球閥材料選用

目前國(guó)內(nèi)用于制造閥門的玻璃鋼基體材料主要以環(huán)氧和酚醛兩類樹(shù)脂 （包括其改性品種，如：聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛樹(shù)脂改性酚醛、環(huán)氧酚醛等）為主，聚醋玻璃鋼閥和改性峽喃樹(shù)脂玻璃鋼閥也有少量生產(chǎn)。作為增強(qiáng) 材料的玻璃纖維也形式各異，但限于模壓成型工藝，主要采用短切纖維增強(qiáng)形式。短玻纖增強(qiáng)的復(fù)合材料性能不高，各種玻璃鋼閥的工作溫度上限一般為 120~140℃，工作壓力為 0.8~1.0mpa。這個(gè)工作壓力范圍僅相當(dāng)于低壓區(qū)的工作壓力范圍。

本文介紹的球閥用玻璃鋼是采用連續(xù)玻璃纖維布作增強(qiáng)體，用乙烯基醋樹(shù)脂（vinyl ester resins）作為基體材料的復(fù)合材料。連續(xù)玻璃纖維布增強(qiáng)的玻璃鋼具有抗沖擊強(qiáng)度好，蠕變小，耐熱性好，成型收縮小等優(yōu)點(diǎn)。與玻璃鋼管道應(yīng)用條件相類 似，乙烯基樹(shù)脂的耐溫、耐腐蝕和加工性能好，常應(yīng)用于化工設(shè)備的防腐保護(hù)。而采用連續(xù)玻璃纖維布取代傳統(tǒng)的短切纖維作為增強(qiáng)材料可以大大提高玻璃鋼中玻璃 纖維的百分含量和增強(qiáng)效果。玻璃纖維是玻璃鋼的主要承力部分，玻璃纖維含量的提高將意味著玻璃鋼整體力學(xué)性能的提升。

材料力學(xué)性能試驗(yàn)

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用材料即復(fù)合材料厚板材由連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂制成，纖維結(jié)構(gòu)形式與成型工藝過(guò)程與新型玻璃鋼球閥制作所采用的連續(xù)增強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)和成型工藝條件一致，纖維含量也相同。為了便于試驗(yàn)確定面外（層間）加載條件下復(fù)合材料的性能，制作的原材料板材厚度為 60mm。

2 試驗(yàn)過(guò)程

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)用試樣的尺寸，制作了 8 組（每組 5 個(gè)）試樣。

將試樣固定在 css 電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，與負(fù)荷傳感器、控制器、功率放大器和計(jì)算機(jī)等連接共同工作。沿著面內(nèi)和面外兩個(gè)方向，分別切割 5 根試樣，共切割 10 根試樣。試驗(yàn)在 25℃ 環(huán)境下進(jìn)行，每組試驗(yàn)重復(fù)五次。

l）拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)加載速度為 1mm/min，記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線，連接感應(yīng)器，同時(shí)面內(nèi)拉伸使用 yjy-13b 引伸計(jì)記錄對(duì)應(yīng)的載荷一變形曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料總體的拉伸彈性模量和拉伸強(qiáng)度。

2）壓縮試驗(yàn)

試驗(yàn)加載速度為 0.5mm/min，同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。壓縮試驗(yàn)加力端是一直徑為 80mm 的圓柱體，試樣置于圓柱體的中心，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)橫梁的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線后，得到復(fù)合材料的壓縮彈 性模量和壓縮強(qiáng)度。

3）彎曲試驗(yàn)

試驗(yàn)加載速度為 1mm/min，試樣作為層合梁，進(jìn)行橫向三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，同時(shí)記錄相應(yīng)的中心位移一載荷曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料的彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度。

4）剪切試驗(yàn)

加載速度為 0.5mm/min，同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)測(cè)得的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值可以看出，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的玻璃鋼的力學(xué)性能較用短切纖維增強(qiáng)的玻璃鋼有顯著的提升， 面內(nèi)拉伸強(qiáng)度與短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼拉伸強(qiáng)度相比，提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強(qiáng)材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)以后，纖維的 百分含量可高達(dá) 70 %，而短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼的纖維含量?jī)H有 40% 左右。當(dāng)然，玻璃鋼的力學(xué)性能還和其他因素有關(guān)，比如樹(shù)脂的種類等。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)玻璃鋼的材料組成和制作工藝，提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能，克服了短切玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼脆性大的缺點(diǎn)。經(jīng)殼體試驗(yàn)，按 pn6 設(shè)計(jì)的玻璃鋼球閥至少可以在 pn25 的工況下安全使用。拓寬了玻璃鋼球閥的使用范圍，使玻璃鋼球閥的耐腐蝕性能得以充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：球閥 

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