楊建國(guó)

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

玻璃鋼（Fiber Reinforced Plastic，F(xiàn)RP）是一種以高分子有機(jī)樹(shù)脂為基體的復(fù)合材料，還是一種具有重要技術(shù)的復(fù)合材料，具有很多優(yōu)點(diǎn)。玻璃鋼的絕熱性也非常好，是一種優(yōu)良的絕熱材料。除此之外，相對(duì)于其他的金屬或者是非金屬來(lái)說(shuō)，那些常規(guī)材料的應(yīng)用都是需要根據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品來(lái)確定材料的，但是玻璃鋼的制備卻具有可設(shè)計(jì)性和成本可控性，這也是為什么玻璃鋼技術(shù)在化工行業(yè)能夠廣泛運(yùn)用的重要原因。

1 玻璃鋼概述

1.1 玻璃鋼的概念

玻璃鋼又被稱作是玻璃纖維增強(qiáng)塑料，這種材料是以玻璃纖維以及其他的制品（比方說(shuō)玻璃布、帶等）為增強(qiáng)材料，然后再以高分子的有機(jī)樹(shù)脂作為基體共同構(gòu)成的復(fù)合材料。

1.2 玻璃鋼的基本特性

關(guān)于玻璃鋼的特性，主要是表現(xiàn)在增強(qiáng)材料和高分子有機(jī)樹(shù)脂上，具體有以下幾種。

1.2.1 輕便強(qiáng)硬

玻璃鋼的密度很小，大約在1.4～2.2，它的密度僅僅只有普通鋼材密度的1/4～1/5，是鋁合金的1/2～2/3，因此，玻璃鋼通常都比較輕便。但是，即便如此，玻璃鋼的硬度卻非常大，能夠達(dá)到普通碳鋼的水平。因此，無(wú)論是在汽車行業(yè)、造船行業(yè)，還是航空制造行業(yè)，甚至是導(dǎo)彈的制造當(dāng)中，都有玻璃鋼的應(yīng)用，并且還取得了非常顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1.2.2 耐腐蝕性強(qiáng)

玻璃鋼的耐腐蝕非常強(qiáng)，能夠抵御海水和微生物的作用，因此可以用來(lái)做船殼。而且，玻璃鋼還不會(huì)受到各種酸堿、鹽以及有機(jī)溶劑的影響。因此，在石油化工管道、壓力容器以及泵、有色冶金等防腐工程中也能夠看到玻璃鋼的應(yīng)用。另外，在防腐工程中，玻璃鋼還能夠代替木材、不銹鋼等，可以延長(zhǎng)使用壽命，降低整個(gè)工程的造價(jià)，具有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.3 熱性能較好

玻璃鋼的熱性能比較好，據(jù)相關(guān)測(cè)試可知，玻璃鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為0.23～0.46 W/（m·k），是金屬材料的1/100～1/1 000。玻璃鋼可以用作耐燒蝕材料或者是用作內(nèi)熱防護(hù)，其能夠承受2 000 ℃以上的高速氣流，在宇航、火箭中都有極為廣泛的運(yùn)用。

1.2.4 電性能較好

玻璃鋼的電絕緣性能非常優(yōu)良，經(jīng)常用作電機(jī)、電器等產(chǎn)品中的絕緣部件，玻璃鋼的使用，能夠充分地提高電器的使用壽命和可靠性。

1.2.5 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

玻璃鋼的可設(shè)計(jì)性可以從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行闡述：（1）玻璃鋼可以滿足任何的使用需求，根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)出具有各種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，使得整個(gè)產(chǎn)品具有很好的整體性。（2）可以根據(jù)產(chǎn)品的性能，選擇合適的材料。比方說(shuō)：耐腐蝕性、強(qiáng)度大、耐高溫等性能要求都能借助相關(guān)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2.6 工藝性較好

玻璃鋼的使用能夠根據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品形狀、尺寸以及數(shù)量等來(lái)選擇最適合的成型工藝，而且，對(duì)于批量比較少的異型產(chǎn)品所呈現(xiàn)出來(lái)的經(jīng)濟(jì)效果更為顯著。

2 玻璃鋼技術(shù)在化工行業(yè)中的具體應(yīng)用

2.1 玻璃鋼技術(shù)在化工環(huán)保設(shè)施方面的應(yīng)用

玻璃鋼在濕式靜電除塵（霧）領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外都普及了，也收獲了很明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)。相比于PVC塑料材質(zhì)、不銹鋼材質(zhì)等材質(zhì)做出來(lái)的部件來(lái)看，F(xiàn)RP材質(zhì)的部件要具有更強(qiáng)的耐腐蝕性、高強(qiáng)度以及制備過(guò)程節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。另外，不管是FRP煙囪在發(fā)電廠脫硫裝置上的運(yùn)用，還是全玻璃鋼材質(zhì)煙囪在工業(yè)煙氣排放設(shè)施中的防腐處理，其材質(zhì)的構(gòu)成、外觀的設(shè)計(jì)、使用壽命等都要強(qiáng)于其他同類材質(zhì)部件的運(yùn)用。尤其是在煙氣脫硫處理系統(tǒng)中的運(yùn)用，F(xiàn)RP的強(qiáng)度跟耐腐蝕性都要比典型材料鎳合金強(qiáng)很多，所以說(shuō)，F(xiàn)RP非常適合用在漿液循環(huán)管道或者是噴淋塔以及內(nèi)部附件當(dāng)中。而且，若是在制備FRP的過(guò)程中加入的是溴化樹(shù)脂，那么其部件的不可燃性也會(huì)增加，這樣的FRP就可以直接用作煙囪和噴淋塔之間的連接管道。

2.2 玻璃鋼技術(shù)在一些基礎(chǔ)工程當(dāng)中的應(yīng)用

FRP在基礎(chǔ)工程當(dāng)中的運(yùn)用，主要是體現(xiàn)在管件和儲(chǔ)罐之類的制品當(dāng)中。因?yàn)镕RP的耐化學(xué)腐蝕性非常強(qiáng)，所以在管件和儲(chǔ)罐之中的運(yùn)用也非常廣泛。不管是在腐蝕性非常強(qiáng)的氯堿生產(chǎn)場(chǎng)所，還是在化工原料液料的運(yùn)送過(guò)程中，若是運(yùn)用到FRP材料，都要比傳統(tǒng)的鋁皮、鋼材以及鋅鐵皮等材料具有更強(qiáng)的耐腐蝕防護(hù)效果。而且，現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)的有關(guān)FRP制備技術(shù)在自主研發(fā)和生產(chǎn)工藝方面也開(kāi)始逐漸向更高層次的技術(shù)性和成套性靠攏?？v觀目前的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)已經(jīng)存在著40多項(xiàng)FRP管道制備纖維纏繞專利技術(shù)了，而且還擁有著制備FE工藝管、夾砂管等全套的工藝技術(shù)?，F(xiàn)如今，在國(guó)內(nèi)很多的大學(xué)就與科研院聯(lián)合起來(lái)，成了新的玻璃鋼復(fù)合材料的技術(shù)研發(fā)中心。比方說(shuō)：北京玻璃鋼研究院、南京玻璃鋼研究院等科研院就跟武漢理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等30余所高校聯(lián)合起來(lái)，成了玻璃鋼復(fù)合材料的研發(fā)和培訓(xùn)基地。

在化工行業(yè)中，用FRP材料制成的容器種類也非常多，其直徑大都是在4 m之內(nèi)，容積小于100 m3。但是，隨著生產(chǎn)需求的不斷增加，F(xiàn)RP容器的尺寸也在增加，目前，我國(guó)自主制備的超大規(guī)模尺寸的FRP制品就已經(jīng)在化工行業(yè)中投入使用了。比方說(shuō)，蘇州的精細(xì)化工廠就有用到直徑為11 m的纏繞型FRP容器。而且，在中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司中，也有使用到自己公司設(shè)計(jì)并制造的直徑為21 m、容積達(dá)到6 000 m3FRP鹽酸儲(chǔ)罐。對(duì)于傳統(tǒng)的法蘭來(lái)看，采用FRP制備的粘接法蘭或者是活套法蘭的剛度要更大，而且流體的密封性也會(huì)充分地提高，管對(duì)接處的墊片受壓也會(huì)更加均勻。這樣一來(lái)，法蘭在使用過(guò)程中就不會(huì)輕易被損傷，也就不會(huì)發(fā)生流體泄露的現(xiàn)象，在使用過(guò)程也能夠更加穩(wěn)定、更加安全。而且，F(xiàn)RP在制造過(guò)程中也比較方便，容易控制。

對(duì)于化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，這是FRP的傳統(tǒng)市場(chǎng)行業(yè)。而化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常可以看到的高溫、潮濕以及強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境，都能夠運(yùn)用到FRP材質(zhì)的設(shè)施。比方說(shuō)，在選礦或者是電解等生產(chǎn)中的浸漬、反應(yīng)等環(huán)節(jié)，大多數(shù)都在90°以上的高溫中或者是強(qiáng)酸溶液中，這個(gè)時(shí)候所使用到的各種槽、操作臺(tái)以及儀表的表面框等都有用到FRP材料，可以耐高溫、耐腐蝕以及不導(dǎo)電。

2.3 玻璃鋼技術(shù)在石油化工方面的應(yīng)用

在石油化工廠中，有關(guān)石油的催化裂化再裝這一環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生很多的SO2、NO2以及其他的一些固體顆粒物等，這些物質(zhì)的排放都會(huì)污染大氣。因此，為了響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，石油化工企業(yè)就會(huì)在相關(guān)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中增加煙氣脫硫裝置，來(lái)降低SO2的排放。在這一方面，玻璃鱗片樹(shù)脂就經(jīng)常被用在脫硫裝置的煙道當(dāng)中，玻璃鱗片樹(shù)脂的運(yùn)用，不僅可以使得整個(gè)裝置能夠運(yùn)行穩(wěn)定，還可以充分地降低整個(gè)設(shè)施的成本。與其他材質(zhì)的煙囪相比，F(xiàn)RP材質(zhì)的煙囪不管是在設(shè)計(jì)上、施工上，還是在質(zhì)控上，都有很大的優(yōu)勢(shì)。另外，在油田的作業(yè)區(qū)域中，一般也會(huì)使用到玻璃鋼來(lái)作為翻襯，從而對(duì)預(yù)埋在地下的輸油管道在不進(jìn)行開(kāi)挖的前提下就進(jìn)行管材修復(fù)技術(shù)的使用。而且，采用玻璃鋼來(lái)作為翻襯，不僅可以避免管道內(nèi)壁腐蝕，還能夠增加管道的強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)管道的使用壽命。

2.4 玻璃鋼技術(shù)在化工防腐以及其他能源方面的運(yùn)用

在化工防腐方面，對(duì)于有關(guān)容器的耐腐蝕性能的要求都會(huì)比較高。對(duì)于這類要求，F(xiàn)RP材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比其他的傳統(tǒng)非金屬材料或者是金屬材料具有更強(qiáng)的適應(yīng)性?，F(xiàn)如今，我國(guó)已經(jīng)自主研發(fā)了一種特殊的制備技術(shù)來(lái)生產(chǎn)大尺寸的FRP容器，這種容器在電力行業(yè)、冶煉行業(yè)以及化工行業(yè)中都能夠使用，有助于推進(jìn)行業(yè)的連續(xù)、穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。另外，在能源方面，也有用到FRP材質(zhì)的發(fā)電機(jī)葉片。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的推廣，這種材質(zhì)的葉片需求量也在增加，發(fā)電機(jī)葉片的制造也開(kāi)始趨于大型化以及智能化。而且，在核電站中，也有用到FRP管來(lái)作為一種配套部件。

3 結(jié)語(yǔ)

玻璃鋼的優(yōu)勢(shì)非常多，這種材料具有高強(qiáng)度、低密度，而且耐腐蝕性也強(qiáng)，具有優(yōu)良的熱性能、電性能以及可設(shè)計(jì)性等，也正是這些優(yōu)勢(shì)的存在，才使得這種材料能夠廣泛地運(yùn)用在日常生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中。有關(guān)玻璃鋼的應(yīng)用和開(kāi)放已經(jīng)在逐漸適應(yīng)市場(chǎng)的需求而發(fā)展了。今后，玻璃鋼的原材料種類將會(huì)越來(lái)越多，這種技術(shù)的使用也將會(huì)注重綠色加工工藝，使得玻璃鋼技術(shù)的運(yùn)用能夠?yàn)槿藗儙?lái)更大的便捷性和經(jīng)濟(jì)效益。