[公告] 每日更新20241114《玻璃钢衬里防腐》（实战全集之第陆卷第14章）

8.2.1.1 实验样条制作方法

标准积层板的检验：

①按GB/T 3854的规定测试巴柯尔硬度。硬度值应达到树脂制造商提供的规定积层要求的FRP硬度的90%以上；

②肉眼观察层板，表面应平整、均匀、有光泽，无气泡和纤维裸露。

试样要求：

①表面平整、均匀、有光泽，目测无气泡和纤维裸露；

②130mm×130mm或80mm×15mm（仲裁试验采用前一种）；

③厚度3.0mm～4.4mm；

④测量精度应符合GB/T 1446中4.5的规定。

试样制备：

①制备长宽尺寸为300mm×300mm，厚度3.0mm～4.4mm的纤维增强塑料板材。同批同品种的试样必须采用相同的制备工艺；

②按GB/T 1446中4.1的规定，从符合要求的板材中部切割130mm×130mm试样4块，并在边缘刻痕编号；

③试样边缘钻悬挂孔时，孔壁必须用砂纸磨光，试样的切割面、刻痕和悬挂孔应采用与板材相同的树脂或石蜡封边。仲裁试验的应采用与板材相同的树脂封边。

所有的纤维增强标准层板都必须用相同的增强材料制备，标准层板由下列原材料构成。

（1）表面毡。表面毡的作用是形成一定厚度的表面富树脂层，减少微裂纹，提供一个无缺陷的耐化学层。表面毡应与树脂相容，纤维分布均匀，无集束的纤维。每一层厚度0.25mm的干的表面毡可提供0.250mm～0.375mm厚的表面饱和富树脂层。为消除不同材料间的误差，每次实验采用相同规格厚度的表面毡。

（2）短切毡。要求相同规格的经过浸润剂和粘结剂处理的E玻纤短切毡，规格为450g/m2。

（3）树脂。要求实验的树脂样品，并同时按制造商要求用固化剂和促进剂固化。

（4）积层板尺寸。660mm×838mm，积层板长宽尺寸不是严格限定的，其他尺寸也可采用；积层板厚度3.05mm～3.56mm。

（5）积层板制备。

①在铺有脱模塑料薄膜或用合适的脱模剂处理过的平整表面上铺上0.25mm的表面毡，施加树脂，树脂用量为玻纤材料质量的2.82ρ倍，ρ为固化树脂的密度（若ρ=1.18g/cm3，则纤维的体积含量约为12.5%）。考虑到树脂粘在混合容器和辊筒上等因素，树脂可过量10%～15%。辊压使树脂铺展。

②随后铺三层短切毡和树脂，辊压每一层，使树脂铺展并润湿短切毡。每层可用带锯齿的辊子辊压以排除空气。

③按①再铺设一层0.25mm的表面毡。

④用带锯齿的金属辊或塑料辊辊压表面以除去空气。要注意防止排出过多的树脂，以避免玻纤的含量超过所允许的上限。若积层板的厚度在3.05mm～3.30mm范围内，可认为树脂和纤维的含量在许可的范围内。确保单位面积总质量不小于900g/m2，且纤维质量份数在25%～35%。

⑤当手糊积层完成后，在积层板上覆盖一层脱模薄膜，以防止空气阻聚，得到光滑、均匀、有光泽的表面。仔细地刮平以除去包入的空气。

⑥按树脂制造商推荐的条件进行固化。固化程序写入报告。

⑦必要的话，对边缘进行修整。

试样总数：N=n×S×T×I+n。式中：N为试样总数；n为单项试验的试样数；S为试验介质种类数；T为试验温度组数；I为试验期龄数。

8.2.1.2 实验药品和仪器

试验仪器：

①容器。带盖的广口玻璃容器，供常温试验用；配有回流冷凝器的广口玻璃容器，供加热试验用；容器的大小和体积应足以将纤维增强塑料试样完全浸没在试验选用的化学介质中；容器对化学介质应是惰性的，如化学介质对玻璃容器有腐蚀，则在容器内壁采取防护措施或改用其他耐腐蚀容器；

②恒温槽。温度控制精度±2℃。

弯曲性能测试仪器：应符合GB/T 1446的规定。

巴柯尔硬度计：应符合GB/T 3854的规定。

分析天平：精度0.0001g。

厚度测试：精度0.01mm的游标卡尺或千分尺。

8.2.1.3 浸泡期间及实验前确认

浸泡期间的测试：①试验介质。按要求采用或配制；②试验温度。按要求设置；③试验期龄。常温：1d，15d，30d，90d，180d，360d。加温：1d，3d，7d，14d，21d，28d，90d，180d，360d。

测定浸泡前试样的特性：①外观；②几何中心厚度，精确到0. 01mm；③质量，精确到0.0001g；④巴柯尔硬度，按GB/T 3854执行；⑤弯曲强度和模量，按GB/T 1449执行。

8.2.1.4 实验步骤

（1）按要求制样和调试。

（2）记录试验化学介质的外观。

（3）将试样浸没在化学介质中，样板必须垂直于水平面，互相平行，间距至少为6.5mm，样板边缘与容器或液面的间隔至少为13mm。

（4）对常温浸泡试验，当试样浸入试验化学介质时，作为试验开始时间；对加温试验，试样全部浸入试验化学介质后，立即加温，当化学介质温度达到试验温度时，作为试验开始时间。

（5）按期龄取样。

并按下列步骤操作：①观察试验化学介质是否有颜色变化，有无沉淀物生成；②观察试样表面是否有裂纹、失光、腐蚀、气泡、软化等缺陷；③将试样用自来水冲洗干净后，再用滤纸吸干表面水分，在常温、常湿（相对湿度45%～75%）下存放30min，接着测定试样的几何中心厚度、质量、巴柯尔硬度，巴柯尔硬度测试部位应距试样边缘25mm以上，以保证不影响弯曲强度测定；④按GB/T 1446及GB/T 1449的规定，在130mm×130mm试样中部，加工弯曲强度试样5根，封装在塑料袋中，并在封袋后48h内测试，每次取样到测定的时间应保持一致；⑤经常更换新鲜的化学介质，以保持化学介质的浓度和组成，至少在每一期龄末必须更换化学介质，对易挥发或不稳定的试验介质需要增加更换次数；⑥试验中若发现试样分层、起泡等严重破坏现象，则该试验终止，并记录终止时间。

8.2.1.5 实验结果

实验结果计算如下。

（1）巴柯尔硬度的变化。将巴柯尔硬度绝对值对期龄制成表或曲线图。定义某个期龄巴柯尔硬度绝对值与浸泡前巴柯尔硬度值的比值（以百分数表示）为试样巴柯尔硬度保留率。将巴柯尔硬度保留率对期龄制成表或曲线图。

（2）质量和厚度的变化。计算每一期龄后试样的质量分数和厚度保留率，精确到0.01%，以图或表格表示质量分数和厚度保留率随期龄的变化。

（3）弯曲强度和模量的保留率。计算每一期龄后试样的弯曲强度和模量的保留率（精确到1%），以浸泡前试样的弯曲强度和模量为100%。弯曲强度保留率=（S₂/S₁）×100%，式中S₁为浸泡前试样的平均弯曲强度（单位MPa），S₂为试验期龄后试样的平均弯曲强度（单位MPa）。弯曲模量保留率=（E₂/E₁）×100%，式中E₁为浸泡前试样的平均弯曲模量（单位GPa），E₂为试验期龄后试样的平均弯曲模量（单位GPa）。将弯曲强度和模量保留率对期龄制成表或曲线图。

试验结果描述如下。

①试样来源、名称及原材料的品种、规格。

②试样的制备方法，固化条件，封边情况及制备人。

③试验前化学介质外观、试样外观、质量、厚度、巴柯尔硬度、弯曲强度和模量。

④试验条件：化学介质名称、规格、浓度及试验温度。

⑤试验的起讫日期和期龄。记录各期龄的试验结果：化学介质外观（颜色、沉淀物等），试样外观变化（表面裂纹、光泽、蚀刻、起泡、点蚀、软化等现象）、质量、厚度、巴柯尔硬度、弯曲强度和模量。

⑥试样的巴柯尔硬度对期龄的表或曲线图。

⑦试样的质量和厚度对期龄的表或曲线图。

⑧试样的弯曲强度和模量保留率对期龄的表或曲线图。

8.2.1.6 半对数外延数据处理方法

迄今为止在国内现有标准和规范中，对于纤维增强塑料耐化学性能只有试验方法标准，即《玻璃纤维增强热固性塑料耐化学介质性能试验方法》GB/T 3857，国内在GB 51160-2016出来之前尚未有耐腐蚀性能的判定标准。笔者是GB 51160-2016耐腐蚀判定和综合评价章节主要执笔人，该标准的规范附录A “纤维增强塑料设备耐腐蚀内衬层分项设计系数K₂的确定”主要引用了EN 13121-2:2003“GRP tanks and vessels for use above ground —Part 2: Composite materials – Chemical resistance” 中的内容，目的是通过建立耐腐蚀性能的判定标准，从而来确定分项系数K₂值。其中该标准的附录A.4中“实验室或现场挂片验证与分项系数K₂的确定”中，就需要对弯曲强度和弯曲模量的保留率应与时间的对数相对应，采用半对数线性外推法求出50%保留率点。详细计算举例可参见“8.2.1.7.2.4 实验室试验验证分项设计系数K₂值举例”详细叙述。

8.2.1.7 静态耐蚀性综合评价方法

ASTM C 581、JIS K 7070、GB/T 3857中都只是对静态浸泡的实验方法作了规定，仅仅是描述如何制造合适的积层板以及如何评定结果的程序，并没有最终评定的定量数据阐明资料；对强度保留率达到多少才算是耐蚀合格，或者其他定量的判断数据，三个标准中都未作出明确的说明。在标准中非强制条款中推荐使用6～12个月期龄的测试结果作为评判标准。

腐蚀评定标准是个复杂的问题，各国均没有统一的看法，而且差异也很大，有时从评定标准来看是不耐蚀的，而实际上却安全使用数年，应该说，从评定标准来看，是属偏严的，“耐不耐”并不等于表示“用不用”，“耐”的一般“可用”，“不耐”并不表示在实际上“不能用”，而与实际情况有关（如设备的要求使用期限、设备的重要程度），用静态试验得出的评定标准仅是参考，但往往会造成一种误解，因此，有的单位采用质量指数法综合评价，也有的单位以动态腐蚀变化曲线来判定其长期使用可靠性。腐蚀评定标准与腐蚀试验方法也有关，不同的试验方法，评定的范围有区别，而不是千篇一律的。因此，提出腐蚀评定标准必须慎重，要按照玻璃钢在长期实际应用中的情况并参照有关标准提出确实可行的判断标准。

随着GB 51160-2016《纤维增强塑料设备与管道工程技术规范》的实施，国内终于有了一份与欧美水平相持平的耐腐蚀判断的标准。从安全系数角度来综合考虑是这份标准在判定耐腐蚀时的唯一方法。

8.2.1.7.1 设计安全系数

（1）设备设计安全系数与许用应变

设备力学性能的设计安全系数应按下列公式计算：  

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图片:1233333.jpg

     F——屈曲安全系数，不得小于4；

      K₁——材料性能的试验和验证分项设计系数；

      K₂——化学环境的分项设计系数；

      K₃——设计温度和树脂热变形温度（HDT）影响的分项设计系数；

      K₄——层合板长期性能的分项设计系数。

（2）材料性能的试验和验证分项系数K₁的取值，应符合下列规定：

①当设计所用力学性能值采用铺层计算法确定、单层板性能采用本规范表4.3.1中的性能值时（详见《纤维增强塑料设备与管道工程技术规范》GB 51160-2016的“4.3 单层板和层合板的性能”节），应对单层板性能（5个数据一组）进行验证：当验证和测试数据的时间超过12个月时，K₁应取2.0；当验证和测试数据的时间在12个月内时，K₁应取1.5；

②当设计所用力学性能值采用铺层计算法确定、单层板性能采用铺层实测法（至少15个数据一组）确定时：测试数据的时间超过12个月，K₁应取 1.5；测试数据的时间在12个月内，K₁应取1.3；

③设计所用力学性能值采用铺层实测法（至少15个数据一组）确定时，K₁应取1.2。

（3）化学环境的分项设计系数K₂的取值

请参见后文“8.2.1.7.2 纤维增强塑料设备耐腐蚀内衬层分项设计系数K₂的确定方法”的详述。

（4）设计温度和树脂热变形温度（HDT）影响的分项设计系数K₃取值

范围应为1.0～1.4，并应按下列公式计算：

图片:1222222.jpg

式中：T_d——设计温度；

  HDT——树脂的热变形温度。

（5）层合板长期性能的分项设计系数K₄应按表8.2.1.7.1取值

并应符合下列规定：当同时采用短切原丝毡、纤维布、纤维缠绕纱制造层合板时，K₄值应按主要纤维成分取值；屈曲安全系数F的计算，应采用K₄的弯曲值；设计安全系数K的计算，当载荷中同时有拉伸和弯曲时，K₄应取拉伸值。

（5）层合板长期性能的分项设计系数K₄应按表8.2.1.7.1取值

并应符合下列规定：当同时采用短切原丝毡、纤维布、纤维缠绕纱制造层合板时，K₄值应按主要纤维成分取值；屈曲安全系数F的计算，应采用K₄的弯曲值；设计安全系数K的计算，当载荷中同时有拉伸和弯曲时，K₄应取拉伸值。