FRP襯里是主要用液狀樹脂和增強(qiáng)纖維等粘結(jié)被襯里體形成耐蝕FRP，因?yàn)橛玫氖菬峁绦詷渲虼藷o論在常溫，或任何情況加熱固化都是可能的，加熱之后，交聯(lián)密度增大，耐蝕性也提高。實(shí)際使用上耐熱性可達(dá)120℃，最高150℃。酚醛，呋喃，環(huán)氧、UP、VE等樹脂都可以采用。FRP襯里有著以下特點(diǎn)：
1）機(jī)械強(qiáng)度有被襯里體承擔(dān)（強(qiáng)度設(shè)計(jì)容易）。
2）被襯里體能夠選擇價(jià)格便宜的材料（當(dāng)被襯里體對(duì)耐蝕性沒有要求時(shí)）。
3）結(jié)構(gòu)、組成，厚度的可設(shè)計(jì)性（能夠?qū)?yīng)的適材、適所）。
4）現(xiàn)場能夠常溫固化，在現(xiàn)場無論何時(shí)都能施工。
5）施工時(shí)沒有必要昂貴的設(shè)備。
6）修補(bǔ)容易。
但在另一方面與整體FRP單獨(dú)使用時(shí)不同，F(xiàn)RP襯里是包覆于被襯里體（金屬、混凝土等）的界面基底之上，由于與基底的粘結(jié)性差異，向環(huán)境劑界面的滲透擴(kuò)散，起泡，剝離，膨脹系數(shù)差等，有熱應(yīng)力發(fā)生。隨著熱應(yīng)力的產(chǎn)生，裂紋就成為防腐蝕的重要問題。為了與此相對(duì)應(yīng)，襯里用基材的多樣性選擇（粘結(jié)性，耐藥性）隨之產(chǎn)生，我們對(duì)其中VE作為耐蝕性、粘結(jié)性、韌性，常溫固化性方面優(yōu)良的材料進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)上的注意點(diǎn)

    在我們現(xiàn)行的防腐蝕設(shè)計(jì)、施工等規(guī)范中, 對(duì)耐蝕材料的基本性能要求，有了比較詳盡的規(guī)定。但單靠這些數(shù)據(jù)要完成工況條件比較復(fù)雜的防腐蝕襯里設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，設(shè)計(jì)人員可能要作更深的考慮，才能達(dá)到完美的防腐蝕襯里設(shè)計(jì)效果，下面描述的內(nèi)容或許對(duì)你設(shè)計(jì)時(shí)的綜合考慮帶來有益。

1.粘結(jié)特性
    對(duì)于FRP襯里，防腐蝕襯里和被粘結(jié)體的粘結(jié)強(qiáng)度是控制襯里耐久性的重要因素之一。一般來說，耐蝕性優(yōu)良的襯里與被粘結(jié)體之間的粘結(jié)是不好的。被粘結(jié)體（金屬或混凝土）由于表面狀態(tài)不同，即使同樣進(jìn)行VE-FRP襯里工作時(shí)，也應(yīng)分別使用底涂層來進(jìn)行表面處理，以提高粘結(jié)性。我們把此操作稱為Primer（底涂）。Primer控制著襯里的是否成功，多數(shù)已成為生產(chǎn)廠家的技術(shù)秘密（know how）。
    VE的粘結(jié)性優(yōu)良，而與之配套的專用底涂層（如Fuchem-810）的使用，則更能夠提高粘結(jié)性能。

2.FRP襯里的熱膨脹系數(shù)和熱應(yīng)力
    從滲透擴(kuò)散理論而言，襯里層越厚越好，致密而強(qiáng)度高。但作為固化后的襯里材料來考慮就未必如此，因?yàn)镕RP的膨脹系數(shù)是金屬、混凝土的2-3倍！
    當(dāng)環(huán)境和操作溫度發(fā)生變化，則在FRP襯里和基底（金屬、混凝土等）的界面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，如果此應(yīng)力超過了兩者之間的粘結(jié)力，就會(huì)發(fā)生FRP襯里的剝離、起泡等現(xiàn)象。
    化學(xué)設(shè)備的金屬表面上形成的FRP襯里，從運(yùn)行開始到運(yùn)行終止的這段時(shí)間，溫度將會(huì)發(fā)生變化。由于溫度變化，沿著FRP襯里面發(fā)生的熱應(yīng)力δH（kgf/cm2）可以下式來表示：

δH=ΔT·（αR -αSS）E/（1-υ2）
=ΔT·Δα·E

這里，
E：拉伸彈性模量；
ΔT：溫度差（隨溫度變化）；
Δα=αR-αSS ：FRP和低碳鋼之間的膨脹系數(shù)差；
υ：泊松（ pission）比。

現(xiàn)在我們可來估算一下，在70℃運(yùn)行的FRP襯里儲(chǔ)槽，運(yùn)行終止、溫度下降到20℃，F(xiàn)RP襯里產(chǎn)生的應(yīng)力：

假設(shè)：
拉伸彈性模量1000kgf/mm2，
線膨脹系數(shù)αR=2.50×10-5/℃，
αSS=1.19×10-5/℃，
ΔT=50℃，
FRP和低碳鋼之間的粘結(jié)強(qiáng)度（剪切）為25.0 kgf/cm2

則δH=1.31×10-5×50×1000kgf/ mm2
=65.5kgf/cm2，

設(shè)FRP厚為3mm，
則襯里端面發(fā)生應(yīng)力為
65.5（kgf/cm2）×0.3
=19.6（kgf/cm2）。

粘結(jié)強(qiáng)度（剪切）比此高得多，因此不必?fù)?dān)心會(huì)剝離。如果FRP厚為4mm，則從理論上可判斷襯里層使用后將發(fā)生剝離、脫殼等現(xiàn)象。

FRP襯里和混凝土基面之間的情況也可仿照上述公式來進(jìn)行估算。

3.化學(xué)介質(zhì)的滲透和擴(kuò)散系數(shù)的推定
    不僅限于FRP襯里，所有的有機(jī)襯里材料一接觸到液態(tài)化學(xué)介質(zhì)、水、氣體即會(huì)擴(kuò)散至材料內(nèi)部，在一定時(shí)間后透過一定深度。關(guān)于擴(kuò)散有Fick公式，作為理想的擴(kuò)散公式，多數(shù)時(shí)候可求得擴(kuò)散系數(shù)的大概值。擴(kuò)散系數(shù)表示襯里材料對(duì)介質(zhì)的吸收速度，是判斷防腐蝕襯里使用壽命的一個(gè)重要因素。
    厚度?的襯里試樣與液體接觸t（小時(shí)）后的重量增加為Mt（mg或mg/cm2），到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)的重量增加為M∞，當(dāng)是理想擴(kuò)散時(shí)，則擴(kuò)散系數(shù)D（cm2/小時(shí)）的關(guān)系式如下：

(二）01.png

圖4-2

圖4-2的吸水曲線Mt對(duì) t^1/2作圖，從初期的斜率能夠求得擴(kuò)散系數(shù)。圖4-3所示為多種VE和間苯系UP的擴(kuò)散系數(shù)D和溫度的關(guān)系。

一般情況下，襯里層厚度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)沒有影響，如圖4-4；介質(zhì)溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響，基本符合阿論尼烏斯（Arrhenius）公式，如圖4-5；而介質(zhì)濃度的大小與擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)系，如圖4-6和圖4-7。

因此擴(kuò)散系數(shù)愈小，襯里層愈厚，化學(xué)介質(zhì)的擴(kuò)散受到妨礙，襯里層的防腐蝕性能可以想象能長期得到保持。

4.水蒸汽擴(kuò)散和粘結(jié)力

不僅限于FRP襯里，有機(jī)襯里一面顯露在高溫下，而金屬面卻處于較底溫度下，則熱擴(kuò)散現(xiàn)象有利于濃度擴(kuò)散，促進(jìn)液體向襯里的滲透，水或水蒸氣最易滲透，冷凝于金屬和襯里間的粘結(jié)面，妨礙了FRP的粘結(jié)，而容易產(chǎn)生氣泡。

我們稱這種現(xiàn)象為溫度梯度下的滲透擴(kuò)散。水和蒸汽中，一般眾知的水蒸氣擴(kuò)散。圖10-1-19所示為粘結(jié)力和溫度梯度的關(guān)系。圖中的數(shù)字為金屬面的溫度和襯里面的溫度，溫度差愈大，短時(shí)間的粘結(jié)力就愈低。

Menges等推出下式：

L=?²/6D+τ（P_B·δ_N）

這里 L：襯里的壽命；

?：襯里的厚度；

τ：襯里不剝離時(shí)間；

P_B：起泡內(nèi)部的壓力；

δ_N：垂直拉伸剝離應(yīng)力

從此式顯示出，襯里的壽命由膜厚，擴(kuò)散系數(shù)和基底的粘結(jié)力決定。

對(duì)于FRP襯里，水蒸氣擴(kuò)散和粘結(jié)力控制了襯里的壽命，希望襯里厚度增加，同時(shí)使用擴(kuò)散系數(shù)小的材料，并且保溫，使溫度梯度變小，這樣就提高了粘結(jié)力。

5.內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和松弛

FRP襯里用耐腐蝕樹脂在固化時(shí)伴有放熱、蒸發(fā)、冷卻、聚合等過程，各種熱固性樹脂或多或少會(huì)引起收縮。這時(shí)，如果FRP襯里層與基層的粘結(jié)力小于樹脂固化產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，那就會(huì)發(fā)生FRP襯里層的剝離；如果粘結(jié)力很大，就能阻止界面上的收縮。但產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可能要引起FRP襯里表面龜裂。

有學(xué)者對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行了線膨脹系數(shù)α_r、玻璃化溫度Tg和動(dòng)態(tài)粘彈性（儲(chǔ)藏彈性率）E的測定，內(nèi)應(yīng)力可以用下列的計(jì)算式進(jìn)行估算

(二）02.png