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粘接结构在玻璃钢压力膜壳上的应用


    复合材料的胶接技术的应用,初期始于航空航天领域,随着先进复合材料应用领域的不断拓展,这些新材料新技术如今也越来越广泛的应用到民品生产领域。复合材料胶接技术在结构设计上的技术焦点有二个,一个是胶接部分的强度要大于材料基体部分的破坏强度;另一个就是胶接部分长期应用的可靠性。在压力容器应用领域,代表国际最高应用水准的美国锅炉及受压容器规范(ASME),可应用到核电设备上。其提出的标准是材料的爆破压力应大于额定工作压力的6倍;性能可靠性方面提出的标准是额定压力—零压力—额定工作压力……,这样一个交变压力反复作用在压力容器上,以此来检验压力容器的可靠性。今天的复合材料胶接技术已经发展到一个很高的层次,从航空航天再到神五神六,都能看到它们应用的身影。关于复合材料胶接结构的应用,在先进的国际标准上也有应用的实例比如,美国塑料工业协会(SPI)下属的玻璃钢管道协会(FPI)发布的《玻璃钢管道手册》中,在连接系统一章,已经对胶接结构的应用做出了规范。关于胶接结构,在缠绕工艺上早已得到了应用。在缠绕工艺上,制造高压厚壁管道时,厚壁管道不是一次缠绕成型完成的,而是经过二次缠绕成型完成的。在进行二次缠绕成型时,需要在一次缠绕的外管壁上先涂覆一层树脂,然后再进行二次缠绕成型,一次缠绕层和二次缠绕层实质上是胶接到一起的. 我公司生产的压力膜壳,在直管与端头的组合上就采用了胶接结构,胶接层的性能检验采用ASME规范进行验证。在胶接强度的设计上,我们的设计原则是胶接结构的胶接强度大于6倍额定工作压力下产生的轴向力,即:
σb.S>6πR2.P
σb——胶接面的剪切强度;
S——胶接面积
R——膜壳半径;
P——膜壳额定工作压力
    在胶接结构力学性能测试上,我们采用了二种检测项目进行验证,一是短时膜壳在6倍额定工作压力作用下,力学性能的检测;二是长时间用1.5倍的工作压力——零压力——1.5倍工作压力——……这样一个交变压力反复作用于膜壳之上,来检测力学性能的可靠性。
我公司生产的玻璃钢压力膜壳具有较高的性价比,产品质量规范按照ASME标准来制定,对胶接技术进行了大量的实验和探索,取得了一定的成果,今后还预期将胶接技术应用到其它开发的产品上。