一种纤维增强复合材料双壁储油罐及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种纤维增强复合材料双壁储油罐及其制备方法，属石化存储设备领域。该储油罐包括由内壁和外壁复合而成的筒状罐体和封头；在筒状罐体、封头的内壁和外壁之间夹设有由3D中空织物浸渍热固性树脂固化成型的中空层；筒状罐体内壁和外壁所用纤维增强材料为连续纤维增强复合材料。制备步骤包括：用预制模具分别成型2个一端带有封头的半筒状罐体内壁；脱模后将2个半筒状罐体对接成封头密封的筒状罐体内壁；再加工罐体中空层和外壁；后装加强筋及附件。本发明中筒壁结构和两端封头分别成型，其中承载结构用连续纤维复合材料；而次承载结构部分用非连续纤维；其结构合理，质轻、寿命长、耐腐蚀、防渗性能好、免维护、承载性能高，易于实施。
【专利说明】
一种纤维増强复合材料双壁储油罐及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种储油罐及其制备方法;具体讲是一种纤维增强复合材料双壁储油罐及其制备方法。属于石油化工产品存储设备技术领域。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，国内外大量石油产品、天然气、易爆易燃化学品的安全储藏和运输有逐渐受到人们的重视。现有技术中多采用金属制备储油罐，金属储油罐自身质量重、耐腐性差、占地面积大；而且腐蚀后极易发生泄漏，造成储油罐放置位置的地下水和土壤污染，并且由于油品质量的不同，内部沉淀将严重影响储油罐的使用寿命，存在较大的安全隐患。近年来，也有纤维增强复合材料双壁储油罐制备成功的信息，但采用的方法多为短纤维增强喷射工艺成型，其承载能力不高；已不能满足多品种石油化工产品安全存储的需求。
【发明内容】
[0003]为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种非短纤维增强，且具有更高承载能力的纤维增强复合材料双壁储油罐及其制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种纤维增强复合材料双壁储油罐，包括由内壁和外壁复合而成的筒状罐体和与筒状罐体两端一体成型的封头;在筒状罐体的内壁和外壁之间以及在封头的内壁和外壁之间均设置有中空层；中空层为3D中空织物浸渍热固性树脂后与所述内壁、外壁固化为一体成型;所述筒状罐体的内壁和外壁所用的纤维增强材料为连续纤维增强复合材料。
[0005]上述筒状罐体内壁由内至外依次设有内壁导电层、内壁防渗层和内壁结构层;筒状罐体外壁由内至外依次设为外壁结构层和外壁表面层;上述的3D中空织物位于所述内壁结构层和所述外壁结构层之间构成罐体中空层;上述的封头内壁由内至外依次设有封头功能层、封头防渗层、封头结构层;封头外壁由内至外依次设有封头外结构层、封头表面层;3D中空织物位于封头结构层和封头外结构层之间构成封头中空层;所用的3D中空织物的厚度为5-8mm，其芯部为Z向纤维空间形态，所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1:1.0 ?1:1.5。
[0006]上述的内壁导电层由800目铜网浸渍热固性树脂缠绕固化而成，其厚度为0.1?
0.25mm，该层所用的热固性树脂与所用铜网的重量比为1: 1.86?1:2.33;上述的内壁防渗层为40?100g/m2的玻璃纤维毡浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为0.5?1.0mm，该层所用的热固性树脂与所用玻璃纤维编织毡的重量比为1: 1.22?1: 1.50;内壁结构层为由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为3?4mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为I: 1.50?1: 1.86;所述外壁结构层由连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后按照[±45/90/]38的方式缠绕而成，其厚度为6.0?7.0mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维纱的重量比为1: 2.33?1: 3.00;外壁表面层由200g?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.00?1:1.22ο
[0007]上述的封头功能层所用材质、结构、厚度及成型方式均与所述内壁导电层相同；所述封头防渗层由单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30_短纤维并混合热固性树脂后均匀喷射于成型的封头功能层上固化成型，其厚度为1.0?1.5mm，该层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为1: 1.22?1: 1.50;所述封头结构层由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕而成，其厚度为5?6mm，该层热固性树脂所用量与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.50?1: 1.86;所述封头外结构层由400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层顺序采用RTM真空灌注工艺成型，其厚度为6.5?7.5_，所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述封头表面层由200?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂后缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为1: 1.00?1:1.22ο
[0008]在上述筒状罐体的外壁表面层上设有一检测池；该检测池的形状为圆形凹槽，其底面为所述筒状罐体的外壁表面层;所述检测池内装有与外设检测设备联通的检测传感器;在该检测池底部的中心开设有一与所述罐体中空层相通的排气孔，在排气孔的周围均匀分布至少4个与所述罐体中空层相通的注液孔;所述排气孔和所述注液孔的直径相同，均为12?18mm;所述注液孔与所述排气孔之间的间距至少120mm;上述的人孔安装有2个;检测池与2个人孔同轴线且位于2个人孔之间。
[0009]为了实现上述目的，本发明还公开了上述纤维增强复合材料双壁储油罐的制备方法，具体步骤如下:
[0010]I)用预制的一端带有封头且固定在旋转架上的半筒状罐体模具分别成型2个一端带有封头内壁的半筒状的罐体内壁；
[0011]2)在步骤I)成型的封头内壁上进行封头中空层和封头外壁的加工，固化成型为一端带有封头的半筒状的罐体内壁，然后脱模；
[0012]3)将步骤2)脱模的2个半筒状罐体内壁的凹面相对对接，半筒状罐体内壁一端的封头与其对接的另一半筒状罐体的悬空端密封粘接固定，拼接成一个两端带有封头且密闭式的筒状罐体内壁；
[0013]4)在步骤3)所述筒状罐体内壁上依次加工罐体中空层和罐体外壁;成型为所述双壁储油罐的胚体；
[0014]5)在步骤4)所述胚体的筒状罐体外表面轴向间隔设置若干条环状的加强筋，相邻2条加强筋之间的间距为350 — 600mm;用RTM真空灌注工艺成型为带有加强筋的储油罐罐体；
[0015]6)在步骤5)成型的储油罐罐体的筒状罐体面上同轴线开设至少I个安装人孔的孔洞，与所述人孔同轴线还装有检测池，安装吊耳，固化成型为所述纤维增强复合材料双壁储油罐。
[0016]其中，步骤I)所述罐体内壁由内至外依次设有内壁导电层、内壁防渗层、内壁结构层；其中，内壁导电层由800目铜网浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，厚度为0.1?
0.25mm，该层所用的热固性树脂与所用铜网的重量比为1:1.86?1:2.33;内壁防渗层采用40?lOOg/m2的玻璃纤维毡浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为0.5?1.0mm，该层热固性树脂的用量与所用玻璃纤维毡的重量比为1: 1.22?1: 1.50 ;内壁结构层采用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为3?4mm，该层所用的热固性树脂的重量与所用玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述封头内壁由内至外依次设有封头功能层、封头防渗层、封头结构层;其中，封头功能层所用材质、结构、厚度及成型方式均与所述内壁导电层相同；所述封头防渗层由单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30mm短纤维并混合热固性树脂后均匀喷射于成型的封头功能层上固化成型，其厚度为1.0?1.5mm，该层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为1:1.22?1:
1.50;所述封头结构层由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕而成，其厚度为5?6mm，该层热固性树脂所用量与所用的玻璃纤维织物的重量比为1:1.50?1:
1.86;步骤2)中封头中空层和封头外壁加工的具体操作为:先在所述封头内壁内防渗层表面上涂抹热固性树脂2?5遍，取厚度为5?8mm的3D中空织物铺于封头内壁的内防渗层上，再在3D中空织物表面再涂2?5遍的热固性树脂，待热固性树脂完全浸渍后，用铝辊碾压除去溢出的树脂，使其3D中空织物处于直立状态;经固化成型为封头中空层;所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1: 1.0?1: 1.5;所述封头外壁由内至外依次设有封头外结构层、封头表面层;所述封头外结构层由400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层顺序采用RTM真空灌注工艺成型，其厚度为6.5?7.5mm，所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.50?1: 1.86;所述封头表面层由200?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂后缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为 1:1.00 ?1:1.22。
[0017]上述步骤3)在2个一端带有封头的半筒状罐体对接前，还需将2个半筒状罐体的敞口处用角磨机切割打磨出边缘整齐且有坡口粗糙面，用丙酮将表面清理干净再对接操作；再将一移动式缠绕支架固定在两端的封头上;并将筒状罐体内壁吊装于缠绕机上;步骤4)所述罐体中空层和罐体外壁成型的具体操作为:先在吊装于缠绕机上的罐体内壁结构层上涂覆2-5遍热固性树脂，取厚度为5?8mm的3D中空织物铺于内壁结构层上，再在其上涂覆2-5遍热固性树脂，用铝滚碾压使所述热固性树脂充分浸润，除去溢出的热固性树脂，使所述3D织物将所述热固性树脂完全吸附且使其3D织物能够保持直立为止;经固化成型为罐体中空层;所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1:1.0?1:1.5;罐体外壁由内至外为外壁结构层和外壁表面层;其中，外壁结构层用连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后采用缠绕工艺按照[±45/90/]38的方式缠绕而成，其厚度为6.0?7.0mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维纱的重量比为1: 2.33?1: 3.00;外壁表面层采用200g?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备而成，外壁表面层的厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.00?1:1.22ο
[0018]上述步骤5)所述加强筋的横截面为梯形，该梯形的底边长为120?150mm，顶边长为70?80mm，梯形的高度为100?120mm;由400?600g/m2的玻璃纤维织物铺覆成不小于1mm壁厚的预定型体，再用RTM真空灌注工艺制备而成;所用的热固性树脂与玻璃纤维织物的重量比为1:1.5?1:1.86。
[0019]本技术方案中所用的热固性树脂为乙烯基酯树脂，所用的玻璃纤维织物的单位面积质量为200g/m2-1000g/m2。所述的缠绕方式[±45/90/]3s中45°的缠绕角度可为30°?60°中的任一角度。
[0020]由于采用了上述技术方案，本发明具有的有益效果如下:1、双壁储油罐的筒壁结构和两端的封头分别成型，其中所用的纤维增强材料有所区别，由于双壁储油罐的筒壁为承载结构，故而采用连续纤维复合材料制成;两端封头为次承载结构，部分采用非连续纤维复合材料制成;这种成型方式成型的筒壁和封头，其结构设计合理，可充分发挥不同复合材料的承载潜力，具有质轻、寿命长、耐腐蚀、防渗性能好、免维护、可承载等优异性能。2、在罐体筒壁的内壁和外壁之间夹设中空层，该中空层由经、玮纱和连接两个上下表层的Z向纤维构成，中空织物的高度范围在5 —8mm，其芯部Z向纤维空间形态可为“8”、“口” “V”型，由3D中空织物浸渍热固性树脂后固化构成;浸渍热固性树脂后的3D中空织物可形成具有承载能力的中空结构。3、中空结构内相互贯通，当中空层经由检测池注满检测液后，通过设置于检测池中的检测传感器可实时监测液位的变化和液质的变化，从而实现双壁储油罐内成品油渗漏、罐体破裂的监控，及时发出警报信息，有效提高了储油罐的安全性能。4、在检测池区域中心开设一个与罐体中空层相贯通的排气孔和在排气孔周围均匀分布4?6个与罐体中空层相贯通的注液孔，从检测池入口注入检测液，该结构可起到保持罐体中空层内压力平衡的作用，加速检测液的注入速度，缩短设备安装时间。
【附图说明】
[0021]图1为本发明纤维增强复合材料双壁储油罐的整体结构示意图。
[0022]图2为图1B—B’向切面结构示意图。
[0023]图3为图1A—A’向切面结构示意图。
[0024]图4为图3检测池4实例一与筒状罐体连接处的局部放大图。
[0025]图5为图3检测池4实例二与筒状罐体连接处的局部放大图。
[0026]图6为图1中筒状罐体壁的层面结构示意图。
[0027]图7为图1中封头的层面结构示意图。
[0028]图8为图1中加强筋的成型结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明的技术方案做一详细说明:
[0030]如图1、图2、图6、图7所示，本发明的纤维增强复合材料双壁储油罐，由筒状的罐体和罐体两端的封头一体固化而成，其中，两端的封头1、1’；筒状罐体2;两个人孔3、3’；检测池4;加强筋5;吊耳6。
[0031 ]筒状罐体2和该罐体两端的封头1、I’均由内壁、中空层和外壁复合而成;其中，筒状罐体2由内至外依次为设置有罐体内壁21、罐体中空层22和罐体外壁23;两端的封头1、1’结构相同，均由内至外依次为封头内壁11、封头中空层12和封头外壁13。
[0032]在筒状罐体2的外壁表面层沿其轴向以350?600_的间隔均布有多条环向的加强筋5，在筒状罐体2上还对称安装有2组吊耳6、开设有2个垂直穿设于罐体壁且与该筒状罐体内腔相通的人孔3、3’，在其中I个人孔附近设置一检测池4、检测池4区域的中心设置有I排气孔，在该检测池区域内且以该排气孔为中心等角度分布有5?7个进气孔，其中进气孔和排气孔均与罐体中空层22相通。
[0033]在筒状罐体2上安装附件，根据筒状罐体规格的大小，人孔至少装有I个;本实例中安装有两个人孔3、3’；人孔选用市购产品，选用的型号与安装参考《玻璃钢化工设备设计规定》HG/T 20696-1999和《玻璃钢管和管件》HG/T 21633-1991标准进行操作。
[0034]如图3所示，为图1中检测池4的B—B’向切面结构示意图。
[0035]如图4所示，检测池为圆形凹槽，开口处设有检测池密封法兰41，检测传感器42，排气孔43、注液孔44;检测池圆形凹槽的圆周尺寸至少为300mm，高度以满足池壁和封盖不与所用的检测传感器42干涉的要求即可。圆形凹槽的底部为罐体的外壁表面层，排气孔43与罐体中空层相通，其位于检测池底部的中心位置，排气孔43的直径范围在12?18mm;以排气孔43为中心直径至少在250mm的圆周区域均布有至少4个注液孔44，注液孔44的直径范围与排气孔43的直径范围相同；为了固定检测传感器42，可在排气孔43内径处套装一个用热固性树脂与罐体外表面粘接的圆管45作为固定检测传感器的底座，该圆管45的规格以所选用的检测传感器42的规格为依据，进行确定。
[0036]如图5所示，检测池中检测传感器42安装的另一方案，将检测传感器底端悬空，通过调节该检测池入口处法兰封盖中接口的松紧，控制进入检测池内的检测传感器尾部信号线的长度，以实现传感器的悬空布置;尾部信号线的另一端与外设的检测设备输入端连接。
[0037]如图3、图4、图5所示，检测池4为用玻璃钢手糊制备而成壁厚不小于3mm的容器，该容器呈圆形凹槽状，大小以可完整包容注液孔44和排气孔43并可将检测传感器42包容其中为准，即圆周尺寸不小于300mm，高度以满足池壁和封盖不与传感器干涉的要求即可。检测池4的安装按照《玻璃钢化工设备设计规定》HG/T20696-1999中的附件安装规定的要求进行。
[0038]如图6所示，筒状罐体的侧壁为复合层，其由内至外依次设置有罐体内壁21、罐体中空层22、罐体外壁23;其中，罐体内壁21由内至外依次设有内壁导电层、内壁防渗层、内壁结构层;其中，内壁导电层由800目铜网浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，厚度为0.1?0.25mm，该层所用的热固性树脂与所用铜网的重量比为1:1.86?1:2.33;内壁防渗层采用40?100g/m2的玻璃纤维毡浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为0.5?
1.0_，该层热固性树脂的用量与所用玻璃纤维毡的重量比为1:1.22?1: 1.50;内壁结构层采用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为3?4_，该层所用的热固性树脂的重量与所用玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86。
[0039]罐体外壁23由内至外为外壁结构层和外壁表面层;其中，外壁结构层用连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后采用缠绕工艺按照[±45/90/]38的方式缠绕而成，其厚度为6.0?7.0_，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维纱的重量比为1:2.33?1:3.00;外壁表面层采用200g?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备而成，外壁表面层的厚度为0.2?
0.5_，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.00?1: 1.22。
[0040]罐体中空层22选用3D中空织物；3D中空织物为市购产品，其织造厚度为5.0?8.0mm;将3D中空织物浸渍热固性树脂后粘结于罐体内壁21的内壁结构层上固化成型，所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1: 1.0?1: 1.5;3D中空织物的另一面以相同方式，通过热固性树脂将其与罐体外壁23的外壁结构层固化成型。
[0041]如图7所示，位于罐体两端的封头为复合层，该封头由内至外依次设置有封头内壁
I1、封头中空层12和封头外壁13;其中，封头内壁11从内至外依次是封头功能层、封头防渗层、封头结构层;封头功能层所用材质、结构、厚度及成型方式均与内壁导电层相同；封头防渗层采用单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30mm短纤维并混合热固性树脂后均匀喷射于成型的封头功能层上固化成型，其厚度为1.0?1.5mm，该层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为I: 1.22?1: 1.50;封头结构层采用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为5?6mm，该层热固性树脂所用量与所用的玻璃纤维织物用量的重量比为I: 1.50?1:1.86ο
[0042]封头外壁13由内至外依次设有封头外结构层、封头表面层;封头外结构层由400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层顺序采用RTM真空灌注工艺成型，封头外结构层的厚度为6.5?7.5mm，所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86。封头表面层由200?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备得到，其厚度为0.2?0.5mm，该层树脂与纤维的重量比为I: 1.00?1:1.22ο
[0043]封头中空层12选用3D中空织物；3D中空织物为市购产品，其织造厚度为5.0?8.0mm;将3D中空织物浸渍热固性树脂后粘结于封头内壁11的封头结构层上固化成型，所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1: 1.0?1: 1.5;3D中空织物的另一面以相同方式，通过热固性树脂将其与封头外壁13的外结构层固化一体而成型。
[0044]如图8所示，加强筋在筒状罐体的外壁3沿轴向以350?600mm的间隔环向均布，每条加强筋的横截面为梯形，尺寸分别为下底120?150mm，上底70?80mm，高度为100?120mm。在罐体外壁加强筋位置采用泡沫做基底，其上用400?600g/m2的玻璃纤维织物铺覆成不小于1mm壁厚的预定型体，并采用RTM灌注工艺制备而成；制备加强筋所用的热固性树脂与玻璃纤维织物的重量比为1: 1.5?1: 1.86。
[0045]本发明的还公开了上述纤维增强复合材料双壁储油罐的成型方法，包括在预设的一端带有封头的半筒状罐体模具上进行加工，分别成型为2个一端带有封头的半筒状的罐体内壁，脱模后，再将2个半筒状的罐体内壁对接，构成两端为封头的筒状罐体内壁的整体结构;具体步骤如下:
[0046]I)半罐体筒体内壁的制作
[0047]取一端带有封头的半筒状罐体模具并安装于旋转架上，在其上铺设聚酯薄膜，启动动力装置使该模具绕芯轴转动；
[0048]在转动模具的半筒状罐体部位上喷射热固性树脂，并以缠绕方式铺设I层800目铜网，铜网的厚度为0.1?0.25mm;喷射的热固性树脂与所用铜网的重量比为1: 1.86?1:2.33，完全浸渍后固化成型为内壁导电层；
[0049]内壁导电层固化后，在内壁导电层表面采用40?lOOg/m2玻璃纤维织物浸渍热固性树脂以缠绕工艺制备得到内壁防渗层，其厚度为0.5?1.0mm，内壁防渗层所用的热固性树脂与纤维的重量比为1: 1.22?1: 1.50;
[0050]内壁防渗层固化后，在内壁防渗层表面再采用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂以缠绕工艺制备得到内壁结构层，其厚度为3?4mm，内壁结构层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.50?1:1.86ο
[0051]2)封头内壁的制作；
[0052]在半筒状模具一端的封头上铺设聚酯薄膜，启动动力装置使该模具绕芯轴转动；
[0053]在旋转模具的表面上喷射热固性树脂并以缠绕工艺铺设I层800目铜网作为封头功能层，厚度为0.1?0.25mm;封头功能层所用的热固性树脂与所铺铜网的重量比为1:1.86?1:2.33，完全浸渍后固化成型为封头功能层；
[0054]封头功能层固化后，在该层表面上采用单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30mm短纤维并混合树脂后均匀喷射制备得到封头防渗层，其厚度为1.0?1.5mm，封头防渗层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为1: 1.22?1: 1.50;
[0055]封头防渗层固化后，在其表面上用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备得到封头内结构层，其厚度为5?6mm，封头内结构层中所用的热固性树脂与缠绕用玻璃纤维织物的重量比为I: 1.50?1:1.86ο
[0056]3)封头中空层的制作
[0057]在脱模后的封头内结构层外表面涂抹热固性树脂2?3遍，将厚度为5.0?8.0mm的3D中空织物铺设在其上，再涂抹2 — 3遍热固性树脂，使3D中空织物完全浸渍于热固性树脂中，固化后得到封头中空层。其中，所用的3D织物为市购产品。
[0058]所用的3D中空织物由经、玮纱和连接两个上下表层的Z向纤维构成，中空织物的织造高度范围为5.0?8.0mm，其芯部Z向纤维空间形态可为“8”、“口”或“V”字型；3D中空织物充分浸润热固性树脂后，该3D中空织物在热固性树脂的支撑下能够保持直立状态；
[0059]4)封头外壁结构的制作
[0060]在固化后的封头中空层外表面上，连续制备封头外壁。封头外壁从内至外依次是封头外结构层、封头表面层。
[0061 ]在封头上将400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层设计顺序采用RTM真空灌注工艺制备得到外结构层，其厚度为6.5?7.5mm，该层所用的热固性树脂与所用玻璃纤维织物的重量比为1:1.50?1:1.86;
[0062]封头外结构层固化后，在其上将200g?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备得到封头外表面层，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所用玻璃纤维织物的重量比为1:1.00?1:1.22。
[0063]5)两个一端成型有封头的半筒状罐体的拼接
[0064]将按步骤4方法制备得到的两个一端带有封头的半筒状罐体内壁的敞口处采用角磨机切割打磨出边缘整齐且有坡口粗糙面，并用丙酮交将表面清理干净，然后进行对接操作。对接时，于接缝坡口处填充碎玻璃纤维进行找平，并采用幅宽不小于10mm的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂铺设于罐体两侧，将一端带的封头的半筒状罐体内壁的悬空端与另一半筒状罐体内壁的封头端对接成一个两端封头封闭的筒状罐体内壁；
[0065]用浸渍热固性树脂的玻璃纤维织物将移动式缠绕支架固定于两端封头上，并将筒状罐体吊装于缠绕机上。
[0066]6)罐体中空层的制备
[0067]采用与步骤3相同的工艺将浸渍有热固性树脂的3D中空织物铺设在按步骤5)制备的筒状罐体的内壁结构层表面。
[0068]7)罐体外壁的制备
[0069]在已完成固化的内壁中空层表面上依次制备外壁结构层和外壁表面层；
[0070]在圆筒段上采用连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后采用缠绕工艺按照[±45/90/]3s缠绕得到外结构层，其厚度为6.0?7.0mm，该层树脂与纤维的重量比为1:2.33?1:3.00；
[0071]在外结构层固化后，在外结构层表面层采用200g?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备得到表面层，其厚度为0.2?0.5mm，该层树脂与纤维的重量比为1:1.0O?1:
1.22ο
[0072]8)加强筋的制备
[0073]每条加强筋的横截面为梯形，其下底边为120?150mm，上底边为70?80mm，高度为100?120mm。在罐体外壁设计好的加强筋位置，用上述尺寸的泡沫做基底，在罐体外壁的表面沿轴向以350?600mm的间隔环向均布;其上再用400?600g/m2的玻璃纤维织物铺覆成不小于1mm壁厚的预定型体，并采用RTM真空灌注工艺制备而成;制备加强筋所用的热固性树脂与玻璃纤维织物的重量比为1: 1.5?1: 1.86。
[0074]9)附件安装
[0075]在制备得到的储油罐罐体上采用手糊工艺安装附属件。如人孔装配、注液孔和排气孔开设、检测池装配等。所用的附属件均为市购产品。
[0076]人孔的选择与安装可参考《玻璃钢化工设备设计规定》HG/T 20696-1999和《玻璃钢管和管件》HG/T 21633-1991中的具体操作。
[0077]检测池采用手糊工艺制备出壁厚不小于3mm的容器，大小以可完整包容注液孔和排气孔并可将传感器包容其中为依据，即圆周尺寸不小于300_，高度以满足池壁和封盖不与传感器干涉的要求即可。在检测池底部的中心位置开设一与罐体中空层相通的排气孔，直径为12?18_;以排气孔为中心的直径不小于250_的圆周上均匀分布开设有至少4个注液孔，注液孔的直径12?18mm，于。排气孔的内径上套接一个圆管作为固定检测传感器的底座，该圆管的尺寸大小以可容纳所选用检测传感器为准。检测传感器的另一种安装方式，是将检测传感器底端悬空，通过调节该检测池入口处法兰封盖中接口的松紧，控制进入检测池内的检测传感器尾部信号线的长度，以实现传感器的悬空布置;尾部信号线的另一端与外设的检测设备输入端连接。检测池的安装可参考《玻璃钢化工设备设计规定》HG/T20696-1999中的附件安装要求。
[0078]其中，人孔将实现罐体内外的贯通，而注液孔和排气孔将透过外罐壁实现检测池与中空层相贯通。
[0079]各附件安装完毕后，对罐体进行外观和质量检测，修复喷漆。
[0080]本发明所用的热固性树脂为乙烯基酯树脂，所用的玻璃纤维织物的单位面积质量为200?1000g/m2。其中，缠绕方式[±45/90/]3s中45°的缠绕角度可为30°?60°中的任意角度。
[0081]本发明制备的纤维增强复合材料双壁储油罐，涉及的规格为:直筒直径为1.9m、
2.2m、2.4m和2.6m的罐体，通过直段的长度的变化可设计出容积为20m3、30m3、50m3、60m3等规格的双壁储油罐。
【主权项】
1.一种纤维增强复合材料双壁储油罐，包括由内壁和外壁复合而成的筒状罐体和与筒状罐体两端一体成型的封头;其特征在于:所述筒状罐体的内壁和外壁之间以及所述封头的内壁和外壁之间均设置有中空层;所述中空层为3D中空织物浸渍热固性树脂后与所述内壁、外壁固化为一体成型;所述筒状罐体的内壁和外壁所用的纤维增强材料为连续纤维增强复合材料。2.如权利要求1所述的纤维增强复合材料双壁储油罐，其特征在于:所述筒状罐体内壁由内至外依次设有内壁导电层、内壁防渗层和内壁结构层;所述筒状罐体外壁由内至外依次设为外壁结构层和外壁表面层;所述3D中空织物位于所述内壁结构层和所述外壁结构层之间构成罐体中空层;所述封头内壁由内至外依次设有封头功能层、封头防渗层、封头结构层;封头外壁由内至外依次设有封头外结构层、封头表面层;所述3D中空织物位于所述封头结构层和所述封头外结构层之间构成封头中空层;所述3D中空织物的厚度为5-8mm，其芯部为Z向纤维空间形态，所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1: 1.0?1: 1.5。3.如权利要求2所述的纤维增强复合材料双壁储油罐，其特征在于:所述内壁导电层由800目铜网浸渍热固性树脂缠绕固化而成，其厚度为0.1?0.25mm，该层所用的热固性树脂与所用铜网的重量比为1:1.86?1:2.33;所述内壁防渗层为40?100g/m2的玻璃纤维毡浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为0.5?1.0mm，该层所用的热固性树脂与所用玻璃纤维编织毡的重量比为I: 1.22?1: 1.50;内壁结构层为由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为3?4mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述外壁结构层由连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后按照[±45/90/]38的方式缠绕而成，其厚度为6.0?7.0mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维纱的重量比为1:2.33?1: 3.00;外壁表面层由200g?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为 1:1.00 ?1:1.22。4.如权利要求3所述的纤维增强复合材料双壁储油罐，其特征在于:所述封头功能层所用材质、结构、厚度及成型方式均与所述内壁导电层相同；所述封头防渗层由单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30mm短纤维并混合热固性树脂后均匀喷射于成型的封头功能层上固化成型，其厚度为1.0?1.5mm，该层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为1:1.22?1: 1.50 ;所述封头结构层由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕而成，其厚度为5?6mm，该层热固性树脂所用量与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述封头外结构层由400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层顺序采用RTM真空灌注工艺成型，其厚度为6.5?7.5mm，所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述封头表面层由200?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂后缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为1:1.00 ?1:1.22。5.如权利要求1一4任一项所述的纤维增强复合材料双壁储油罐，其特征在于:在所述筒状罐体的外壁表面层上设有一检测池;该检测池的形状为圆形凹槽，其底面为所述筒状罐体的外壁表面层;所述检测池内装有与外设检测设备联通的检测传感器;在该检测池底部的中心开设有一与所述罐体中空层相通的排气孔，在排气孔的周围均匀分布至少4个与所述罐体中空层相通的注液孔;所述排气孔和所述注液孔的直径相同，均为12?18mm;所述注液孔与所述排气孔之间的间距至少120mm;所述人孔装有2个。6.一种纤维增强复合材料双壁储油罐的制备方法，包括由内壁和外壁复合而成的筒状罐体和与筒状罐体两端一体成型的封头;在筒状罐体的内壁和外壁之间以及在所述封头的内壁和外壁之间均设置有中空层的步骤;所述中空层为3D中空织物浸渍热固性树脂后与所述内壁、外壁固化为一体成型;所述筒状罐体的内壁和外壁所用的纤维增强材料为连续纤维增强复合材料;它还包括有如下步骤: 1)用预制的一端带有封头且固定在旋转架上的半筒状罐体模具分别成型2个一端带有封头内壁的半筒状的罐体内壁； 2)在步骤I)成型的封头内壁上进行封头中空层和封头外壁的加工，固化成型为一端带有封头的半筒状的罐体内壁，然后脱模； 3)将步骤2)脱模的2个半筒状罐体内壁的凹面相对对接，半筒状罐体内壁一端的封头与其对接的另一半筒状罐体的悬空端密封粘接固定，拼接成一个两端带有封头且密闭式的筒状罐体内壁； 4)在步骤3)所述筒状罐体内壁上依次加工罐体中空层和罐体外壁;成型为所述双壁储油罐的胚体； 5)在步骤4)所述胚体的筒状罐体外表面轴向间隔设置若干条环状的加强筋，相邻2条加强筋之间的间距为350 — 600mm;用RTM真空灌注工艺成型为带有加强筋的双壁储油罐胚体； 6)在步骤5)成型的双壁储油罐胚体的筒状罐体面上同轴线开设至少I个安装人孔的孔洞，与所述人孔同轴线还装有检测池，安装吊耳，固化成型为所述纤维增强复合材料双壁储油罐。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:步骤I)所述罐体内壁由内至外依次设有内壁导电层、内壁防渗层、内壁结构层;其中，内壁导电层由800目铜网浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，厚度为0.1?0.25_，该层所用的热固性树脂与所用铜网的重量比为1:1.86?1:2.33;内壁防渗层采用40?100g/m2的玻璃纤维毡浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为0.5?1.0mm，该层热固性树脂的用量与所用玻璃纤维毡的重量比为1:1.22?1:1.50;内壁结构层采用400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕工艺制备而成，其厚度为3?4mm，该层所用的热固性树脂的重量与所用玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1: 1.86;所述封头内壁由内至外依次设有封头功能层、封头防渗层、封头结构层；其中，封头功能层所用材质、结构、厚度及成型方式均与所述内壁导电层相同；所述封头防渗层由单股纱穿过树脂喷射枪被裁减为25?30mm短纤维并混合热固性树脂后均匀喷射于成型的封头功能层上固化成型，其厚度为1.0?1.5mm，该层所用的热固性树脂与所用单股纱的重量比为I: 1.22?1: 1.50;所述封头结构层由400?800g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂采用缠绕而成，其厚度为5?6mm，该层热固性树脂所用量与所用的玻璃纤维织物的重量比为1: 1.50?1:1.86；步骤2)中封头中空层和封头外壁加工的具体操作为:先在所述封头内壁内防渗层表面上涂抹热固性树脂2?5遍，取厚度为5?8mm的3D中空织物铺于封头内壁的内防渗层上，再在3D中空织物表面涂抹2?5遍的所述热固性树脂，待热固性树脂完全浸渍后，用铝辊碾压除去溢出的热固性树脂，使其3D中空织物处于直立状态;经固化成型为封头中空层;所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1:1.0?1:1.5;所述封头外壁由内至外依次设有封头外结构层、封头表面层;所述封头外结构层由400?600g/m2的玻璃纤维织物按照铺层顺序采用RTM真空灌注工艺成型，其厚度为6.5?7.5_，所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为1:1.50?1:1.86;所述封头表面层由200?400g/m2的玻璃纤维织物浸渍热固性树脂后缠绕而成，其厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所述玻璃纤维织物的重量比为1: 1.00?1: 1.22。8.如权利要求7所述的成型方法，其特征在于:步骤3)在2个一端带有封头的半筒状罐体对接前，还需将2个半筒状罐体的敞口处用角磨机切割打磨出边缘整齐且有坡口粗糙面，用丙酮将表面清理干净再对接操作;再将一移动式缠绕支架固定在密闭式的所述筒状罐体内壁的两端封头上，并将该筒状罐体内壁吊装于缠绕机上;步骤4)所述罐体中空层和罐体外壁成型的具体操作为:先在吊装于缠绕机上的罐体内壁结构层上涂覆2-5遍热固性树脂，取厚度为5?8mm的3D中空织物铺于内壁结构层上，再在其上涂覆2-5遍热固性树脂，用铝滚碾压使所述热固性树脂充分浸润，除去溢出的热固性树脂，使所述3D织物将所述热固性树脂完全吸附且使其3D织物能够保持直立为止，经固化成型为罐体中空层;所用的热固性树脂与所用的3D中空织物的重量比为1: 1.0?1: 1.5;罐体外壁由内至外为外壁结构层和外壁表面层;其中，外壁结构层用连续玻璃纤维纱浸渍热固性树脂后采用缠绕工艺按照[±45/90/]38的方式缠绕而成，其厚度为6.0?7.0mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维纱的重量比为1:2.33?1: 3.00;外壁表面层采用200g?400g/m2的玻璃纤维织物以缠绕工艺制备而成，外壁表面层的厚度为0.2?0.5mm，该层所用的热固性树脂与所用的玻璃纤维织物的重量比为I: 1.00?1:1.22ο9.如权利要求6— 8任一项所述的制备方法，其特征在于:步骤5)所述加强筋的横截面为梯形，该梯形的底边长为120?150mm，顶边长为70?80mm，梯形的高度为100?120mm;由400?600g/m2的玻璃纤维织物铺覆成不小于1mm壁厚的预定型体，再用RTM真空灌注工艺制备而成;所用的热固性树脂与玻璃纤维织物的重量比为1: 1.5?1: 1.86。10.如权利要求9所述的纤维增强复合材料双壁储油罐，其特征在于:所述热固性树脂为乙烯基酯树脂，所述的玻璃纤维织物的单位面积质量为200g/m2-1000g/m2。
【文档编号】B65D90/48GK105905456SQ201610448290
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】黄其忠, 胡照会, 张林文, 高红成, 彭玉刚, 黄勇
【申请人】北京玻钢院复合材料有限公司