9-耐蚀塑料设备和衬里分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,9 耐蚀塑料设备和衬里,9.1塑料加工概述,9.2 塑料设备设计,9.3塑料设备加工工艺,9.4 通用塑料耐蚀衬里,9.5氟塑料化工设备衬里,9.1 塑料加工概述,9.1.1 挤出成型,9.2 塑料设备设计,9.2.1 塑料板材,PVC硬板配方,物料,配方1（重量比）,配方1（重量比）,聚氯乙烯树脂XJ(XS)4.5型,100,100,三羟基硫酸铅,7,7,硬脂酸钡,2,2,石蜡,0.5,0.5,碳黑母料,0.335,0.29,碳黑母料配比,聚氯乙烯树脂,100,125,钛白粉,87.5,75,轻质碳黑,10,12,硬脂酸钡,2,2,防腐蚀工程中使用的PVC板材厚度330mm，宽度1300mm，长度 20232440 mm。,板材厚度偏差值,厚度（d）mm,极限偏差%,1d5,13,5d20,10,20d,7,板材的长度和宽度偏差,公称尺寸L,极限偏差mm,L500,+3,500L1000,+4,1000L1500,+5,1500L2000,+6,2000L4000,+7,板材的直角度偏差,公称尺寸（长宽）,极限偏差mm,1800910,7,20001000,7,24401220,9,30001500,11,40002500,17,GB4454硬聚氯乙烯板材,2.塑料的许用设计强度,长期拉伸强度按短期拉伸强度的一半选取,短期拉伸强度,23,=49.05，是23时聚氯乙烯板材的拉伸强度。t是工作温度。,许用应力,lt,=0.5,t,温度在3580安全系数取3，在035时：,国标板材在不同温度下的设计许用应力MPa,温度,0,5,10,15,23,30,35,40,45,50,60,70,80,R-PVC,7.89,7.51,7.31,7.19,7.01,6.99,6.95,6.44,5.93,5.45,4.39,PP1,3.95,3.76,3.66,3.60,3.51,3.49,3.48,3.22,2.97,2.73,2.2,1.9,1.5,PP2,3.63,3.46,3.37,3.31,3.23,3.21,3.20,2.96,2.73,2.51,2.02,1.75,1.38,PP/和PVC在不同温度下的弹性模量,塑料,在下列温度（）下的弹性模量EMPa10,3,0,5,10,15,23,30,35,40,45,50,60,70,80,R-PVC,4.13,4.20,3.88,3.73,3.45,3.16,2.93,2.68,2.41,2.12,1.48,改性PP,2.01,1.90,1.71,1.61,1.37,1.17,1.05,0.94,0.86,0.78,0.66,0.56,0.48,蠕变设计方法,h1=220270，计算时依据焊接技术水平选,h2=185200，计算时依据焊接技术水平选,9.2.2 设备构造设计,整体焊接设备的工作容积不大于50m,3,；内衬设备的工作容积不大于100m,3,；R-PVC焊接设备的使用温度范围是-1060；改性PP焊接设备的使用温度范围是-1080。,内压卧式圆筒壁厚厚度,PMPa表示设计压力；Dimm内压圆筒的内径；TbMPa圆筒材料在设计温度下的许用应力；是焊缝系数，热风焊时双面对接焊取0.5，单面对接焊取0.4，mm是筒壁的计算厚度。,1.壁厚计算,内压椭圆型封头壁厚,2.壁厚附加量,壁厚附加量包括设备制造热成型时产生的成型减薄量；板材或管材的壁厚负偏差；材料的腐蚀裕度；-,3.构造尺寸估算,估算的理论依据就是筒体壁厚的计算公式,聚氯乙烯板材,当Di2.0m时：,当2.0Di4.0m时,聚丙烯板材,当Di1.0m时,当1.0Di4.0m时,4.焊缝系数的选择,标准规定的焊缝系数在双面对接焊时取0.5，单面对接焊时取0.4。,焊缝系数受焊接设备、焊接技术、焊接环境、焊条质量等因素的影响，目前承受热风焊，即使操作水平再高，从测试焊接质量结果，焊缝系数的平均值也只达0.8左右，低者还不到0.6，国内有2年以上工龄的焊工一般其焊接系数可以到达0.6以上，所以塑料焊缝要补强。,5.玻璃钢增加塑料设备设计,塑料设备外缠玻璃钢增加的塑料筒体主要起到防渗层的作用，固然也是很好的芯模，玻璃钢是强度层，承受限定应力设计。,9.2.3 构件连接设计,1.板的焊接设计,焊缝的构造一般分为对接、搭接、T型接和角接等接头。,焊缝设计原理：焊接时的热应力分布尽量与焊接截面的中心线接近直到重和；焊缝必需补强，补强方式除承受焊条补强外，还可以用板材加筋、增厚等方式补强，焊补缀强的根本原则是使使用时的应力分布在焊缝截面上不偏心；焊缝坡口的冷加工开坡口时要简洁掌握尺寸，使得最终焊缝均匀全都；焊缝的设计还要使焊接时的焊道能便利的排布，焊条与焊枪能有有效的施焊空间；焊缝的设计要使焊接前的板材预固定的夹具、工装等帮助工具简洁而有效的，能充分保证拼接间歇和构件间的尺寸准确。在工程设计中焊缝设计首先必需依据标准、标准，这是设计者必需遵守的法规；各向同性的塑料的焊缝设计假设没有标准、标准和成熟的设计，可以参考金属材料的焊缝设计技术和并引入塑料的材料特性来设计。,2.管子的连接,承插式连接构造,带套管式连接,法兰连接,钢环活套法兰连接,9.2.4 塑料设备工艺设计,1.筒体的成型设计,一般直径小于l米的圆筒，按一块板的长宽整体下料，用木制阳模成型。直径大于l米的圆筒体，承受半圆形木模成型。对3m以上圆筒的成型，可用几块弧形板拼焊而成。弧形板的成型可以只用阴模，也可用阴阳模，阴阳模可以使弧形尺寸更准确。,弧形板筒节筒体 封头,拼接筒节时，单个弧形板宽度不小于300mm，其内半径R的正负偏差不得大于0.15%Di，且不大于3mm。相邻两块弧形板的径向偏移量b0.1n，且不大于2mm。纵焊缝的对口错边量b小于等于0.1n，且不大于2mm，每个筒节的长度允许偏差为2mm。,筒体组装时以立式组装为宜。每23个筒节组成一个筒段，再将筒段组成筒体；轴向最大间歇小于3mm；径向偏移量小于0.1m，且不大于2mm，筒节间纵向焊缝应错开，间距弧长不小于200mm；,筒体组装后直线度允差L2L/1000 ，且应小于等于15mm。,2.封头的成型设计,封头直径小于600mm，壁厚小于10mm的封头，一般用阴阳模整体压制成型；大直径封头必需用瓣片板和顶圆板分步对接成型制作。,封头的焊缝布置要求：封头由两块对接板制成时，对接焊缝距封头中心线的距离应小于1/4Di；封头由瓣片板和顶圆板对接制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的，瓣片板筒的径向焊缝最小距离不小于100mm；每单块瓣片不得有径向焊缝，顶圆板由整块板制成，顶圆板满足d1/4D，且不小于300mm。封头加工偏差必需掌握在规定的范围内，,封头加工偏差,内径D,i,偏差项目,500 mm;温度范围420;设备焊接压力0.022.0Mpa;驱动电机功率0.8KW;加热电面功率04KW,用于制作直径大于500 mm，长度为1800 mm的圆筒形直焊接.圆筒与封头，封底的曲面焊，弧球状的曲面拼缝及平面之间的焊接等,支管环缝焊接机,焊板厚度15 mm，焊接支管直径8500 mm;PTFE衬里直径小于等于1600 mm;温度范围420;设备焊接压力0.12.0 Mpa;电功率1KW;加热电功率04KW,用于PTFE衬里板材平面或曲面与圆形以及异型支管的热压焊接,拉伸烧结炉,温度控制范围小于等于420;加热电功率32KW;最大升温速155C/h，风动功率3KW.承载重量1t,用于2平方米反应斧封头，封底衬里的拉伸成型.大型设备衬里的黏结固化定型和大面积衬里板的整形等,热风焊接机,总功率4.2KW;焊接速度312mm/s;焊接温度20700C;PFA焊带宽度240mm;PFA焊条直径18 mm,主要用于现场施工，超大面积的平面以及曲面的拼焊,1.主要设备及用途,2.焊接衬里工艺,多功能热压焊接机进行筒体焊接,支管焊接机对支管与筒体焊接,支管环缝焊接机或车削成型支管,熔融盐浴或电加热支管,翻边,衬入外壳,内定型,拉伸烧结炉成型封头,封底,支管焊接机对支管与封头、封底焊接,衬入封头,封底定型,筒体内衬翻边,封头,封底内衬翻边,装配制作成品,电火花测试探孔水压试验,包装,制品,原料选择,预整形,裁剪,原料多功能热压焊接机进行筒体焊接,焊接：PTFE的焊接有热压焊接和热风焊条焊接两种方法。,热压焊接是将两块分子量高、热稳定性好的薄片，在特制的模具中加热到327以上温度，在不太高的压力下，把两块薄片外表结合在一起，具有较高的剪切强度和肯定的剥离力。,热风焊条焊接是用PFA可熔性PTFE制得焊条，然后用热空气对焊条和PTFE板材同时加热，并施加肯定的压力，使两件PTFE通过PFA而连接在一起。,热拉伸是将平面PTFE板材加热、施压，抽真空后使之成为曲面或弧形面。多用于封头、釜底等。对PTFE衬里的曲面如封头、封底等，必需承受热拉伸工艺。,3.热压焊接,聚四氟乙烯为不熔融聚合物，直至加热到其分解温度也不会转变为粘流态。因此只能用热压法，依靠焊接件界面间的相互集中进展焊接。长时间的焊接过程要求焊接件外表有良好的接触和尽可能高的加热温度。,聚四氟乙烯车削板焊接部份要进展粗糙化处理，焊缝宽度为1025 mm。加热器沿着焊缝的全长一次捍成或一段接一段焊接。分段焊接的重复焊接段不应小于20mm。,焊料：常用的焊料由氟碳油和未烧结的聚四氟乙烯粉末组成。在焊接件外表涂上焊料，贴合，置于焊机的冷平板间压紧并连同平板加热。初始压力为0.250.3MPa，焊接温度370390，在焊接温度下保持510min,9.5.3 氟塑料灌浆衬里,紧衬法是使聚四氟乙烯板材外表经活化处理后或承受聚四氟乙烯板材外表复合其它材料如玻璃纤维等，承受粘接剂与基体粘合而成。,聚四氟乙烯因构造规整、易于结晶、外表能低、极性小，也是难粘塑料。直接粘接效果不太抱负，为了获得较高的粘接强度，必需对氟塑料进展特殊的外表处理。,1.荼钠法,配方为：,菜 128g,金属钠 23g,四氢呋喃 1000ml,制备方法；,在2L的三口反响瓶中，参加精荼128g，再参加枯燥除去过氧化物的四氢呋喃(试剂级的，可直接用)1000m1，以汞封搅拌溶解，然后分屡次渐渐参加金属纳细粒23g(钠从煤油中取出，放在滤纸上，用剪刀剪成小块，不能与水接触，也不要与人手接触，以防燃烧爆炸，操作时须特殊留神)。在05通入枯燥的氮气，以200300r/min的速度。始终搅拌到全部溶解为止，大约24h即可制成蓝紫色的荼钠四氢呋喃溶液。,配制好的荼钠四氢呋喃溶液可装入磨口瓶中，并用蜡封口，尽可能与空气隔绝，冷藏贮存，有效期为36个月，在用之前处理液还要进展搅拌，聚四氟乙烯塑料以砂布打磨，用丙酮擦拭在室温下板材浸泡15mim，薄膜浸泡0.51min，外表变为暗褐色或黑色(这是由于处理液夺去了氟原子引起外表碳化之故)，取出后在丙酮或乙醇中清洗，再用水洗净，晾干或于4065枯燥。处理后的塑料避光保存，23个月粘接性能根本不变。荼钠处理液可始终使用到浆状为止，用过的废处理液切勿直接倒入水中，须先在工业酒精中反响lh以上。,