1 概述

長(zhǎng)期以來(lái)，在化工、石油、醫(yī)藥和食品等工業(yè)部門(mén)中，控制、輸送介質(zhì)管路上的耐腐蝕閥門(mén)一般都采用不銹鋼、搪瓷、硅鐵、陶瓷和聚四氟乙烯等耐腐蝕材料，玻璃鋼是近 50 多年來(lái)發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。玻璃鋼是以玻璃纖維作增強(qiáng)材料、合成樹(shù)脂作粘結(jié)劑的增強(qiáng)塑料。隨著我國(guó)玻璃鋼事業(yè)的發(fā)展，作為塑料基的增強(qiáng)材料，已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等。由于玻璃鋼相對(duì)其他材料具有更加優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性，玻璃鋼制管道和閥門(mén)已得到廣泛應(yīng)用。一般的不銹鋼閥門(mén)在高溫鹽酸和酸堿交替條件下是不能使用的，在價(jià)格上玻璃鋼閥門(mén)只有相同尺寸不銹鋼閥門(mén)的 1/3 左右。

2 分析

目前國(guó)內(nèi)玻璃鋼球閥所用材料的基體樹(shù)脂大多采用改性酚醛樹(shù)脂，增強(qiáng)纖維一般都采用短切纖維。這樣的玻璃鋼球閥只能在 PN6 的工況下使用，大大限制了應(yīng)用范圍，使玻璃鋼優(yōu)良的耐腐蝕性能得不到允分發(fā)揮。為了滿足各行業(yè)日益增長(zhǎng)的閥門(mén)使用需求和各種嚴(yán)酷苛刻使用環(huán)境的需要，必須對(duì)現(xiàn)有玻璃鋼閥門(mén)的材料及制作工藝進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于更高壓力范圍。本文首先對(duì)連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼的材料力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，在已知玻璃鋼材料性能參數(shù)的基礎(chǔ)上導(dǎo)出玻璃鋼球閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

3 球閥材料選用

目前國(guó)內(nèi)用于制造閥門(mén)的玻璃鋼基體材料主要以環(huán)氧和酚醛兩類樹(shù)脂（包括其改性品種，如：聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛樹(shù)脂改性酚醛、環(huán)氧酚醛等）為主，聚醋玻璃鋼閥和改性峽喃樹(shù)脂玻璃鋼閥也有少量生產(chǎn)。作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維也形式各異，但限于模壓成型工藝，主要采用短切纖維增強(qiáng)形式。短玻纖增強(qiáng)的復(fù)合材料性能不高，各種玻璃鋼閥的工作溫度上限一般為 120~140℃，工作壓力為 0.8~1.0MPa。這個(gè)工作壓力范圍僅相當(dāng)于低壓區(qū)的工作壓力范圍。

本文介紹的球閥用玻璃鋼是采用連續(xù)玻璃纖維布作增強(qiáng)體，用乙烯基醋樹(shù)脂（vinyl Ester Resins）作為基體材料的復(fù)合材料。連續(xù)玻璃纖維布增強(qiáng)的玻璃鋼具有抗沖擊強(qiáng)度好，蠕變小，耐熱性好，成型收縮小等優(yōu)點(diǎn)。與玻璃鋼管道應(yīng)用條件相類似，乙烯基樹(shù)脂的耐溫、耐腐蝕和加工性能好，常應(yīng)用于化工設(shè)備的防腐保護(hù)。而采用連續(xù)玻璃纖維布取代傳統(tǒng)的短切纖維作為增強(qiáng)材料可以大大提高玻璃鋼中玻璃纖維的百分含量和增強(qiáng)效果。玻璃纖維是玻璃鋼的主要承力部分，玻璃纖維含量的提高將意味著玻璃鋼整體力學(xué)性能的提升。

4 材料力學(xué)性能試驗(yàn)