一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法技术

本发明专利技术提供一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法。包括：计算碳纤维层缠绕厚度、计算碳纤维层缠绕角度、清理纯铝内胆、缠绕玻璃纤维层、配置碳纤维层缠绕材料、缠绕碳纤维层、碳纤维层材料加热固化、焊接管孔、焊接储罐支座。本发明专利技术以碳纤维材料缠绕制浓硝酸储罐，罐体由纯铝内胆层、玻璃纤维层、碳纤维层组成，通过层和板理论分析储罐罐体受力情况后计算得到碳纤维层缠绕厚度，且优化了缠绕角，添加玻璃纤维层能有效防止纯铝内胆和碳纤维层的电偶腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储罐的制备方法
，尤其涉及一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法。
技术介绍
浓硝酸是一种具有广泛用途的化工原料，由于浓硝酸具有强氧化性、强腐蚀性。目前，用于浓硝酸铁路运输的铁道罐车为60吨级铝制罐车，多为上世纪70、80年代生产，按照铁道罐车使用寿命25年计算，绝大多数铝制罐车到了报废年限。铁路提速后，这些铝制罐车因为自重大，降低了罐车的载重量，难以满足铁路运输要求，自2006年以后已经没有新的铝制铁道罐车投放市场，目前市场需求量约800辆。碳纤维因其轻质、高强等优良性能目前已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。国外在上世纪80年代开始将碳纤维复合材料用于压力容器制造，类似的大型储罐已有成熟产品。国内石油、化工领域所用大型纤维缠绕储罐还主要是玻璃钢储罐，大型碳纤维缠绕储罐还是一个全新的领域，将其使用于铁路浓硝酸的储运方面更是空白。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法。包括以下步骤：S1：根据浓硝酸储罐在运输浓硝酸时对的罐体功能及安全要求，依据GB150设计标准，计算碳纤维层缠绕厚度；S2：根据碳纤维材料的力学强度，计算罐体不同部位的碳纤维层缠绕的角度；S3：采用机械打磨和丙酮清洗方式处理浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆，使其表面清洁；S4：采用15-55度缠绕角，使用玻璃纤维在浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆上缠绕0.5-1.0毫米厚度的玻璃纤维层，使纯铝内胆绝缘；S5：配制碳纤维层缠绕材料，并按照步骤S1、S2计算的缠绕厚度和缠绕角度将碳纤维层缠绕材料缠绕在玻璃纤维层上；S6：将缠绕好的碳纤维层材料的浓硝酸储罐加热固化；S7：焊接浓硝酸储罐的进料孔和出料孔，通过碳纤维层对罐体的纯铝内胆开孔，纯铝内胆的开孔大小与进料孔和出料孔的接管内径大小一致，碳纤维层开孔的边缘距纯铝内胆的开孔边缘70-100毫米，将进料孔和出料孔的接管焊接在纯铝内胆的开口处，焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料补强；S8：焊接浓硝酸储罐的支座，去除浓硝酸储罐支座对应位置的碳纤维层，将浓硝酸储罐支座的鞍座焊接在纯铝内胆上，碳纤维层开口边缘距纯铝内胆的鞍座焊接边缘60-80毫米，鞍座焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料局部手糊补强。进一步的，所述步骤S5包括：S501：配置的碳纤维层材料为环氧树脂和固化剂的混合物，所述环氧树脂是环氧E51树脂，所用固化剂是甲基四氢苯酐，所述化合物的比例是按重量每100份环氧E51树脂添加80-95份固化剂；S502：碳纤维层缠绕的厚度为3-5毫米，缠绕角度为：罐体的±15°缠绕角缠绕8-10层，罐体的±55°缠绕角缠绕18-22层，罐体的90°缠绕角缠绕4-8层。进一步的，所述步骤S6加热固化区分为以下步骤：S601：在固化温度为80℃时固化时间2-4小时；S602：在固化温度为120℃时固化时间2-4小时；S603：在固化温度为140℃时固化时间4-8小时。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点：本专利技术以碳纤维材料缠绕浓硝酸储罐，罐体由纯铝内胆层、玻璃纤维层、碳纤维层组成，通过层和板理论分析储罐罐体受力情况后计算得到碳纤维层缠绕厚度，且优化了缠绕角，添加玻璃纤维层能有效防止纯铝内胆和碳纤维层的电偶腐蚀。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。图1是本专利技术的流程图。图2是本专利技术的碳纤维层缠绕纯铝内胆流程图。图3是本专利技术的碳纤维层加热固化流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图和实施例对本专利技术提供的一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法进行更详细地说明。如图1所示，一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法包括如下步骤：S1：根据浓硝酸储罐在运输浓硝酸时对的罐体功能及安全要求，依据GB150设计标准，计算碳纤维层缠绕厚度；S2：根据碳纤维材料的力学强度，计算罐体不同部位的碳纤维层缠绕的角度；S3：采用机械打磨和丙酮清洗方式处理浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆，使其表面清洁；S4：采用15-55度缠绕角，使用玻璃纤维在浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆上缠绕0.5-1.0毫米厚度的玻璃纤维层，使纯铝内胆绝缘；S5：配制碳纤维层缠绕材料，并按照步骤S1、S2计算的缠绕厚度和缠绕角度将碳纤维层缠绕材料缠绕在玻璃纤维层上；S6：将缠绕好的碳纤维层材料的浓硝酸储罐加热固化；S7：焊接浓硝酸储罐的进料孔和出料孔，通过碳纤维层对罐体的纯铝内胆开孔，纯铝内胆的开孔大小与进料孔和出料孔的接管内径大小一致，碳纤维层开孔的边缘距纯铝内胆的开孔边缘70-100毫米，将进料孔和出料孔的接管焊接在纯铝内胆的开口处，焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料补强；S8：焊接浓硝酸储罐的支座，去除浓硝酸储罐支座对应位置的碳纤维层，将浓硝酸储罐支座的鞍座焊接在纯铝内胆上，碳纤维层开口边缘距纯铝内胆的鞍座焊接边缘60-80毫米，鞍座焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料局部手糊补强。如图2所示，所述步骤S5将配置碳纤维层缠绕材料和缠绕方法包括以下步骤：S501：配置的碳纤维层材料为环氧树脂和固化剂的混合物，所述环氧树脂是环氧E51树脂，所用固化剂是甲基四氢苯酐，所述化合物的比例是按重量每100份环氧E51树脂添加80-95份固化剂；S502：碳纤维层缠绕的厚度为3-5毫米，缠绕角度为：罐体的±15°缠绕角缠绕8-10层，罐体的±55°缠绕角缠绕18-22层，罐体的90°缠绕角缠绕4-8层。如图3所示，所述步骤S6将碳纤维层缠绕材料加热固化区分为以下步
骤：S601：在固化温度为80℃时固化时间2-4小时；S602：在固化温度为120℃时固化时间2-4小时；S603：在固化温度为140℃时固化时间4-8小时。实施例一：本实施例公开了一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法包括以下步骤：(1)根据浓硝酸储罐的性能和安全要求，依据GB150设计标准，计算碳纤维层缠绕厚度，采用碳纤维层缠绕厚度为5毫米，根据碳纤维材料的力学强度，计算罐体不同部位的碳纤维层缠绕的角度，缠绕角为15度，55度，90度，且15缠绕角缠绕8层，55缠绕角缠绕20层，90度缠绕角缠绕6层；(2)采用机械打磨和丙酮清洗纯铝内胆，使其表面清洁；(3)配制缠绕用碳纤维层材料，所述碳纤维层材料为环氧树脂和固化剂的混合物，所述环氧树脂是环氧E51树脂，所用固化剂是甲基四氢苯酐，所述化合物的环氧树脂和固化剂的比例为100：80；(4)采用15度和55度缠绕角先在储罐纯铝内胆上缠绕一层玻璃纤维绝缘层；(5)按照计算的缠绕角度缠绕碳纤维层缠绕材料；(6)将缠绕好的碳纤维层材料的浓硝酸储罐加热固化，先在固化温度80℃时固化时间2小时，然后在固化温度120℃时固化时间2小时，最后在固化温度140℃时固化时间6小时；(7)对固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据浓硝酸储罐在运输浓硝酸时对罐体功能及安全要求，依据GB150设计标准，计算碳纤维层缠绕厚度；S2：根据碳纤维材料的力学强度，计算罐体不同部位的碳纤维层缠绕的角度；S3：采用机械打磨和丙酮清洗方式处理浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆，使其表面清洁；S4：采用15‑55度缠绕角，使用玻璃纤维在浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆上缠绕0.5‑1.0毫米厚度的玻璃纤维层，使纯铝内胆绝缘；S5：配制碳纤维层缠绕材料，并按照步骤S1、S2计算的缠绕厚度和缠绕角度将碳纤维层缠绕材料缠绕在玻璃纤维层上；S6：将缠绕好的碳纤维层材料的浓硝酸储罐加热固化；S7：焊接浓硝酸储罐的进料孔和出料孔，通过碳纤维层对罐体的纯铝内胆开孔，纯铝内胆的开孔大小与进料孔和出料孔的接管内径大小一致，碳纤维层开孔的边缘距纯铝内胆的开孔边缘70‑100毫米，将进料孔和出料孔的接管焊接在纯铝内胆的开口处，焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料补强；S8：焊接浓硝酸储罐的支座，去除浓硝酸储罐支座对应位置的碳纤维层，将浓硝酸储罐支座的鞍座焊接在纯铝内胆上，碳纤维层开口边缘距纯铝内胆的鞍座焊接边缘60‑80毫米，鞍座焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料局部手糊补强。...

【技术特征摘要】
1.一种采用碳纤维缠绕制备浓硝酸储罐的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据浓硝酸储罐在运输浓硝酸时对罐体功能及安全要求，依据GB150设计标准，计算碳纤维层缠绕厚度；S2：根据碳纤维材料的力学强度，计算罐体不同部位的碳纤维层缠绕的角度；S3：采用机械打磨和丙酮清洗方式处理浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆，使其表面清洁；S4：采用15-55度缠绕角，使用玻璃纤维在浓硝酸储罐罐体的纯铝内胆上缠绕0.5-1.0毫米厚度的玻璃纤维层，使纯铝内胆绝缘；S5：配制碳纤维层缠绕材料，并按照步骤S1、S2计算的缠绕厚度和缠绕角度将碳纤维层缠绕材料缠绕在玻璃纤维层上；S6：将缠绕好的碳纤维层材料的浓硝酸储罐加热固化；S7：焊接浓硝酸储罐的进料孔和出料孔，通过碳纤维层对罐体的纯铝内胆开孔，纯铝内胆的开孔大小与进料孔和出料孔的接管内径大小一致，碳纤维层开孔的边缘距纯铝内胆的开孔边缘70-100毫米，将进料孔和出料孔的接管焊接在纯铝内胆的开口处，焊接完成后，对去除的碳纤维层部分采用碳纤维预浸料补强；S8：焊接浓硝酸储罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国顺，王敏，罗永和，郑寻中，杨禹，袁立业，张保平，
申请(专利权)人：中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22