Те се използват както за транспортиране на различни среди през тях, така и като конструктивни елементи (подпори, колони, напречни греди, черупки).

История

Появата и производството на тръби от фибростъкло стана възможно в средата на 50-те години на миналия век, когато промишленото производство на термореактивни свързващи вещества (предимно - епоксидни смоли) и стъклени влакна. Още тогава започнаха очевидни предимстватези тръби: ниско тегло и висока устойчивост на корозия. Въпреки това през този период те все още не успяха да спечелят никакъв дял от пазара на тръбни продукти поради ниската цена на „традиционните“ материали за тръби: стомана (включително неръждаема стомана), мед и алуминий. В средата на 60-те години ситуацията започва да се променя. Първо, цените на легираната стомана и алуминия рязко се повишиха. На второ място, началото на производството на нефт в морските шелфове и в труднодостъпните райони на сушата изискваше използването на леки и устойчиви на корозия тръби. Трето, технологията на производство на тръби от фибростъкло е подобрена и характеристиките на продукта са подобрени. През тези години Ameron (САЩ) усвои широкомащабното производство на тръби от фибростъкло с високо налягане (до 30 MPa) за нефтени полета. Тръбите имаха търговски успех и в Съединените щати се появиха много производители на продукти от фибростъкло. През 70-те години на миналия век, произведените в САЩ тръби от фибростъкло станаха широко разпространени в петролните находища в Северна Америка и Близкия изток.

През 80-те години интересът към тръбите от фибростъкло се появява във всички индустриализирани страни. Производството и използването им е усвоено в Европа, Япония и Тайван. Експериментите с използването на тръби от фибростъкло започват в СССР.

Производствени технологии

От 2013 г. са известни четири фундаментално различни технологии за производство на тръби от фибростъкло:

• Навита стъклена армировка, импрегнирана със свързващо вещество външна повърхносттехнологичен дорник (дорник);
• Центробежно леене;
• Центробежно формоване от препрег на вътрешната повърхност на технологичния дорник (форма);
• Пултрузия в междината между външния и вътрешния дорник;
• Екструдиране на свързващо вещество, напълнено в обем с нарязани стъклени влакна.

Навиване

Технологията за навиване е най-лесна за изпълнение и осигурява висока производителност. Навиването може да бъде периодично или непрекъснато. Технологията на навиване осигурява високо качество на вътрешната повърхност на тръбата поради формоването й върху външната повърхност на дорника, но качеството на външната повърхност е ниско поради липсата на оформящи елементи от външната страна. За тръбите, използвани за транспортиране на течности и газове, последното обстоятелство не е важно.

Известно е навиване с използване на термореактивни (полиестерни, епоксидни, фенолформалдехидни и други смоли) и термопластични (полипропилен, полиетилен, полиамид, полиетилен терефталат и др.) полимерни свързващи вещества. При използване на термопластични свързващи вещества са възможни едноетапни и двуетапни технологии за навиване. При използване на едноетапна технология процесът на комбиниране (импрегниране) на влакнестия пълнител с термопластично свързващо вещество и навиване върху дорник се извършва последователно в една и съща технологична инсталация. При използване на двуетапна технология, първо, в резултат на комбиниране, се получава предварително импрегниран материал (препрег) под формата на нишка, лента, нишка. След това полученият препрег се нагрява отново и се нанася върху дорника.

Има много известни методи за полагане на армиращи стъклени влакна, но индустриално приложениеоткрити спираловидно-пръстеновидни, спираловидно-лентови, надлъжно-напречни и наклонени надлъжно-напречни методи.

Спирално пръстеновидно навиване

Методът е предложен и приложен за първи път от Ameron (САЩ) през 60-те години на миналия век за производството на тръби от фибростъкло. При спирално-пръстеновидно навиване (SCW) стакерът, който е пръстен с матрици, разположени равномерно по обиколката, се движи напред-назад по оста на въртящия се дорник. Това движение осигурява полагане на влакна, които са непрекъснати по цялата дължина с еднакво разстояние по спиралните линии. Чрез промяна на съотношението на скоростта на въртене на дорника и движение напредСтакерът ви позволява да променяте ъгъла на поставяне на влакната. В крайните участъци на тръбата в зоната на обръщане на стакера ъгълът на полагане на влакната се намалява, така че те да се задържат върху повърхността на дорника от силите на триене. Благодарение на това влакната запазват напрежението, дадено им от слоя и след втвърдяване на свързващото вещество армировката на тръбата става опъната, което подобрява физични и механични свойствапродукти.

Предимствата на спираловидното навиване включват:

• висока производителност поради полагане в един проход голямо количествофибри;
• висока якост на получените тръби;
• възможността за получаване на еднаква якост в пръстеновидната и аксиалната посока;
• висока стойност на аксиалния еластичен модул;
• поради предварителното опъване на армировката, свързващото вещество понася добре натоварвания на опън без напукване;
• възможността за формиране на сечение на генератора със сложна форма, както и тръби с променлив диаметър;
• възможност за полагане на стъклени ровинги, състоящи се от голям брой елементарни влакна (над 2400 tex);
• при използване на сгъваем или разрушим дорник, възможността за формиране на затворени черупки (цилиндри, корпуси) ракетни двигатели).

Благодарение на тези предимства навиването със спирални пръстени е широко разпространено в производството на тръби за високо налягане (по-специално тръби за помпи и компресори), структурни тръби, композитни опори за електропроводи и корпуси на ракетни двигатели с твърдо гориво.

Тази технология обаче има своите недостатъци:

• висока сложност на оборудването;
• голямата маса на паветата, съчетана с бързото му възвратно-постъпателно движение, води до повишени натоварвания на задвижванията и направляващите механизми;
• трудността при зареждане на стъклени влакна в проводящия път на нишката;
• значително увеличаване на броя (до няколкостотин и дори хиляди) влакна, положени при навиване на тръби с голям диаметър, което налага използването на голям брой матрици и други елементи на нишкопроводния тракт;
• Поради необходимостта от обратно движение на стакера спрямо дорника, спиралният метод не е много подходящ за непрекъснато навиване.

Поради тези недостатъци спирално-пръстеновата намотка рядко се използва за производството на тръби с голям диаметър.

Навиване на спираловидна лента

Според принципа спирално-лентовото навиване (SLW) не се различава от спирално-пръстенообразното навиване, но стакерът образува само тясна лента, състояща се от няколко десетки влакна. Непрекъснатостта на армировката се осигурява чрез многократно преминаване на паветата. Тази технология е по-проста от технологията със спирален пръстен и позволява формирането на тръби с големи диаметри, но има редица недостатъци:

• производителността на метода е значително по-ниска поради необходимостта от голям брой проходи на стакера;
• полагането на влакната е неравномерно и хлабаво, което влошава физико-механичните характеристики на тръбите.

Въпреки това спиралното навиване на лента се използва широко в производството на тръби с общо предназначениениско и средно налягане.

Надлъжно-напречна намотка

При надлъжно-напречно навиване (LPW) влакната, подсилващи тръбата в надлъжна и напречна посока, се полагат независимо едно от друго. В този случай няма нужда от обратно движение на стекера и този метод е подходящ за прилагане на непрекъснато навиване. Предимствата на PPN включват:

• висока производителност;
• възможността за промяна на съотношението на пръстена и аксиалната армировка в по-широк диапазон, отколкото при спиралните методи;
• възможност за внедряване на непрекъснато навиване;
• непрекъснатост на аксиалните влакна и възможността за тяхното напрежение, в резултат на което физико-механичните характеристики на тръбите не са по-лоши, отколкото при спиралните методи.

Недостатъци на PPN:

• Необходимостта от използване на въртящ се надлъжен стакер за влакна, което усложнява оборудването;
• В случай на големи диаметри на тръбите, необходимостта от поставяне голямо числомакари с влакна във въртящ се стакер.

Надлъжното напречно навиване намери широко приложение в непрекъснатото производство на тръби от фибростъкло с малки диаметри (до 75 mm).

Косослойна надлъжно-напречна намотка

Технологията е разработена в СССР за масово производство на корпуси на ракети от фибростъкло. Малко известен извън Русия и Украйна. В Русия, напротив, той беше широко разпространен до средата на 2000-те години. При надлъжно-напречно навиване с наклонен слой (CLW), слоят образува псевдолента, състояща се от успореден сноп от влакна, импрегнирани със свързващо вещество, навити под лек ъгъл върху повърхността на дорника (образувайки пръстеновидна армировка), която е предварително обвит с неимпрегнирани влакна, образуващи аксиална армировка след полагане. Псевдомрежата се полага върху дорника с припокриване на предишния завой. След полагане върху дорника, слоевете псевдолента се навиват с ролки, чиято външна повърхност има спирални линии. Валцуването с ролки уплътнява слоя армировка, премахвайки излишното свързващо вещество. В резултат на това полагането на влакна е много плътно, а слоят свързващо вещество между тях има минимална дебелина, което има положителен ефект върху здравината на фибростъклото и намалява неговата запалимост. Благодарение на валцуването е възможно да се получи съдържание на стъкло във втвърдения фибростъкло от 75%-85% от теглото - резултат, недостижим с други методи (SKN дава съдържание на стъкло от около 65%, а SKL и PPN - 45%-60 %). Чрез промяна на припокриването можете да промените дебелината на стената на тръбата, положена с едно преминаване. Този метод дава възможност за прилагане на непрекъснато навиване, както и навиване на тръби с голям диаметър с малък брой едновременно положени влакна.

Предимствата на CPP включват:

• много висока производителност, особено при навиване на тръби с голям диаметър (над 150 mm);
• възможност за навиване на тръби с произволно големи диаметри (теоретично - до безкрайност);
• възможност за непрекъснато навиване;
• много висока плътност на опаковката на влакната;
• ниска запалимост на получения фибростъкло;
• възможността за промяна на съотношението на пръстеновидната и аксиалната армировка в широк диапазон;
• липса на непрекъсната аксиална армировка, която подобрява диелектричните свойства на фибростъклото.

Недостатъците на CPP включват:

• възможността за междуслойно напукване, което не позволява създаването на тръби с високо налягане по тази технология;
• използването на шевни ролки усложнява използването на бързо втвърдяващи се свързващи вещества;
• липсата на предварително опъване на аксиалната армировка намалява еластичния модул на фибростъклото.

Намотка от фибростъкло

Навиването с фибростъкло се използва сравнително рядко, поради по-високата цена на фибростъкло в сравнение с нетъканите влакна. По отношение на технологичните свойства намотката от фибростъкло е близо до KPPN и понякога се използва за производство на малки тръби с големи размери.

Центробежно формоване

През 1957 г. в швейцарския град Базел се ражда идеята за използване на центробежно леене за производство на тръби от фибростъкло (CC-GRP - Centrifugally Cast Glassfiber Reinforced Plastic). Тази технологияза първи път е разработен, приложен и патентован от HOBAS

При този метод материалите, които изграждат стената на тръбата, се подават от захранващо устройство, контролирано от цифров контролер във вътрешността на бързо въртяща се стоманена форма.

Съставът на материалите е полиестерна смола, нарязан ровинг от фибростъкло, кварцов пясък и мраморно брашно.

Вътрешният диаметър на въртящата се форма е външният диаметър на готовата тръба от фибростъкло. Това дава възможност да се получи тръба с точност на външния диаметър от 0,1 mm.

Този метод също така позволява да се направи стената на тръбата по-равномерна и монолитна и да се избегнат газови включвания и разслоявания.

Тъй като стената на тръбата може да бъде отлята до почти всякаква дебелина, композитни продукти с повишена твърдост на пръстена

(повече от SN 12 000 n/m² и микротунелни тръби, които могат да издържат на големи аксиални натоварвания, се произвеждат предимно по този метод.

Пултрузия

Пултрузията е високоефективен метод за производство на тръби от фибростъкло и осигурява висококачествени външни и вътрешни повърхности. В същото време пултрузията има редица ограничения:

• сложността на изпълнението на армировката на пръстена;
• трудности при получаване на тръби с големи диаметри;
• сложност на технологичното изпълнение в сравнение с намотката;
• необходимостта от използване на специални свързващи вещества с кратко първоначално време на втвърдяване.

Пултрузията се използва за масово производство на тръби от фибростъкло с малки диаметри и ниско работно налягане за водопроводни и отоплителни цели, както и в производството на въдици от фибростъкло.

Екструзия

Тръбите от екструдиран фибростъкло нямат непрекъсната правилна армировъчна рамка. Свързващото вещество е напълнено с произволно ориентирани нарязани стъклени влакна. Тази технология е проста и високопроизводителна, но липсата на непрекъсната армировка значително влошава физико-механичните характеристики на тръбите. Термопластите (полиетилен, полипропилен) се използват главно като полимерна матрица за екструдирани тръби от фибростъкло.

Характеристики на приложение и работа

Уместност и икономическа целесъобразностИзползването на тръби от фибростъкло се определя от редица експлоатационни характеристики в сравнение с други видове тръби.

• Пластмасите от фибростъкло се характеризират с плътност от 1750-2100 kg/m 3, докато тяхната якост на опън е в диапазона от 150-350 MPa. По този начин, по отношение на специфичната якост, фибростъклото е сравнимо с висококачествената стомана и значително надвишава термопластичните полимери (HDPE, PVC) по този показател.
• Фибростъклото има висока устойчивост на корозия, тъй като стъклото и втвърдените термореактивни смоли (полиестер, епоксид), включени в състава му, имат ниска реактивност. По този показател фибростъклото значително превъзхожда черните и цветните метали и е сравнимо с неръждаемата стомана.
• Фибростъклото е слабо запалим, слабо запалим, самозагасящ се материал с висок кислороден индекс, тъй като незапалимото стъкло съставлява значителна част от масата на фибростъклото. По този показател фибростъклото превъзхожда хомогенните и напълнени термопластични полимери.
• Фибростъклото е анизотропен материал и неговите свойства в дадени посоки могат лесно да се контролират чрез промяна на модела на разположение на влакната. По този начин тръбите от фибростъкло могат да бъдат направени с еднаква граница на безопасност в аксиална и периферна посока. При изотропни материали, когато тръбите са натоварени под вътрешно налягане, коефициентът на сигурност в пръстеновидната посока винаги е 2 пъти по-малък, отколкото в аксиалната посока.
• Точката на провлачване на фибростъклото е близка до якостта на опън; поради тази причина тръбите от фибростъкло са много по-малко еластични от стоманените или термопластичните тръби.
• Фибростъклото не може да се заварява. Тръбните връзки се извършват с помощта на фланци, съединители, връзки нипел-муфа и лепило.

Въз основа на тези характеристики са формирани редица области на приложение на тръби от фибростъкло:

Производство на масло

В нефтената промишленост тръбите от фибростъкло се използват поради тяхната висока устойчивост на корозия в агресивни среди (вода от пластове, суров нефт, сондажни и технологични течности) в сравнение със стоманата и висока специфична якост в сравнение с термопластичните полимери.

От фибростъкло се изработват помпено-компресорни и линейни (PPD системи) тръби с диаметър до 130 mm за работно налягане до 30 MPa, тръби за маслосъбирателни тръбопроводи с диаметър до 300 mm за работно налягане до 5 MPa, главни тръби с диаметър до 1200 mm за работни налягания до 2,5 MPa.

Въглищна промишленост

Във въгледобивната промишленост има ограничения за използваните материали в затворени мини. По този начин правилата за безопасност във въглищните мини установяват, че продуктите, изработени от неметални материали, разположени в затворени минни изработки, трябва да имат кислороден индекс най-малко 28%, да бъдат слабо запалими, слабо запалими (съгласно GOST 12.1.044) и техните продукти на горене не трябва да са силно токсични. Поради тези причини използването на полиетилен и полипропиленови тръбиневъзможно във въглищни мини. В същото време тръбите от фибростъкло отговарят на тези изисквания. Използването на тръби от фибростъкло в мините е препоръчително поради редица причини:

• ниско тегло, което е много важно, тъй като минните тръбопроводи имат големи диаметри (150 - 1200 mm) и обикновено се монтират ръчно;
• устойчивост на корозия в руднична атмосфера;
• Гладката вътрешна повърхност намалява образуването на отлагания въглищен прахи друг прах, неизбежно присъстващ в транспортираната среда;
• безопасност по време на експлозии на метан, тъй като разрушаването на фибростъкло става без образуване на травматични фрагменти.

Отдел за жилищно настаняване и комунални услуги

Тръбите от фибростъкло са намерили приложение в жилищните и комуналните услуги, главно като канализационни тръби. Това се дължи на факта, че канализационните тръби са с диаметри от порядъка на 600 - 2500 mm и работят без вътрешно налягане при външни натоварвания от почвата и налягането на подземните води. Високата твърдост на пръстена на фибростъклото позволява да се създават тръби за определените условия.

Друга употреба на тръби от фибростъкло в жилищните и комуналните услуги са улеите за боклук. През последните 10-15 години стъклопластовите тръби се използват и като димоотводи в газови котелни и ТЕЦ.

Фибростъклото е композитен материал със стъкло. Състои се от свързващо вещество (използва се полиестерна смола) и пълнител (фибростъкло). Основната цел на пълнителя е да подсили и да придаде на материала необходимата здравина. Благодарение на добавянето на полиестерна смола се осигурява здравината на материала, фибростъклото е защитено от негативните ефекти на агресивната среда и най-ефективното използване на неговата здравина.

26 ноември 2014 г 1862

Фибростъклото е материал, характеризиращ се с ниско специфично тегло, който има доста широк спектър от приложения от жилищни и комунални услуги до отбранителната промишленост. Отличаващ се с ниска топлопроводимост (приблизително същата като дървото), висока специфична якост (повече от стоманата), устойчивост на влага, биологична стабилност и устойчивост на атмосферни влияния, присъщи на полимерите, този материал няма недостатъците, които имат термопластите. Това е един от най-евтините и най-достъпни композитни строителни материали.

Основните разходи за производство на стъкло пластмасови изделия, като правило, попадат на оборудване и труд. Вторият разходен елемент е свързан с интензивността на труда и значителния разход на време. По този начин в момента продуктите, изработени от този материал, са по-ниски по цена от металните изделия. Това до голяма степен се дължи на сложността и продължителността на процедурата по залепване на части от фибростъкло, което води до появата на сериозни пречки по време на масова продукция. Използването на фибростъкло е най-изгодно в случай на производство в малък мащаб. Висока ефективностМащабното производство се постига чрез технология за автоматично непрекъснато навиване.

При производството на тръби от фибростъкло ролята на усилващи влакна обикновено се възлага на ровинг или стъклена нишка. Като свързващи вещества се използват епоксидни и полиестерни смоли. Днес има два основни метода, които се използват при производството на тръби от фибростъкло: методът на непрекъснато навиване и методът на центробежно формоване.

Технология за периодично навиване, която е възприета от предприятия, работещи в областта отбранителна индустрия, не се използва широко. Този метод обикновено се използва при производството на тръби от фибростъкло с епоксидно свързващо вещество. Повечето от тръбите от фибростъкло в света се произвеждат по технологията на непрекъснато навиване на влакна и свързващ компонент върху дорник. След завършване на навиването тръбата се втвърдява. След това се отстранява от дорника, тества се и се изпраща на клиента.

В този случай тръбата се произвежда с помощта на „ходещ“ дорник и стъпаловидна процедура на охлаждане. Секторите на дорника, които се движат в надлъжна посока, придвижват навитата тръба през специални пещи, където предварително топлинна обработка. След това тръбата се отстранява от дорника. Окончателното втвърдяване се извършва в следващите пещи. След това полученият детайл се нарязва с помощта на „диамантено“ колело на парчета с необходимата дължина.

Технологичен процеспроизводството на тръби от фибростъкло се състои от нанасяне слой по слой на стъклени материали върху стоманен дорник, които са предварително импрегнирани със „студена“ втвърдяваща се смола. При избора на вида смола се вземат предвид свойствата на течността, която се планира да се транспортира през тръбопровода. Схемата за укрепване се определя чрез извършване на изчисление, което трябва да се извърши в съответствие с международни стандарти ASTM/AWWA, въз основа на определените условия на монтаж и последваща работа на тръбопровода. След завършване на полимеризацията се образува инертна, монолитна, много здрава структура със стена, състояща се от няколко слоя. Облицовката от фибростъкло (вътрешна стена) осигурява необходимата устойчивост на въздействието на агресивни и абразивни среди, транспортирани през тръбопровода, и херметичност.

Абсолютната грапавост на вътрешната стена е 23 µm. Силов слойпроектиран да осигури механична якост при комбинирано въздействие на външни и вътрешни натоварвания по време на работа на тръбопровода. Функцията на външния слой (наричан още gel coat) е да осигури необходимата гладкост на външната повърхност на тръбата, устойчивост на влага, устойчивост на химикали, ултравиолетова радиация и различни атмосферни явления.

Производствената линия за производство на тръби от фибростъкло по метода на непрекъснатото навиване включва участък за подаване на ровинг, инсталация, предназначена за подготовка на свързващото вещество, вана със свързващо вещество (през което нишките на ровинг се движат и се намокрят), участък за навиване, оборудван с ротационни валове (диаметърът на крайния продукт зависи от размера на последния), както и тела, които осигуряват контрол на цялото оборудване.

Тръбите от фибростъкло, произведени по тази технология, имат редица предимства, включително висока специфична якост, устойчивост на корозия, ниско тегло, издръжливост (срок на експлоатация до шестдесет години без ремонт), надеждност, ниски разходи за монтаж и последваща поддръжка, висока поддръжка, ниско хидравлично съпротивление , гаранция за запазване на чистотата на транспортираните продукти от екологична гледна точка.

Вторият метод за производство на тръби от фибростъкло, центробежно формоване, беше предложен от Hobas. Технологичният процес на производство на тръби по тази технология се извършва в посока от външната повърхност към вътрешната, като се използва въртяща се форма. Суровините за производство на тръби по този метод са нарязани нишки от стъклени влакна, пясък и полиестерна смола. Посочените материали се подават към въртяща се матрица. В резултат на това образуването на структурата на тръбата започва от външния слой. По време на производството към течната смола се добавят пълнител, стъклени влакна и твърди суровини. Полимеризацията на смолата се извършва под въздействието на катализатор. Допълнително ускорение този процеспостигнато чрез нагряване. Необратимостта на процеса на полимеризация се дължи на 3-измерните пространствени химични връзки. По този начин материалът запазва напълно пространствена стабилност, дори ако температурата на околната среда е повишена.

Тръбите от фибростъкло, произведени по метода на центробежно формоване, се използват при полагане на канали, дренажи, изграждане на тръбопроводи за транспортиране на питейна и технологична вода, промишлени тръбопроводи, водноелектрически централи и др.

Освен това трябва да се отбележи, че такива тръби от фибростъкло могат да се използват различни начинистайлинг Те включват: технология за издърпване, метод на микротунел, метод на надземно полагане и метод на открито полагане.

Как изглежда производството на тръби от фибростъкло? Какви трябва да бъдат тръбите от фибростъкло според GOST? Колко привлекателни са техните характеристики на фона? алтернативни решения? Нека се опитаме да отговорим на тези въпроси.

Какво е

Какво е фибростъкло? Името като цяло дава изчерпателна представа за състава на материала: свързващото вещество (епоксидна или полиестерна смола) е подсилено със стъклени влакна. Армировката осигурява устойчивост на натоварвания на опън и огъване; свързващото вещество гарантира устойчивост на ударни натоварвания.

Моля, обърнете внимание: използваните смоли са типични термореактивни.
При втвърдяване в тях настъпват необратими химически промени; ако е така - за разлика от термопластмасите, контактно заваряванепродукти не е възможно.
За връзки с болтове, резби и др.

История

Производствената технология възниква през петдесетте години на миналия век, когато започва промишленото производство на епоксидни смоли. Като всяка нова технология, в началния етап това не беше особено популярно: липсата на опит в използването на фибростъкло беше допълнена от ниската цена на традиционните материали (стомана, мед и алуминий).

Около средата на 60-те обаче картината започва да се променя.

Какво стана?

• Повишени са цените на стоманата и цветните метали.
• Започва търговско разработване на офшорни нефтени и газови находища. Тръбите от фибростъкло (помпа и компресор) се различават благоприятно от металните тръби по своето леко тегло и, което е по-важно, устойчивост на корозия: контактът със солена вода не им причинява никаква повреда, за разлика от конкурентните продукти.
• И накрая, самата технология за производство на фибростъкло също не стои неподвижна: тя стана по-евтина и по-здрава.

Резултатът не закъсня: до края на 60-те години американска компания Ameron навлезе на пазарите в Северна Америка и след това в Близкия изток със своите тръби от фибростъкло под високо налягане. До 80-те години европейските и малко по-късно съветските (по-късно руските) производители наваксват.

Предимства

Защо фибростъклото придоби популярност?

Списъкът с неговите предимства не е много дълъг, но изглежда много убедително.

1. Много разумна цена в сравнение с високолегирани и неръждаеми стомани.
2. Устойчивост на корозия и агресивни среди.

Полезно: ако е необходимо да се транспортират особено агресивни течности, тръбопроводните елементи са облицовани с полиетилен под високо налягане.

1. Леко тегло. Специфичната якост на фибростъклото (якостта, разделена на плътността) е 3,5 пъти по-висока от тази на стоманата; По този начин еднакво силните конструкции, направени от тези материали, ще се различават по тегло няколко пъти.

1. Възможност за получаване на материал с указан механични свойстваблагодарение на специфична армировъчна схема. Например спираловидно навитото фибростъкло осигурява най-висока устойчивост на вътрешно налягане.

производство

Как изглежда производството на тръби от фибростъкло?

Към днешна дата могат да се разграничат четири основни технологии за тяхното производство.

Последният метод на производство има няколко, така да се каже, подвида. Нека ги опознаем.

Спирално пръстеновидно навиване

Стакерът - пръстен с няколко механизма за подаване на импрегнирана нишка - извършва възвратно-постъпателни движения по въртящ се дорник. При всяко преминаване се полага слой влакна на постоянна стъпка; Схемата за полагане на пръстена, както си спомняме, ни позволява да постигнем максимална якост на опън на тръбата.

Интересно е: предварителното опъване на конеца също има благоприятен ефект върху крайната здравина на продукта, предотвратявайки появата на пукнатини при натоварвания на огъване.

Методът на спираловидно навиване се използва за производство на тръби за помпи и компресори, предназначени за високи работни налягания, носещи конструктивни елементи (включително композитни опори за електропроводи) и дори... корпуси на ракетни двигатели.

Навиване на спираловидна лента

Единствената разлика с предишния метод е, че при едно преминаване стакерът образува тясна лента от дузина или две влакна. Съответно са необходими много повече проходи за образуване на непрекъсната армировка; Самата армировка се оказва малко по-малко плътна. Основното предимство на метода е много по-просто и съответно по-евтино оборудване.

Надлъжно-напречна намотка

Основната разлика от предишните схеми е, че намотката е непрекъсната: стакерът едновременно полага надлъжни и напречни нишки. Изглежда, че това трябва да опрости и намали цената на технологията; тук обаче има чисто механичен проблем.

Дорникът, върху който е навита бъдещата тръба, се върти; Ако е така, макарите, от които се развива нишката на надлъжната армировка, също трябва да се въртят. Освен това, колкото по-голям е диаметърът на тръбата, толкова повече намотки трябва да има.

Косослойна напречно-надлъжна намотка

Това решение е разработено по време на живота на Съветския съюз в Харков и първоначално е използвано в производството на ракетни корпуси. По-късно той стана широко разпространен в постсъветското пространство.

Каква е същността на метода?

• Стакерът образува широка лента от успоредни, импрегнирани със свързващо вещество влакна.
• Преди да се навие върху дорник, лентата се навива предварително с резба без импрегниране, което впоследствие образува аксиална армировка. Самите нишки, събрани в лентата, образуват съответно напречна армировка: лентата се полага напречно на оста на дорника.
• След полагането всеки слой се навива с ролки, уплътнявайки армировката и измествайки излишното свързващо вещество.

Какви са ползите от такава схема?

• Възможност за непрекъснато производство. С едно преминаване можете да оформите произволно дебели стени, като просто промените припокриването на лентата.
• Висока производителност.
• Възможност за производство на тръби от фибростъкло с голям диаметър (на теория, без никакви ограничения за максимален размер). Размерите са ограничени само от размера на дорника.
• Изключително високо съдържание на фибростъкло в готовия материал. Стига до 85% срещу 45-65% при алтернативните методи. Това се отразява както на крайната здравина, така и на запалимостта на продукта.

Косослойна напречна - надлъжна намотка.

Стандарти

Производството на продуктите, които ни интересуват, се регулира от два нормативни документа:

1. GOST R 53201-2008 съдържа технически условия за производство на тръби с диаметър 50-200 mm с резбови съединения.
2. Разработен с участието на NTT LLC (New Pipe Technologies), GOST R 54560-2011 описва части от тръбопроводи, изработени от „усилени с фибростъкло термореактивни влакна“.

Нека проучим основните разпоредби на документите.

ГОСТ Р 53201-2008

Режимът на работа на тръбата, определен от стандарта, изглежда така:

• Температура – ​​от -60 до +60С.
• Относителна влажност – до 100%.
• Температурата на транспортираната течност е до +110C.
• Работно налягане – от 3,5 до 27,6 MPa.

Предвидени са следните опции за използване на продуктите, описани в стандарта:

1. Транспортиране на нефт и газов кондензат.
2. Транспортиране на солни разтвори (включително морска вода).
3. Изграждане на асансьорни колони.
4. Крепежни кладенци за различни цели.

1. Поддържане на налягането в резервоара по време на разработването на подземни находища.
2. Техническа и питейна вода.

Стандартът разграничава три вида тръби:

Какви са диаметрите на тръбите от фибростъкло, произведени в съответствие с GOST R 53201-2008, и техните други характеристики?

Помпа и компресор, корпус

Снимката показва тръби от фибростъкло под високо налягане.

Линеен

В допълнение към стандартните размери на тръбите, документът съдържа подробни инструкции за производство на фитинги, посочващи основните размери, изискванията за външен вид, максимални допустими отклонения и маркировки на всички продукти.

ГОСТ Р 54560-2011

Стандартът описва тръбопроводи, работещи при много по-меки условия от описаните по-горе:

• Работно налягане – до 3,2 MPa;
• Околна температура – ​​до 35C;
• Пренасяни течности – вода, водни разтвори и отпадъчни води (битови и производствени).

Важно: GOST не се прилага за тръбопроводи за вътрешни водоснабдителни и канализационни системи.

В рамките на документа продуктите се класифицират по следните критерии:

• Диаметър (DN). Диапазонът на стойностите е от 300 до 3000 милиметра.
• Номинално налягане (PN). За гравитационни тръбисамата концепция за PN е доста произволна и се приема равна на 0,1 - 0,4 MPa; за тези с налягане приема стойности от 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 и 3,2 MPa.
• Номинална твърдост (SN). Измерва се също в мегапаскали и може да бъде равно на 1250, 2500, 5000 и 10000.

Моля, обърнете внимание: когато го полагате сами, струва си да имате предвид, че тръбите SN 1250 по принцип не се препоръчват за подземен монтаж, докато тръбите SN 2500 се препоръчват да се полагат в тави.

Документът, подобно на предишния, изброява основните размери на всички видове фитинги и изискванията за техния външен вид, здравина, маркировка и методи на укрепване.

Заключение

Разбира се, в нашия материал засегнахме само малка част от много широката тема за използването на фибростъкло. Не разбрахме дали тръбите от фибростъкло могат да се използват за отопление или битова канализация, нито колко са добри в сравнение с металополимерни или напълно пластмасови продукти. Някои от тези проблеми са разгледани във видеоклипа в тази статия. Късмет!

Благодарение на комбинацията от положителните характеристики на стъклото и полимерите, тръбите от фибростъкло имат почти неограничени перспективи за приложение - от подреждане на вентилационни канали до полагане на нефтохимически маршрути.

В тази статия ще разгледаме основните характеристики на тръбите от фибростъкло, маркировките, технологиите за производство на полимерни композити и съставите на свързващите компоненти, които определят обхвата на работа на композита.

Ние също ще дадем важни критерииизбор, обръщайки внимание най-добрите производители, тъй като важна роля в качеството на продуктите се отдава на техническите възможности и репутацията на производителя.

Фибростъклото е пластмасов материал, който съдържа компоненти от фибростъкло и свързващ пълнител (термопластични и термореактивни полимери). Наред с относително ниската си плътност, продуктите от фибростъкло имат добри якостни свойства.

През последните 30-40 години фибростъклото се използва широко за производството на тръбопроводи за различни цели.

Полимерният композит е достойна алтернатива на стъклото, керамиката, метала и бетона при производството на конструкции, предназначени за работа в екстремни условия (нефтохимия, авиация, производство на газ, корабостроене и др.)

Магистралите съчетават качествата на стъклото и полимерите:

1. Леко тегло.Средното тегло на фибростъклото е 1,1 g/cc. За сравнение, същият параметър за стоманата и медта е много по-висок – съответно 7,8 и 8,9. Лекото тегло го прави по-лесно монтажни работии транспортиране на материали.
2. Устойчивост на корозия.Компонентите на композита имат ниска реактивност и поради това не са подложени на електрохимична корозия и бактериално разлагане. Това качество е решаващ аргумент в полза на фибростъкло за подземни инженерни мрежи.
3. Високи механични свойства.Абсолютната якост на опън на композита е по-ниска от тази на стоманата, но параметърът на специфичната якост е значително по-добър от термопластичните полимери (PVC, HDPE).
4. Устойчивост на атмосферни влияния.Граничен температурен диапазон (-60 °C..+80 °C), обработката на тръбите със защитен слой гелкоат осигурява устойчивост на UV лъчи. Освен това материалът е устойчив на вятър (ограничение – 300 км/ч). Някои производители твърдят, че техните тръбни фитинги са сеизмично устойчиви.
5. Пожароустойчивост.Негоримото стъкло е основният компонент на фибростъклото, така че материалът трудно се запалва. При горене не се отделя отровният газ диоксин.

Фибростъклото има ниска топлопроводимост, което обяснява неговите топлоизолационни качества.

Недостатъци на композитните тръби: чувствителност към абразивно износване, образуване на канцерогенен прах поради механична обработка и висока цена в сравнение с пластмасата

Тъй като вътрешните стени се изтриват, влакната се оголват и се чупят - частици могат да попаднат в транспортираната среда.

Галерия с изображения

Екипът на Poliek LLC започна да произвежда тръбни продукти от суровини от фибростъкло не толкова отдавна, но през днесТакива тръби се превърнаха в успешно решение на много проблеми. Производственият процес включва използването на различни методи, благодарение на които тръбите са много тесни, вариращи от 600, 1000 или повече милиметра. Основните им компоненти са:

синтетична смола, която като свързващ елемент има висока устойчивост на ударни натоварвания;

фибростъкло, което подсилва стените на тръбите, за да увеличи тяхната здравина. В допълнение към стъклото могат да се използват и въглеродни влакна или базалтови влакна;

синтетични влакна, които ви позволяват да създадете допълнителна армировка;

гума и флуоропласт - за подобряване на черупката на външни агресори.

В зависимост от разновидностите, в Москва са популярни всички варианти за производство на фибростъкло, според дизайна на стената на които се разграничават тръбите: еднослойни тръби с маса на епоксидна импрегнация до 60-70% от общото тегло и дебелина на стената 0,2...0,8 mm; двуслойни - химически устойчиви защитни и структурни слоеве с обща дебелина 1...3 mm; трислойни - състоят се от вътрешна обвивка от фибростъкло, обвита със структурни и защитни слоеве, където вътрешната обвивка може да бъде 3-6 mm, а защитният слой от полиетилен (LDPE) - 1-3 mm. Също така вместо полиетилен може да се използва полипропилен. В този случай тръбите от фибростъкло се произвеждат по следните начини:

навиване на импрегнирани стъклени влакна върху цилиндричен дорник

центробежно формоване, чрез армиране на готовата гилза от фибростъкло със смоли;

пултрузия, която използва два дорника за формоване;

екструзия - смес от нарязани фибростъкло с втвърдител и смола се прокарва през пръстеновиден отвор с помощта на екструдер.

Но поради редица недостатъци и невъзможността да се направят големи диаметри, първият и последният вариант са най-разпространени.

Производство на намотки

Непрекъснатото навиване е най-разпространеният метод в Санкт Петербург и други тръбни промишлени градове, като се използва дорник като основно средство за формиране на тръби. В крайна сметка процесът се състои в освобождаване на импрегнирана със смола нишка от фибростъкло, която се навива върху дорник. След това неговите надлъжни сектори захранват формовъчните тръби през пещта за предварителна топлинна обработка и следващите, до максимално отстраняване. В резултат на полимеризацията се образуват инертни материали с висока якост с монолитна структура на стената със следната структура:

подсилена обвивка от фибростъкло на вътрешния слой (термореактивна облицовка). Повърхността му има само 23 микрона грапавост за най-ефективно преминаване на работните течности. Конструкцията осигурява пълна устойчивост на агресорни среди и осигурява абсолютна херметичност.

сила фибростъкло слой. Придава на тръбите специална механична якост, необходима за издържане на натоварванията от вътрешно и външно действие, възникващи по време на експлоатацията на тръбопроводите.

гелкоут или външен слой. Неговите задачи: устойчивост на влага и други атмосферни явления, на въздействието на ултравиолетова радиация и химикали. Междувременно външната повърхност става изключително гладка.

В зависимост от използваното оборудване, монтажът на армиращи стъклени влакна също има някои особености. Такива методи като надлъжно-напречен и същия наклонен слой, спирална лента и спираловиден пръстен са широко разпространени в индустрията.

Екструдирано производство

Екструзията в промишлеността се отнася до образуването на полимерни продукти чрез пресоване на подготвената маса през формовъчния продукт, съществуващ в екструдера. Тази технология за производство на тръби включва подготовка на суровини от произволно нарязано фибростъкло. Много високата производителност, дължаща се на непрекъснатото снабдяване с тръби, ви позволява значително бързо да получите необходимото количество материал.

Кои тръби са по-добри

Разбира се, екструзията е по-евтина технология за производство на материал за тръбопроводи от фибростъкло. Но екструзионните системи не предполагат прилагането на правилна рамка от солидна армировка. Липсата му води до значително влошаване на физико-механичните характеристики. Следователно такива конструкции са идеални при изграждането на системи извън агресивни среди с транспортиране на течности под ниско налягане или като временни конструкции.

Но по-скъпият и по-бавен метод на навиване има значителни оперативни предимства. По този начин закупуването на такива тръби в град Белгород и във всички руски области е популярно поради:

устойчивост на външни агресори на работната среда;

висока гъвкавост при запазване на здравината;

устойчивост на деформация;

голяма издръжливост, с минимална граница от 50 години, дори при температурни промени и висока влажност.

Следователно, ако няма нужда от строга икономия или се очаква тръбите да работят при специални условия, разбира се, продуктите, получени по втория метод, са по-предпочитани. В края на краищата, тръбите от фибростъкло, произведени в завода Poliek LLC, могат да работят дори при най-суровите условия. Поради това те се закупуват за добив на нефт и газови минерали, за системи за дъждовна канализация, за водоснабдяване на жилищни и комунални услуги, където издръжливостта на тръбите и по-ниската цена в сравнение с металите ще помогнат за спестяване на градския бюджет.