的諸多優勢。隨著大直徑玻璃鋼儲罐應用數量的增加，相信壓扁罐會引發一場新的革命。