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冷却塔的装配、连接、修补和增强

发布日期:2017-01-18   点击数: 1532

无论是逆流式、横流式还是逆横流组合式,整塔均由数块玻璃钢制品的左右、上下组合(拼装)而成,均存在着大量的连接工作,分为机械连接和胶接两种,实践中均要用到。

两种连接的优缺点

机械连接是使用螺栓或铆钉连接;胶接是通过各类黏结剂或黏结剂与玻璃纤维复合的一部分与另一部胶接在一起。在实际加工中可以采用胶接和机械连接的复合连接形式。

1. 机械连接的优缺点

1 )优点

1 )连接强度和可靠性高,抗剥离能力大,分散性小;

2 )不需要对制件表面进行处理;

3 )连接制件适应环境能力强,工作温度宽;

4 )操作简单,对连接质量影响因素少;

5 )抗高温、抗蠕变能力强;

6 )易于拆卸、组合、检查。

2 )缺点

1 )制件表面连接处易凹凸不平,影响外观;

2 )连接制件层合板开孔受力不均,易应力集中;

3 )金属与FRP 之间易产生腐蚀,影响长期连接强度;

4 )劳动强度较大。接头重量大;

5 )承载能力低,一般为无开口时极限强度的20 %~50 %;

6 )总的结构连接效率低。

2. 胶接

1 )优点

1 )整体结构重量比机械连接少10 %~20 %;

2 )塔体表面平整光滑、美观;

3 )胶接的胶层具有优良的抗电化学腐蚀性和电绝缘性,绝热、隔声、透无线电波,密封性好;

4 )宜连接薄壁结构、夹芯结构;

5 )无论同种或异种材料均可固定与连接;

6 )不会因钻孔引起应力集中,纤维切断,不会成为承载横剖面;

7 )连接元件上裂纹不易扩展,密封性好,成本较低。

2 )缺点

1 )工作温度范围较窄;

2 )胶层易被剥离;

3 )产品性能分散性大,连接性能随温度变化逐渐降低,难以检验;

4 )表面处理及胶接过程控制要求较严;

5 )接触表面需仔细处理;

6 )无损探伤困难,不可拆卸。

机械连接

1. 机械连接塔遇到的几种破坏形式

机械连接常用的是螺、铆、钉等紧固件,会使冷却塔塔体遭到以下几种破坏形式。

1 )拉劈破坏,玻璃钢塔体及配件在连接处因拉劈而遭破坏;

2 )拉挤破坏,因螺钉等装配连接过紧而将连接处玻璃钢压坏;

3 )剪力破坏,玻璃钢连接处因装配不平,受剪力作用而断裂破坏;

4 )拉件破坏,玻璃钢连接处在拉伸力作用下破坏;

5 )螺栓拔出时,造成连接部分破坏。

为此必须要注意以下两点:

1 )连接件的挤压强度,与其他材料的机械连接性能类似,FRP 强度与机械构件的直径d 与连接件厚度h 有密切关系,d 与h 比例过大,挤压强度会有较大下降,如d =4h ,销钉连接的玻璃钢强度下降30 %。 (2 )连接件的拉伸强度和剪切破坏强度,要注意边距、端距、钉距之间的合理比例。钉距一般采用5d ,即为开口直径的5 倍,至少也要取4d 。端距、边距(上下为边,左右为端,即开孔与边缘距离)与连接件厚度h 有关,h 较小,开口应与边缘较远。推荐值见表11-15 ,并见图11-9 。

2. 机械连接的形式

机械连接形式见表11-16 。

玻璃钢冷却塔一般均以单块拼装成整塔,块与块之间基本上均采用机械连接,常用的机械连接及螺栓连接见图11-8、图11-10 。螺栓连接可能对玻璃钢造成破坏的几种形式见图11-11 。

机械连接时,有时还可配合木块、金属等材料调节d /h 增加强度。图11-12~图11.15是木块、金属三角构件与玻璃钢连接直角示意图。



胶接


胶接在玻璃钢冷却塔中会经常使用,是连接的重要方法之一。如逆流塔收缩段,因受风筒上风机、电机荷载的影响,该处(收缩段起点弯曲处)最易断裂,就用胶接予以加强。胶接实际上是真实含义的玻璃制作,从图11-16 的手工成型胶接过程可见,操作不似机械连接简单易行,也无常规准则,根据经验操作运用。

胶接的总原则是胶层受力均匀,尽量增大胶接面积,提高接头承载能力,减少应力集中、劈裂、剥离、冲击荷载、层间剥离,以求较理想的效果。

1. 表面处理

表面凹凸不平、粘有油污、尘埃、水分或者表面虽平整却已形成各类胶黏物质膜层材料等,都会影响胶接强度和效果。在胶接前需要进行表面加工或表面处理,针对不同方法主要是机械处理和化学处理两种。

1 )机械处理

用砂纸打磨除去表面有机物,使表面粗糙度控制在0.8~3μm ,用毛刷除去表面粉末,用丙酮或四氯化碳脱脂除尘后吹干。

2 )化学处理

用四氯化碳、丙酮、汽油等有机溶剂擦洗,然后在被胶接表面敷盖含蜡玻璃布,胶接前再将其剥离。 2. 胶黏剂 胶黏剂通常由如下几种组分组成。

1 )黏料

主要是合成树脂和合成橡胶,如酚醛、环氧、聚酯、有机硅等热固性树脂;聚丙烯酸脂、聚乙烯醇缩醛等热塑性树脂。合成橡胶主要为丁晴橡胶、氯丁橡胶等。热固性树脂可反应的官能团越多,交联密度越大,内聚力越强,黏接强度越大,弹性模量也较大,抗蠕变、耐溶剂、耐化学腐蚀等特性也较好。热塑性树脂是线形分子,只能与热固性树脂配合使用,利用它的黏附性、柔韧性进行改性。橡胶是用来提高冲击、弯曲、剥离强度。

2 )固化剂

使用的固化剂及固化机理与前述的本章第3 节论述相同,不再讨论。

3 )填料

胶黏剂常加填料,作用是提高内聚力和胶接强度。原则为有适宜的黏度,能被胶润湿,有较理想的胶接强度及胶接性能。

基本要求为:表面活性大;不含结晶水,并且干燥;呈中性或弱碱性;与其他组分不起化学反应,不腐蚀被胶物;粉状填料粒度要小。

常用的填料有:石英粉、滑石粉、石棉粉、氧化铝粉、瓷粉、金属粉及其他金属氧化物粉。

4 )溶剂

用于调节胶黏剂的黏度,以便加工。胶黏剂若挥发速度太快,因内部溶剂来不及挥发而容易产生气泡;若挥发太慢,会有溶剂残留,影响强度。常用的溶剂是活性稀释剂,环氧胶黏剂中可用环氧苯基醚、环氧氯丙烷等。含溶剂的胶黏剂,涂后应晾干一些时间,使黏度增加再胶接。

3. 热塑性塑料连接

热塑性塑料因自身优势,具有使溶剂将玻璃钢接触微溶,使其胶接或通过加热使接触面熔解,再加压使其胶接,是新型的胶接方式,如通过微波对两个压闭很紧的材料加热,使它们合二而一。这种方法一般用于相同塑料的胶接,不同塑料或塑料与其他材料的胶接,还是要用胶黏剂胶接。热固性塑料固化后因不溶不熔只能用胶黏剂胶接。

用溶剂胶接时,要使溶剂挥发掉,叠合后应施加一定压力。

4. 胶接形式

胶接形式见表11-17 。

在实际中,可根据需要选用机械连接或胶接,更可以同时采用两种连接,发挥两种连接的优点。图11-16′是胶接过程中纤维正确取向示意图。图11-17、图11-18 是板、管、棒连接形式。



修补

1. 修补 玻璃钢在加工过程或使用维护过程中会出现缺陷和损伤。如手糊铺贴与固化成型中产生的孔隙、分层、脱胶、夹杂、贫胶、富胶、树脂固化不全、纤维弯曲、铺贴顺序错误、纤维空隙;机械加工和装配时产生的刻痕、擦伤、撞击、碰撞、脱胶、纤维断裂、钻孔不直、拧紧过力等引起的结构异常不符合设计要求等,均应进行修补。

可修复存在的缺陷是玻璃钢和玻璃纤维胶凝复合材料的突出特点,这些修复,几乎全部采用手工,而玻璃钢的连接,不论是机械连接还是胶接连接,在很大程度上也是对玻璃钢修补、增强的措施。

玻璃钢的修补可分为表面损伤修补和结构损伤修补。表面损伤的修补多于结构损伤的修补。其修补过程与玻璃钢模具及其他制品的修补方式相同,其修补流程如图11-19所示。

用锯条或砂轮仔细剖刮表面皱纹,在胶衣破裂处铲成V 型缺口;用压缩空气吹掉灰尘,用丙酮清晰;用毛笔蘸胶衣树脂等仔细填补,尽可能使其平整或稍高于原表面;涂敷表面,覆盖塑料薄膜;待树脂完全固化后用砂纸按细度顺序依次打磨。

对于较小缺陷或损伤可用非补强板修补,对于较大损伤应用补强板修补,但实际上采用混合形式。对于大的裂缝和断裂,应采用树脂压注和补强相结合。先用丙酮将裂缝清洗干净,除去凸出毛刺,风干,注入树脂胶液,贴补玻璃钢。对于断裂部位,还应对玻璃钢加固板用螺栓铆补强。

2. 腻子

腻子和胶接剂是玻璃钢成型和维修中不可缺少的材料。腻子又名胶泥,本身也是一种胶接剂,而胶接剂的主要成分之一又是填料。腻子主要用途是做填充材料、胶接剂、补强式隔热材料、装饰材料。

腻子作为玻璃钢修补的主要材料,包括聚酯树脂腻子、环氧树脂腻子和一些树脂涂料腻子。

1 )对填补用腻子的要求

1 )具有良好的涂刮性、干燥固化性和打磨性。

2 )具有良好的填平性,收缩率小。

3 )对底材(修补的FRP 材料)的附着力要好,腻子层应具有一定的机械强度。

4 )对需涂刷的修补件,要求对漆的吸收性小,并与涂漆层有良好附着性。

2 )腻子配制

1 )将未加引发剂已混匀的腻子放在一平板上按规定使用量添加引发剂。

2 )用刮板充分搅拌,使其充分均匀混合。

3 )因腻子是快速固化材料。应准确估计用量和作业时间,以免混料过多,造成浪费。

4 )混合腻子的平板可为贴面板、金属板或玻璃钢板,可用丙酮或喷漆稀料清洗。

3 )腻子涂刮

1 )因树脂腻子固化后有收缩,故需多刮一些。

2 )刮刀应倾斜45°左右。

3 )腻子软硬要适中,过硬易产生拉孔,过软易流挂。

4 )当中途腻子用完而追加腻子时,应稍从前面重新拉刮板。

5 )在圆角处涂刮腻子要缓慢,以免形成空洞。

4 )打磨腻子

1 )干磨砂布(纸)应在充分去除水分后使用。不应使用砂粒散落的砂布(纸),因这种砂布(纸)会划伤其他部位,反而使打磨效果变差。

2 )水砂纸必须用水打磨。打磨时不应有明显发热。

3 )宜用水片或橡胶作垫块,以利提高打磨效率和质量,圆角处宜用管状物作垫补进行打磨。

4 )打磨时要认真仔细,利用手感和光线的反射进行光洁度观察。







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