玻璃钢技术在化工行业的应用

杨建国

（西南石油大学，四川 成都 610500）

玻璃钢（Fiber Reinforced Plastic，FRP）是一种以高分子有机树脂为基体的复合材料，还是一种具有重要技术的复合材料，具有很多优点。玻璃钢的绝热性也非常好，是一种优良的绝热材料。除此之外，相对于其他的金属或者是非金属来说，那些常规材料的应用都是需要根据实际的产品来确定材料的，但是玻璃钢的制备却具有可设计性和成本可控性，这也是为什么玻璃钢技术在化工行业能够广泛运用的重要原因。

1 玻璃钢概述

1.1 玻璃钢的概念

玻璃钢又被称作是玻璃纤维增强塑料，这种材料是以玻璃纤维以及其他的制品（比方说玻璃布、带等）为增强材料，然后再以高分子的有机树脂作为基体共同构成的复合材料。

1.2 玻璃钢的基本特性

关于玻璃钢的特性，主要是表现在增强材料和高分子有机树脂上，具体有以下几种。

1.2.1 轻便强硬

玻璃钢的密度很小，大约在1.4～2.2，它的密度仅仅只有普通钢材密度的1/4～1/5，是铝合金的1/2～2/3，因此，玻璃钢通常都比较轻便。但是，即便如此，玻璃钢的硬度却非常大，能够达到普通碳钢的水平。因此，无论是在汽车行业、造船行业，还是航空制造行业，甚至是导弹的制造当中，都有玻璃钢的应用，并且还取得了非常显著的技术经济效果。

1.2.2 耐腐蚀性强

玻璃钢的耐腐蚀非常强，能够抵御海水和微生物的作用，因此可以用来做船壳。而且，玻璃钢还不会受到各种酸碱、盐以及有机溶剂的影响。因此，在石油化工管道、压力容器以及泵、有色冶金等防腐工程中也能够看到玻璃钢的应用。另外，在防腐工程中，玻璃钢还能够代替木材、不锈钢等，可以延长使用寿命，降低整个工程的造价，具有很高的技术经济效益。

1.2.3 热性能较好

玻璃钢的热性能比较好，据相关测试可知，玻璃钢的导热系数为0.23～0.46 W/（m·k），是金属材料的1/100～1/1 000。玻璃钢可以用作耐烧蚀材料或者是用作内热防护，其能够承受2 000 ℃以上的高速气流，在宇航、火箭中都有极为广泛的运用。

1.2.4 电性能较好

玻璃钢的电绝缘性能非常优良，经常用作电机、电器等产品中的绝缘部件，玻璃钢的使用，能够充分地提高电器的使用寿命和可靠性。

1.2.5 可设计性强

玻璃钢的可设计性可以从两个方面来进行阐述：（1）玻璃钢可以满足任何的使用需求，根据实际需要来设计出具有各种结构的产品，使得整个产品具有很好的整体性。（2）可以根据产品的性能，选择合适的材料。比方说：耐腐蚀性、强度大、耐高温等性能要求都能借助相关材料来实现。

1.2.6 工艺性较好

玻璃钢的使用能够根据实际的产品形状、尺寸以及数量等来选择最适合的成型工艺，而且，对于批量比较少的异型产品所呈现出来的经济效果更为显著。

2 玻璃钢技术在化工行业中的具体应用

2.1 玻璃钢技术在化工环保设施方面的应用

玻璃钢在湿式静电除尘（雾）领域中的应用已经在国内外都普及了，也收获了很明显的社会经济效益和技术经济。相比于PVC塑料材质、不锈钢材质等材质做出来的部件来看，FRP材质的部件要具有更强的耐腐蚀性、高强度以及制备过程节能等优势。另外，不管是FRP烟囱在发电厂脱硫装置上的运用，还是全玻璃钢材质烟囱在工业烟气排放设施中的防腐处理，其材质的构成、外观的设计、使用寿命等都要强于其他同类材质部件的运用。尤其是在烟气脱硫处理系统中的运用，FRP的强度跟耐腐蚀性都要比典型材料镍合金强很多，所以说，FRP非常适合用在浆液循环管道或者是喷淋塔以及内部附件当中。而且，若是在制备FRP的过程中加入的是溴化树脂，那么其部件的不可燃性也会增加，这样的FRP就可以直接用作烟囱和喷淋塔之间的连接管道。

2.2 玻璃钢技术在一些基础工程当中的应用

FRP在基础工程当中的运用，主要是体现在管件和储罐之类的制品当中。因为FRP的耐化学腐蚀性非常强，所以在管件和储罐之中的运用也非常广泛。不管是在腐蚀性非常强的氯碱生产场所，还是在化工原料液料的运送过程中，若是运用到FRP材料，都要比传统的铝皮、钢材以及锌铁皮等材料具有更强的耐腐蚀防护效果。而且，现如今，国内的有关FRP制备技术在自主研发和生产工艺方面也开始逐渐向更高层次的技术性和成套性靠拢。纵观目前的情况来看，国内已经存在着40多项FRP管道制备纤维缠绕专利技术了，而且还拥有着制备FE工艺管、夹砂管等全套的工艺技术。现如今，在国内很多的大学就与科研院联合起来，成了新的玻璃钢复合材料的技术研发中心。比方说：北京玻璃钢研究院、南京玻璃钢研究院等科研院就跟武汉理工大学、哈尔滨工业大学等30余所高校联合起来，成了玻璃钢复合材料的研发和培训基地。

在化工行业中，用FRP材料制成的容器种类也非常多，其直径大都是在4 m之内，容积小于100 m3。但是，随着生产需求的不断增加，FRP容器的尺寸也在增加，目前，我国自主制备的超大规模尺寸的FRP制品就已经在化工行业中投入使用了。比方说，苏州的精细化工厂就有用到直径为11 m的缠绕型FRP容器。而且，在中复连众复合材料集团有限公司中，也有使用到自己公司设计并制造的直径为21 m、容积达到6 000 m3FRP盐酸储罐。对于传统的法兰来看，采用FRP制备的粘接法兰或者是活套法兰的刚度要更大，而且流体的密封性也会充分地提高，管对接处的垫片受压也会更加均匀。这样一来，法兰在使用过程中就不会轻易被损伤，也就不会发生流体泄露的现象，在使用过程也能够更加稳定、更加安全。而且，FRP在制造过程中也比较方便，容易控制。

对于化工行业来说，这是FRP的传统市场行业。而化工生产现场经常可以看到的高温、潮湿以及强酸强碱的环境，都能够运用到FRP材质的设施。比方说，在选矿或者是电解等生产中的浸渍、反应等环节，大多数都在90°以上的高温中或者是强酸溶液中，这个时候所使用到的各种槽、操作台以及仪表的表面框等都有用到FRP材料，可以耐高温、耐腐蚀以及不导电。

2.3 玻璃钢技术在石油化工方面的应用

在石油化工厂中，有关石油的催化裂化再装这一环节中会产生很多的SO2、NO2以及其他的一些固体颗粒物等，这些物质的排放都会污染大气。因此，为了响应国家的环保标准，石油化工企业就会在相关的生产环节中增加烟气脱硫装置，来降低SO2的排放。在这一方面，玻璃鳞片树脂就经常被用在脱硫装置的烟道当中，玻璃鳞片树脂的运用，不仅可以使得整个装置能够运行稳定，还可以充分地降低整个设施的成本。与其他材质的烟囱相比，FRP材质的烟囱不管是在设计上、施工上，还是在质控上，都有很大的优势。另外，在油田的作业区域中，一般也会使用到玻璃钢来作为翻衬，从而对预埋在地下的输油管道在不进行开挖的前提下就进行管材修复技术的使用。而且，采用玻璃钢来作为翻衬，不仅可以避免管道内壁腐蚀，还能够增加管道的强度，从而延长管道的使用寿命。

2.4 玻璃钢技术在化工防腐以及其他能源方面的运用

在化工防腐方面，对于有关容器的耐腐蚀性能的要求都会比较高。对于这类要求，FRP材料远远要比其他的传统非金属材料或者是金属材料具有更强的适应性。现如今，我国已经自主研发了一种特殊的制备技术来生产大尺寸的FRP容器，这种容器在电力行业、冶炼行业以及化工行业中都能够使用，有助于推进行业的连续、稳定、安全生产。另外，在能源方面，也有用到FRP材质的发电机叶片。随着风力发电机的推广，这种材质的叶片需求量也在增加，发电机叶片的制造也开始趋于大型化以及智能化。而且，在核电站中，也有用到FRP管来作为一种配套部件。

3 结语

玻璃钢的优势非常多，这种材料具有高强度、低密度，而且耐腐蚀性也强，具有优良的热性能、电性能以及可设计性等，也正是这些优势的存在，才使得这种材料能够广泛地运用在日常生产的各个领域中。有关玻璃钢的应用和开放已经在逐渐适应市场的需求而发展了。今后，玻璃钢的原材料种类将会越来越多，这种技术的使用也将会注重绿色加工工艺，使得玻璃钢技术的运用能够为人们带来更大的便捷性和经济效益。