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產(chǎn)品知識
研發(fā)建設(shè)第二代抑爆鋁箔項目
日期:2016-05-03 人氣:
內(nèi)容提示: 影響抑爆材料的因素 影響抑爆材料的因素有:原材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計、安裝與設(shè)計等! ≡牧稀 『豌~、鎳、不銹鋼相比,鋁的密度小、熱傳導(dǎo)性好、比熱…
影響抑爆材料的因素
影響抑爆材料的因素有:原材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計、安裝與設(shè)計等。
原材料
和銅、鎳、不銹鋼相比,鋁的密度小、熱傳導(dǎo)性好、比熱容大、價格較低、可回收性強,因此鋁成為首選材料。不過,由于鋁合金會被油品腐蝕,阻礙了它們的推廣應(yīng)用,例如運、儲航空汽油、煤油的槽、罐就不敢采用3003-H18箔抑爆材料,也就是說不可用第一代防火抑爆材料,因此研發(fā)新的防爆材料,即第二代防火抑爆箔成了當務(wù)之急,中國有關(guān)單位科學(xué)家在這方面取得了可喜的成就,研制成功性能優(yōu)秀的第二代防火抑爆鋁合金箔,居國際領(lǐng)先水平。
結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
網(wǎng)狀鋁合金防火抑爆產(chǎn)品的抑爆性能與其比表面積、密度、單位體積網(wǎng)眼數(shù)及其尺寸有關(guān)。在生產(chǎn)制造過程中,拉伸比越小,抑爆產(chǎn)品的密度越大,比表面積就越大,網(wǎng)眼數(shù)量就越多,網(wǎng)眼尺寸也越小。當箔條尺寸一定時,抑爆產(chǎn)品拉伸比非常顯著地影響火焰?zhèn)鞑ニ俣,而且拉伸比約為2.5時,火焰?zhèn)鞑ニ俣茸钚。因此,在抑爆產(chǎn)品制造過程中可以通過控制拉伸比來控制產(chǎn)品抑爆效果。此外,鋁箔厚度也對產(chǎn)品抑爆性能有一定影響:在同等拉伸比下,鋁箔越厚,抑爆性能越好一些。在設(shè)計中應(yīng)綜合考慮上述因素的影響和材料品質(zhì)。目前國際上用的鋁箔厚度約為0.05mm,有采用更薄一些的趨勢,特別是在球形抑爆產(chǎn)品中。
結(jié)構(gòu)尺寸
國內(nèi)外試驗表明,抑爆產(chǎn)品方向性對其抑爆性能無影響;抑爆壓力隨容器留空率的增大而上升,隨網(wǎng)狀鋁合金抑爆材料密度增大而下降,而且對每一種留空率都有一個相對較佳的抑爆材料密度值。
運轉(zhuǎn)因素
在網(wǎng)狀鋁合金抑爆產(chǎn)品工作過程中,可能會發(fā)生壓縮變形,產(chǎn)生空腔,進而影響其抑爆性能。試驗表明,垂直方向變形最小,產(chǎn)生的彈性變形均小于5%,而能承受的載荷卻遠大于使用時的承載力;其他兩個方向的材料在長時間或是受力的情況下可能產(chǎn)生永久變形,但在正常的工作載荷條件下,變形不會超過5%。
成形加工和飛行振動對抑爆鋁箔力學(xué)性能的影響
新世紀以來,網(wǎng)狀抑爆鋁箔在飛機油箱中獲得了應(yīng)用,科學(xué)家的模擬飛行振動實驗對抑爆鋁箔的斷裂特性沒有影響。振動試樣與原始試樣的抗拉強度Rm=58.8N/mm2~205.8Nmm2,分散厲害,這是因為防爆網(wǎng)在成形加工時被沖擊、切削、拉彎成網(wǎng)狀,各部位受力變形程度不均勻,造成厚度不均勻,從而使其力學(xué)性能不均勻。同時加工過程鋁箔發(fā)生了不同的冷作硬化,使平均抗拉強度顯著增加,這說明加工硬化對防爆鋁箔的抗拉強度有顯著影響,但是模擬振動實驗沒有降低鋁箔網(wǎng)材料的力學(xué)性能。
抑爆鋁箔應(yīng)用
將抑爆3003合金箔制的網(wǎng)或球裝填于儲存易燃易爆氣體、液體容器中,可以有效地防止著火爆炸,即使在發(fā)生火災(zāi)的情況下,也可以抑制爆炸,將損失降到最低,為救火勢贏得寶貴時間。當油箱發(fā)出破損時,無需放空油,即可帶油、氣電焊、氣焊直接修補。
這種鋁箔抑爆產(chǎn)品在國外工商業(yè)汽油容器已得到廣泛應(yīng)用,公共汽車、卡車、防彈高級轎車、運油車、特種警車、消防車、運鈔車等的油箱和直升機的外油箱中都裝有鋁箔抑爆網(wǎng)或球。抑爆材料可應(yīng)用于汽油、酒精、稀料、丙酮、乙醚、煤氣、乙炔、液化石油氣、液化天然氣等易燃易爆產(chǎn)品的儲存容器,以防意外事故時發(fā)生爆炸。國內(nèi)軍用車輛油箱正在試用。隨著人們對安全問題的日益重視,抑爆產(chǎn)品將在油料、易燃易爆化工產(chǎn)品的儲運容器中得到廣泛應(yīng)用。
海灣戰(zhàn)爭期間美國直升機和戰(zhàn)車的油箱內(nèi)均裝有3003合金箔抑爆網(wǎng)。2005年4月,國家安監(jiān)局批準了《汽車加油(氣)站、輕質(zhì)燃油和液化石油氣汽車罐車用阻隔抑爆儲罐技術(shù)要求(AQ3001-2005)》為強制性安全生產(chǎn)行業(yè)標準,將進一步推動阻隔抑爆技術(shù)的發(fā)展和抑爆材料的研發(fā)。
飛機和直升機油箱中裝填抑爆材料后,即使遭到射擊也不會發(fā)生爆炸。鋁合金抑爆材料在水面艦艇上也得到應(yīng)用,美國拉莫公司(RAMO)生產(chǎn)的輕型攻擊型巡邏艦462L油箱中裝有鋁箔抑爆產(chǎn)品后,遭受300發(fā)電光彈與穿甲燃燒彈的射擊試驗沒有發(fā)生爆炸。
加拿大防務(wù)研究委員會(Defence Research Board)在對比實驗中,采用6個按1/5比例縮小的液化石油氣罐,罐由6mm鋼板制成,容積947L,其中4個裝有網(wǎng)狀鋁箔抑爆產(chǎn)品,罐中裝有85%液化石油氣,周圍用Jp-4煤油燒,達到1094℃,2個沒有裝抑爆產(chǎn)品的罐在8min內(nèi)爆炸,而另4個裝有抑爆鋁箔的罐直至里面的液化石油氣干了也沒有爆炸。
英國布爾維克斯公司(Blvex)在抑爆鋁箔表面涂了一種特別的起泡涂料,當加熱到120℃以上時,該涂料可形成高效的碳基隔熱層,將這種稱為“隔火墻”的材料包在被保護容器外面,可以直接限制進入容器熱量。英國健康安全署(HealthandSafetyExecutive)用400L的液化石油氣罐做了試驗:將罐暴露在輸出熱量為4.5MW的丙烷火焰柜中,保持25min后,用“隔火墻”包覆的容器內(nèi)的最大壓力為900N/mm2,液體的最高溫度僅17℃,而沒有涂“隔火墻”涂料的容器在加熱3min后容器內(nèi)部壓力就高達2758N/mm2。
市場潛力大
宜建設(shè)第二代抑爆箔項目
鋁合金防火抑爆箔是一種市場廣泛潛力巨大的材料,在油品與其他易燃易爆危險品的運輸、儲存、使用過程中的容器內(nèi)填裝這種材料可以有效地預(yù)防與抑制燃燒、爆炸,在國外已普遍采用,也在某些特殊部門有所應(yīng)用,對保護生命財產(chǎn)安全起了很大作用。裝填量占1%容器容積至2%容器容積。這種抑爆產(chǎn)品有網(wǎng)狀的也有球形的,網(wǎng)狀產(chǎn)品可以在中、小容器制造時預(yù)先裝入,對于大型容器例如使用中的油罐可以隨時裝入。
中國是一個能源生產(chǎn)與消費大國,易燃易爆危險品的運輸、儲存、使用量很大,如果每種容器都裝入抑爆產(chǎn)品,按2015年消費的油品、石油液化氣及保有的運輸車輛、儲罐及液化氣瓶估算(裝填量按1.5%容器容積)需要抑爆產(chǎn)品約900kt。當前,抑爆產(chǎn)品是用0.05mm厚的3003-H18或-H28合金箔制造的,這是常規(guī)的箔,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,加工費用不高,但遺憾的是,用這種第一代抑爆鋁箔制造的抑爆產(chǎn)品在油、液化氣之類易燃易爆危險品中浸泡1a左右就會由于腐蝕不能再用,必須更換。因此,研發(fā)與生產(chǎn)使用壽命長不受油品、液化氣等腐蝕的第二代防火抑爆材料是當務(wù)之急,是中國鋁工業(yè)的短板,有待補上。
中國研發(fā)出有知識產(chǎn)權(quán)的第二代防火抑爆鋁合金
通過前面的介紹我們知道,第一代防火抑爆產(chǎn)品是用3003-H18合金箔制造的,國內(nèi)外的研究與使用證明,它的力學(xué)性能可以滿足要求,但是使用壽命僅1a,遠遠不能滿足需求,因此應(yīng)尋求一種抗蝕性更高的鋁合金。從常識和理論分析可知,防火抑爆鋁合金必須有較高的力學(xué)性能與強的抗油品腐蝕性能,3xxx系合金對油品的抗蝕性既不足,那么1xxx、4xxx、8xxx系合金在油品與液化氣中的使用期限也長不了多少,況且它們的力學(xué)強度更不足以抗衡汽車顛簸與航空器振動,2xxx及7xxx系合金雖有高的強度性能,但抗蝕性很低,因此第二代防火抑爆鋁合金只能到5xxx系及6xxx合金中去找。通過多年的研發(fā),中國某知名大學(xué)材料系的教授已研發(fā)出有全部知識產(chǎn)權(quán)的防火抑爆鋁箔合金,實驗室試驗與道路實驗證明它的使用期限遠長于3003-H18合金箔的,屬世界首創(chuàng)。雖然當前尚未公布其成分,但是它不是一種5xxx系合金,就是一種6xxx系合金,對廣為應(yīng)用的民用合金成分遲早會廣為人知。
當務(wù)之急是建一個生產(chǎn)能力50kt/a的第二代防火抑爆鋁箔專業(yè)廠
有了第二代防火抑箔鋁合金后,下一步工作是應(yīng)建一個工業(yè)化生產(chǎn)的鋁箔廠,專業(yè)生產(chǎn)防火抑爆箔,可與擁有此種箔知識產(chǎn)權(quán)的大學(xué)合作,建一個合資企業(yè),學(xué)校出技術(shù)出人才,投資者出資金,負責(zé)工廠管理等。建設(shè)一個生產(chǎn)能力50kt/a的專業(yè)生產(chǎn)厚0.05mm,采用專業(yè)箔材軋機軋3道就可以由0.28mm毛坯帶材達到0.05mm的箔材。主要設(shè)備(不含熔鑄車間的):1臺1650mm4錕可逆式熱軋機,2臺1500mm5錕不可逆式冷軋機,6臺1500mm4錕不可逆式大軋制力箔軋機,30臺退火爐,縱剪機列3條,其他輔助設(shè)備等,一些自動化工藝參數(shù)控制一起還需進口,但數(shù)量不多,費用不大,據(jù)匡算,設(shè)備等固定資產(chǎn)投資約2.8億元。
還應(yīng)研發(fā)瓶罐外表面隔熱涂料
將這種涂料涂于裝有易燃易爆物質(zhì)瓶罐表面應(yīng)有很強的絕熱性能,可以防止外部熱量傳入瓶罐內(nèi),使其內(nèi)部壓力不升高或升高的不多,不會爆炸。這種外部隔熱涂料與內(nèi)部抑爆產(chǎn)品相結(jié)合就能確保安全,萬無一失。
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