博鱼体育首页基于树脂黏度特性的高压玻璃钢管道成型方法

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　　内容提示：书玻 璃 钢 / 复 合 材 料FＲP/CM2013. No. 4基于树脂黏度特性的高压玻璃钢管道成型方法邹安澜（ 1. 大庆汉维长垣高压玻璃钢管道有限公司， 大庆1， 高良超2， 郭德有3， 陈光烈4163000；2. 中国船舶重工集团公司第七○三研究所试验研究事业部， 哈尔滨150078；3. 山东金光玻璃钢集团有限公司， 德州253308； 4. 哈尔滨一道科技有限公司， 哈尔滨150001）摘要： 高压玻璃钢管道以其优异的性能被广泛应用于石油储运领域，如何提高玻璃钢管道的耐压能力成为目 前研究的热点博鱼体育首页。 本文从树脂的黏度特性角 度出发，将提高管道耐压能力的问题转化成对管道成型工艺过程中的温度控制问 题。 利用...

　　书玻 璃 钢 / 复 合 材 料FＲP/CM2013. No. 4基于树脂黏度特性的高压玻璃钢管道成型方法邹安澜（ 1. 大庆汉维长垣高压玻璃钢管道有限公司， 大庆1， 高良超2， 郭德有3， 陈光烈4163000；2. 中国船舶重工集团公司第七○三研究所试验研究事业部， 哈尔滨150078；3. 山东金光玻璃钢集团有限公司， 德州253308； 4. 哈尔滨一道科技有限公司， 哈尔滨150001）摘要： 高压玻璃钢管道以其优异的性能被广泛应用于石油储运领域，如何提高玻璃钢管道的耐压能力成为目 前研究的热点。 本文从树脂的黏度特性角 度出发，将提高管道耐压能力的问题转化成对管道成型工艺过程中的温度控制问 题。 利用 有限元软件 ANSYS 和 APDL 语言开发了 数值模拟程序，对采用传统恒温加热的固化成型工艺的缠绕过程进行了 数值模拟， 分析了外表面温度变化规律，并通过优化缠绕过程的加温历 程使复合材料外表面温度在期望的范围内 。关键词： 高压玻璃钢管道; 固化成型工艺; 数值模拟; ANSYS; 工艺优化中图分类号： TB332文献标识码： A文章编号： 1003 － 0999（ 2013） 04 － 0003 － 03收稿日期： 2013- 04- 16基金项目 ： 哈尔滨市优秀学科带头人项目 （ ＲC2012XK009017）作者简介： 邹安澜 （ 1954-） 博鱼体育首页， 男， 博士， 高级工程师， 主要从事纤维缠绕成型工艺及设备博鱼体育首页、 管道工程设计方面研发工作。1引言高压玻璃钢管道固化成型工艺自传统固化工艺改进而来，目前已经在玻璃钢管道生产中得到了广泛应用［1］。 与传统固化工艺相比， 该工艺由于采用内部加 热 方 式， 因 此 更 加 适 合 于 高 压 管 道 的 制［2，3］。 玻璃钢管道主要靠纤维承压， 采用树脂充造当粘合剂，因此对于高压壳体的生产，要严格控制树脂的含量［4］。 如图 1 所示，根据树脂的黏度特性， 控制树脂含量即为控制管道固化过程中内部温度［5］，根据本文所选用树脂的黏度特性， 期望的温度范围为 70 ～90℃ 。图 1树脂固化反应的粘度-温度曲线影响正在缠绕的玻璃钢管道外表面温度的因素众多，其中芯模的加温历程对其影响最大。 本文利用有限元软件 ANSYS 和 APDL 语言开发了数值模拟程序，对采用传统恒温加热的热芯缠绕工艺缠绕过程（ 以下简称缠绕过程） 进行了数值模拟， 分析了外表面温度受加温历程影响规律， 继而优化缠绕过程的加温历程使复合材料外表面温度在期望的范围内。2数值模拟以缠绕 20 层、 厚度为 6. 6mm、 纤维体积含量为60% 的 DN65 高压玻璃钢管道为例， 按照 60s/层的缠绕速率进行缠绕。 对该固化成型工艺进行数值模拟仿真及分析。 材料的热学性质和固化动力学参数分别如表 1、表 2 所示。表 1玻璃纤维/环氧树脂材料物性密度/kg m－ 3比热/J （ kg ℃ ）－ 1导热系数W （ m ℃ ）－ 1环氧树脂1200． 07900． 08． 65玻璃纤维2600． 0690． 00． 270表 2玻璃纤维/环氧树脂固化动力学参数mnA1/sA2/sE1/J mol－ 1E2/J mol－ 1Hr/J kg－ 10． 839 1． 159 1． 76 ×1053． 901 ×1056． 498 ×1045． 399 ×1047． 02 ×10532013 年第 4 期