1 概述

長期以來，在化工
、石油、醫藥和食品等工業部門中
，控製、輸送介質管路上的耐腐蝕閥門一般都采用不鏽鋼
、搪瓷
、矽鐵
、陶瓷和聚四氟乙烯等耐腐蝕材料，玻璃鋼是近 50 多年來發展迅速的一種複合材料。玻璃鋼是以玻璃纖維作增強材料
、合成樹脂作粘結劑的增強塑料。隨著我國玻璃鋼事業的發展
，作為塑料基的增強材料，已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維
、芳綸纖維
、氧yang化hua鋁lv纖xian維wei和he碳tan化hua矽gui纖xian維wei等deng。由you於yu玻bo璃li鋼gang相xiang對dui其qi他ta材cai料liao具ju有you更geng加jia優you良liang的de耐nai化hua學xue介jie質zhi腐fu蝕shi性xing
，玻bo璃li鋼gang製zhi管guan道dao和he閥fa門men已yi得de到dao廣guang泛fan應ying用yong。一yi般ban的de不鏽鋼閥門在高溫鹽酸和酸堿交替條件下是不能使用的，在價格上玻璃鋼閥門隻有相同尺寸不鏽鋼閥門的 1/3 左右。

2 分析

目前國內玻璃鋼球閥所用材料的基體樹脂大多采用改性酚醛樹脂
，增強纖維一般都采用短切纖維。這樣的玻璃鋼球閥隻能在 PN6 的de工gong況kuang下xia使shi用yong，大da大da限xian製zhi了le應ying用yong範fan圍wei，使shi玻bo璃li鋼gang優you良liang的de耐nai腐fu蝕shi性xing能neng得de不bu到dao允yun分fen發fa揮hui。為wei了le滿man足zu各ge行xing業ye日ri益yi增zeng長chang的de閥fa門men使shi用yong需xu求qiu和he各ge種zhong嚴yan酷ku苛ke刻ke使shi用yong環huan境jing的de需xu要yao，必bi須xu對dui現xian有you玻bo璃li鋼gang閥fa門men的de材cai料liao及ji製zhi作zuo工gong藝yi進jin行xing改gai進jin

，使shi其qi適shi用yong於yu更geng高gao壓ya力li範fan圍wei。本ben文wen首shou先xian對dui連lian續xu玻bo璃li纖xian維wei增zeng強qiang玻bo璃li鋼gang的de材cai料liao力li學xue性xing能neng進jin行xing試shi驗yan研yan究jiu，在zai已yi知zhi玻bo璃li鋼gang材cai料liao性xing能neng參can數shu的de基ji礎chu上shang導dao出chu玻bo璃li鋼gang球qiu閥fa的de設she計ji要yao點dian。

3 球閥材料選用

目前國內用於製造閥門的玻璃鋼基體材料主要以環氧和酚醛兩類樹脂（包括其改性品種
，如：聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛樹脂改性酚醛、環氧酚醛等）為(wei)主(zhu)，聚(ju)醋(cu)玻(bo)璃(li)鋼(gang)閥(fa)和(he)改(gai)性(xing)峽(xia)喃(nan)樹(shu)脂(zhi)玻(bo)璃(li)鋼(gang)閥(fa)也(ye)有(you)少(shao)量(liang)生(sheng)產(chan)。作(zuo)為(wei)增(zeng)強(qiang)材(cai)料(liao)的(de)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)也(ye)形(xing)式(shi)各(ge)異(yi)
，但(dan)限(xian)於(yu)模(mo)壓(ya)成(cheng)型(xing)工(gong)藝(yi)，主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)短(duan)切(qie)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)形(xing)式(shi)。短(duan)玻(bo)纖(xian)增(zeng)強(qiang)的(de)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)不(bu)高(gao)
，各(ge)種(zhong)玻(bo)璃(li)鋼(gang)閥(fa)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)上(shang)限(xian)一(yi)般(ban)為(wei) 120~140℃，工作壓力為 0.8~1.0MPa。這個工作壓力範圍僅相當於低壓區的工作壓力範圍。

本文介紹的球閥用玻璃鋼是采用連續玻璃纖維布作增強體，用乙烯基醋樹脂（vinyl Ester Resins）zuoweijiticailiaodefuhecailiao。lianxubolixianweibuzengqiangdeboligangjuyoukangchongjiqiangduhao，rubianxiao

，nairexinghao，chengxingshousuoxiaodengyoudian。yuboligangguandaoyingyongtiaojianxiangleisi，yixijishuzhidenaiwen
、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)和(he)加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)好(hao)，常(chang)應(ying)用(yong)於(yu)化(hua)工(gong)設(she)備(bei)的(de)防(fang)腐(fu)保(bao)護(hu)。而(er)采(cai)用(yong)連(lian)續(xu)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)布(bu)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)的(de)短(duan)切(qie)纖(xian)維(wei)作(zuo)為(wei)增(zeng)強(qiang)材(cai)料(liao)可(ke)以(yi)大(da)大(da)提(ti)高(gao)玻(bo)璃(li)鋼(gang)中(zhong)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)的(de)百(bai)分(fen)含(han)量(liang)和(he)增(zeng)強(qiang)效(xiao)果(guo)。玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)是(shi)玻(bo)璃(li)鋼(gang)的(de)主(zhu)要(yao)承(cheng)力(li)部(bu)分(fen)，玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)含(han)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)將(jiang)意(yi)味(wei)著(zhe)玻(bo)璃(li)鋼(gang)整(zheng)體(ti)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)升(sheng)。

4 材料力學性能試驗

4.1 試驗材料

試shi驗yan用yong材cai料liao即ji複fu合he材cai料liao厚hou板ban材cai由you連lian續xu玻bo璃li纖xian維wei增zeng強qiang乙yi烯xi基ji樹shu脂zhi製zhi成cheng

，纖xian維wei結jie構gou形xing式shi與yu成cheng型xing工gong藝yi過guo程cheng與yu新xin型xing玻bo璃li鋼gang球qiu閥fa製zhi作zuo所suo采cai用yong的de連lian續xu增zeng強qiang纖xian維wei結jie構gou和he成cheng型xing工gong藝yi條tiao件jian一yi致zhi，纖xian維wei含han量liang也ye相xiang同tong。為wei了le便bian於yu試shi驗yan確que定ding麵mian外wai（層間）加載條件下複合材料的性能
，製作的原材料板材厚度為 60mm。

4.2 試驗過程

根據標準要求的試驗用試樣的尺寸，製作了 8 組（每組 5 個）試樣。

將試樣固定在 CSS 電子萬能試驗機上，與負荷傳感器、控製器
、功率放大器和計算機等連接共同工作。沿著麵內和麵外兩個方向，分別切割 5 根試樣，共切割 10 根試樣。試驗在 25℃ 環境下進行，每組試驗重複五次。

（l）拉伸試驗

試驗加載速度為 1mm/min
，記錄相應的位移一載荷曲線，連接感應器，同時麵內拉伸使用 YJY-13B yinshenjijiluduiyingdezaiheyibianxingquxian。tongguojisuanjiangjiludezaiheyibianxingquxianzhuanhuaweixiangyingdeyingliyiyingbianquxian
，dedaofuhecailiaozongtidelashendanxingmolianghelashenqiangdu。

（2）壓縮試驗

試驗加載速度為 0.5mm/min
，同時記錄相應的位移一載荷曲線。壓縮試驗加力端是一直徑為 80mm 的de圓yuan柱zhu體ti
，試shi樣yang置zhi於yu圓yuan柱zhu體ti的de中zhong心xin，通tong過guo試shi驗yan機ji橫heng梁liang的de上shang下xia移yi動dong實shi現xian對dui試shi樣yang加jia力li。將jiang記ji錄lu的de載zai荷he一yi變bian形xing曲qu線xian轉zhuan化hua為wei相xiang應ying的de應ying力li一yi應ying變bian曲qu線xian後hou，得de到dao複fu合he材cai料liao的de壓ya縮suo彈dan性xing模mo量liang和he壓ya縮suo強qiang度du。

（3）彎曲試驗

試驗加載速度為 1mm/min，shiyangzuoweicengheliang，jinxinghengxiangsandianwanqushiyan，tongshijiluxiangyingdezhongxinweiyiyizaihequxian。tongguojisuanjiangjiludezaiheyibianxingquxianzhuanhuaweixiangyingdeyingliyiyingbianquxian
，dedaofuhecailiaodewanqudanxingmolianghewanquqiangdu。

（4）剪切試驗

加載速度為 0.5mm/min，同時記錄相應的位移一載荷曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉化為相應的應力一應變曲線，得到複合材料的剪切強度。

4.3 試驗結果

從(cong)試(shi)驗(yan)測(ce)得(de)的(de)連(lian)續(xu)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)麵(mian)內(nei)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)結(jie)果(guo)平(ping)均(jun)值(zhi)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，采(cai)用(yong)連(lian)續(xu)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)的(de)玻(bo)璃(li)鋼(gang)的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)較(jiao)用(yong)短(duan)切(qie)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)的(de)玻(bo)璃(li)鋼(gang)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)提(ti)升(sheng)
，麵(mian)內(nei)拉(la)伸(shen)強(qiang)度(du)與(yu)短(duan)切(qie)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)玻(bo)璃(li)鋼(gang)拉(la)伸(shen)強(qiang)度(du)相(xiang)比(bi)，提(ti)高(gao)兩(liang)倍(bei)之(zhi)多(duo)。這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)作(zuo)為(wei)玻(bo)璃(li)鋼(gang)增(zeng)強(qiang)材(cai)料(liao)的(de)纖(xian)維(wei)是(shi)玻(bo)璃(li)鋼(gang)的(de)主(zhu)要(yao)承(cheng)力(li)部(bu)分(fen)，采(cai)用(yong)連(lian)續(xu)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)以(yi)後(hou)，纖(xian)維(wei)的(de)百(bai)分(fen)含(han)量(liang)可(ke)高(gao)達(da) 70 %，而短切纖維增強玻璃鋼的纖維含量僅有 40% 左右。當然，玻璃鋼的力學性能還和其他因素有關，比如樹脂的種類等。

5 結語

tongguogaijinboligangdecailiaozuchenghezhizuogongyi，tishengleboligangdezhengtilixuexingneng，kefuleduanqiebolixianweizengqiangboligangcuixingdadequedian。jingketishiyan，an PN6 設計的玻璃鋼球閥至少可以在 PN25 的工況下安全使用。拓寬了玻璃鋼球閥的使用範圍，使玻璃鋼球閥的耐腐蝕性能得以充分發揮。