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產品知識
研發建設第二代抑爆鋁箔項目
日期:2016-05-03 人氣:
內容提示: 影響抑爆材料的因素 影響抑爆材料的因素有:原材料性能、結構尺寸設計、安裝與設計等。 原材料 和銅、鎳、不銹鋼相比,鋁的密度小、熱傳導性好、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、結構尺寸設計、安裝與設計等。
原材料
和銅、鎳、不銹鋼相比,鋁的密度小、熱傳導性好、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,因此研發新的防爆材料,即第二代防火抑爆箔成了當務之急,中國有關單位科學家在這方面取得了可喜的成就,研制成功性能優秀的第二代防火抑爆鋁合金箔,居國際領先水平。
結構尺寸設計
網狀鋁合金防火抑爆產品的抑爆性能與其比表面積、密度、單位體積網眼數及其尺寸有關。在生產制造過程中,拉伸比越小,抑爆產品的密度越大,比表面積就越大,網眼數量就越多,網眼尺寸也越小。當箔條尺寸一定時,抑爆產品拉伸比非常顯著地影響火焰傳播速度,而且拉伸比約為2.5時,火焰傳播速度最小。因此,在抑爆產品制造過程中可以通過控制拉伸比來控制產品抑爆效果。此外,鋁箔厚度也對產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。在設計中應綜合考慮上述因素的影響和材料品質。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品中。
結構尺寸
國內外試驗表明,抑爆產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。
運轉因素
在網狀鋁合金抑爆產品工作過程中,可能會發生壓縮變形,產生空腔,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性能的影響
新世紀以來,網狀抑爆鋁箔在飛機油箱中獲得了應用,科學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,這是因為防爆網在成形加工時被沖擊、切削、拉彎成網狀,各部位受力變形程度不均勻,造成厚度不均勻,從而使其力學性能不均勻。同時加工過程鋁箔發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材料的力學性能。
抑爆鋁箔應用
將抑爆3003合金箔制的網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,即使在發生火災的情況下,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。
這種鋁箔抑爆產品在國外工商業汽油容器已得到廣泛應用,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或球。抑爆材料可應用于汽油、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品的儲存容器,以防意外事故時發生爆炸。國內軍用車輛油箱正在試用。隨著人們對安全問題的日益重視,抑爆產品將在油料、易燃易爆化工產品的儲運容器中得到廣泛應用。
海灣戰爭期間美國直升機和戰車的油箱內均裝有3003合金箔抑爆網。2005年4月,國家安監局批準了《汽車加油(氣)站、輕質燃油和液化石油氣汽車罐車用阻隔抑爆儲罐技術要求(AQ3001-2005)》為強制性安全生產行業標準,將進一步推動阻隔抑爆技術的發展和抑爆材料的研發。
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生爆炸。鋁合金抑爆材料在水面艦艇上也得到應用,美國拉莫公司(RAMO)生產的輕型攻擊型巡邏艦462L油箱中裝有鋁箔抑爆產品后,遭受300發電光彈與穿甲燃燒彈的射擊試驗沒有發生爆炸。
加拿大防務研究委員會(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個裝有網狀鋁箔抑爆產品,罐中裝有85%液化石油氣,周圍用Jp-4煤油燒,達到1094℃,2個沒有裝抑爆產品的罐在8min內爆炸,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后容器內部壓力就高達2758N/mm2。
市場潛力大
宜建設第二代抑爆箔項目
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填裝這種材料可以有效地預防與抑制燃燒、爆炸,在國外已普遍采用,也在某些特殊部門有所應用,對保護生命財產安全起了很大作用。裝填量占1%容器容積至2%容器容積。這種抑爆產品有網狀的也有球形的,網狀產品可以在中、小容器制造時預先裝入,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)需要抑爆產品約900kt。當前,抑爆產品是用0.05mm厚的3003-H18或-H28合金箔制造的,這是常規的箔,生產工藝復雜,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,研發與生產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之急,是中國鋁工業的短板,有待補上。
中國研發出有知識產權的第二代防火抑爆鋁合金
通過前面的介紹我們知道,第一代防火抑爆產品是用3003-H18合金箔制造的,國內外的研究與使用證明,它的力學性能可以滿足要求,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,中國某知名大學材料系的教授已研發出有全部知識產權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。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,對廣為應用的民用合金成分遲早會廣為人知。
當務之急是建一個生產能力50kt/a的第二代防火抑爆鋁箔專業廠
有了第二代防火抑箔鋁合金后,下一步工作是應建一個工業化生產的鋁箔廠,專業生產防火抑爆箔,可與擁有此種箔知識產權的大學合作,建一個合資企業,學校出技術出人才,投資者出資金,負責工廠管理等。建設一個生產能力50kt/a的專業生產厚0.05mm,采用專業箔材軋機軋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,其他輔助設備等,一些自動化工藝參數控制一起還需進口,但數量不多,費用不大,據匡算,設備等固定資產投資約2.8億元。
還應研發瓶罐外表面隔熱涂料
將這種涂料涂于裝有易燃易爆物質瓶罐表面應有很強的絕熱性能,可以防止外部熱量傳入瓶罐內,使其內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部抑爆產品相結合就能確保安全,萬無一失。
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