130324198706192124
【摘要】PPH缠绕罐是一种新型的聚丙烯储罐,加工方式不同于传统的焊接工艺。PPH储罐是采用缠绕一次成型的生产工艺,桶身整体无焊缝,整体性强,外观美观,目前正在越来越广泛的被应用到了环保领域。
【关键词】PPH缠绕罐;特点;环保行业
前言
本文从聚丙烯(PPH)缠绕储罐特点出发,与传统的污水处理设备制造材料对比进行分析,并结合近年的环保工程设计实例,凸显其使用优势,目的是使该类产品在节能环保领域上得到更加广泛推广使用。
随着新能源、化工行业的快速发展,环保装备制造业也在大规模发展,环保行业的设备产品不仅需要满足设备韧性强度高、耐腐蚀性能强、交货周期短、同时也需要满足安装方便、价格低廉、应用范围广泛等要求。所以PPH缠绕储罐因其独特的技术优势,目前已经被国内外很多环保企业青睐,在中小型项目上正在逐步替代混凝土水池、碳钢箱体以及玻璃钢储罐等产品。
PPH是一种高分子量,低熔直径β改性均聚聚丙烯,具有优良的化学性,耐高温性和抗蠕变性,其主要性能指标可见表1.
表1 PPT主要性能指标
性能 | 测试方法 | 数值 |
熔体质量流动速率(MFR)/(g⋅10min-1) | GB/T3628-2000 | 0.28 |
拉伸屈服强度/MPa | GB/T1040.2-2006 | 29.0 |
拉伸断裂强度/MPa | 39.8 | |
拉伸弹性模量/MPa | 1280 | |
缺口简支梁 23℃ | 90 | |
冲击强度/(KJ⋅m-2) -20℃ | GB/T1043.1-2008 | 7.8 |
负荷变形温度/℃ | GB/T1634.2-2004 | 98 |
PPH缠绕储罐的优势主要是在于其加工工艺的改变,使其在环保设备罐体的选材中能够脱颖而出。
该生产工艺的主要特点是:
1)筒体一体成型,整段无焊缝的结构,通过缠绕厚度实现无缝接合,更好的满足了设备承载力的要求。
2)筒体直径不大于4000mm,单段长度不大于6500mm,最大壁厚小于等于800mm。
3)采用自动化设备进行挤压缠绕、开孔、焊接,从而代替人工操作、使设备加工周期大幅度提高。
4)生产过程节能环保,提高了环境效益。
PPH缠绕储罐在加工过程中主要由罐体制作、隔板内外焊缝焊接、人孔安装3个核心点,此3个核心点会影响储罐的整体性、抗老化能力、抗渗漏能力、使用寿命、机械强度等性能。
PPH缠绕储罐采用德国进口的螺旋挤出缠绕技术加工制作的,是采用PPH颗粒料在螺旋挤出机组上熔融,之后熔融后的挤出料在模具上形成罐体,待温度降低到一定程度后进行脱模,这样可以保证罐体的整体性。而传统加工形式是板材碰焊成罐体,因板材最宽是2000mm,在实际加工中是一节一节罐体再人工焊接成型的,之后为保险起见,在罐体拼接处补上一条加强圈。
两种工艺对比,PPH缠绕储罐是PPH颗粒料直接加工成型,不存在二次加工,而传统上是颗粒料加工成板材,之后板材再加工成罐体;另外PPH缠绕储罐不存在接缝、焊缝问题。不存在渗漏,且因不用倒角焊接,整体机械强度远远大于传统工艺加工储罐。
PPH缠绕储罐底板、顶板外焊接是采用自动挤出焊接机组,底板内焊缝是采用长臂挤出焊接机组,而传统工艺加工都是采用倒角后人工焊接为主,采用颗粒料制作的焊条二次焊接,且人工焊接后不能控制程度,母材与焊条很难溶于一体,整体性差,而PPH缠绕储罐的工艺全部避免了这类问题。另外人工焊接焊缝略高出于罐体,而PPH缠绕储罐采用一定弧度托焊成型,焊缝高出罐体50mm。
塑料储罐加工过程中人孔是至关重要的,在储罐侧底部和顶部开的人孔,以便维护和观察,PPH缠绕储罐的人孔焊缝采用大自动挤出焊枪焊接,原理与底板内外焊缝一样。同样的,传统加工工艺采用手工焊接成型。
PPH缠绕储罐与常用的金属罐相比,其优点如下:
1、重量轻、比同体积同承压能力的金属罐轻40-60%;
2、其耐腐蚀性能好不会污染水质;
3、罐在爆破时或由于疲劳原因引起的渗漏时,均不会产生杀伤性碎片,可保证使用安全;
4、PPH产套储罐的成型工艺非常简单,装备少,便于进行多品种,小批量生产。
PPH缠绕储罐采用螺旋挤出缠绕技术成型,品质可靠,主要有挤出缠绕、外部焊接、内缝焊接、人孔、管口安装等工序。
1、罐体挤出缠绕
罐体碰焊,就是利用螺旋挤出缠绕机组,将PPH颗粒热熔之后,挤出来,然后在钢制圆形模具上缠绕成罐体。
2、外部焊接
外部焊接就是利用自动挤出焊接机组将与罐体性质相同的全新PPH颗粒料在热熔储罐应力最大的部位,实现大焊缝一次焊接成型的工艺。例如卧式罐体的封头焊接和立式罐体的底部焊接。
3、内部焊接制作
内部焊接是所有工序中最重要的一步。即采用自动长臂挤出焊接工艺,将PPH颗粒料热熔在内部焊缝处,与罐底、罐体成一体,原理与外部焊接相同,只是其设备不同。例如环保设备的隔板焊接。
4、人孔、管口安装制作:
人孔、管口安装是最后一道工序,等同于底部焊接的缩小版本,就是用小型自动挤出焊接机组,将接管与法兰焊接成型,再采用开孔器在罐体上开相应尺寸的口径,最后采用的手提挤出焊接。工艺特点:
◆机械化、自动化程度高,产品质量稳定
◆管口焊缝与罐体一体,焊接强度高
◆可减少飞边,焊缝平整美观
◆在聚丙烯颗粒料中中添加紫外线吸收剂延长了使用寿命。
我公司承接的唐银钢铁有限公司退城搬迁项目污水处理站项目,我公司就是采用PPH缠绕罐体代替了碳钢焊接罐体。
生活污水处理站处理量Q=1000吨/天,工艺流程采用"AO+沉淀",采用两套设备并联,单套设备是4个PPH罐体,外形尺寸3200*12000mm,总共8个罐体。其中厌氧池、缺氧池以及污泥池为1个罐体,好氧池采用2罐体串联使用,停留时间7h,沉淀池根据罐体结构特点,选用三个沉淀格槽串联,保证了表面负荷,确保沉淀效果,最终达标排放下一单元。
罐体厚度采用22mm,通过试水试验,性能完全能够代替碳钢设备强度。
用PPH缠绕储罐代替碳钢罐体,制作工期和成本都缩短了原来的2/3,极大的保证了生产效率和公司效益。其所带来的经济和环境效益明显,主要体现以下几个方面:
1)防腐性能大大超过预期;
2)自动化生产线连续加工,能够缩短产品加工周期,节省投资;
3)塑料罐比碳钢罐体设备轻,降低了运输和安装的成本和时间。
4)在全球钢材普遍上涨的环境下,也节约了原材料成本。
文中介绍了PPH缠绕罐的生产工艺及特点,由于PPH缠绕储罐具有优良的耐腐蚀性能,尤其是抗环境应力开裂的性能。在室温下,几乎没有可以使其溶解的溶剂,有明显优于其他塑料和金属设备的加工工艺和机械性能。并且其生产制作过程,完全可以实现自动化生产,制作过程,无污染,效率高,操作简便等金属材质无法比拟的优越生产工艺,深受环保企业的喜爱,预计在未来几年后,国内环保设厂的设备将会被PPH储罐所占领。
参考文献
[1]邹恩广.聚丙烯复合材料的制备及性能研究[D].大庆:东北石油大学,2011:1-154
[2]郭战胜,施冬莉,宋弈诚,等.材料力学[M].上海:同济大学出版社,2013.
[3]全国锅炉压力容器标准化技术委员会,静置常压焊接热塑性塑料储罐(槽):GB/T25197-2010[S].北京:中国标准出版社,2011.
[4]左景伊,左禹.腐蚀数据与选材手册[M].北京:化学工业出版社,1995.