玻璃鋼貯罐破裂的粘接修復

牛芳芳

摘要：介紹了玻璃鋼貯罐的破裂粘接修復工藝。闡述了玻璃鋼貯罐的破裂原因和整個粘接修復過程，包括明確玻璃鋼貯罐粘接修復部位情況、粘接表面處理、修復材料準備及涂膠修復工藝過程和粘接修復質量檢驗等。

關鍵詞：玻璃鋼；貯罐；改性環氧樹脂膠；粘接c

隨著纏繞技術的提高、工藝的改進，大型貯罐廣泛應用于石油、化工、制藥、運輸等行業[1]。然而貯罐在使用過程的破裂問題也非常多見，其破裂修復就成為其使用過程中需要重視的問題。粘接修復是一種操作簡便、修復質量可靠的工藝，在玻璃鋼貯罐的破裂修復中發揮了重要作用。

1 玻璃鋼貯罐簡介

玻璃鋼貯罐是指以玻璃纖維為增強材料，不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂為基體，通過纏繞成型工藝得到的一種復合材料產品。其防腐結構主要包括內襯層、過渡層、結構層和外表層4層。內襯層是用玻璃纖維表面氈、有機纖維表面氈或其他增強材料增強的富樹脂層，要求含膠量達到90%，其厚度為0.25～0.5 mm；過渡層含膠量比內表層低，約70%～80%，采用短切纖維做成的短切氈鋪成；結構層是貯罐的主要結構，用來承受外載荷，由連續纖維纏繞成型，含膠量35%～55%；外表層是貯罐結構層的外保護層，主要功能是保護結構層免受外界機械損傷和外界環境引起的老化，同時也是對貯罐外表面的裝飾，其含膠量為60%～70%[1]。玻璃鋼貯罐輕質高強，不導電，機械強度高，耐腐蝕性能優良，是綜合性能優異的復合材料產品。常見的有玻璃鋼攪拌罐、玻璃鋼反應罐、玻璃鋼發酵罐、玻璃鋼過濾罐、玻璃鋼酸洗罐、玻璃鋼運輸儲罐等。

2 玻璃鋼貯罐的破裂原因分析

玻璃鋼貯罐使用時超壓及貯罐材料的老化均會引起破裂和泄漏，具體原因分析如下：

1）露天放置[2]。玻璃鋼貯罐一般均放置在露天環境，太陽光中的紫外線會使玻璃鋼貯罐的基體樹脂降解老化，另外風雨天氣也會對貯罐造成侵蝕。

2）溫差變化。玻璃鋼貯罐在溫差的變化下，熱脹冷縮使玻璃鋼出現疲勞現象，玻璃鋼內部的空隙及氣泡在溫差變化條件下容易擴展，加速結構的損壞，使強度降低[2]。

3）使用過程中超壓。超壓使玻璃鋼貯罐產生應力集中，容易造成破裂。

4）玻璃鋼貯罐各層材料的選擇不當和結構設計不合理及玻璃鋼貯罐成型工藝參數的選擇不當，所以在玻璃鋼貯罐的纏繞制造過程中，嚴格控制選材和成型工藝條件，能有效控制玻璃鋼貯罐的破裂和滲漏。

5）貯存的液體具有腐蝕性，長期的侵蝕，也會造成貯罐的破裂。

綜上所述原因導致了玻璃鋼貯罐的破裂。對于已發生破裂和滲漏的玻璃鋼貯罐可以通過粘接的方法來修復，經修補過的部位，不僅恢復原樣，而且堅固耐用。

3 玻璃鋼貯罐的粘接修復工藝

3.1 明確粘接部位

在實施粘接修復工藝前，需要對粘接修復部位的情況有比較清楚的了解，例如表面狀態、清潔程度、粘接位置及破壞情況等。本文采用顯色法[3]來判斷肉眼無法看見的貯罐裂紋，即在可能有裂紋的地方涂上著色的煤油，如有裂紋煤油就會立即滲入而著色，用干布擦去煤油，就會顯示出裂紋的位置。

3.2 粘接表面的處理

對于貯罐的破損部位首先要進行清理，可用水、毛刷、干布及壓縮空氣等初步清除泥土、灰塵、厚油等污物[3]。然后破損部位內外用丙酮和乙酸乙酯溶液反復清洗，進一步除去油垢和灰塵，清洗過后用自來水反復沖洗多次，晾干后用砂布打磨破損部位，去除粉塵。

3.3 準備修復材料

玻璃鋼材料粘接常用的膠粘劑有改性環氧樹脂膠、酚醛-縮醛膠、丙烯酸酯膠及氰酸酯膠等[3]。其中改性環氧樹脂膠粘劑綜合性能優良，滿足粘接修復要求，且污染少，原料易得，同時也很經濟。另外因為貯罐的增強材料是玻璃纖維，所以本文選擇環氧樹脂底膠和改性環氧樹脂膠粘劑及玻璃纖維布作為修復材料。

3.3.1 膠粘劑的配制

按照以下配方，遵循使用定量的原則配制環氧樹脂底膠和改性環氧樹脂膠[3，4]，現配現用，以保證膠粘劑的粘接性能。

環氧樹脂底膠的配方（質量份）為：

E-51環氧樹脂 100

120 固化劑 17

氧化鋁粉（270目） 30

丙酮 適量

改性環氧樹脂膠的配方（質量份）為：

E-51環氧樹脂 100

呋喃樹脂 40

二乙烯三胺 10

KH-550 適量

石墨粉（250目） 30

丙酮 適量

3.3.2 玻璃纖維布的表面處理和剪裁

采用硅烷偶聯劑KH-550對玻璃纖維布進行表面處理[5]，以提高玻璃纖維表面的活性，增強其與樹脂基體的粘接強度。按照修復部位的尺寸合理剪裁玻璃纖維布備用。

3.4 涂膠修復工藝過程

對于貯罐破裂部位進行表面處理，然后涂刷環氧樹脂底膠，室溫固化24 h后，用砂布打磨，吹凈粉塵，于破裂處涂上改性的環氧樹脂膠，室溫固化24 h，再用刷子將環氧樹脂膠液在貯罐的內表面刷一層。在涂膠的過程中，為了防止包裹空氣而形成氣泡或氣孔，涂刷應朝一個方向移動，速度不能太快，以利于氣體和水分的排除。然后將裁好的玻璃布壓貼在膠面上，用刷子輕壓使其緊貼及讓膠液滲透玻璃布；第1層玻璃布滲透后涂第2層改性環氧樹脂膠，貼第2層玻璃布，重復進行直到所需要的厚度。

3.5 整修及后處理

對修復好的部位進行適當的整修加工，刮掉多余的膠，將粘接表面打磨至光滑平整。

4 玻璃鋼貯罐的粘接修復質量檢驗

首先用肉眼或放大鏡觀察粘接部位邊緣有無翹曲、鼓起、疏松、缺膠及接縫不良等。而后檢查修復后的貯罐是否還存在裂紋和滲漏，可采用水壓法[3]，于貯罐內腔注入0.3～0.4 MPa壓力的水，保持3～5 min。若修復處無水滲漏和明顯的壓力下降，則表明修復質量過關，如若有水滲出，則說明還有待進一步修復。

5 結語

玻璃鋼貯罐的粘接修復是其破裂修復的重要方法，而粘接表面處理工藝及膠粘劑配方的選擇是修復質量好壞的關鍵因素。

參考文獻

[1]徐竹.玻璃鋼貯罐的成型工藝研究與制造[J].教育教學論壇，2013（26）：198.

[2]季杰.玻璃鋼鹽酸儲罐泄漏原因分析及防護對策[J].河北化工，2009，32（1）：65.

[3]李子東，李廣宇，劉志軍.實用膠粘技術[M].北京：國防工業出版社，2007：36-255.

[4]程時遠，李盛彪，黃世強.膠黏劑[M].北京：化學工業出版社，2008：52-73.

[5]王榮國，武衛莉，谷萬里.復合材料概論[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004：70-74.