玻璃钢储罐的特点及在油田的应用
1 玻璃钢储罐的成型工艺
大直径玻璃钢缠绕技术的问世使玻璃钢 得以向大型储罐方向发展。与传统卧式储罐相比,立式缠绕工艺解决了无法整体缠绕大直径制品的问题,制作时需要的场地较小,储罐的*大直径可达25m。立式缠绕的优点表现在以下4个方面:
可以实现大直径制品的缠绕
缠绕过程中除环向外,还引入螺旋缠绕,缠绕角可根据制品受力情况进行设计,在65°~85°可调。螺旋缠绕突破了玻璃钢制品属于层合结构的传统概念,不仅提高了制品的轴向强度,还*地提高了储罐的整体结构性能,如层间剪切强度、弯曲强度、抗蠕变特性、抗风、抗地震能力等。
内层、结构层和外层一次成型,内衬无纵向接缝,提高了制品的强度。
制品垂直脱模,避免了脱模过程中的发转,保证了产品质量。
固化体系采用过氧化甲乙酮和钴盐室温固化,短时间内辅以红外线加热固化成型,大幅度降低了固化过程的能耗。
2 玻璃钢储罐罐壁的层次结构
合理的铺层结构是玻璃钢强度性能、耐腐蚀性能的良好保证。玻璃钢储罐罐壁由以下3层组成:
内衬层:由富树脂层及中间层组成。富树脂层由内衬树脂加有机纤维聚酯毡增强,树脂含量超过90%,其厚度约0.5mm。该层气密性好,非常光滑,主要提供制品的耐腐蚀性和防渗透能力。中间层由内衬树脂和无碱玻璃纤维喷射纱组成,树脂含量70-80%,厚度约4.5mm。该层主要保护富树脂层,提供内衬层的抗内压失效能力,阻止裂纹扩散。可以在本层添加一定的填料提高耐磨性能。
结构层:即增强层。采用无碱无捻玻璃纤维粗纱,玻璃纤维织物增强。承受拉应力、压应力和各种外载荷,保护内衬层。树脂含量为30%-40%,其厚度按照载荷条件计算确定。
外保护层:也称外富树脂层,树脂含量大于90%,厚度约为1mm,在本层中增加紫外线吸收剂,以提供储罐耐日光老化的性能。
3 与金属储罐相比
与金属储罐相比,大直径玻璃钢储罐有如下特点:
(1)耐腐蚀性能好
金属储罐贮存介质时,由于金属的活泼性能,极易与所贮存的介质发生化学,电化学反应而产生腐蚀。而玻璃钢储罐内衬为高分子材料,通过对内衬树脂材料的选择,可以使大直径玻璃钢储罐适用于众多酸,碱,盐,溶剂等不同的腐蚀介质,耐腐蚀性能优于金属储罐。
(2)重量轻
大直径玻璃钢储罐一般为立式储罐,设计时已经充分考虑震载及风载可能对其产生的倾覆外,其筒身壁厚主要取决于储罐内压的大小及所贮存液面的高低。当大直径玻璃钢储罐贮存液体或用作低压设备时,其筒身壁厚仅受贮液高度的影响,采用上薄下厚的设计,即可使储罐的壁厚满足使用性能。另外,由于玻璃钢密度一般在1.9-2.2g/cm3左右,仅为铁的1/4左右,所以,一台大直径玻璃钢储罐总重量一般为同规格钢储罐的一半,既有利于储罐的吊装,降低吊装费用,又有可降低对基座的承载要求,从而降低基座的造价。
(3)保温效果好
大直径玻璃钢储罐大热系数为0.27w/cm·°C,钢制储罐的导热系数约为62.8w/cm·°C 。再加上大直径玻璃钢储罐壁厚也较铁制储罐厚,所以,贮存介质时,在储罐内外温差相同的情况下,热量损失仅为铁制储罐的1/100,储罐的自身保温效果十分明显,可较大幅度降低保温费用。
(4)不生锈
金属储罐因铁等金属元素在与空气中的氧相接触时,尤其在潮湿的环境中,容易生锈,所以,此类储罐的使用一般需进行除锈、防锈处理,费钱费力。而大直径玻璃钢储罐由非金属材料树脂及玻璃纤维复合而成,无需进行防锈,除锈处理。
(5)内表面光滑
相对而言,金属储罐内壁粗糙,使用过程中容易结垢,清洗困难,而大直径玻璃钢储罐内壁光滑,其绝对粗糙度为百分之一毫米级,使用过程总不易结垢。
(6)可设计性强
大直径玻璃钢罐有良好的可设计性。既可以对其阻燃、耐腐蚀、抗静电等进行设计,也可以对其外观、形状及连接方式进行设计。除此之外,还可以对其壁厚纵向,环向理学强度分配等进行结构设计,因此可以满足客户对产品不同的要求。
(7)电绝缘性能好
大直径玻璃钢储罐表面电阻约为1011Ω·cm,体积电阻为1014Ω,具有良好的绝缘特点。另外,其击穿电压为12-16kv/mm,抗雷电击穿,可用于多雷区。
可修复性强
大直径玻璃钢储罐不生锈,耐腐蚀性能好,一般情况下不需要维护。另外,可维修性强,维修起来特别方便。
经济性
虽然玻璃钢储罐一次性投入高,但是,玻璃钢储罐使用寿命可以达到20年,而目前金属储罐7-10年就需要更换。从长期效益考虑节约了维修,运行费用。
3 应用
在油田方面,国内几个油田,如大庆油田,胜利油田,江汉油田,玉门油田,青海油田等均使用了大直径玻璃钢储罐,*大直径为16米,容积2000立方米。
*早使用的是大庆油田,从1995年开始使用。
特别是胜利油田,据2007年《胜利日报》6月6日刊报道,胜利油田东辛采油厂广利污水站成为国内首座全玻璃钢污水站。该工程所有污水罐和工艺管道全部采用优质高强玻璃钢材料,9座玻璃钢总容量6665立方米,单罐容积2000立方米,各种规格玻璃钢管道总长度2400米,是胜利油田首次大范围应用玻璃钢储罐代替钢质储罐的一次尝试。
工程投产后日污水处理能力为1.1万立方米,改造后的污水站与原站处理工艺也有很大区别,*突出的是采取“电化学预氧化+自然沉降+混凝沉降+过滤”污水处理工艺,将解决污水严重腐蚀问题,实现注水水质的全面达标,达到“碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)B2标准。