1前言

玻璃鋼是一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性好、強(qiáng)度可設(shè)計(jì)等突出的優(yōu)點(diǎn)，膜法水處理用玻璃鋼壓力容器（俗稱膜外殼）已經(jīng)被RO技術(shù)領(lǐng)域普遍認(rèn)同。目前RO系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模趨于大型化，建設(shè)中以及計(jì)劃建設(shè)的產(chǎn)水流量在500T/H以上的大型項(xiàng)目越來(lái)越多。在這樣大型的RO系統(tǒng)建設(shè)中，對(duì)壓力容器的技術(shù)要求也就更高。

我國(guó)的玻璃鋼壓力容器生產(chǎn)與應(yīng)用，從產(chǎn)品引進(jìn)到國(guó)內(nèi)自主開發(fā)，走了一條逐漸替代進(jìn)口的道路。國(guó)內(nèi)壓力容器的技術(shù)發(fā)展中，以哈爾濱樂(lè)普實(shí)業(yè)發(fā)展中心（簡(jiǎn)稱樂(lè)普中心）生產(chǎn)的ROPV®品牌為代表。該技術(shù)始于 “七五” 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，已經(jīng)走過(guò)了二十三年的發(fā)展歷程。

目前，樂(lè)普中心已經(jīng)成為中國(guó)最大的水處理用玻璃鋼壓力容器專業(yè)生產(chǎn)商，也是中國(guó)首家通過(guò)美國(guó)ASME＂RP＂認(rèn)證的玻璃鋼壓力容器生產(chǎn)企業(yè)。

ROPV®系列壓力容器在冶金、電子、電力、化工、醫(yī)藥、食品飲料、工業(yè)污水及廢水的處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如2002年的“太鋼工程”（1700t/h）、2003年的“燕山石化工程”（800t/h）、2004年的“慈溪市政工程”（840t/h）、2005年的東莞“玖龍紙業(yè)”（2000t/h）、2006年的迪拜棕櫚島海淡工程（7600t/h）及黃島電廠（10，000t/d）海水淡化工程。

2 ROPV®壓力容器對(duì)大型RO工程適宜性

本文所述的大型RO工程指產(chǎn)水流量在500T/H以上的系統(tǒng)，或一個(gè)工程一次使用8英寸6芯裝壓力容器數(shù)量在80只以上的系統(tǒng)。在這樣大型的工程建設(shè)中，對(duì)重要部件之一的壓力容器提出了嚴(yán)格的要求。玻璃鋼壓力容器一般具有化學(xué)穩(wěn)定性，過(guò)載安全性，良好的減震性，以及熱傳遞與膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于在大型工程中應(yīng)用的玻璃鋼壓力容器來(lái)說(shuō)，還應(yīng)考察下面一些性能。

2.1結(jié)構(gòu)性能

在工作情況下，玻璃鋼壓力容器各部分的受力狀態(tài)是不同的。因此玻璃鋼壓力容器的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，應(yīng)充分利用玻璃鋼材料的強(qiáng)度可設(shè)計(jì)性，根據(jù)各部分的受力狀態(tài)設(shè)計(jì)纖維的方向與鋪放量。使玻璃鋼壓力容器的整體強(qiáng)度相匹配，最大限度發(fā)揮結(jié)構(gòu)的效率，提高產(chǎn)品的整體性能。

結(jié)構(gòu)性能的保證設(shè)計(jì)玻璃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與成型工藝設(shè)計(jì)兩大部分，是玻璃鋼關(guān)鍵技術(shù)，需要有雄厚的技術(shù)支撐。樂(lè)普中心是從事玻璃鋼材料研究與生產(chǎn)的專業(yè)化隊(duì)伍，在國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目研究階段就建立了玻璃鋼壓力容器的力學(xué)模型，后來(lái)演變?yōu)橛?jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品的受力狀態(tài)進(jìn)行了精確的計(jì)算，科學(xué)地設(shè)計(jì)了生產(chǎn)工藝，充分發(fā)揮了技術(shù)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品表現(xiàn)出很高的整體性能，并具有很好的質(zhì)量穩(wěn)定性。每年都按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行產(chǎn)品的型式檢驗(yàn)，實(shí)測(cè)產(chǎn)品的安全系數(shù)均在6倍以上，表現(xiàn)出較高的結(jié)構(gòu)性能。

2.2疲勞性能

玻璃鋼壓力容器承受循環(huán)工作壓力作用，在長(zhǎng)期作用下會(huì)逐漸產(chǎn)生疲勞，直至整體破壞。玻璃鋼產(chǎn)品疲勞性能用疲勞壽命來(lái)衡量，其是玻璃鋼制品的主要性能指標(biāo)。玻璃鋼壓力容器在給定循環(huán)應(yīng)力和試驗(yàn)條件下由開始加載到臨界設(shè)計(jì)壓力所經(jīng)受的應(yīng)力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命，玻璃鋼壓力容器的疲勞壽命應(yīng)與反滲透水處理裝置設(shè)計(jì)壽命相當(dāng)。

在美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定玻璃鋼壓力容器的疲勞壽命規(guī)定為105次， ROPV®R804030S玻璃鋼壓力容器的疲勞性能的測(cè)試結(jié)果為，按照美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行2.8×105次疲勞測(cè)試后，未見宏觀破壞，在隨后進(jìn)行的水壓爆破試驗(yàn)中，達(dá)到6倍以上的安全系數(shù)，說(shuō)明ROPV®R804030S玻璃鋼壓力容器的疲勞性能優(yōu)異，完全能夠滿足大型工程的使用。

2.3裝膜性能

在大型工程中，裝配的膜元件數(shù)量多。幾十支乃至上百支壓力容器同時(shí)使用，局部留有的空間小，不便于操作，玻璃鋼壓力容器的裝膜性能就顯得重要。而裝膜性能與壓力容器的內(nèi)表質(zhì)量與內(nèi)腔行為公差相關(guān)。其中內(nèi)表質(zhì)量主要為體現(xiàn)在光潔度、平整度、樹脂含量等方面上，內(nèi)腔行為公差主要體現(xiàn)在圓度、直線度、尺寸準(zhǔn)確度等方面上。ROPV®玻璃鋼壓力容器的裝模性能是從模具加工技術(shù)、工藝控制技術(shù)以及質(zhì)量控制技術(shù)等方面來(lái)保證的，企業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年從事航天高科技產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及本項(xiàng)目二十多年研發(fā)基礎(chǔ)，加工出高精度、高級(jí)表面的產(chǎn)品模具，制定了可靠的、具有穩(wěn)定性的工藝流程，按照ISO9001-2000標(biāo)準(zhǔn)的要求嚴(yán)格質(zhì)量控制，很好保證了產(chǎn)品的裝模型能。

2.4密封性能

玻璃鋼壓力容器的密封性能是關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，在任何工程中都有嚴(yán)格的要求。在大型工程中，配管量大，不便于維修與更換，需要壓力容器具有更加可靠的密封性能。一般玻璃鋼壓力容器泄漏發(fā)生在與端板結(jié)合處，以及與原/濃水管處（特別是側(cè)聯(lián)式的壓力容器），發(fā)生滲漏的主要原因是玻璃鋼壓力容器、配件的尺寸精度不夠，或密封技術(shù)不可靠。ROPV®玻璃鋼壓力容器及配件經(jīng)過(guò)了精心的設(shè)計(jì)，技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)成熟，特別是針對(duì)側(cè)聯(lián)式的壓力容器配管偏差時(shí)易滲漏的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了側(cè)聯(lián)式的壓力容器原/濃水管處零滲漏。此外，出廠產(chǎn)品100%經(jīng)過(guò)1.5倍工作壓力的水壓滲漏性能檢測(cè)，密封性能十分可靠，經(jīng)受住了大型工程的驗(yàn)證。

2.5接口性能

玻璃鋼壓力容器的接口有原/濃水管接口、凈水（產(chǎn)品水）接口，接口性能指其與配管連接的技術(shù)性能，表現(xiàn)為玻璃鋼壓力容器的接管的位置度、接管對(duì)配管偏差的適應(yīng)性、接管材質(zhì)的可靠性以及特殊接口的實(shí)現(xiàn)，接口性能直接關(guān)系到系統(tǒng)的密封性能以及工程安裝的速度。ROPV®玻璃鋼壓力容器的原/濃水管接口以側(cè)聯(lián)式為主，壓力容器上的孔由專用設(shè)備加工，精確度高，并且可以按照使用要求確定接口數(shù)量與位置（角度），便于在大型工程中裝配使用。ROPV®玻璃鋼壓力容器接口材質(zhì)與介質(zhì)相關(guān)，具體見下表。

表1 ROPV®玻璃鋼壓力容器接口材質(zhì)表

2.6外觀性能

在大型工程中，對(duì)玻璃鋼壓力容器外觀性能要求較高。目前玻璃鋼壓力容器普遍采用表面涂裝技術(shù)，其外觀性能表現(xiàn)在漆膜的硬度、覆著力、平整度、飽和度、耐黃變等指標(biāo)上。漆膜的硬度小、覆著力差，漆膜則易劃傷、脫落，漆膜的平整度、飽和度、耐黃變等指標(biāo)差，則直接影響設(shè)備的美觀效果。ROPV®玻璃鋼壓力容器有專用的納米特種涂料，用鉛筆硬度法測(cè)得漆膜的硬度≥5H，用劃格法測(cè)得漆膜的覆著力≥90%，用360nm（1000W）紫外等照射2小時(shí)后無(wú)明顯黃變，表現(xiàn)出較高的技術(shù)水準(zhǔn)。此外，ROPV®玻璃鋼壓力容器設(shè)計(jì)了可靠的表面涂裝技術(shù)，產(chǎn)品漆膜平整度與飽和度好，具有很高的外觀性能。

3 ROPV®壓力容器的試驗(yàn)與典型應(yīng)用例

3.1 ROPV®壓力容器出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目

表2 ROPV®壓力容器出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目表

3.2 ROPV®壓力容器型式檢驗(yàn)項(xiàng)目

表3 ROPV®壓力容器型式檢驗(yàn)項(xiàng)目表

3.3 疲勞壽命測(cè)試結(jié)果

3.3.1試件選取

本文中以用量最大的R8040C 30S型玻璃鋼壓力容器疲勞壽命測(cè)試為例，說(shuō)明ROPV®壓力容器的疲勞性能。從正常生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨機(jī)取樣，試件的型號(hào)為R8040C 30S-1W。

圖1 疲勞壽命試件

3.3.2測(cè)試結(jié)果

a) 試件在66℃恒溫水域下，0～2.1Mpa水壓重復(fù)作用2.8×105次后，目測(cè)未發(fā)現(xiàn)宏觀破壞部位，也無(wú)液體（水）滲漏現(xiàn)象。

b) 試件經(jīng)過(guò)2.8×105次疲勞后，爆破壓力達(dá)到13.5MPa，即6.42倍的工作壓力，可確認(rèn)試件2的疲勞壽命
大于2.8×105次。

3.3.3試件2的內(nèi)壓－－應(yīng)變曲線

圖2 試件內(nèi)壓－－應(yīng)變曲線

3.4典型應(yīng)用例

3.4.1太鋼水廠工程

太鋼工程建成于2002年，工程規(guī)模為1700T/H，共使用玻璃鋼壓力容器332支。

圖3 太鋼水廠水處理工程應(yīng)用圖片

3.4.2玖龍紙業(yè)水處理工程

該工程建成于2007年，工程規(guī)模為2000T/H，共使用玻璃鋼壓力容器360支。

圖4 玖龍?jiān)诩垬I(yè)水處理工程應(yīng)用圖片

4結(jié)束語(yǔ)

ROPV®玻璃鋼壓力容器研發(fā)從“七五” 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)開始，已經(jīng)走過(guò)了二十余年的發(fā)展歷程。技術(shù)日臻成熟，該產(chǎn)品表現(xiàn)出一系列有益的性能，能夠滿足大型RO工程的使用要求。ROPV®玻璃鋼壓力容器成功應(yīng)用于“太鋼工程”、“九龍紙業(yè)工程”等大型RO工程，表現(xiàn)出很高的可靠性與穩(wěn)定型，可完全替代進(jìn)口產(chǎn)品，為我國(guó)水處理行業(yè)的迅速發(fā)展發(fā)揮積極的作用。

（1）疲勞壽命在國(guó)內(nèi)的最高標(biāo)準(zhǔn)（JC692-1998）中未作規(guī)定，為了技術(shù)上與國(guó)際接軌而設(shè)立的檢測(cè)項(xiàng)目，檢驗(yàn)依據(jù)為美國(guó)ASME（Ⅹ）。