Sunt folosite atât pentru transportul diverselor medii prin ele, cât și ca elemente structurale (suporturi, stâlpi, traverse, cochilii).

Poveste

Apariția și producția de țevi din fibră de sticlă au devenit posibile la mijlocul anilor 1950, când producția industrială de lianți termorigizi (în primul rând - rășini epoxidice) și fibre de sticlă. Chiar și atunci au început avantaje evidente aceste conducte: greutate redusă și rezistență ridicată la coroziune. Cu toate acestea, în această perioadă, ei nu au reușit să câștige încă nicio cotă pe piața produselor de țevi din cauza prețului scăzut al materialelor de țevi „tradiționale”: oțel (inclusiv oțel inoxidabil), cupru și aluminiu. La mijlocul anilor 1960, situația a început să se schimbe. În primul rând, prețurile oțelului aliat și aluminiului au crescut brusc. În al doilea rând, începerea producției de petrol pe rafturile maritime și în zonele terestre greu accesibile a necesitat utilizarea de țevi ușoare și rezistente la coroziune. În al treilea rând, tehnologia de producție a țevilor din fibră de sticlă a fost îmbunătățită, iar caracteristicile produsului au fost îmbunătățite. În acești ani, Ameron (SUA) a stăpânit producția pe scară largă de țevi din fibră de sticlă de înaltă presiune (până la 30 MPa) pentru câmpurile petroliere. Țevile au avut un succes comercial și mulți producători de produse din fibră de sticlă au apărut în Statele Unite. În anii 1970, țevile din fibră de sticlă fabricate în SUA au devenit larg răspândite în câmpurile petroliere din America de Nord și Orientul Mijlociu.

În anii 1980, interesul pentru țevile din fibră de sticlă a apărut în toate țările industrializate. Producția și utilizarea lor au fost stăpânite în Europa, Japonia și Taiwan. Experimentele privind utilizarea țevilor din fibră de sticlă au început în URSS.

Tehnologii de producție

Începând cu 2013, sunt cunoscute patru tehnologii fundamental diferite pentru producția de țevi din fibră de sticlă:

• Înfăşurare armătură de sticlă impregnată cu liant pe suprafata exterioara dorn tehnologic (mandrin);
• Turnare centrifuga;
• Turnare centrifuga din preimpregnat pe suprafata interioara a dornului tehnologic (matrita);
• Pultruzie în spațiul dintre dornurile exterior și interior;
• Extrudarea unui liant umplut în volum cu fibră de sticlă mărunțită.

Înfășurare

Tehnologia de bobinare este cel mai simplu de implementat și oferă o productivitate ridicată. Înfășurarea poate fi periodică sau continuă. Tehnologia de înfășurare asigură o înaltă calitate a suprafeței interioare a țevii datorită modelării acesteia pe suprafața exterioară a dornului, dar calitatea suprafeței exterioare este scăzută din cauza lipsei elementelor de formare la exterior. Pentru conductele utilizate pentru transportul lichidelor și gazelor, această din urmă împrejurare nu este importantă.

Înfășurarea este cunoscută folosind lianți polimerici termorigid (poliester, epoxi, fenol-formaldehidă și alte rășini) și termoplastici (polipropilenă, polietilenă, poliamidă, polietilen tereftalat etc.). Atunci când utilizați lianți termoplastici, sunt posibile tehnologii de înfășurare într-o etapă și în două etape. Atunci când se utilizează tehnologia cu o singură etapă, procesul de combinare (impregnare) a umpluturii fibroase cu un liant termoplastic și de înfășurare pe un dorn are loc secvențial în aceeași instalație tehnologică. Când se utilizează o tehnologie în două etape, în primul rând, ca rezultat al unei operații de combinare, se obține un material preimpregnat (preimpregnat) sub formă de fir, bandă, șuviță. Apoi preimpregnatul rezultat este încălzit din nou și aplicat pe dorn.

Există multe metode cunoscute pentru așezarea fibrelor de sticlă de armare, dar aplicație industrială au găsit metode spiral-ring, spiral-band, longitudinal-transversal și oblic longitudinal-transversal.

Înfășurare cu inel în spirală

Metoda a fost propusă și implementată pentru prima dată de Ameron (SUA) în anii 1960 pentru producția de tuburi din fibră de sticlă. Cu înfășurarea cu inel spiralat (SCW), stivuitorul, care este un inel cu matrițe uniform distanțate în jurul circumferinței, se mișcă înainte și înapoi de-a lungul axei unui dorn rotativ. Această mișcare asigură așezarea fibrelor care sunt continue pe toată lungimea cu distanță egală de-a lungul liniilor elicoidale. Variind raportul vitezei de rotație a dornului și mișcare înainte Stivuitorul vă permite să schimbați unghiul de plasare a fibrelor. La secțiunile de capăt ale țevii din zona de inversare a stivuitorului, unghiul de așezare a fibrelor este redus, astfel încât acestea să fie menținute pe suprafața dornului prin forțe de frecare. Din acest motiv, fibrele rețin tensiunea pe care le-o oferă stratul și după întărirea liantului, armătura țevii devine tensionată, ceea ce se îmbunătățește. proprietăți fizice și mecanice produse.

Avantajele înfășurării cu inel spiralat includ:

• productivitate ridicată datorită așezării într-o singură trecere cantitate mare fibre;
• rezistență ridicată a țevilor rezultate;
• posibilitatea de a obține o rezistență egală în direcțiile inelare și axiale;
• valoarea ridicată a modulului elastic axial;
• datorită pretensionării armăturii, liantul tolerează bine sarcinile de tracțiune fără fisurare;
• posibilitatea de a forma o secțiune de formare cu o formă complexă, precum și țevi cu diametru variabil;
• posibilitate de așezare a straturilor de sticlă formate dintr-un număr mare de fibre elementare (peste 2400 tex);
• la utilizarea unui dorn pliabil sau destructibil, posibilitatea formării de carcase închise (cilindri, carcase) motoare rachete).

Datorită acestor avantaje, înfășurarea cu inele spirală a devenit larg răspândită în fabricarea țevilor de înaltă presiune (în special țevilor pentru pompe și compresoare), țevi structurale, suporturi compozite pentru liniile electrice și carcase pentru motorul rachetei cu combustibil solid.

Cu toate acestea, această tehnologie are dezavantajele ei:

• complexitatea ridicată a echipamentelor;
• masa mare a pavelului, combinată cu mișcarea sa rapidă alternativă, duce la sarcini crescute asupra mecanismelor de antrenare și de ghidare;
• dificultatea încărcării fibrei de sticlă în calea conducătoare a firului;
• o creștere semnificativă a numărului (până la câteva sute și chiar mii) de fibre așezate la înfășurarea țevilor cu diametru mare, ceea ce necesită utilizarea unui număr mare de matrițe și a altor elemente ale tractului conductor de fir;
• Datorită necesității de mișcare inversă a stivuitorului față de dorn, metoda spirală nu este foarte potrivită pentru înfășurarea continuă.

Datorită acestor dezavantaje, înfășurarea cu inele spirală este rar utilizată pentru producția de țevi cu diametru mare.

Înfășurare cu bandă în spirală

Conform principiului, înfășurarea cu bandă în spirală (SLW) nu diferă de înfășurarea cu inel spiralat, totuși, stivuitorul formează doar o bandă îngustă constând din câteva zeci de fibre. Continuitatea armăturii este asigurată de treceri multiple ale pavajului. Această tehnologie este mai simplă decât tehnologia spiral-ring și permite formarea de țevi cu diametre mari, dar are o serie de dezavantaje:

• productivitatea metodei este semnificativ mai scăzută datorită necesității unui număr mare de treceri de stivuitor;
• așezarea fibrelor este neuniformă și liberă, ceea ce înrăutățește caracteristicile fizice și mecanice ale țevilor.

Cu toate acestea, înfășurarea bandă spirală este utilizată pe scară largă în producția de țevi scop general presiuni joase și medii.

Înfășurare longitudinal-transversală

Cu înfășurarea longitudinală-transversală (LPW), fibrele care întăresc conducta în direcțiile longitudinale și transversale sunt așezate independent unele de altele. În acest caz, nu este nevoie de mișcarea inversă a stivuitorului și această metodă este potrivită pentru implementarea înfășurării continue. Avantajele PPN includ:

• productivitate ridicată;
• capacitatea de a schimba raportul dintre inel și armătură axială într-un interval mai larg decât cu metodele spiralate;
• posibilitatea implementarii infasurarii continue;
• continuitatea fibrelor axiale și posibilitatea tensiunii lor, drept urmare caracteristicile fizice și mecanice ale țevilor nu sunt mai rele decât în ​​cazul metodelor spiralate.

Dezavantajele PPN:

• Necesitatea utilizării unui stivuitor longitudinal rotativ de fibre, ceea ce complică echipamentul;
• În cazul țevilor cu diametre mari, necesitatea plasării număr mare bobine de fibre într-un stivuitor rotativ.

Înfășurarea longitudinală transversală și-a găsit o aplicație largă în producția continuă de țevi din fibră de sticlă cu diametre mici (până la 75 mm).

Înfășurare longitudinală-transversală în strat oblic

Tehnologia a fost dezvoltată în URSS pentru producția în masă a carcaselor rachetelor din fibră de sticlă. Puțin cunoscut în afara Rusiei și Ucrainei. În Rusia, dimpotrivă, a fost răspândită până la mijlocul anilor 2000. Cu înfășurarea longitudinală-transversală a stratului oblic (LPW), stratul formează o pseudo-bandă constând dintr-un mănunchi paralel de fibre impregnate cu un liant, înfășurat sub un unghi ușor pe suprafața dornului (formând o armare inelară), care este pre-învelit cu fibre neimpregnate, formând o armare axiala dupa pozare. Pseudo-pânza este așezată pe dorn cu o suprapunere pe tura precedentă. După așezarea pe dorn, straturile de pseudo-bandă sunt rulate cu role, a căror suprafață exterioară are linii elicoidale. Laminarea cu role compactează stratul de armătură, îndepărtând excesul de liant. Ca urmare, așezarea fibrelor este foarte densă, iar stratul de liant dintre ele are o grosime minimă, ceea ce are un efect pozitiv asupra rezistenței fibrei de sticlă și reduce inflamabilitatea acesteia. Datorită rulării, este posibil să se obțină un conținut de sticlă în fibră de sticlă întărită de 75%-85% din greutate - un rezultat neatins prin alte metode (SKN oferă un conținut de sticlă de aproximativ 65%, iar SKL și PPN - 45%-60 %). Variând suprapunerea, puteți modifica grosimea peretelui țevii așezat într-o singură trecere. Această metodă face posibilă implementarea înfășurării continue, precum și înfășurarea țevilor cu diametru mare cu un număr mic de fibre așezate simultan.

Avantajele CPP includ:

• productivitate foarte mare, mai ales la înfășurarea țevilor cu diametru mare (peste 150 mm);
• capacitatea de a înfășura conducte de diametre arbitrar mari (teoretic - la infinit);
• posibilitatea de bobinare continua;
• densitate foarte mare de ambalare a fibrelor;
• inflamabilitate scăzută a fibrei de sticlă rezultată;
• posibilitatea de a varia raportul dintre inel și armătură axială pe o gamă largă;
• absența armăturii axiale continue, care îmbunătățește proprietățile dielectrice ale fibrei de sticlă.

Dezavantajele CPP includ:

• posibilitatea de fisurare interstrat, care nu permite crearea de conducte de inalta presiune folosind aceasta tehnologie;
• utilizarea rolelor de cusătură complică utilizarea lianților cu întărire rapidă;
• absenţa pretensionării armăturii axiale reduce modulul elastic al fibrei de sticlă.

Înfășurare din fibră de sticlă

Înfășurarea cu fibră de sticlă este folosită relativ rar, din cauza costului mai mare al fibrei de sticlă în comparație cu fibrele nețesute. În ceea ce privește proprietățile tehnologice, înfășurarea din fibră de sticlă este apropiată de KPPN și este uneori folosită pentru producția la scară mică de țevi de dimensiuni mari.

Turnare centrifuga

În 1957, în orașul elvețian Basel, s-a născut ideea de a folosi turnarea centrifugă pentru a produce țevi din fibră de sticlă (CC-GRP - Centrifugally Glassfiber Reinforced Plastic). Această tehnologie a fost dezvoltat, aplicat și brevetat pentru prima dată de HOBAS

În această metodă, materialele care alcătuiesc peretele conductei sunt alimentate de un alimentator controlat de un controler digital în interiorul unei matrițe de oțel care se rotește rapid.

Compoziția materialelor este rășină poliesterică, fibră de sticlă mărunțită, nisip de cuarț și făină de marmură.

Diametrul interior al matriței rotative este diametrul exterior al țevii finite din fibră de sticlă. Acest lucru face posibilă obținerea unei țevi cu o precizie a diametrului exterior de 0,1 mm.

Această metodă face posibilă, de asemenea, ca peretele conductei să fie mai uniform și mai monolitic și să se evite incluziunile și delaminările gazoase.

Deoarece un perete de țeavă poate fi turnat la aproape orice grosime, produse compozite cu rigiditate crescută a inelului

(mai mult de SN 12.000 n/m² și țevile de microtunel care pot rezista la sarcini axiale mari sunt fabricate în principal folosind această metodă.

Pultruzia

Pultruzia este o metodă de înaltă performanță pentru producția de țevi din fibră de sticlă și oferă suprafețe externe și interne de înaltă calitate. În același timp, pultruzia are o serie de limitări:

• complexitatea implementării armăturii inelare;
• dificultate în obținerea țevilor de diametre mari;
• complexitatea implementării tehnologice în comparație cu bobinaj;
• necesitatea de a folosi lianți speciali cu un timp inițial de întărire scurt.

Pultruzia este utilizată pentru producția în masă a țevilor din fibră de sticlă cu diametre mici și presiuni de funcționare scăzute pentru instalații sanitare și încălzire, precum și în producția de undițe din fibră de sticlă.

extrudare

Țevile din fibră de sticlă extrudată nu au un cadru de armare obișnuit continuu. Liantul este umplut cu fibră de sticlă tocată orientată aleatoriu. Această tehnologie este simplă și foarte productivă, dar lipsa armăturii continue înrăutățește semnificativ caracteristicile fizice și mecanice ale conductelor. Materialele termoplastice (polietilenă, polipropilenă) sunt utilizate în principal ca matrice polimerică pentru țevile din fibră de sticlă extrudată.

Aplicații și caracteristici operaționale

Relevanța și fezabilitate economică Utilizarea țevilor din fibră de sticlă este determinată de o serie de caracteristici operaționale ale acestora în comparație cu alte tipuri de țevi.

• Materialele plastice din fibră de sticlă se caracterizează printr-o densitate de 1750-2100 kg/m3, în timp ce rezistența lor la tracțiune se află în intervalul 150-350 MPa. Astfel, în ceea ce privește rezistența specifică, fibra de sticlă este comparabilă cu oțelul de înaltă calitate și depășește semnificativ polimerii termoplastici (HDPE, PVC) în acest indicator.
• Fibra de sticlă are o rezistență ridicată la coroziune, deoarece sticla și rășinile termorigide întărite (poliester, epoxidice) incluse în compoziția sa au reactivitate scăzută. În acest indicator, fibra de sticlă este semnificativ superioară metalelor feroase și neferoase și este comparabilă cu oțelul inoxidabil.
• Fibra de sticlă este un material cu inflamabilitate scăzută, inflamabilitate scăzută, auto-stingere, cu un indice ridicat de oxigen, deoarece sticla incombustibilă reprezintă o proporție semnificativă din masa fibrei de sticlă. În acest indicator, fibra de sticlă este superioară polimerilor termoplastici omogene și umpluți.
• Fibra de sticlă este un material anizotrop și proprietățile sale în direcții date pot fi controlate cu ușurință prin variarea modelului de plasare a fibrelor. Astfel, țevile din fibră de sticlă pot fi realizate cu o marjă egală de siguranță în direcțiile axiale și circumferențiale. În materialele izotrope, atunci când țevile sunt încărcate sub presiune internă, factorul de siguranță în direcția inelară este întotdeauna de 2 ori mai mic decât în ​​direcția axială.
• Limita de curgere a fibrei de sticlă este apropiată de rezistența la tracțiune din acest motiv, țevile din fibră de sticlă sunt mult mai puțin elastice decât țevile de oțel sau termoplastice.
• Fibra de sticlă nu poate fi sudată. Conexiunile țevilor sunt realizate folosind flanșe, cuplaje, racorduri niplu-priză și lipici.

Pe baza acestor caracteristici, s-au format o serie de domenii de aplicare a țevilor din fibră de sticlă:

Producția de petrol

În industria petrolieră, țevile din fibră de sticlă sunt utilizate datorită rezistenței mari la coroziune în medii agresive (apă de formare, țiței, fluide de foraj și de proces) în comparație cu oțelul și rezistență specifică ridicată în comparație cu polimerii termoplastici.

Fibra de sticlă este utilizată pentru realizarea țevilor pompe-compresoare și liniare (sisteme PPD) cu un diametru de până la 130 mm pentru presiuni de funcționare de până la 30 MPa, țevi pentru conducte de colectare a uleiului cu un diametru de până la 300 mm pentru presiuni de funcționare de până la 300 mm. 5 MPa, conducte principale cu un diametru de până la 1200 mm pentru presiuni de funcționare de până la 2,5 MPa.

Industria cărbunelui

În industria cărbunelui, există restricții privind materialele utilizate în minele închise. Astfel, regulile de siguranță în minele de cărbune stabilesc că produsele fabricate din materiale nemetalice situate în minele închise trebuie să aibă un indice de oxigen de cel puțin 28%, să fie puțin inflamabile, puțin inflamabile (conform GOST 12.1.044) și produsele lor de ardere nu trebuie să fie foarte toxice. Din aceste motive, utilizarea polietilenei și tevi din polipropilena imposibil în minele de cărbune. În același timp, țevile din fibră de sticlă îndeplinesc aceste cerințe. Utilizarea țevilor din fibră de sticlă în mine este recomandabilă din mai multe motive:

• greutate redusă, ceea ce este foarte important, deoarece conductele de mine au diametre mari (150 - 1200 mm) și sunt de obicei instalate manual;
• rezistența la coroziune într-o atmosferă de mină;
• Suprafața interioară netedă reduce formarea depunerilor praf de cărbuneși alte praf prezente inevitabil în mediile transportate;
• siguranță în timpul exploziilor de metan, deoarece distrugerea fibrei de sticlă are loc fără formarea de fragmente traumatice.

Locuințe și servicii comunale

Țevile din fibră de sticlă și-au găsit aplicații în locuințe și servicii comunale, în principal ca țevi de canalizare. Acest lucru se datorează faptului că țevile de canalizare au diametre de ordinul 600 - 2500 mm și funcționează fără presiune internă în condiții de încărcări externe de la presiunea solului și a apei subterane. Rigiditatea inelului mare a fibrei de sticlă face posibilă crearea de țevi pentru condițiile specificate.

O altă utilizare a țevilor din fibră de sticlă în locuințe și servicii comunale este toboganele de gunoi. În ultimii 10-15 ani, conductele din fibră de sticlă au fost folosite și ca conducte de evacuare a gazelor arse în cazanele pe gaz și centralele termice.

Fibra de sticlă este un material de tip compozit umplut cu sticlă. Este format dintr-un liant (care folosește rășină poliesterică) și un material de umplutură (fibră de sticlă). Scopul principal al umpluturii este de a întări și de a oferi materialului rezistența necesară. Datorită adaosului de rășină poliesterică, soliditatea materialului este asigurată, fibra de sticlă este protejată de efectele negative ale mediului agresiv și de utilizarea cât mai eficientă a rezistenței sale.

26 noiembrie 2014 1862

Fibra de sticlă este un material caracterizat printr-o greutate specifică scăzută, care are o gamă destul de largă de aplicații de la locuințe și servicii comunale până la industria de apărare. Distins prin conductivitate termică scăzută (aproximativ la fel ca lemnul), rezistență specifică ridicată (mai mult decât oțelul), rezistență la umiditate, stabilitate biologică și rezistență la intemperii inerentă polimerilor, acest material nu prezintă dezavantajele pe care le au termoplasticele. Acesta este unul dintre cele mai puțin costisitoare și mai accesibile materiale de construcție compozite.

Principalele costuri ale producției de sticlă produse din plastic, de regulă, cad pe echipamente și muncă. Al doilea element de cost este asociat cu intensitatea forței de muncă și cu cheltuieli semnificative de timp. Astfel, în prezent, produsele realizate din acest material sunt inferioare ca preț față de produsele metalice. Acest lucru se datorează în mare parte complexității și duratei procedurii de lipire a pieselor din fibră de sticlă, care are ca rezultat apariția unor obstacole serioase în timpul producţie în masă. Utilizarea fibrei de sticlă este cea mai benefică în cazul producției la scară mică. Eficiență ridicată Producția la scară largă este realizată folosind tehnologia automată de bobinare continuă.

În fabricarea țevilor din fibră de sticlă, rolul fibrelor de armare este, de obicei, atribuit roving-ului sau firului de sticlă. Ca lianți se folosesc rășini epoxidice și poliester. Astăzi, există două metode principale care sunt utilizate în fabricarea țevilor din fibră de sticlă: metoda de înfășurare continuă și metoda de turnare centrifugă.

Tehnologia de bobinare periodică, care a fost adoptată de la întreprinderile care activează în domeniu industria de apărare, nu este utilizat pe scară largă. Această metodă este de obicei utilizată la fabricarea țevilor din fibră de sticlă cu un liant epoxidic. Majoritatea țevilor din fibră de sticlă din lume sunt produse folosind tehnologia de înfășurare continuă a fibrei și o componentă de liant pe un dorn. După terminarea înfășurării, țeava se întărește. Acesta este apoi scos din dorn, testat și trimis clientului.

În acest caz, țeava este produsă folosind un dorn „mergător” și o procedură de răcire în trepte. Sectoarele dornului, care se deplasează pe direcția longitudinală, deplasează conducta înfăşurată prin cuptoare speciale, unde preliminar tratament termic. Apoi, țeava este îndepărtată din dorn. Întărirea finală se realizează în cuptoarele ulterioare. După aceasta, piesa de prelucrat rezultată este tăiată folosind o roată „diamantă” în bucăți de lungimea necesară.

Proces producția de țevi din fibră de sticlă constă în aplicarea strat cu strat a materialelor din sticlă pe un dorn de oțel, care sunt preimpregnate cu o rășină de întărire „la rece”. La selectarea tipului de rășină, se iau în considerare proprietățile lichidului care este planificat să fie transportat prin conductă. Schema de armare este determinată prin efectuarea unui calcul, care ar trebui efectuat în conformitate cu standarde internaționale ASTM/AWWA, pe baza condițiilor de instalare specificate și a exploatării ulterioare a conductei. După finalizarea polimerizării, se formează o structură inertă, monolitică, foarte puternică, cu un perete format din mai multe straturi. Căptușeala din fibră de sticlă (peretele interior) asigură rezistența necesară la influența mediilor agresive și abrazive transportate prin conductă și etanșeitate.

Rugozitatea absolută a peretelui interior este de 23 µm. Stratul de putere concepute pentru a asigura rezistența mecanică sub influența combinată a sarcinilor externe și interne în timpul funcționării conductei. Funcția stratului exterior (numit și strat de gel) este de a asigura netezimea necesară a suprafeței exterioare a țevii, rezistența la umiditate, rezistența la substanțe chimice, radiații ultraviolete și diferite fenomene atmosferice.

Linia de producție pentru producția de țevi din fibră de sticlă folosind metoda de înfășurare continuă include o secțiune de alimentare roving, o instalație destinată pregătirii liantului, o baie cu un liant (prin care se deplasează și se umezesc firele roving), o secțiune de înfășurare echipată cu arbori de rotație (diametrul produsului final depinde de mărimea acestuia din urmă), precum și corpuri care asigură controlul tuturor echipamentelor.

Țevile din fibră de sticlă fabricate folosind această tehnologie au o serie de avantaje, inclusiv rezistență specifică ridicată, rezistență la coroziune, greutate redusă, durabilitate (durată de viață de până la șaizeci de ani fără reparații), fiabilitate, costuri reduse de instalare și întreținere ulterioară, mentenanță ridicată, rezistență hidraulică scăzută , o garanție a menținerii purității produselor transportate din punct de vedere al mediului.

A doua metodă de producere a țevilor din fibră de sticlă, turnarea centrifugă, a fost propusă de Hobas. Procesul tehnologic de fabricare a țevilor folosind această tehnologie are loc în direcția de la suprafața exterioară spre cea interioară, folosind o matriță rotativă. Materiile prime pentru realizarea țevilor prin această metodă sunt fire de fibră de sticlă tăiate, nisip și rășină poliesterică. Materialele numite sunt alimentate într-o matrice rotativă. Ca urmare, formarea structurii conductei începe de la stratul exterior. În timpul producției, la rășina lichidă se adaugă umplutură, fibră de sticlă și materii prime solide. Polimerizarea rășinii se realizează sub influența unui catalizator. Accelerație suplimentară acest proces realizat prin încălzire. Ireversibilitatea procedurii de polimerizare se datorează legăturilor chimice spațiale tridimensionale. Astfel, materialul menține pe deplin stabilitatea spațială, chiar dacă temperatura ambientală este ridicată.

Țevile din fibră de sticlă realizate prin metoda turnării centrifuge sunt utilizate în așezarea canalizării, drenaj, construcția conductelor care transportă apa potabilă și de procesare, conducte industriale, centrale hidroelectrice etc.

În plus, trebuie remarcat faptul că astfel de țevi din fibră de sticlă pot fi utilizate folosind moduri diferite styling Acestea includ: tehnologia pull-through, metoda microtunelului, metoda de așezare deasupra solului și așezarea în cariera deschisă.

Cum arată producția de țevi din fibră de sticlă? Cum ar trebui să fie țevile din fibră de sticlă conform GOST? Cât de atractive sunt caracteristicile lor pe fundal? solutii alternative? Să încercăm să răspundem la aceste întrebări.

Ce este

Ce este fibra de sticla? Numele, în general, oferă o idee cuprinzătoare a compoziției materialului: liantul (rășină epoxidice sau poliesterică) este întărit cu fibră de sticlă. Armătura asigură rezistență la sarcini de tracțiune și încovoiere; liantul garanteaza rezistenta la sarcini de impact.

Vă rugăm să rețineți: rășinile utilizate sunt termorezistente tipice.
La întărire, în ele apar modificări chimice ireversibile; dacă da - spre deosebire de termoplastice, sudare prin rezistență produse nu este posibil.
Pentru conexiuni cu șuruburi, filete etc.

Poveste

Tehnologia de producție își are originea în anii cincizeci ai secolului trecut, când a început producția industrială de rășini epoxidice. Ca oricare tehnologie nouă, la etapa inițială acest lucru nu a fost deosebit de popular: lipsa de experiență în utilizarea fibrei de sticlă a fost completată de prețul scăzut al materialelor tradiționale (oțel, cupru și aluminiu).

Pe la mijlocul anilor '60, însă, imaginea a început să se schimbe.

Ce s-a întâmplat?

• Prețurile pentru oțel și metale neferoase au crescut.
• A început dezvoltarea comercială a zăcămintelor de petrol și gaze offshore. Țevile din fibră de sticlă (pompă și compresor) diferă favorabil de țevile metalice prin greutatea lor ușoară și, mai important, rezistența la coroziune: contactul cu apa sărată nu le-a cauzat nicio deteriorare, spre deosebire de produsele concurente.
• În cele din urmă, tehnologia de producere a fibrei de sticlă în sine nu a stat pe loc: a devenit mai ieftină și mai puternică.

Rezultatul nu a întârziat să apară: până la sfârșitul anilor ’60 companie americană Ameron a intrat pe piețele din America de Nord și apoi pe cele din Orientul Mijlociu cu țevile sale din fibră de sticlă de înaltă presiune. În anii 80, producătorii europeni și, puțin mai târziu, sovietici (mai târziu ruși) au ajuns din urmă.

Avantaje

De ce fibra de sticlă a câștigat popularitate?

Lista avantajelor sale nu este prea lungă, dar pare foarte convingătoare.

1. Cost foarte rezonabil în comparație cu oțelurile înalt aliate și inoxidabile.
2. Rezistenta la coroziune si medii agresive.

Util: dacă este necesar să transportați lichide deosebit de agresive, elementele conductei sunt căptușite cu polietilenă de înaltă presiune.

1. Greutate ușoară. Rezistența specifică a fibrei de sticlă (rezistența împărțită la densitate) este de 3,5 ori mai mare decât cea a oțelului; Astfel, structurile la fel de puternice realizate din aceste materiale vor diferi în greutate de câteva ori.

1. Posibilitatea de a obtine material cu specificat proprietăți mecanice gratie unei scheme specifice de armare. De exemplu, fibra de sticlă înfăşurată în spirală oferă cea mai mare rezistenţă la presiunea internă.

Productie

Cum arată producția de țevi din fibră de sticlă?

Până în prezent, se pot distinge patru tehnologii principale pentru producția lor.

Această din urmă metodă de producție are mai multe, ca să spunem așa, subspecii. Să-i cunoaștem.

Înfășurare cu inel în spirală

Stivuitorul - un inel cu mai multe mecanisme pentru alimentarea firului impregnat - face mișcări alternative de-a lungul unui dorn rotativ. La fiecare trecere, un strat de fibre este așezat la un pas constant; Modelul de așezare a inelului, așa cum ne amintim, ne permite să atingem rezistența maximă la tracțiune a țevii.

Este interesant: pretensionarea firului are și un efect benefic asupra rezistenței finale a produsului, prevenind apariția fisurilor sub sarcinile de încovoiere.

Metoda de înfășurare în spirală este utilizată pentru a produce țevi pentru pompe și compresoare proiectate pentru presiuni de operare ridicate, elemente structurale portante (inclusiv suporturi compozite ale liniilor electrice) și chiar... carcase de motor rachetă.

Înfășurare cu bandă în spirală

Singura diferență cu metoda anterioară este că într-o singură trecere stivuitorul formează o panglică îngustă de o duzină sau două fibre. În consecință, sunt necesare mult mai multe treceri pentru a forma o armătură continuă; Întărirea în sine se dovedește a fi ceva mai puțin densă. Principalul avantaj al metodei este un echipament mult mai simplu și, în consecință, mai ieftin.

Înfășurare longitudinal-transversală

Diferența fundamentală față de schemele anterioare este că înfășurarea este continuă: stivuitorul așează simultan fire longitudinale și transversale. S-ar părea că acest lucru ar trebui să simplifice și să reducă costul tehnologiei; totuși, aici există o problemă pur mecanică.

Mandrinul pe care este înfășurată viitoarea țeavă se rotește; Dacă da, trebuie să se rotească și bobinele din care se derulează firul de armătură longitudinală. Mai mult, cu cât diametrul țevii este mai mare, cu atât ar trebui să existe mai multe bobine.

Înfășurare transversal-longitudinală cu strat oblic

Această soluție a fost dezvoltată în timpul vieții Uniunii Sovietice la Harkov și a fost utilizată inițial în producția de carcase de rachete. Mai târziu s-a răspândit în tot spațiul post-sovietic.

Care este esența metodei?

• Stivuitorul formează o panglică largă de fibre paralele, impregnate cu liant.
• Înainte de înfășurarea pe un dorn, banda este preînfășurată cu fir fără impregnare, care ulterior formează o armătură axială. Firele însele colectate în bandă formează, în consecință, o armătură transversală: banda este așezată peste axa dornului.
• După așezare, fiecare strat este rulat cu role, compactând armătura și înlocuind excesul de liant.

Care sunt beneficiile unei astfel de scheme?

• Posibilitate de productie continua. Într-o singură trecere, puteți forma pereți groși, prin simpla schimbare a suprapunerii benzii.
• Performanță ridicată.
• Capacitatea de a produce țevi din fibră de sticlă cu diametru mare (teoretic, fără restricții de dimensiune maximă). Dimensiunile sunt limitate doar de dimensiunea dornului.
• Conținut extrem de ridicat de fibră de sticlă în materialul finit. Se ajunge la 85% față de 45-65% cu metode alternative. Acest lucru afectează atât rezistența finală, cât și inflamabilitatea produsului.

Strat oblic transversal - înfășurare longitudinală.

Standarde

Producția produselor care ne interesează este reglementată de două acte normative:

1. GOST R 53201-2008 conține condiții tehnice pentru fabricarea țevilor cu un diametru de 50-200 mm cu racorduri filetate.
2. Dezvoltat cu participarea NTT LLC (New Pipe Technologies), GOST R 54560-2011 descrie părți ale conductelor realizate din „termoseturi armate cu fibră de sticlă”.

Să studiem principalele prevederi ale documentelor.

GOST R 53201-2008

Modul de funcționare al conductelor prevăzut de standard arată astfel:

• Temperatura - de la -60 la +60 C.
• Umiditatea relativă - până la 100%.
• Temperatura lichidului transportat este de până la +110C.
• Presiune de lucru – de la 3,5 la 27,6 MPa.

Sunt oferite următoarele opțiuni pentru utilizarea produselor descrise de standard:

1. Transportul condensului de petrol și gaze.
2. Transportul soluțiilor sărate (inclusiv apă de mare).
3. Construcția coloanelor de lift.
4. Puțuri de fixare pentru diverse scopuri.

1. Menținerea presiunii din rezervor în timpul dezvoltării câmpurilor subterane.
2. Alimentare tehnică și cu apă potabilă.

Standardul distinge trei tipuri de țevi:

Care sunt diametrele țevilor din fibră de sticlă produse în conformitate cu GOST R 53201-2008 și celelalte caracteristici ale acestora?

Pompare si compresor, carcasa

Fotografia prezintă tuburi din fibră de sticlă de înaltă presiune.

Liniar

Pe lângă dimensiunile standard ale țevilor, documentul conține instrucțiuni detaliate pentru fabricarea fitingurilor indicând dimensiunile de bază, cerințele pentru aspect, toleranțe maxime și marcaje ale tuturor produselor.

GOST R 54560-2011

Standardul descrie conductele care funcționează în condiții mult mai blânde decât cele descrise mai sus:

• Presiune de lucru – până la 3,2 MPa;
• Temperatura ambianta – pana la 35C;
• Lichide transportate – apă, soluții apoase și ape uzate (casnice și industriale).

Important: GOST nu se aplică conductelor pentru alimentarea internă cu apă și sistemele de canalizare.

În cadrul documentului, produsele sunt clasificate după următoarele criterii:

• Diametrul (DN). Gama de valori este de la 300 la 3000 de milimetri.
• Presiune nominală (PN). Pentru conducte gravitaționale conceptul de PN în sine este destul de arbitrar și este considerat egal cu 0,1 - 0,4 MPa; pentru cele cu presiune se iau valori de 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 și 3,2 MPa.
• Duritate nominală (SN). De asemenea, se măsoară în megapascali și poate fi egal cu 1250, 2500, 5000 și 10000.

Vă rugăm să rețineți: atunci când o așezați singur, merită să luați în considerare faptul că țevile SN 1250 nu sunt recomandate în principiu pentru instalarea subterană, în timp ce țevile SN 2500 se recomandă să fie așezate în tăvi.

Documentul, ca și cel precedent, enumeră dimensiunile principale ale tuturor tipurilor de fitinguri și cerințele pentru aspectul, rezistența, marcarea și metodele de armare ale acestora.

Concluzie

Desigur, în materialul nostru am atins doar o mică parte din subiectul foarte larg al utilizării fibrei de sticlă. Nu am aflat dacă țevile din fibră de sticlă pot fi folosite pentru încălzire sau pentru canalizare menajeră sau cât de bune sunt în comparație cu produsele metal-polimer sau complet din plastic. Unele dintre aceste probleme sunt abordate în videoclipul din acest articol. Noroc!

Datorită combinației dintre caracteristicile pozitive ale sticlei și polimerilor, țevile din fibră de sticlă au perspective de aplicare aproape nelimitate - de la amenajarea conductelor de ventilație până la așezarea rutelor petrochimice.

În acest articol, vom lua în considerare principalele caracteristici ale țevilor din fibră de sticlă, marcajele, tehnologiile de fabricație pentru compozite polimerice și compozițiile componentelor de legare care determină domeniul de utilizare al compozitului.

Vom da și noi criterii importante alegere, acordând atenție cei mai buni producatori, deoarece un rol important in calitatea produselor este atribuit capacitatilor tehnice si reputatiei producatorului.

Fibra de sticlă este un material plastic care conține componente din fibră de sticlă și un liant de umplutură (polimeri termoplastici și termorigide). Împreună cu densitatea lor relativ scăzută, produsele din fibră de sticlă au proprietăți bune de rezistență.

În ultimii 30-40 de ani, fibra de sticlă a fost utilizată pe scară largă pentru fabricarea conductelor în diverse scopuri.

Compozitul polimeric este o alternativă demnă la sticlă, ceramică, metal și beton în producția de structuri concepute pentru funcționarea în condiții extreme (petrochimie, aviație, producție de gaze, construcții navale etc.)

Autostrăzile combină calitățile sticlei și polimerilor:

1. Greutate ușoară. Greutatea medie a fibrei de sticlă este de 1,1 g/cc. Pentru comparație, același parametru pentru oțel și cupru este mult mai mare – 7,8 și, respectiv, 8,9. Ușoarele ușurează munca de instalare si transportul materialelor.
2. Rezistenta la coroziune. Componentele compozitului au reactivitate scăzută și, prin urmare, nu sunt supuse coroziunii electrochimice și descompunerii bacteriene. Această calitate este un argument decisiv în favoarea fibrei de sticlă pentru rețelele de utilități subterane.
3. Proprietăți mecanice ridicate. Rezistența absolută la tracțiune a compozitului este inferioară celei a oțelului, dar parametrul specific de rezistență este semnificativ superior polimerilor termoplastici (PVC, HDPE).
4. Rezistență la intemperii. Interval de temperatură limită (-60 °C..+80 °C), tratarea țevilor cu un strat protector de gelcoat asigură imunitate la razele UV. În plus, materialul este rezistent la vânt (limită – 300 km/h). Unii producători susțin că fitingurile lor sunt rezistente la seisism.
5. Rezistenta la foc. Sticla incombustibilă este componenta principală a fibrei de sticlă, astfel încât materialul este greu de aprins. La ardere, dioxina de gaz otrăvitor nu este eliberată.

Fibra de sticlă are o conductivitate termică scăzută, ceea ce explică calitățile sale de izolare termică.

Dezavantajele țevilor compozite: susceptibilitatea la uzura abrazivă, formarea de praf cancerigen datorită prelucrării mecanice și costuri ridicate în comparație cu plasticul

Pe măsură ce pereții interiori sunt abraziți, fibrele devin expuse și se desprind - particulele pot pătrunde în mediul transportat.

Galerie de imagini

Echipa Poliek LLC a început să producă produse pentru țevi din materii prime din fibră de sticlă nu cu mult timp în urmă, dar în astăzi Astfel de țevi au devenit o soluție de succes la multe probleme. Procesul de fabricație presupune utilizarea diferitelor metode, datorită cărora țevile sunt foarte înguste, variind de la 600, 1000 sau mai mult de milimetri. Componentele lor principale sunt:

rășină sintetică, care, ca element de legare, are rezistență ridicată la sarcinile de impact;

fibră de sticlă care întărește pereții țevilor pentru a le crește rezistența. Pe lângă sticlă, pot fi folosite și fibre de carbon sau de bazalt;

fibre sintetice care vă permit să creați o armătură suplimentară;

cauciuc și fluoroplastic - pentru a îmbunătăți învelișul la agresorii externi.

În funcție de soiuri, toate opțiunile pentru producția de fibră de sticlă sunt populare la Moscova, în conformitate cu designul peretelui din care se disting țevile: țevi cu un singur strat, cu o masă de impregnare epoxidică de până la 60-70% din total. greutate și grosimea peretelui de 0,2...0,8 mm; în două straturi - straturi de protecție și structurale rezistente chimic cu grosimea generală de 1...3 mm; cu trei straturi - constă dintr-o carcasă interioară de origine din fibră de sticlă învelită cu straturi structurale și de protecție, unde carcasa interioară poate fi de 3-6 mm, iar stratul de protecție din polietilenă (LDPE) - 1-3mm. De asemenea, în loc de polietilenă, se poate folosi polipropilena. În acest caz, țevile din fibră de sticlă sunt produse în următoarele moduri:

înfășurarea fibrei de sticlă impregnată pe un dorn cilindric

turnare centrifugală, prin întărirea manșonului finit din fibră de sticlă cu rășini;

pultruziune, care folosește două dornuri pentru turnare;

extrudare - un amestec de fibră de sticlă tocată cu un întăritor și rășină este forțat printr-un orificiu inelar folosind un extruder.

Dar din cauza unei serii de deficiențe și a imposibilității de a realiza diametre mari, prima și ultima opțiune sunt cele mai răspândite.

Productie de bobinaj

Înfășurarea continuă este cea mai comună metodă în Sankt Petersburg și în alte orașe industriale de conducte, folosind un dorn ca mijloc principal de formare a conductelor. La urma urmei, procesul constă în eliberarea unui fir de fibră de sticlă impregnat cu rășină, care este înfășurat pe un dorn. În continuare, sectoarele sale longitudinale alimentează țevile de formare prin cuptorul de pretratare termică și cele ulterioare, până la îndepărtarea maximă. Ca rezultat, polimerizarea formează materiale inerte, de înaltă rezistență, cu o structură de perete monolitică cu următoarea structură:

înveliș din fibră de sticlă întărită a stratului interior (căptușeală termorezistabilă). Suprafața sa are doar 23 de microni de rugozitate pentru trecerea cât mai eficientă a fluidelor de lucru. Designul asigură rezistență completă la mediile agresoare și asigură etanșeitate absolută.

strat de fibră de sticlă de rezistență. Conferă conductelor o rezistență mecanică specială necesară pentru a rezista la sarcinile acțiunii interne și externe care apar în timpul funcționării conductelor.

gelcoat sau strat exterior. Sarcinile sale: rezistența la umiditate și alte fenomene atmosferice, la influența radiațiilor ultraviolete și la substanțe chimice. Între timp, suprafața exterioară devine extrem de netedă.

In functie de echipamentul folosit, instalarea fibrelor de sticla de armare are si cateva caracteristici. Metode precum longitudinal-transversal și același strat oblic, bandă spirală și inel spirală au devenit larg răspândite în industrie.

Productie extrudata

Extrudarea în industrie se referă la formarea de produse polimerice prin presarea masei preparate prin produsul de formare disponibil în extruder. Această tehnologie de producție a țevilor presupune pregătirea materiilor prime din fibră de sticlă tăiată aleatoriu. Productivitatea foarte ridicată, datorită furnizării continue de țevi, vă permite să obțineți cantitatea necesară de material semnificativ rapid.

Care țevi sunt mai bune

Desigur, extrudarea este o tehnologie mai ieftină pentru producerea de material pentru conductele din fibră de sticlă. Dar sistemele de extrudare nu implică implementarea unui cadru regulat de armătură solidă. Absența acestuia duce la o deteriorare semnificativă a caracteristicilor fizice și mecanice. Prin urmare, astfel de structuri sunt ideale atunci când se construiesc sisteme care nu se află în medii agresive cu transportul lichidelor sub presiune scăzută sau ca structuri temporare.

Dar metoda de înfășurare mai scumpă și mai lentă are avantaje operaționale semnificative. Astfel, achiziționarea unor astfel de țevi în orașul Belgorod și în toate cartierele rusești este populară datorită:

rezistența la agresorii externi ai mediului de operare;

flexibilitate ridicată, menținând în același timp rezistența;

rezistență la deformare;

durabilitate mare, cu o limită minimă de 50 de ani, chiar și cu schimbări de temperatură și umiditate ridicată.

Prin urmare, dacă nu este nevoie de o economie strictă sau se așteaptă ca conductele să funcționeze în condiții speciale, desigur, produsele obținute prin a doua metodă sunt mai de preferat. Până la urmă, țevile din fibră de sticlă fabricate la uzina Poliek LLC pot funcționa chiar și în cele mai dure condiții. Prin urmare, acestea sunt achiziționate pentru extracția mineralelor de petrol și gaze, pentru sistemele de canalizare pluvială, pentru alimentarea cu apă a locuințelor și a serviciilor comunale, unde durabilitatea conductelor și costul mai mic în comparație cu metalele vor ajuta la salvarea bugetului orașului.