સમાચાર

ફાઇબર-ઘા દબાણ જહાજનું આંતરિક સ્તર મુખ્યત્વે એક અસ્તર માળખું છે, જેનું મુખ્ય કાર્ય અંદર સંગ્રહિત ઉચ્ચ-દબાણ ગેસ અથવા પ્રવાહીના લિકેજને રોકવા માટે સીલિંગ અવરોધ તરીકે કાર્ય કરવાનું છે, જ્યારે બાહ્ય ફાઇબર-ઘા સ્તરને પણ સુરક્ષિત કરવાનું છે. આ સ્તર આંતરિક સંગ્રહિત સામગ્રી દ્વારા કાટ લાગતો નથી, અને બાહ્ય સ્તર રેઝિન-પ્રબલિત ફાઇબર-ઘા સ્તર છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે દબાણ જહાજની અંદર મોટાભાગના દબાણ ભારને સહન કરવા માટે થાય છે.

ફાઇબર-ઘાવાળા દબાણ જહાજની રચના: સંયુક્ત સામગ્રીના દબાણ જહાજો મુખ્યત્વે ચાર માળખાકીય સ્વરૂપોમાં આવે છે: નળાકાર, ગોળાકાર, વલયાકાર અને લંબચોરસ. ગોળાકાર જહાજમાં નળાકાર વિભાગ અને બે માથા હોય છે. ધાતુના દબાણ જહાજો સરળ આકારમાં બનાવવામાં આવે છે, જેમાં અક્ષીય દિશામાં વધારાની તાકાત અનામત હોય છે. આંતરિક દબાણ હેઠળ, ગોળાકાર જહાજના રેખાંશ અને અક્ષાંશીય તાણ સમાન હોય છે, અને તે નળાકાર જહાજના પરિઘ તણાવ કરતાં અડધા હોય છે. ધાતુના પદાર્થોમાં બધી દિશામાં સમાન શક્તિ હોય છે; તેથી, ગોળાકાર ધાતુના જહાજો સમાન શક્તિ માટે રચાયેલ છે અને આપેલ વોલ્યુમ અને દબાણ માટે લઘુત્તમ દળ ધરાવે છે. ગોળાકાર જહાજની તાણ સ્થિતિ આદર્શ છે, અને જહાજની દિવાલને સૌથી પાતળી બનાવી શકાય છે. જો કે, ગોળાકાર જહાજોના ઉત્પાદનમાં વધુ મુશ્કેલીને કારણે, તેઓ સામાન્ય રીતે ફક્ત અવકાશયાન જેવા ખાસ કાર્યક્રમોમાં જ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં રિંગ-આકારના કન્ટેનર દુર્લભ છે, પરંતુ તેમની રચના હજુ પણ ચોક્કસ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં જરૂરી છે. ઉદાહરણ તરીકે, અવકાશયાન મર્યાદિત જગ્યાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરવા માટે આ ખાસ રચનાનો ઉપયોગ કરે છે. જ્યારે જગ્યા મર્યાદિત હોય ત્યારે જગ્યાનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવા માટે લંબચોરસ કન્ટેનરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે થાય છે, જેમ કે ઓટોમોબાઈલ માટે લંબચોરસ ટાંકી કાર અને રેલ્વે ટાંકી કાર. આ કન્ટેનર સામાન્ય રીતે ઓછા દબાણવાળા અથવા વાતાવરણીય દબાણવાળા જહાજો હોય છે, અને હળવા વજનને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે.

સંયુક્ત સામગ્રીના દબાણ વાહિનીઓની રચનાની જટિલતા, અંત કેપ્સ અને તેમની જાડાઈમાં અચાનક ફેરફાર, અને અંત કેપ્સની ચલ જાડાઈ અને કોણ ડિઝાઇન, વિશ્લેષણ, ગણતરી અને મોલ્ડિંગમાં ઘણી મુશ્કેલીઓ લાવે છે. કેટલીકવાર, સંયુક્ત સામગ્રીના દબાણ વાહિનીઓને અંત કેપ્સમાં વિવિધ ખૂણાઓ અને ગતિ ગુણોત્તર પર વાઇન્ડિંગની જરૂર નથી, પરંતુ માળખાના આધારે વિવિધ વાઇન્ડિંગ પદ્ધતિઓની પણ જરૂર પડે છે. તે જ સમયે, ઘર્ષણના ગુણાંક જેવા વ્યવહારુ પરિબળોના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ. તેથી, ફક્ત એક યોગ્ય અને વાજબી માળખાકીય ડિઝાઇન જ વાઇન્ડિંગ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને યોગ્ય રીતે માર્ગદર્શન આપી શકે છે.સંયુક્ત સામગ્રીદબાણ વાહિનીઓ, જેનાથી ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરતા હળવા વજનના સંયુક્ત સામગ્રીવાળા દબાણ વાહિની ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન થાય છે.

ફાઇબર-વાઉન્ડ પ્રેશર વેસલ્સ માટે સામગ્રી

મુખ્ય લોડ-બેરિંગ ઘટક તરીકે, ફાઇબર-ઘા સ્તરમાં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ મોડ્યુલસ, ઓછી ઘનતા, થર્મલ સ્થિરતા, સારી રેઝિન ભીની ક્ષમતા, સારી વિન્ડિંગ પ્રક્રિયાક્ષમતા અને એકસમાન ફાઇબર બંડલ કડકતા હોવી જોઈએ. હળવા વજનના સંયુક્ત દબાણ જહાજો માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી રિઇન્ફોર્સિંગ ફાઇબર સામગ્રીમાં કાર્બન ફાઇબર, PBO ફાઇબર, એરામિડ ફાઇબર અને અલ્ટ્રા-હાઇ મોલેક્યુલર વેઇટ પોલિઇથિલિન ફાઇબરનો સમાવેશ થાય છે.

કાર્બન ફાઇબરએક તંતુમય કાર્બન પદાર્થ છે જેનો મુખ્ય ઘટક કાર્બન છે. તે ઉચ્ચ તાપમાને કાર્બનિક ફાઇબર પુરોગામીઓને કાર્બનાઇઝ કરીને બનાવવામાં આવે છે અને તે 95% થી વધુ કાર્બન સામગ્રી સાથે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફાઇબર સામગ્રી છે. કાર્બન ફાઇબરમાં ઉત્તમ ગુણધર્મો છે, અને તેના પર સંશોધન 100 વર્ષ પહેલાં શરૂ થયું હતું. તે એક ઉચ્ચ-શક્તિ, ઉચ્ચ-મોડ્યુલસ અને ઓછી ઘનતાવાળા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઘા ફાઇબર સામગ્રી છે, જે મુખ્યત્વે નીચેના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

1. ઓછી ઘનતા અને હલકું વજન. કાર્બન ફાઇબરની ઘનતા 1.7~2 g/cm³ છે, જે સ્ટીલની ઘનતાના 1/4 અને એલ્યુમિનિયમ એલોયની ઘનતાના 1/2 જેટલી છે.

2. ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ મોડ્યુલસ: તેની મજબૂતાઈ સ્ટીલ કરતા 4-5 ગણી વધારે છે, અને તેનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ એલ્યુમિનિયમ એલોય કરતા 5-6 ગણું વધારે છે, જે સંપૂર્ણ સ્થિતિસ્થાપક પુનઃપ્રાપ્તિ દર્શાવે છે (ઝાંગ એર્યોંગ અને સન યાન, 2020). કાર્બન ફાઇબરની તાણ શક્તિ અને સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અનુક્રમે 3500-6300 MPa અને 230-700 GPa સુધી પહોંચી શકે છે.

3. થર્મલ વિસ્તરણનો ઓછો ગુણાંક: કાર્બન ફાઇબરની થર્મલ વાહકતા વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે, જેના કારણે તે ઝડપી ઠંડક અને ગરમી માટે પ્રતિરોધક બને છે. તે હજારો ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ થયા પછી પણ તિરાડ પાડશે નહીં, અને તે 3000℃ પર બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં ઓગળશે નહીં અથવા નરમ પડશે નહીં; તે પ્રવાહી તાપમાને બરડ બનશે નહીં.

4. સારી કાટ પ્રતિકાર: કાર્બન ફાઇબર એસિડ માટે નિષ્ક્રિય છે અને કેન્દ્રિત હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ જેવા મજબૂત એસિડનો સામનો કરી શકે છે. વધુમાં, કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝીટમાં કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા, ઝેરી વાયુઓને શોષવાની ક્ષમતા અને ન્યુટ્રોન મધ્યસ્થતા જેવા લક્ષણો પણ હોય છે, જે તેમને એરોસ્પેસ, લશ્કરી અને અન્ય ઘણા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે લાગુ પડે છે.

એરામિડ, એરોમેટિક પોલીફ્થાલેમાઇડ્સમાંથી સંશ્લેષિત કાર્બનિક ફાઇબર, 1960 ના દાયકાના અંતમાં ઉભરી આવ્યું. તેની ઘનતા કાર્બન ફાઇબર કરતા ઓછી છે. તેમાં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ ઉપજ, સારી અસર પ્રતિકાર, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને ગરમી પ્રતિકાર છે, અને તેની કિંમત કાર્બન ફાઇબર કરતા માત્ર અડધી છે.એરામિડ રેસામુખ્યત્વે નીચેના લક્ષણો ધરાવે છે:

1. સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો. એરામિડ ફાઇબર એક લવચીક પોલિમર છે જેમાં સામાન્ય પોલિએસ્ટર, કપાસ અને નાયલોન કરતાં વધુ તાણ શક્તિ હોય છે. તેમાં વધુ લંબાઈ, નરમ હાથનો અનુભવ અને સારી સ્પિનબિલિટી છે, જેના કારણે તેને વિવિધ સૂક્ષ્મતા અને લંબાઈના તંતુઓમાં બનાવી શકાય છે.

2. ઉત્તમ જ્યોત પ્રતિરોધક અને ગરમી પ્રતિકાર. એરામિડમાં 28 થી વધુ મર્યાદિત ઓક્સિજન ઇન્ડેક્સ હોય છે, તેથી તે જ્યોતમાંથી દૂર કર્યા પછી બળતું નથી. તેમાં સારી થર્મલ સ્થિરતા હોય છે, 205℃ પર સતત ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને 205℃ થી ઉપરના તાપમાને પણ ઉચ્ચ શક્તિ જાળવી રાખે છે. તે જ સમયે, એરામિડ તંતુઓમાં ઉચ્ચ વિઘટન તાપમાન હોય છે, જે ઊંચા તાપમાને પણ ઉચ્ચ શક્તિ જાળવી રાખે છે, અને માત્ર 370℃ થી ઉપરના તાપમાને કાર્બોનાઇઝ થવાનું શરૂ કરે છે.

3. સ્થિર રાસાયણિક ગુણધર્મો. એરામિડ રેસા મોટાભાગના રસાયણો સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર દર્શાવે છે, અકાર્બનિક એસિડની મોટાભાગની ઊંચી સાંદ્રતાનો સામનો કરી શકે છે, અને ઓરડાના તાપમાને સારી ક્ષાર પ્રતિકાર ધરાવે છે.

4. ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો. તેમાં અતિ-ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ મોડ્યુલસ અને હલકું વજન જેવા ઉત્કૃષ્ટ યાંત્રિક ગુણધર્મો છે. તેની મજબૂતાઈ સ્ટીલ વાયર કરતા 5-6 ગણી છે, તેનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ સ્ટીલ વાયર અથવા ગ્લાસ ફાઇબર કરતા 2-3 ગણું છે, તેની કઠિનતા સ્ટીલ વાયર કરતા બમણી છે, અને તેનું વજન સ્ટીલ વાયર કરતા માત્ર 1/5 છે. સુગંધિત પોલિમાઇડ ફાઇબર લાંબા સમયથી વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફાઇબર સામગ્રી છે, જે મુખ્યત્વે એરોસ્પેસ અને ઉડ્ડયન દબાણ જહાજો માટે યોગ્ય છે જેમાં ગુણવત્તા અને આકાર માટે કડક આવશ્યકતાઓ છે.

1980 ના દાયકામાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં એરોસ્પેસ ઉદ્યોગ માટે વિકસિત સંયુક્ત સામગ્રી માટે મજબૂતીકરણ સામગ્રી તરીકે PBO ફાઇબર વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. તે હેટરોસાયક્લિક એરોમેટિક સંયોજનો ધરાવતા પોલિમાઇડ પરિવારના સૌથી આશાસ્પદ સભ્યોમાંનું એક છે અને તેને 21મી સદીના સુપર ફાઇબર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. PBO ફાઇબરમાં ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો છે; તેની મજબૂતાઈ, સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને ગરમી પ્રતિકાર બધા ફાઇબરમાં શ્રેષ્ઠ છે. વધુમાં, PBO ફાઇબરમાં ઉત્તમ અસર પ્રતિકાર, ઘર્ષણ પ્રતિકાર અને પરિમાણીય સ્થિરતા છે, અને તે હલકું અને લવચીક છે, જે તેને એક આદર્શ કાપડ સામગ્રી બનાવે છે. PBO ફાઇબરમાં નીચેની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:

1. ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો. ઉચ્ચ-સ્તરીય PBO ફાઇબર ઉત્પાદનોમાં 5.8 GPa ની મજબૂતાઈ અને 180 GPa નું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ હોય છે, જે હાલના રાસાયણિક તંતુઓમાં સૌથી વધુ છે.

2. ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા. તે 68 ના મર્યાદિત સૂચકાંક સાથે 600℃ સુધીના તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે. તે જ્યોતમાં બળતું નથી કે સંકોચાતું નથી, અને તેની ગરમી પ્રતિકાર અને જ્યોત મંદતા અન્ય કોઈપણ કાર્બનિક ફાઇબર કરતા વધારે છે.

21મી સદીના અતિ-ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફાઇબર તરીકે, PBO ફાઇબરમાં ઉત્કૃષ્ટ ભૌતિક, યાંત્રિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો છે. તેની મજબૂતાઈ અને સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ એરામિડ ફાઇબર કરતા બમણું છે, અને તે મેટા-એરામિડ પોલિમાઇડની ગરમી પ્રતિકાર અને જ્યોત મંદતા ધરાવે છે. તેના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો એરામિડ ફાઇબર કરતા સંપૂર્ણપણે વટાવી જાય છે. 1 મીમી વ્યાસનું PBO ફાઇબર 450 કિલોગ્રામ વજનની વસ્તુને ઉપાડી શકે છે, અને તેની મજબૂતાઈ સ્ટીલ ફાઇબર કરતા 10 ગણી વધારે છે.

અતિ-ઉચ્ચ પરમાણુ વજન પોલિઇથિલિન ફાઇબર, જેને ઉચ્ચ-શક્તિ, ઉચ્ચ-મોડ્યુલસ પોલિઇથિલિન ફાઇબર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે વિશ્વમાં સૌથી વધુ ચોક્કસ શક્તિ અને ચોક્કસ મોડ્યુલસ ધરાવતું ફાઇબર છે. તે પોલિઇથિલિનમાંથી બનાવેલ ફાઇબર છે જેનું પરમાણુ વજન 1 મિલિયનથી 5 મિલિયન છે. અલ્ટ્રા-હાઇ મોલેક્યુલર વેઇટ પોલિઇથિલિન ફાઇબર મુખ્યત્વે નીચેની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે:

1. ઉચ્ચ ચોક્કસ શક્તિ અને ઉચ્ચ ચોક્કસ મોડ્યુલસ. તેની ચોક્કસ શક્તિ સમાન ક્રોસ-સેક્શનના સ્ટીલ વાયર કરતા દસ ગણી વધારે છે, અને તેનું ચોક્કસ મોડ્યુલસ ખાસ કાર્બન ફાઇબર પછી બીજા ક્રમે છે. સામાન્ય રીતે, તેનું પરમાણુ વજન 10 કરતા વધારે હોય છે, જેમાં 3.5 GPa ની તાણ શક્તિ, 116 GPa ની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને 3.4% ની લંબાઈ હોય છે.

2. ઓછી ઘનતા. તેની ઘનતા સામાન્ય રીતે 0.97~0.98 g/cm³ હોય છે, જે તેને પાણી પર તરતી રહેવા દે છે.

3. વિરામ સમયે ઓછું વિસ્તરણ. તેમાં મજબૂત ઉર્જા શોષણ ક્ષમતા, ઉત્તમ અસર અને કાપ પ્રતિકાર, ઉત્તમ હવામાન પ્રતિકાર અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, ન્યુટ્રોન અને ગામા કિરણો સામે પ્રતિરોધક છે. તેમાં ઉચ્ચ ચોક્કસ ઉર્જા શોષણ, ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ટ્રાન્સમિટન્સ અને રાસાયણિક કાટ સામે પ્રતિકાર, તેમજ સારી વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને લાંબી ફ્લેક્સરલ લાઇફ પણ છે.

પોલિઇથિલિન ફાઇબરમાં ઘણી શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મો છે, જે નોંધપાત્ર ફાયદો દર્શાવે છેઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફાઇબરબજાર. ઓફશોર ઓઇલ ફિલ્ડ્સમાં મૂરિંગ લાઇનથી લઈને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન હળવા વજનના સંયુક્ત સામગ્રી સુધી, તે આધુનિક યુદ્ધમાં, તેમજ ઉડ્ડયન, એરોસ્પેસ અને દરિયાઇ ક્ષેત્રોમાં જબરદસ્ત ફાયદાઓ દર્શાવે છે, જે રક્ષણાત્મક સાધનો અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.