Používajú sa ako na prepravu rôznych médií pozdĺž nich, tak aj ako konštrukčné prvky (podpery, stĺpy, priečniky, škrupiny).

Príbeh

Vzhľad a výroba sklolaminátových rúr sa umožnila v polovici 50-tych rokov, keď bola zvládnutá priemyselná výroba termoplastických spojív (predovšetkým - epoxidové živice) a sklenené vlákna. Aj vtedy sa nimi stali zrejmé výhody týchto rúr: nízka hmotnosť a vysoká odolnosť proti korózii. Počas tohto obdobia však ešte nemohli získať žiadny podiel na trhu s potrubnými výrobkami z dôvodu nízkej ceny „tradičných“ potrubných materiálov: ocele (vrátane nehrdzavejúcej ocele), medi a hliníka. V polovici 60. rokov sa situácia začala meniť. Po prvé, cena legovanej ocele a hliníka prudko vzrástla. Po druhé, začiatok ťažby ropy na morských šelfoch a v ťažko dostupných pozemných oblastiach si vyžadoval použitie ľahkých a korózii odolných rúr. Po tretie, zlepšila sa technológia výroby rúr zo sklenených vlákien a zlepšil sa výkon produktu. V týchto rokoch Ameron (USA) ovládol veľkosériovú výrobu vysokotlakových sklolaminátových rúr (do 30 MPa) pre ropné polia. Rúry mali komerčný úspech a v USA sa objavilo mnoho výrobcov výrobkov zo sklenených vlákien. V 70. rokoch sa v ropných poliach v Severnej Amerike a na Strednom východe rozšírili rúrky zo sklenených vlákien vyrobené v USA.

V 80. rokoch sa záujem o sklolaminátové rúry objavil vo všetkých priemyselných krajinách. Ich výrobu a aplikáciu zvládli v Európe, Japonsku, Taiwane. V ZSSR sa začali experimenty s použitím rúrok zo sklenených vlákien.

Výrobné technológie

Od roku 2013 sú známe štyri zásadne odlišné technológie na výrobu rúr zo sklenených vlákien:

• Výstuž navíjacieho skla impregnovaná spojivom na vonkajší povrch technologický tŕň (tŕň);
• odstredivé liatie;
• Odstredivé tvarovanie z prepregu na vnútornom povrchu technologického tŕňa (formy);
• Pultrúzia v medzere medzi vonkajším a vnútorným tŕňom;
• Extrúzia spojiva objemovo vyplneného nasekaným skleneným vláknom.

vinutie

Technológia navíjania (navíjania) je najjednoduchšia na implementáciu a poskytuje vysoký výkon. Navíjanie môže byť periodické aj nepretržité. Technológia navíjania zabezpečuje vysokú kvalitu vnútorného povrchu rúry vďaka jej vylisovaniu na vonkajšom povrchu tŕňa, ale kvalita vonkajšieho povrchu je nízka kvôli absencii tvarovacích prvkov vonku. Pre potrubia používané na prepravu kvapalín a plynov nie je táto okolnosť podstatná.

Známe vinutie s použitím termosetových (polyesterových, epoxidových, fenolformaldehydových a iných živíc) a termoplastických (polypropylén, polyetylén, polyamid, polyetyléntereftalát atď.) polymérnych spojív. Pri použití termoplastických spojív sú možné jednostupňové a dvojstupňové technológie navíjania. Pri použití jednostupňovej technológie dochádza k procesu kombinovania (impregnácie) vláknitého plniva s termoplastickým spojivom a navíjania na tŕň postupne na tom istom technologickom zariadení. Pri použití dvojstupňovej technológie sa najskôr v dôsledku kombinovanej operácie získa vopred impregnovaný materiál (predimpregnovaný laminát) vo forme vlákna, pásky, vlákna. Výsledný predimpregnovaný laminát sa potom znovu zahreje a nanesie na tŕň.

Existuje mnoho spôsobov kladenia výstužných sklenených vlákien, ale priemyselná aplikácia nájdené metódy špirálovo-prstencové, špirálovo-páskové, pozdĺžne priečne a šikmé pozdĺžne priečne.

Vinutie špirálového krúžku

Táto metóda bola prvýkrát navrhnutá a implementovaná spoločnosťou Ameron (USA) v 60. rokoch 20. storočia na výrobu trubíc zo sklenených vlákien. Pri špirálovom vinutí (SKN) sa zakladač, čo je krúžok s matricami rovnomerne rozmiestnenými po obvode, pohybuje tam a späť pozdĺž osi rotujúceho tŕňa. Takýto pohyb zaisťuje, že vlákna sú súvislé po celej dĺžke s rovnakým stúpaním pozdĺž špirálových línií. Zmenou pomeru rýchlosti otáčania tŕňa a pohyb vpred stohovač, môžete zmeniť uhol stohovania vlákien. Na koncových úsekoch rúry v reverznej zóne stohovača je uhol uloženia vlákien zmenšený tak, že sú držané na povrchu tŕňa trecími silami. Vďaka tomu si vlákna zachovávajú napätie, ktoré im dáva stohovač, a po vytvrdnutí spojiva sa výstuž potrubia namáha, čo zlepšuje fyzikálne a mechanické vlastnosti Produkty.

Medzi výhody špirálového vinutia patria:

• vysoká produktivita vďaka pokládke v jednom priechode Vysoké číslo vlákna;
• vysoká pevnosť výsledných rúr;
• možnosť dosiahnutia rovnakej pevnosti v prstencovom a axiálnom smere;
• vysoká hodnota axiálneho modulu pružnosti;
• vďaka predpätiu výstuže spojivo dobre znáša ťahové zaťaženie bez praskania;
• možnosť vytvorenia tvoriacej čiary so zložitým tvarom, ako aj rúr s premenlivým priemerom;
• možnosť kladenia sklenených prameňov, pozostávajúcich z veľkého počtu elementárnych vlákien (viac ako 2400 tex);
• pri použití skladacieho alebo zničiteľného tŕňa možnosť tvarovania uzavretých škrupín (valcov, puzdier raketové motory).

Vďaka týmto výhodám sa špirálové vinutie rozšírilo pri výrobe vysokotlakových potrubí (najmä rúr), konštrukčných rúr, kompozitných podpier pre prenosové vedenia energie a krytov raketových motorov na tuhé palivo.

Táto technológia má však svoje nevýhody:

• vysoká zložitosť vybavenia;
• veľká hmotnosť zakladača v kombinácii s jeho rýchlym vratným pohybom vedie k zvýšenému zaťaženiu pohonov a vodiacich mechanizmov;
• zložitosť nakladania sklenených vlákien do dráhy na vedenie nite;
• výrazné zvýšenie počtu (až niekoľko stoviek a dokonca tisícov) vlákien, ktoré sa majú položiť pri navíjaní rúrok s veľkým priemerom, čo si vyžaduje použitie veľkého počtu zvlákňovacích trysiek a iných prvkov dráhy nesúcej nite;
• kvôli potrebe spätného pohybu zakladača voči tŕňu nie je špirálová metóda príliš vhodná na kontinuálne navíjanie.

Kvôli týmto nevýhodám sa špirálové vinutie zriedka používa na výrobu rúr s veľkým priemerom.

Špirálové navíjanie pásky

Podľa princípu sa špirálové navíjanie pásky (SLN) nelíši od špirálového navíjania, stohovač však tvorí iba úzku pásku pozostávajúcu z niekoľkých desiatok vlákien. Kontinuita výstuže je zabezpečená viacnásobným prechodom zakladača. Táto technológia je jednoduchšia ako špirálovo-prstencová a umožňuje vytváranie rúr veľkých priemerov, má však množstvo nevýhod:

• produktivita metódy je výrazne nižšia v dôsledku potreby veľkého počtu prechodov zakladača;
• uloženie vlákien je nerovnomerné a uvoľnené, čo zhoršuje fyzikálne a mechanické vlastnosti rúr.

Špirálové navíjanie pásky je však široko používané v potrubnom priemysle. všeobecný účel nízky a stredný tlak.

Pozdĺžno-priečne vinutie

Pri pozdĺžnom priečnom vinutí (PPN) sa vlákna vystužujúce rúru v pozdĺžnom a priečnom smere ukladajú nezávisle od seba. V tomto prípade nie je potrebný spätný pohyb zakladača a tento spôsob je vhodný pre kontinuálne navíjanie. Výhody PNP zahŕňajú:

• vysoký výkon;
• schopnosť meniť pomer prstencovej a osovej výstuže v širšom rozsahu ako pri špirálových metódach;
• možnosť realizácie kontinuálneho vinutia;
• kontinuita axiálnych vlákien a možnosť ich napätia, v dôsledku čoho fyzikálne a mechanické vlastnosti rúr nie sú horšie ako pri špirálových metódach.

Nevýhody PPN:

• Potreba použiť otočný pozdĺžny stohovač vlákien, čo komplikuje vybavenie;
• V prípade veľkých priemerov rúr nutnosť umiestniť Vysoké číslo cievky vlákien v otočnom zakladači.

Pozdĺžne priečne vinutie našlo široké uplatnenie pri in-line výrobe sklolaminátových rúr malých priemerov (do 75 mm).

Šikmé pozdĺžno-priečne vinutie

Technológia bola vyvinutá v ZSSR na hromadnú výrobu sklolaminátových plášťov pre rakety. Málo známy mimo Ruska a Ukrajiny. Naopak, v Rusku bol rozšírený až do polovice roku 2000. V prípade šikmého pozdĺžneho priečneho vinutia (CCW) vytvára stohovač pseudopásku pozostávajúcu z paralelného zväzku vlákien impregnovaných spojivom, navinutých pod miernym uhlom na povrchu tŕňa (tvorí prstencovú výstuž), ktorý je predbežne obalený neimpregnovanými vláknami, ktoré po položení tvoria osovú výstuž. Pseudo-dolent je umiestnený na tŕni s presahom na predchádzajúcu cievku. Po položení na tŕň sú vrstvy pseudopásky navinuté valcami, ktorých vonkajší povrch má špirálovité línie. Valcovanie zhutňuje výstužnú vrstvu a odstraňuje prebytočné spojivo. Výsledkom je, že stohovanie vlákien je veľmi husté a vrstva spojiva medzi nimi má minimálnu hrúbku, čo má pozitívny vplyv na pevnosť sklolaminátu a znižuje jeho horľavosť. Vďaka valcovaniu je možné získať obsah skla vo vytvrdenom sklolamináte 75% -85% hmotnosti - výsledok nedosiahnuteľný inými metódami (SKN udáva obsah skla rádovo 65% a SKL a PPN - 45 % -60 %). Zmenou presahu je možné meniť hrúbku steny rúry uloženej v jednom prechode. Táto metóda umožňuje realizovať kontinuálne navíjanie, ako aj navíjanie rúr s veľkým priemerom s malým počtom súčasne uložených vlákien.

Medzi výhody CPP patria:

• veľmi vysoká produktivita, najmä pri navíjaní rúr veľkých priemerov (nad 150 mm);
• možnosť navíjania rúr ľubovoľne veľkých priemerov (teoreticky - do nekonečna);
• možnosť nepretržitého navíjania;
• veľmi vysoká hustota vlákna;
• nízka horľavosť získaného skleneného vlákna;
• možnosť zmeny pomeru prstencovej a axiálnej výstuže v širokom rozsahu;
• absencia súvislej axiálnej výstuže, ktorá zlepšuje dielektrické vlastnosti sklolaminátu.

Nevýhody CPP zahŕňajú:

• možnosť praskania medzivrstvy, ktorá neumožňuje vytváranie vysokotlakových potrubí pomocou tejto technológie;
• použitie zošívacích valčekov komplikuje použitie rýchlo tvrdnúcich spojív;
• nedostatok predpätia axiálnej výstuže znižuje modul pružnosti sklolaminátu.

Vinutie zo sklenených vlákien

Navíjanie sklenenou tkaninou sa používa pomerne zriedkavo, kvôli vyššej cene sklenenej tkaniny v porovnaní s netkanými vláknami. Z hľadiska technologických vlastností je vinutie sklolaminátom blízke CPV a niekedy sa používa na malosériovú výrobu veľkorozmerných rúr.

Odstredivé tvarovanie

V roku 1957 sa vo švajčiarskom meste Bazilej zrodil nápad použiť odstredivo liate plastové rúrky vystužené sklenenými vláknami (CC-GRP – Centrifugally Cast Glassfiber Reinforced Plastic). Táto technológia bol prvýkrát vyvinutý, aplikovaný a patentovaný spoločnosťou HOBAS

Pri tejto metóde sa materiály, ktoré tvoria stenu rúry, privádzajú podávačom riadeným digitálnym ovládačom do vnútra rýchlo rotujúcej oceľovej formy.

Zloženie materiálov je polyesterová živica, nasekaný prameň zo sklenených vlákien, kremenný piesok a mramorová múčka.

Vnútorný priemer rotačnej formy je vonkajší priemer hotovej rúrky zo sklenených vlákien. To umožňuje získať rúrku s presnosťou vonkajšieho priemeru 0,1 mm.

Táto metóda tiež umožňuje, aby stena potrubia bola homogénnejšia a monolitická, aby sa zabránilo plynným inklúziám a delaminácii.

Pretože je možné odlievať steny potrubia takmer akejkoľvek hrúbky, kompozitné výrobky so zvýšenou tuhosťou prstenca

(Prevažne sa týmto spôsobom vyrábajú nad SN 12 000 n/m² a vysoko axiálne nosné mikrotunelovacie rúry.

pultrúzia

Pultrúzia je vysokovýkonná metóda výroby sklolaminátových rúr a zabezpečuje vysokú kvalitu vonkajšieho a vnútorného povrchu. Pultrúzia má zároveň niekoľko obmedzení:

• zložitosť realizácie prstencovej výstuže;
• ťažkosti pri získavaní rúr veľkých priemerov;
• zložitosť technologickej realizácie v porovnaní s navíjaním;
• nutnosť použitia špeciálnych spojív s krátkym počiatočným časom vytvrdzovania.

Pultrúzia sa používa na hromadnú výrobu sklolaminátových rúr malých priemerov nízkych pracovných tlakov pre vodoinštalačné a kúrenárske účely, ako aj pri výrobe sklolaminátových tyčí.

Extrúzia

Extrudované sklolaminátové rúry nemajú pevný pravidelný výstužný rám. Spojivo je vyplnené náhodne orientovaným nasekaným skleneným vláknom. Táto technológia je jednoduchá a vysoko produktívna, ale absencia pevnej výstuže výrazne zhoršuje fyzikálne a mechanické vlastnosti rúr. Termoplasty (polyetylén, polypropylén) sa používajú hlavne ako polymérna matrica pre extrudované sklolaminátové rúry.

Funkcie aplikácie a výkonu

relevantnosť a ekonomická výhodnosť Použitie rúrok zo sklenených vlákien je určené množstvom ich prevádzkových vlastností v porovnaní s inými typmi rúr.

• Sklolaminát sa vyznačuje hustotou 1750-2100 kg/m 3, pričom ich pevnosť v ťahu je v rozmedzí 150-350 MPa. Sklolaminát je teda z hľadiska špecifickej pevnosti porovnateľný s kvalitnou oceľou a v tomto ukazovateli výrazne prevyšuje termoplastické polyméry (HDPE, PVC).
• Sklolaminát má vysokú odolnosť proti korózii, pretože sklo a vytvrdené termosetové živice (polyester, epoxid), ktoré sú jeho súčasťou, majú nízku reaktivitu. Podľa tohto ukazovateľa je sklolaminát výrazne lepší ako železné a neželezné kovy a je porovnateľný s nehrdzavejúcou oceľou.
• Sklolaminát je pomaly horiaci samozhášavý materiál spomaľujúci horenie s vysokým indexom kyslíka, pretože nehorľavé sklo tvorí významný podiel v hmote sklolaminátu. V tomto ukazovateli je sklolaminát lepšie ako homogénne a plnené termoplastické polyméry.
• Sklolaminát je anizotropný materiál a jeho vlastnosti v daných smeroch možno ľahko ovládať zmenou vzoru stohovania vlákien. Rúry zo sklenených vlákien tak môžu byť vyrobené s rovnakou mierou bezpečnosti v axiálnom a prstencovom smere. V izotropných materiáloch, keď sú potrubia zaťažené vnútorným tlakom, je bezpečnostná rezerva v prstencovom smere vždy 2-krát menšia ako v axiálnom smere.
• Medza klzu sklolaminátu je blízka pevnosti v ťahu, z tohto dôvodu sú sklolaminátové rúry oveľa menej elastické ako oceľové alebo termoplastové rúry.
• Sklolaminát nie je zvárateľný. Potrubné spoje sa vyrábajú pomocou prírub, spojok, spojov vsuvky a hrdla, lepidla.

Na základe týchto vlastností sa vytvorilo množstvo oblastí použitia rúr zo sklenených vlákien:

Produkcia ropy

V ropnom priemysle sa sklolaminátové rúry používajú kvôli ich vysokej odolnosti voči korózii v agresívnom prostredí (tvoriace vody, ropa, vrtné a procesné kvapaliny) v porovnaní s oceľou a vysokej špecifickej pevnosti v porovnaní s termoplastickými polymérmi.

Sklolaminát sa používa na výrobu potrubných a potrubných potrubí (systémy RPD) s priemerom do 130 mm pre prevádzkové tlaky do 30 MPa, rúr pre ropné potrubia s priemerom do 300 mm pre prevádzkové tlaky do 5 MPa, hlavné potrubia s priemerom do 1200 mm pre prevádzkové tlaky do 2,5 MPa.

uhoľný priemysel

V uhoľnom priemysle existujú obmedzenia týkajúce sa materiálov používaných v uzavretých banských dielach. Bezpečnostné pravidlá v uhoľných baniach teda stanovujú, že výrobky vyrobené z nekovových materiálov, ktoré sa nachádzajú v uzavretých banských dielach, musia mať kyslíkový index najmenej 28 %, musia byť pomaly horiace, ťažko zápalné (podľa GOST 12.1.044). a produkty ich spaľovania by nemali byť vysoko toxické. Z týchto dôvodov je použitie polyetylénu a polypropylénové rúry nie je možné v uhoľných baniach. Zároveň tieto požiadavky spĺňajú sklolaminátové rúry. Použitie sklolaminátových rúr v baniach sa odporúča z niekoľkých dôvodov:

• nízka hmotnosť, čo je veľmi dôležité, pretože banské potrubia majú veľké priemery (150 - 1200 mm) a montujú sa spravidla ručne;
• odolnosť proti korózii v banskej atmosfére;
• hladký vnútorný povrch, ktorý znižuje usadeniny uhoľný prach a iný prach nevyhnutne prítomný v prepravovaných médiách;
• bezpečnosť pri výbuchoch metánu, pretože k deštrukcii sklenených vlákien dochádza bez vzniku traumatických úlomkov.

Katedra bývania a komunálnych služieb

Sklolaminátové rúry našli uplatnenie v bytových a komunálnych službách, hlavne ako kanalizačné rúry. Je to spôsobené tým, že kanalizačné potrubia majú priemery rádovo 600 - 2500 mm, pracujú bez vnútorného tlaku v podmienkach vonkajšieho zaťaženia pôdy a tlaku podzemnej vody. Vysoká kruhová tuhosť sklolaminátu umožňuje vytvárať rúry pre tieto podmienky.

Ďalšou aplikáciou rúr zo sklenených vlákien v bytových a komunálnych službách sú sklzy na odpadky. V posledných 10-15 rokoch sa sklolaminátové rúry používajú aj ako dymovody v plynových kotloch a tepelných elektrárňach.

Sklolaminát je sklom plnený kompozitný materiál. Skladá sa zo spojiva (ktoré sa používa ako polyesterová živica) a plniva (sklolaminát). Hlavným účelom plniva je posilniť a dodať materiálu potrebnú pevnosť. Vďaka prídavku polyesterovej živice je zabezpečená pevnosť materiálu, ochrana sklolaminátu pred negatívnymi vplyvmi agresívneho prostredia a čo najefektívnejšie využitie jeho pevnosti.

26. novembra 2014 1862

Sklolaminát je materiál, ktorý sa vyznačuje nízkou špecifickou hmotnosťou a má pomerne široký rozsah použitia od bývania a komunálnych služieb až po obranný priemysel. Tento materiál, ktorý sa vyznačuje nízkou tepelnou vodivosťou (približne ako drevo), vysokou špecifickou pevnosťou (vyššou ako oceľ), odolnosťou proti vlhkosti, biologickou stabilitou a odolnosťou voči poveternostným vplyvom, ktorá je súčasťou polymérov, nemá nevýhody, ktoré majú termoplasty. Ide o jeden z najlacnejších a najdostupnejších kompozitných stavebných materiálov.

Hlavné náklady pri výrobe skla plastové výrobky, spravidla spadajú na zariadenie a pracovná sila. Druhý bod nákladov je spojený s pracovnou náročnosťou a značnými časovými nákladmi. V súčasnosti sú teda výrobky vyrobené z tohto materiálu cenovo nižšie ako kovové výrobky. Je to do značnej miery spôsobené zložitosťou a trvaním postupu pri lepení dielov zo sklenených vlákien, čo má za následok vznik vážnych prekážok počas masová výroba. Použitie sklolaminátu je najvýhodnejšie v prípade malosériovej výroby. Vysoká účinnosť veľkosériová výroba sa dosahuje použitím technológie automatického kontinuálneho navíjania.

Pri výrobe sklolaminátových rúr je úloha výstužných vlákien zvyčajne daná rovingu alebo sklenenej nite. Ako spojivo sa používajú epoxidové, polyesterové živice. Dnes existujú dve hlavné metódy, ktoré sa používajú pri výrobe rúr zo sklenených vlákien: metóda kontinuálneho navíjania a metóda rotačného tvarovania.

Technológia periodického navíjania, ktorá bola prevzatá z podnikov pôsobiacich v tejto oblasti obranného priemyslu nebola široko prijatá. Táto metóda sa zvyčajne používa pri výrobe sklolaminátových rúr na epoxidovom spojive. Väčšina sklolaminátových rúr na svete sa vyrába technológiou kontinuálneho navíjania vlákna a spojivového komponentu na tŕň. Po dokončení navíjania potrubie stvrdne. Potom sa vyberie z tŕňa, otestuje a odošle zákazníkovi.

V tomto prípade sa rúra vyrába pomocou "kráčacieho" tŕňa a postupného chladenia. Sektory tŕňa, ktoré sa pohybujú v pozdĺžnom smere, posúvajú navinutú rúrku cez špeciálne pece, kde sú predbežné tepelné spracovanie. Ďalej sa potrubie odstráni z tŕňa. Konečné vytvrdzovanie sa vykonáva v nasledujúcich peciach. Potom sa výsledný obrobok rozreže pomocou "diamantového" kotúča na kusy požadovanej dĺžky.

Technologický proces Výroba sklolaminátových rúr spočíva v vrstvení sklenených materiálov na tŕň vyrobený z ocele, ktoré sú vopred impregnované „studenou“ vytvrdzujúcou živicou. Pri výbere typu živice sa berú do úvahy vlastnosti kvapaliny, ktorá sa plánuje prepravovať potrubím. Schéma výstuže je určená vykonaním výpočtu, ktorý by sa mal vykonať v súlade s medzinárodné normy ASTM / AWWA, na základe stanovených podmienok inštalácie a následnej prevádzky potrubia. Po dokončení polymerizácie sa vytvorí inertná, monolitická, veľmi pevná štruktúra so stenou pozostávajúcou z niekoľkých vrstiev. Sklolaminátová vložka (vnútorná stena) zabezpečuje požadovanú odolnosť voči agresívnym a abrazívnym médiám prepravovaným potrubím a tesnosť.

Hodnota absolútnej drsnosti vnútornej steny je 23 µm. silovú vrstvu navrhnuté tak, aby poskytovali mechanickú pevnosť pri kombinovanom účinku vonkajšieho a vnútorného zaťaženia počas prevádzky potrubia. Funkciou vonkajšej vrstvy (tiež nazývanej gélový povlak) je poskytnúť potrebnú hladkosť vonkajšieho povrchu potrubia, odolnosť proti vlhkosti, odolnosť voči chemikáliám, ultrafialovému žiareniu a rôznym atmosférickým javom.

Technologická linka na výrobu sklolaminátových rúr metódou kontinuálneho navíjania zahŕňa zásobovaciu časť rovingu, zariadenie určené na prípravu spojiva, kúpeľ so spojivom (prechádzajú a vlhčia sa ním pramencové nite), navíjaciu časť vybavenú tzv. rotačné hriadele (priemer konečného produktu závisí od jeho veľkosti). ), ako aj orgány zabezpečujúce kontrolu všetkých zariadení.

Sklolaminátové rúry vyrobené touto technológiou majú množstvo výhod, medzi ktoré patrí vysoká merná pevnosť, odolnosť proti korózii, nízka hmotnosť, životnosť (životnosť až šesťdesiat rokov bez opravy), spoľahlivosť, nízke náklady na inštaláciu a následnú údržbu. , vysoká udržiavateľnosť, nízka hydraulika odolnosť, záruka zachovania čistoty prepravovaných produktov z hľadiska ekológie.

Druhý spôsob výroby sklolaminátových rúr - odstredivé lisovanie, navrhol Hobas. Technologický proces výroby rúr touto technológiou prebieha v smere od vonkajšieho povrchu k vnútornému pomocou rotačnej formy. Surovinou na výrobu rúr touto metódou sú nasekané zväzky sklenených vlákien, piesok a polyesterová živica. Tieto materiály sa privádzajú na rotačnú matricu. Výsledkom je, že tvorba štruktúry potrubia začína vonkajšou vrstvou. Pri výrobe sa do tekutej živice pridáva plnivo, sklenené vlákno a pevné suroviny. Polymerizácia živice sa uskutočňuje pod vplyvom katalyzátora. Dodatočné zrýchlenie tento proces dosiahnuté zahrievaním. Nevratnosť postupu polymerizácie je spôsobená trojrozmernými priestorovými chemickými väzbami. Materiál si teda zachováva plnú rozmerovú stabilitu, aj keď je teplota okolia zvýšená.

Sklolaminátové rúry vyrobené metódou odstredivého lisovania sa používajú pri kladení kanalizácie, odvodňovaní, stavbe potrubí, ktorými sa prepravuje pitná a technologická voda, priemyselných potrubí, vodných elektrární atď.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že takéto rúry zo sklenených vlákien môžu byť použité pomocou rôzne cesty styling. Patria sem: technológia drag-and-drop, mikrotunelovanie, nadzemná pokládka a otvorená pokládka.

Ako vyzerá výroba sklolaminátových rúr? Aké by mali byť rúry zo sklenených vlákien podľa GOST? Aké atraktívne sú ich vlastnosti na pozadí alternatívne riešenia? Skúsme si na tieto otázky odpovedať.

Čo to je

Čo je sklolaminát? Názov vo všeobecnosti poskytuje vyčerpávajúcu predstavu o zložení materiálu: spojivo (epoxidová alebo polyesterová živica) je vystužené sklenenými vláknami. Výstuž poskytuje odolnosť voči zaťaženiu v ťahu a ohybe; spojivo zaručuje odolnosť proti nárazu.

Upozornenie: použité živice sú typické termoplasty.
Počas tvrdnutia v nich dochádza k nevratným chemickým zmenám; Ak áno, na rozdiel od termoplastov, kontaktné zváranie produktov nie je možné.
Na spojenie so skrutkami, závitmi atď.

Príbeh

Technológia výroby vznikla v päťdesiatych rokoch minulého storočia, kedy sa začala priemyselná výroba epoxidových živíc. Ako každý Nová technológia, v počiatočnom štádiu nebol obzvlášť populárny: nedostatok skúseností s používaním sklolaminátu dopĺňala nízka cena tradičných materiálov (oceľ, meď a hliník).

Okolo polovice 60. rokov sa však obraz začal meniť.

Čo sa stalo?

• Ceny ocele a neželezných kovov vzrástli.
• Začal sa komerčný rozvoj ropných a plynových polí na mori. Sklolaminátové rúrky (trubky) sa priaznivo líšili od kovových rúr nízkou hmotnosťou a čo je dôležitejšie, odolnosťou proti korózii: kontakt so slanou vodou im na rozdiel od konkurenčných produktov nespôsobil žiadne škody.
• Nakoniec samotné technológie výroby sklenených vlákien tiež nezostali stáť: stali sa lacnejšie a silnejšie.

Výsledok na seba nenechal dlho čakať: koncom 60. rokov americká spoločnosť Ameron uviedol svoje vysokotlakové hadičky zo sklenených vlákien najprv na severoamerický trh a potom na Stredný východ. V 80. rokoch sa európski a o niečo neskôr sovietski (neskôr ruskí) výrobcovia vytiahli nahor.

Výhody

Prečo si sklolaminát získal popularitu?

Zoznam jeho predností nie je príliš dlhý, no pôsobí veľmi presvedčivo.

1. Veľmi rozumné náklady na pozadí vysokolegovaných a nehrdzavejúcich ocelí.
2. Odolnosť voči korózii a agresívnemu prostrediu.

Užitočné: ak je potrebné prepravovať obzvlášť agresívne kvapaliny, potrubné prvky sú vyložené vysokotlakovým polyetylénom.

1. nízka hmotnosť. Špecifická pevnosť sklolaminátu (pevnosť súvisiaca s hustotou) je 3,5-krát vyššia ako u ocele; Konštrukcie s rovnakou pevnosťou vyrobené z týchto materiálov sa teda budú líšiť v hmotnosti niekoľkonásobne.

1. Možnosť získania materiálu s požadovanými mechanickými vlastnosťami vďaka špecifickej schéme vystuženia. Napríklad špirálové vinutie zo sklenených vlákien poskytuje najvyššiu odolnosť voči vnútornému tlaku.

Výroba

Ako vyzerá výroba sklolaminátových rúr?

K dnešnému dňu možno rozlíšiť štyri hlavné technológie ich výroby.

Posledný spôsob výroby má niekoľko, takpovediac, poddruhov. Poďme sa s nimi zoznámiť.

Vinutie špirálového krúžku

Stohovač - krúžok s niekoľkými impregnovanými mechanizmami podávania nite - sa vratne pohybuje pozdĺž rotujúceho tŕňa. Pri každom prechode sa položí vrstva vlákien s konštantným stúpaním; schéma kladenia krúžkov, ako si pamätáme, umožňuje dosiahnuť maximálnu pevnosť v ťahu potrubia.

Zvláštne je, že predpätie nite má tiež pozitívny vplyv na konečnú pevnosť výrobku a zabraňuje vzniku trhlín pri zaťažení ohybom.

Potrubie určené pre vysoké prevádzkové tlaky, nosné konštrukčné prvky (vrátane kompozitných podpier prenosových vedení) a dokonca ... skrine raketových motorov sú vyrábané metódou špirálovo-kruhového vinutia.

Špirálové navíjanie pásky

Rozdiel oproti predchádzajúcej metóde je len v tom, že pri jednom prechode stohovač vytvorí úzku pásku na tucet alebo dve vlákna. V súlade s tým je potrebných oveľa viac priechodov na vytvorenie súvislej výstuže; samotná výstuž je o niečo menej hustá. Hlavnou výhodou metódy je oveľa jednoduchšie, a teda lacnejšie vybavenie.

Pozdĺžno-priečne vinutie

Zásadný rozdiel od predchádzajúcich schém je v tom, že vinutie je kontinuálne: stohovač súčasne kladie pozdĺžne a priečne vlákna. Zdá sa, že by to malo zjednodušiť a znížiť náklady na technológiu; je tu však čisto mechanický problém.

Tŕň, na ktorom je navinutá budúca rúrka, sa otáča; ak áno, mali by sa otáčať aj zvitky, z ktorých sa odvíja niť pozdĺžnej výstuže. Okrem toho, čím väčší je priemer potrubia, tým viac by malo byť cievok.

Šikmé priečne-pozdĺžne vinutie

Toto riešenie bolo vyvinuté počas života Sovietskeho zväzu v Charkove a pôvodne sa používalo pri výrobe raketových nábojov. Neskôr sa rozšíril v celom postsovietskom priestore.

Čo je podstatou metódy?

• Zakladač tvorí široký pás rovnobežných vlákien impregnovaných spojivom.
• Páska je pred navinutím na tŕň vopred navinutá niťou bez impregnácie, ktorá následne tvorí axiálnu výstuž. Samotné nite zostavené do pásky tvoria priečnu výstuž: páska je položená cez os tŕňa.
• Po položení sa každá vrstva valcuje pomocou valcov, čím sa výstuž zhutňuje a prebytočné spojivo sa vytláča.

Aký je prínos takejto schémy?

• Možnosť kontinuálnej výroby. V jednom prechode môžete jednoduchou zmenou presahu pásky vytvoriť ľubovoľne hrubé steny.
• Vysoký výkon.
• Schopnosť vyrábať rúry zo sklenených vlákien s veľkým priemerom (teoreticky - bez akýchkoľvek obmedzení maximálnej veľkosti). Rozmery sú obmedzené len veľkosťou tŕňa.
• Extrémne vysoký obsah sklolaminátu v hotovom materiáli. Dosahuje 85% oproti 45-65% pri alternatívnych metódach. To ovplyvňuje ako konečnú pevnosť, tak horľavosť produktu.

Šikmé priečne pozdĺžne vinutie.

Normy

Výroba produktov, ktoré nás zaujímajú, je regulovaná dvoma regulačnými dokumentmi:

1. GOST R 53201-2008 obsahuje technické podmienky na výrobu rúrok s priemerom 50-200 mm na závitových spojoch.
2. Vyvinuté za účasti LLC NTT (New Pipe Technologies) GOST R 54560-2011 popisuje detaily potrubí vyrobených z "termoplastov vystužených sklenenými vláknami".

Preštudujme si hlavné ustanovenia dokumentov.

GOST R 53201-2008

Prevádzkový režim potrubí poskytovaných normou vyzerá takto:

• Teplota - od -60 do + 60C.
• Relatívna vlhkosť - až 100%.
• Teplota prepravovanej kvapaliny je do +110C.
• Pracovný tlak - od 3,5 do 27,6 MPa.

Predpokladajú sa nasledujúce možnosti použitia produktov popísaných v norme:

1. Preprava ropného a plynového kondenzátu.
2. Preprava soľných roztokov (vrátane morskej vody).
3. Konštrukcia výťahových stĺpov.
4. Upevnenie studní na rôzne účely.

1. Udržiavanie tlaku v nádrži pri ťažbe podzemných ložísk.
2. Zásobovanie technickou a pitnou vodou.

Norma rozlišuje tri typy potrubí:

Aké môžu byť priemery sklolaminátových rúr vyrobených v súlade s GOST R 53201-2008 a ich ďalšie vlastnosti?

Čerpadlo-kompresor, puzdro

Na fotografii - sklolaminátové vysokotlakové potrubie.

Lineárne

Okrem veľkostí rúr obsahuje dokument podrobné pokyny na výrobu armatúr s uvedením základných rozmerov, požiadaviek na vzhľad, maximálne tolerancie a označenie všetkých produktov.

GOST R 54560-2011

Norma popisuje potrubia pracujúce v oveľa miernejších podmienkach, ako sú podmienky opísané vyššie:

• Pracovný tlak - do 3,2 MPa;
• Stredná teplota - do 35 ° C;
• Prepravované kvapaliny - voda, vodné roztoky a odpadové vody (domáce a priemyselné).

Dôležité: GOST sa nevzťahuje na potrubia pre vnútorné zásobovanie vodou a kanalizáciu.

V rámci dokumentu sú výrobky klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:

• Priemer (DN). Rozsah hodnôt je od 300 do 3000 milimetrov.
• Menovitý tlak (PN). Pre netlakové potrubia samotný pojem PN je skôr svojvoľný a berie sa ako rovný 0,1 - 0,4 MPa; u tlakových naberá hodnoty 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 a 3,2 MPa.
• Nominálna tvrdosť (SN). Meria sa tiež v megapascaloch a môže sa rovnať 1250, 2500, 5000 a 10000.

Vezmite prosím na vedomie: pri pokládke vlastnými rukami je potrebné mať na pamäti, že rúry SN 1250 sa v zásade neodporúčajú na pokládku do zeme a SN 2500 sa odporúča ukladať do podnosov.

V dokumente, rovnako ako v predchádzajúcom, sú uvedené hlavné rozmery všetkých typov tvaroviek a požiadavky na ich vzhľad, pevnosť, označovanie a spôsoby vystuženia.

Záver

Samozrejme, v našom materiáli sme sa dotkli len malej časti veľmi rozsiahlej témy využitia sklolaminátu. Nezistili sme, či je možné sklolaminátové rúry použiť na vykurovanie alebo kanalizáciu pre domácnosť, aké dobré sú na pozadí kovovo-polymérových alebo celoplastových výrobkov. Niektoré z týchto otázok ovplyvňujú video v tomto článku. Veľa štastia!

Vďaka kombinácii pozitívnych vlastností skla a polymérov získali rúry zo sklenených vlákien takmer neobmedzené možnosti použitia - od usporiadania ventilačných potrubí až po kladenie petrochemických trás.

V tomto článku sa budeme zaoberať hlavnými charakteristikami rúr zo sklenených vlákien, označovaním, technológiami výroby polymérnych kompozitov a zložením zložiek spojiva, ktoré určujú rozsah kompozitu.

Tiež uvádzame dôležité kritériá výber, venovať pozornosť najlepších výrobcov Koniec koncov, dôležitú úlohu v kvalite výrobkov zohrávajú technické kapacity a dobré meno výrobcu.

Sklolaminát - plastový materiál, ktorý obsahuje zložky zo sklenených vlákien a spojivové plnivo (termoplastické a termosetové polyméry). Spolu s relatívne nízkou hustotou sa výrobky zo sklenených vlákien vyznačujú dobrými pevnostnými vlastnosťami.

Za posledných 30-40 rokov sa sklolaminát široko používa na výrobu potrubí na rôzne účely.

Polymérny kompozit je dôstojnou alternatívou skla, keramiky, kovu a betónu pri výrobe konštrukcií určených na prevádzku v extrémnych podmienkach (petrochémia, letectvo, výroba plynu, stavba lodí atď.)

Diaľnice spájajú vlastnosti skla a polymérov:

1. Nízka hmotnosť. Priemerná hmotnosť sklolaminátu je 1,1 g/cm3. Pre porovnanie, rovnaký parameter pre oceľ a meď je oveľa vyšší - 7,8 a 8,9. Ľahký to uľahčuje inštalačné práce a preprava materiálu.
2. Odolnosť proti korózii. Komponenty kompozitu majú nízku reaktivitu, preto nepodliehajú elektrochemickej korózii a bakteriálnemu rozkladu. Táto kvalita je rozhodujúcim argumentom v prospech sklolaminátu pre podzemné inžinierske siete.
3. Vysoké mechanické vlastnosti. Absolútna pevnosť v ťahu kompozitu je nižšia ako u ocele, ale parameter špecifickej pevnosti výrazne prevyšuje termoplastické polyméry (PVC, HDPE).
4. odolnosť voči poveternostným vplyvom. Hraničný rozsah teplôt (-60 °С..+80 °С), úprava potrubia ochrannou vrstvou gelcoatu zaisťuje odolnosť voči UV žiareniu. Materiál je navyše odolný voči vetru (limit - 300 km/h). Niektorí výrobcovia uvádzajú seizmickú odolnosť potrubných tvaroviek.
5. Požiarna odolnosť. Ohňovzdorné sklo je hlavnou zložkou sklolaminátu, takže materiál sa ťažko vznieti. Pri horení sa neuvoľňuje jedovatý plyn dioxín.

Sklolaminát má nízku tepelnú vodivosť, čo vysvetľuje jeho tepelnoizolačné vlastnosti.

Nevýhody kompozitných rúr: náchylnosť na abrazívne opotrebovanie, tvorba karcinogénneho prachu v dôsledku mechanického spracovania a vysoká cena v porovnaní s plastom

Opotrebovaním vnútorných stien sa vlákna odkryjú a odlamujú - častice sa môžu dostať do prepravovaného média.

Galéria obrázkov

Nie je to tak dávno, čo tím Poliek LLC začal vyrábať rúrkové výrobky zo sklolaminátových surovín, ale dnes sa takéto rúrky stali úspešným riešením mnohých problémov. Výrobný proces zahŕňa použitie rôznych metód, vďaka ktorým sú rúry veľmi úzke a majú 600, 1000 alebo viac milimetrov. Ich hlavné zložky sú:

syntetická živica, ktorá má ako spojivo vysokú odolnosť proti nárazovému zaťaženiu;

sklolaminát vystužujúci steny v potrubiach na zvýšenie ich pevnosti. Okrem skla možno použiť aj uhlíkové alebo čadičové vlákno;

syntetické vlákna, ktoré vám umožňujú vytvoriť dodatočnú výstuž;

guma a fluoroplasty - na zlepšenie škrupiny vonkajším agresorom.

V závislosti od odrôd sú v Moskve obľúbené všetky možnosti výroby sklolaminátu, podľa ktorého sa rozlišujú rúry: jednovrstvové rúry s epoxidovou impregnačnou hmotou až do 60 - 70% celkovej hmotnosti a hrúbka steny 0,2 ... 0,8 mm; dvojvrstvové - chemicky odolné ochranné a konštrukčné vrstvy so všeobecným parametrom hrúbky 1 ... 3 mm; trojvrstvové - pozostávajú z vnútorného plášťa zo sklenených vlákien oplášteného štrukturálnymi a ochrannými vrstvami, kde vnútorný plášť môže byť 3-6 mm, a z ochrannej polyetylénovej (PVD) vrstvy - 1-3 mm. Namiesto polyetylénu možno použiť aj polypropylén. Súčasne sa rúrky zo sklenených vlákien vyrábajú nasledujúcimi spôsobmi:

navíjanie impregnovaného sklolaminátu na valcový tŕň

odstredivé tvarovanie vystužením hotového rukávu zo sklenených vlákien živicami;

pultrúzia pomocou dvoch formovacích tŕňov;

extrúzia - zmes nasekaného sklolaminátu s tvrdidlom a živicou sa pretláča cez prstencový otvor pomocou extrudéra.

Ale kvôli množstvu nedostatkov a nemožnosti robiť veľké priemery sa najčastejšie používa prvá a posledná možnosť.

Výroba vinutia

Nepretržité navíjanie je najbežnejšou metódou v Petrohrade a iných potrubných priemyselných mestách, pričom sa ako hlavný prostriedok na tvarovanie rúry používa tŕň. Proces totiž spočíva v uvoľnení nite zo sklenených vlákien impregnovanej živicou, ktorá je navinutá na tŕň. Ďalej jeho pozdĺžne sektory privádzajú formovacie rúry cez pec predhrievania a následné až po maximálny výtlak. Výsledkom je, že polymerizácia vytvára inertné vysokopevnostné materiály s monolitickou štruktúrou steny nasledujúcej štruktúry:

vystužený sklolaminátový plášť vnútornej vrstvy (termosetová vložka). Jeho povrch má drsnosť len 23 mikrónov pre čo najefektívnejší prechod pracovných kvapalín. Konštrukcia zaisťuje úplnú odolnosť voči agresívnym médiám a zaisťuje absolútnu tesnosť.

sklolaminátová vrstva. Dodáva rúram špeciálnu mechanickú pevnosť potrebnú na to, aby odolali zaťaženiu vnútorného a vonkajšieho pôsobenia, ktoré sa vyskytuje počas prevádzky potrubí.

gelcoat alebo vonkajšia vrstva. Jeho úlohy: odolnosť voči vlhkosti a iným atmosférickým javom, voči vplyvu ultrafialového žiarenia, chemikáliám. Medzitým vonkajší povrch získa mimoriadnu hladkosť.

V závislosti od použitého zariadenia má inštalácia výstužných sklenených vlákien aj niektoré vlastnosti. V priemysle našli distribúciu také metódy ako pozdĺžne priečne a rovnaké šikmé, špirálovo-páskové a špirálovo-prstencové.

extrudovaná výroba

Extrúzia v priemysle sa nazýva tvorba polymérnych produktov pretláčaním pripravenej hmoty cez tvarovaný produkt v extrudéri. Táto technológia výroby rúr zahŕňa prípravu surovín zo sklolaminátu nasekaného chaotickým spôsobom. Veľmi vysoká produktivita vďaka nepretržitému zásobovaniu potrubím vám umožňuje získať požadované množstvo materiálu oveľa rýchlejšie.

Ktoré potrubia sú lepšie

Samozrejme, extrúzia je lacnejšia technológia výroby materiálu pre sklolaminátové potrubia. Ale extrúzne systémy nezahŕňajú implementáciu pravidelného rámu pevnej výstuže. Jeho absencia vedie k výraznému zhoršeniu fyzikálnych a mechanických vlastností. Preto sú takéto konštrukcie ideálne pri stavbe systémov mimo agresívneho prostredia s prepravou kvapalín pod nízkym tlakom alebo ako dočasné konštrukcie.

Ale drahší a pomalší spôsob navíjania má značné prevádzkové výhody. Takže nákup takýchto potrubí v meste Belgorod a vo všetkých ruských okresoch je populárny kvôli:

odolnosť voči vonkajším agresorom operačného prostredia;

vysoká flexibilita pri zachovaní pevnosti;

odolnosť proti deformácii;

veľká životnosť, s minimálnou hranicou 50 rokov, aj pri teplotných výkyvoch a vysokej vlhkosti.

Preto, ak nie je potrebná prísna hospodárnosť alebo ak sa očakáva, že potrubia budú fungovať za špeciálnych podmienok, samozrejme, produkty získané druhou metódou sú výhodnejšie. Sklolaminátové rúry vyrobené v závode Poliek LLC totiž dokážu fungovať aj v tých najnáročnejších podmienkach. Preto sa nakupujú na ťažbu nerastov ropy a zemného plynu, na systémy dažďovej kanalizácie, na zásobovanie vodou pre bývanie a komunálne služby, kde trvanlivosť potrubí a nižšie náklady v porovnaní s kovmi pomôžu ušetriť mestský rozpočet.