玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)具有良好的耐腐蝕性能，在化工防腐領(lǐng)域有很好的應(yīng)用，纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)一直是玻璃鋼業(yè)界專注解決的一個(gè)工藝技術(shù)問題。跟蹤國外玻璃鋼行業(yè)，可以看到國外企業(yè)纏制特大型玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)一般采用以下幾種工藝方案。

    兩種特大型玻璃鋼貯罐制作方法

    美國市場已有纏制直徑為 15～20m的玻璃鋼耐腐蝕貯罐(儲(chǔ)罐)，并且已成功地應(yīng)用于某些侵蝕型的耐腐領(lǐng)域，例如作為濃鹽酸大型容器使用。

    由于這些特大型耐腐蝕玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)的幾何尺寸都很大，在制作及運(yùn)輸方面都存在不少的難題。國外一般采用兩種方法纏繞特大型耐腐蝕貯罐(儲(chǔ)罐)。一種是現(xiàn)場纏繞；另一種是異地纏繞，先在生產(chǎn)車間纏制成型，然后再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行安裝。

    第一種現(xiàn)場纏繞工藝方法，先在現(xiàn)場搭建遮蔽大棚，待殼體纏繞完成后，移走纏繞機(jī)，然后進(jìn)行貯罐(儲(chǔ)罐)組裝。國外大多數(shù)特大型玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)的制造者，均采用“環(huán)向纏繞－短切噴射”的制作方法，即玻璃纖維沿環(huán)向纏繞，并再在纏繞帶部位利用噴射設(shè)備，噴射短切纖維及樹脂的積層。 如湯動(dòng)力(Tankinetics)公司，即采用閉環(huán)螺旋纖維纏繞工藝。

    第二種 Oblation 纏繞工藝方法，也是湯動(dòng)力(Tankinetics)公司首先研制開發(fā)成功的一項(xiàng)纏繞技術(shù)。該公司利用玻璃鋼材料具有一定的柔順性能，在生產(chǎn)車間先纏繞成貯罐(儲(chǔ)罐)殼體，在橫向施加一定壓力后裝車運(yùn)輸?shù)绞褂霉さ兀缓笤倩謴?fù)到原來的圓柱形狀，最后裝配成所設(shè)計(jì)的整體特大型玻璃鋼貯罐(儲(chǔ)罐)。

    特大型玻璃鋼貯罐的FEA設(shè)計(jì)方法

    Tankinetics公司曾承接一項(xiàng)制作直徑為25.15m，高度為3.05m，無頂蓋的玻璃鋼熱鹽水貯罐(儲(chǔ)罐)業(yè)務(wù)。根據(jù)用戶的要求，這一特大型貯罐(儲(chǔ)罐)，擬采用“鑲肩型”結(jié)構(gòu)，即由一個(gè)硬質(zhì)鑲肩與一個(gè)軟質(zhì)鑲肩，相應(yīng)組合拼裝而成。

    由于圓柱殼體的尺寸精度要求很高，必須保證在0.001 R以內(nèi)(R為圓柱體貯罐(儲(chǔ)罐)的半徑)，并且其間采用緊配合方式，而不能采用粘結(jié)工藝，因而在對這種特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及制作方面，都提出了很嚴(yán)格的要求。若采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法，是很難達(dá)到性能的設(shè)計(jì)要求。基于上述情況，該公司采用了“非線性有限元素分析設(shè)計(jì)方法”(FEA)，對這種所用材質(zhì)為各向異性材料，形狀又較為復(fù)雜的制品，進(jìn)行了特殊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。

    該公司采用了美國結(jié)構(gòu)研究和分析公司的COSMOS系統(tǒng)，并建立了FEA分析模型。由于“鑲肩”結(jié)構(gòu)和殼體均呈軸對稱形狀，因而該公司對于貯罐(儲(chǔ)罐)的底部、“鑲肩”、粘結(jié)件和殼體等都運(yùn)用軸對稱的，以大型移動(dòng)平板為元素的設(shè)計(jì)模型。

    這些有限元素在環(huán)向、軸向，或者在徑向上，均呈現(xiàn)各向異性的性能。以開口面的模型作為基面，這一開口元素沿鑲肩，自下而上地開展，自動(dòng)設(shè)計(jì)出基礎(chǔ)面和鑲肩之間的表面形狀。這樣的計(jì)算方法，經(jīng)實(shí)踐證明不但較為切合實(shí)際，而且比較準(zhǔn)確。

    該套FEA設(shè)計(jì)方法，還可按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，對貯罐(儲(chǔ)罐)不同形式受力及其所產(chǎn)生的壓力情況進(jìn)行正確的應(yīng)力分析。為了計(jì)算出由于形變所引起的剛度變化，在每一個(gè)時(shí)間內(nèi)，將改變其所用的剛度矩陣。通過計(jì)算所得的結(jié)果，不僅能表示出所受應(yīng)力的數(shù)值，而且能反映出這種特大型貯罐(儲(chǔ)罐)上“硬鑲肩”的性能表現(xiàn)情況。據(jù)介紹，這種新設(shè)計(jì)的鑲肩結(jié)構(gòu)，至少對三種類型的位移，起到有效的比較重要的效用。

    FEA方法，還可對貯罐(儲(chǔ)罐)低位人孔進(jìn)行應(yīng)力分析，也可計(jì)算出風(fēng)力和地震所產(chǎn)生的應(yīng)力的大小。由于人孔處應(yīng)力較為集中，其周圍元素的密度將得到加強(qiáng)，以便改善其計(jì)算的準(zhǔn)確度。人孔設(shè)計(jì)模型，將與殼體增強(qiáng)材料、法蘭和蓋子等，形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。

    該公司介紹，這種高元素密度的設(shè)計(jì)方法，也同樣適用于其他“鑲肩型”的部件。所采用的FEA軟件，可應(yīng)用于多種載荷狀態(tài)，并可計(jì)算出它所受的應(yīng)力和形變情況。對于風(fēng)力和地震的情況，在所建的新設(shè)計(jì)模型中，均作為正向壓力處理。由于貯罐(儲(chǔ)罐)的直徑很大，縱橫比例很小，因而在計(jì)算地震載荷時(shí)，采用API－650方法計(jì)算。

 

    由于該類貯罐(儲(chǔ)罐)縱橫向的比例很小，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮液體的靜壓力，風(fēng)力或地震均不會(huì)對貯罐帶來較大的應(yīng)力或形變。尤其在貯罐(儲(chǔ)罐)的底部，幾乎全部是由于液體的靜壓壓力，所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力。在貯罐(儲(chǔ)罐)底下部位，由于底部鑲肩的不連續(xù)性，使殼體承受一個(gè)軸向的彎曲載荷，因此必須適當(dāng)增強(qiáng)這個(gè)部位的殼體設(shè)計(jì)。