Стеклопластиковые трубы

История

С середины и до конца 1980-х годов 20 века начался рост производства и применения подземных композитных труб большого диаметра. Технологические достижения в процессе намотки нитей, коррозионная стойкость и сильные рыночные факторы способствовали популярности стекловолоконной трубы. Определения того, что является трубой большого диаметра, могут варьироваться, но в целом размеры колеблются от 12 до 14 дюймов.

Композитная или стекловолоконная труба используется в широком спектре отраслей промышленности, таких как производство электроэнергии, нефтехимия и опреснение морской воды. Труба из стекловолокна устойчива к коррозии, имеет большой жизненный цикл, который зачастую превышает 30 лет, и является лучшей альтернативой стали и другим металлическим сплавам, ковкому чугуну и бетону. Согласно статистике, во всем мире работает более 60 000 км труб большого диаметра.

Производство стеклопластиковых труб

Для трубного производства используют стекловолоконные нити в виде скрученных жгутов (шнуров, шпагатов) или рассыпные как короткие отрезки (штапельные), так и длинномерные рубленые волокна. Для их соединения используют наполнители в виде синтетических эпоксидных (марки ЭД, 5 ЭД, 20 Эд – 22 ЭД), полиэфирных (марки М105, М 251, G 200 LE и т.п., либо ПН-1 и ПН-609), кремний органических, фенолформальдегидных смол. В основном изготовление труб осуществляют из безвредных эпоксидных и полиэфирных компонентов.

Процесс выпуска изделий на некоторых стадиях может отличаться у разных производителей, его основные этапы:

Намотка пропитанных эпоксидным компаундом нитей на металлическую формообразующую оправку. Стоит отметить, что в зависимости от трубных диаметров существует две технологии производства. При циклической на металлическую оправку наматывает нити и после полимеризации оболочку снимают, после чего процесс периодически повторяют. Данный метод используют, если выпускается стеклопластиковая труба большого диаметра.

Рис. 2 Производство стеклопластиковых труб – основной этап

При непрерывной технологии волокно наматывают на оправку и в процессе производства готовая оболочка сходит с нее – этот способ подходит для труб практически неограниченной длины и малых диаметров.

По методам намотки и укладки фибры, нитей, есть существенные различия между разными производителями. К примеру, трубы от InFiberex выпускают чередованием радиальной намотки волокон вокруг оправки с их продольными участками в виде спиральной решетки. Частотой укладки нитей в этом случае задают прочностные характеристики изделий.

В более простом отечественном производстве на оправку перед формированием оболочки наматывают металлическую и затем разделительную синтетическую ленты. Затем обрезки рубленного стекловолокна насыпают на вращающуюся оправку, наматывают стекловуаль, одновременно поливая сверху компоненты через ряд форсунок эпоксидной смолой. Далее, вместе со стекловолокном на оболочку досыпают кварцевый песок, это происходит после формирования первого слоя толщиной 1,5 – 2 мм. В последнем, третьем слое, используют рубленое волокно без добавления песка и композитный наполнитель.

Полимеризация компаунда, нарезка. После формирования оболочки готовое изделие помещают в инфракрасную печь, где происходит полимеризация смолы. Затем трубу снимают с оправки и нарезают дисковой пилой на фрагменты нужной длины.

Помимо трубного производства, предприятия выпускают широкий ряд фасонных изделий – стеклопластиковые муфты, радиусные элементы, тройники. Муфты изготавливают из трубных отрезков, вырезая внутри канавки и вставляя туда резиновые кольцевые уплотнители.

Рис. 3 Структура стеклопластиковой трубы

Области применения

Высокопрочные стеклопластиковые трубы находят применение в промышленной сфере при транспортировке нефти и нефтепродуктов, пресной, соленой воды, агрессивных химических веществ, газов. Их можно использовать в качестве защитных оболочек силовых электрокабелей, а также телефонных, оптоволоконных, коммуникационных линий.

В коммунальном хозяйстве стеклопластиковые трубы могут быть использованы для наружных систем водоснабжения и канализации.

Виды

Стеклопластиковые трубы могут изготавливаться различной конфигурации и размеров. Их диаметры могут варьироваться от 100 до 3800 миллиметров. Исходя из диаметра трубы подбираются соответствующие комплектующие и дополнительные детали.

А длину можно подобрать до 18 метров. Но если необходимо проложить трубопровод длиннее 18 метров, тогда их соединяют при помощи специальных деталей, место соединения получается прочным, надежным и долговечным.

По классу давления можно подобрать трубы из 6 классов, а прочности до 3 класса.

Чтобы конструкция получила дополнительную прочность производители используют в ее составе армирование. Армирование необходимо для наибольшей прочности соединения стеклопластиковых труб.

В некоторых случаях, необходимо использовать более надежные пазовые клинья на срезе, для этого производится усиление боковой грани. Трубы с подобным усилением можно использовать для роторных клиньев.

   Классификация по поперечному сечению:

1. Сечение сплошное. Форма сечения может быть в виде круга, полукруга, трапеции, сегмента, прямоугольника;
2. Сечение «кольцо». Стеклопластиковые трубы с таким сечением необходимо предварительно заказывать, так как они изготавливаются индивидуально для каждого объекта. При разработке индивидуального заказа необходимо изучить все особенности и перенести их на проект конструкции.

Также стеклопластиковые трубы можно разделить на однослойные и многослойные конструкции.

Однослойные конструкции состоят только из композитного материала, а производство ведется по технологии мокрой намотки. В состав композита входит связывающий материал и эпоксидная смола. В качестве связывающего материала используется стеклонить.

Рекомендуем:  Лучшие сплавы для изготовления метизов и различных конструктивных элементов

Многослойные конструкции выполняются из таких же материалов, что и однослойные, но еще используют дополнительную оболочку, которая выполняется из полиэтилена. Полиэтилен имеет повышенную прочность, а оболочек может быть одна или несколько. Несколько отдельных слоев обязательно должны связываться между собой, поэтому используется полимеризация. Полимеризация проводится при высоких температурах. Такая технология помогает получить стеклопластиковые трубы, которые имеют повышенную устойчивость к различным неблагоприятным воздействиям.

Где используются?

Стеклопластиковые трубы получили широкое применение. Их часто используют для проводки системы водоотведения и канализации, они экологичны и могут применяться в подобных конструкциях. Также их используют при транспортировке питьевой или технической воды. Они применяются при пожаротушениях.

Даже на электростанциях стали применять стеклопластиковые трубы, чтобы они качественно и долговечно отводили любые промышленные отходы.

Их можно использовать для прокладки нефтяных или газовых трубопроводов. Необходимо только подобрать необходимый размер трубы и ее конструкцию. Кроме этого, для особенных индивидуальных конструкций трубопровода можно заказать индивидуальные размеры и конфигурации. При этом в состав конструкции будут входить все необходимые дополнительные фитинги и комплектующие элементы.

Трубы стеклопластиковые диаметры

Даже при учете того, что трубы из стеклопластика были неизвестными покупателям в СССР, их использовали еще при военных временах. Но, естественно, в меру специфичности для этой сферы присуща была скрытность, именно поэтому знания про стеклополимерные водопроводы не распространялись. А импорт из других стран был запрещен. По этой причине информация про такие трубы стала появляться лишь в 80 года 20 века, хотя с 1944 года их начали изготовлять в США.

Стеклопластик считают материалом, который имеет очень высокую прочность. В состав стеклопластика входит стекловолокно с специальными жидкостями.

Стеклопластиковые трубы принято отличать по добавкам, что объединяют частицы в единое целое. К таким добавкам относится и специальная полиэфирная смола. Все изготовители труб из стеклопластика предпочитают одну из возможных добавок, предусматривая при этом моменты производства, а также где и как будут эксплуатироваться трубы.

Тепловое расширение и сокращение

Труба из стеклопластика имеет разное в диагональном и осевом направлении. В направлении окружности тепловое расширение примерно такое же, как у стали. Однако в осевом направлении тепловое расширение примерно в два раза больше, чем у стали.

Относительно низкий стекловолоконной трубы является преимуществом, которое следует учитывать при проектировании системы трубопроводов. Поскольку тепловые силы меньше, ограничительное оборудование (направляющие, анкеры) не должно быть таким же мощным и тяжелым, как для стальных трубопроводов. Существует некоторый рост из-за конечной нагрузки от давления в системе трубопроводов, но опыт показал, что это изменение длины не нужно учитывать при проектировании системы трубопроводов из стекловолокна. Системы композитных трубопроводов могут обрабатывать термические удары между максимальными номинальными рабочими температурами, если соединения труб не являются механическими.

Характеристика труб с эпоксидными смолами.

Такая добавка даст возможность трубам из стеклополимера быть устойчивыми при давлении до 250 атм. и быть устойчивыми при температуре до 130 градусов. Также наружную часть трубы с такой добавкой не нужно теплоизолировать из-за низкой теплопроводности.

Преимущественно трубы из стеклопластика с такой добавкой как эпоксидная смола используют в промышленной сфере. В частном доме такой термостойкий материал можно использовать в системе отопления и в водопроводе, по которому будет циркулировать горячая вода.

Характерные особенности

Стекловолоконные трубы обладают следующими преимуществами:

• длительный срок службы благодаря отличной стойкости к коррозии и химическому воздействию (соленая вода, CO 2 , H 2 S, растворители, термальная и масляная вода);
• простота в обращении и небольшой вес (приблизительно ¼ веса стали);
• требуют меньше персонала и оборудования для установки;
• быстрая установка благодаря фитинговым соединениям и снижение затрат на установку;
• улучшенные характеристики потока благодаря плавному внутреннему покрытию и сниженному сопротивлению материалов.

Композитная стекловолоконная труба

При из стеклопластика используются различные эпоксидные и виниловые сложноэфирные смолы и, при необходимости, коррозионные барьеры для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик для любого практического применения. Широкий диапазон температур и давления позволяет наилучшим образом подобрать стекловолоконную трубу к требованиям конкретного применения.

Высоконапорные трубы из стеклопластика проверены временем, поскольку они десятилетиями эксплуатировались в суровых условиях и доказали свою долговечность и ценность. Первые образцы появились более 40 лет назад.

Преимущества композитных систем трубопроводов из стекловолокна:

• повышенное сопротивление коррозии/истиранию при воздействии сильных кислот;
• высокая прочность;
• пролеты труб аналогичны стальным аналогам;
• высококачественный поливинилхлорид для более высоких температур и длинных расстояний трубопровода;
• оптимальная замена для стальной трубы с наружным или коррозионным внутренним покрытием.

Диаметры стеклопластиковых труб варьируются в диапазоне от 1 до 72 дюймов.

Преимущества и недостатки

Все изделия из стеклопластика имеют свои недостатки и преимущества, поэтому перед выбором трубы необходимо обратить на это внимание.

   Преимущества:

• Небольшой вес, при монтаже труб большой длины возникает проблема веса конструкции, но стеклопластик значительно легче металла и даже длинная массивная конструкция не будет слишком много весить;
• Материал не подвергается коррозии и устойчив к воздействию различных кислот, такие трубы можно положить в любой грунт, устанавливать на любые материалы, долгое время они будут исправно служить;
• Долговечность конструкции, трубы изготавливают из таких материалов, которые не повреждаются долгое время и их использование происходит очень долго. Их долговечность в 8 раз превышает долговечность труб из металла;
• Монтаж происходит очень легко, соединение отдельных элементов происходит при помощи специальных соединительных деталей, которые легко установить. Для надежности шва не нужно прибегать к свариванию деталей или контролировать качество соединения;
• Устанавливать трубы можно в любое время года, что позволяет быстро выполнить установку после повреждения или замене металлической трубы;
• Обладают экологичностью и может использоваться для трубопровода с питьевой водой или другими чистыми веществами;
• Выдерживает высокие температурные колебания, их можно эксплуатироваться при температуре от -65 до +150 градусов по Цельсию.

Рекомендуем:  Материалы для изготовления труб: какие бывают

Несмотря на большое количество преимуществ, такие трубы имеют и недостатки. Их недостатками являются низкая устойчивость к трещинам, если нагрузка ориентирована поперек волокон. Но этот недостаток можно удалить, если усилить конструкцию изнутри. Усиление происходит при использовании дополнительного слоя, который герметизирует и имеет рифленую поверхность. Герметизирующий слой наносят на внутреннюю поверхность труб.

Технические характеристики труб

Устойчивые к коррозии трубы из стекловолокна служат от 50 лет и выше. Это современный материал, отличающийся повышенной крепостью на фоне легкости, простого монтажа и долговечности, что еще раз убеждает покупателя в необходимости купить именно данный вид трубной продукции. Производством стеклопластиковых труб, изначально изготавливаемых европейскими компаниями, в настоящий момент занимаются многие отечественные заводы. Они предлагают продукцию стандартных размеров и изготовленных специально под заказ согласно ГОСТа с доставкой в любой город России – от Москвы и Санкт-Петербурга до Новосибирска и Белгорода.

Заказать трубопроводные звенья из стекловолокна возможно в следующих параметрах:

стандартная толщина стенок от 5,1 до 44 мм;
• вес 1 метра изделия в зависимости от толщины стенки 9,2-667 кг;
• диаметром от 30 см до 2,6 метра;
• длиной от 3 до 18 м.

Особые свойства стеклопластиковых труб, не позволяющих системе корродировать и изнашиваться раньше времени, обеспечивают ей и термическую стабильность. Трубную продукцию из стекловолокна монтируют в жару и сильный мороз, она не боится перепадов температур и способна транспортировать внутри трубоканала горячую воду не выше +75°C.

Для труб, предназначенных в работу с агрессивными средами, диапазон температур равен 100-150°C. Максимальное внутреннее давление в трубах составляет 20 МПа.

Монтаж стеклопластиковых труб

Отличительная особенность стекловолоконных труб – возможность соединения их в трубопроводную магистраль разнообразными методами. Трубопроводы из стекловолокна монтируют по следующим технологиям стыковки:

• Раструбное. При этом соединении один из трубных торцов расширяют и вставляют во внутреннюю канавку резиновый кольцевой уплотнитель. Вторую трубу при соединении с усилием вставляют в раструб другой. Данный метод стыковки используется для безнапорных коммуникаций
• Муфтовое. На гладкостенные трубы натягивают муфту с тремя резиновыми кольцами в канавках. Два крайних играют роль уплотнителей, а центральное предохраняет трубные торцы от соприкосновения и является разделительным. При помощи муфт получают соединение, способное выдерживать напор до 25 атмосфер.
• Фланцевое. Трубный стеклопластиковый торец делают дисковой формы с отверстиями для крепежных болтов или без них. При втором варианте на расширенный конец одевают дисковые металлические кольца для соединения труб.
• Клеевое. Для склеивания стеклопластиковых труб используют аналогичную при их производстве композицию – эпоксидную смолу с добавлением стекловолоконных нитей. Процесс фиксации иногда ускоряют подогревом клеевой смеси.

Рис. 6 Примеры фланцевого соединения и термосклейка

Стекловолокно благодаря своим высоким химическим характеристикам и прочности, термостойкости, нашло рациональное применение в трубах различного назначения. Стеклопластиковые трубопроводы больших диаметров используют в различных отраслях народного хозяйства, а по ряду параметров они нередко составляют конкуренцию изделиям из популярного полиэтилена низкого давления.

Трубы из стеклопластика характеристики

Теперешние изготовители труб из стеклопластика, использует два способа. Первый – это центральное формирование. Второй – беспрерывное наматывание. Исходя из сферы применения, трубы бывают с одним, двумя и даже тремя слоями. Любой из слоев усиливает прочность трубы и стойкость к негативным факторам.

В трубах, что имеют три слоя, есть еще и дополнительный усилительный слой. Он улучшает стойкость металлопластиковых труб и уравнивает давления.

Разметка и артикул труб.

Стеклопластиковые трубы имеют отличие от других внутренним защитным слоем. Каждый из них отмечен своей разметкой.

Г – труба для подачи горячей воды.

П – трубы для монтирования водопроводов, где будет циркулировать холодная вода для питья.

А – для водопроводов, где будет циркулировать жидкость с щелочью.

С – для снабжения водопроводов с разными потребностями.

Фитинги и аксессуары

Аксессуары для труб из стекловолокна изготовлены из смол эпоксидных и виниловых эфиров. Данные адгезивы обеспечивают наилучшую коррозионную стойкость и температурные характеристики.

Фитинги включают фланцы, муфты, тройники, редукторы, дренажные трубы, ремонтные комплекты, набор для ремонта стеклопластика и многое другое. Стекловолоконные трубы предназначены для тяжелых эксплутационных условий и подходят для широкого спектра химических веществ, указанных в руководстве по химическому сопротивлению стекловолокна.

Все фитинги поставляются с патрубком или фланцевым соединением для легкого монтажа в полевых условиях. Цены труб стеклопластиковых включают все необходимые для монтажа аксессуары и варьируются в диапазоне от 4 350 до 47 900 рублей за один погонный метр в зависимости от диаметра.

Сегодня коррозионностойкие стеклопластиковые трубы стали лучшей альтернативой в строительстве трубопроводов разного целевого назначения. Их активно используют как для коммунального водоснабжения, так и для безопасной транспортировки химически активных веществ. Обладая стойкими характеристиками по отношению к химически агрессивным средам, они демонстрируют идеальную прочность и безаварийную эксплуатацию на протяжении всего срока гарантии.

В ряд главных преимуществ, выделяющих стеклопластиковые трубы на фоне бетонных, металлических, ПЭТ и ПВХ, можно отнести:

Легкость при наличии высокой прочности;
1. Износостойкость и долговечность применения без потери качества;
2. Экологичность и высокий КПД;
3. Самую высокую пропускную способность (минимум на 15% выше);
4. Невозможность образования ржавчины внутри и снаружи трубы, коррозийного налета внутри трубопровода, затрудняющего со времени его функционирование;
5. Способность выдержать большие температурные колебания;
6. Лучшую цену трубной продукции с учетом длительности службы.

Стеклопластиковые трубы представляют собой многослойный композитный полимер. В соответствии с ГОСТом технология их производства сводится к непрерывной намотке стекловолоконных нитей поверх базового каркаса, выполненного из тонких стальных лент. В то же время изделие послойно покрывается упрочняющими полимерными смолами, добавляющими будущему изделию крепости и эксплуатационной надежности. Наращивание толщины стенки трубы происходит посредством добавления различных уплотнителей – кварцевого песка, измельченного стекловолокна и др. Далее происходит нанесение внешнего защитного слоя на основе полиэфирной смолы, защищающей материал трубы от воздействия разрушающих факторов:

• влаги;
• микроорганизмов;
• длительного пребывания в грунте;
• химически неблагоприятных сред.

Внутри стенки изделия также имеют защитный слой, одновременно упрочняющий поперечное сечение и делающий изделие непреступным со стороны химических жидкостей и абразивных составов.

Микробиологически индуцированная коррозия

Данная уязвимость является общей проблемой в промышленных процессах из-за присутствия микробов. Это в конечном итоге приводит к образованию щелей, с ячейками концентрации кислорода и ионов, что позволяет коррозии прогрессировать.

Если их не обработать при помощи набора для ремонта стеклопластика, системы трубопроводов будут значительно ослаблены, часто образуя отверстия в стенах труб, что приведет к утечкам и потере жидкости.

Обработка может быть выполнена путем защиты трубопроводов с или химической обработки жидкости, которая сама по себе может соединять коррозию.

Любой из этих методов требует дополнительных затрат, которые могут только задержать сбой.

Правильный выбор

Чтобы правильно подобрать конструкцию трубы ее необходимо тщательно осмотреть, чтобы выявить повреждения или некачественные части.

1. Она должна быть ровной, без вздутий, а в материале не должны присутствовать различного рода вкрапления.
2. Также стоит обратить внимание на ее край, он должен быть гладким, ровным. Если на краю есть расслоения или трещины, то такая труба не может быть использована. Это считается производственным браком и служить будет не долго.
3. Если стеклопластиковая труба требует обрезания и распиливания, то на ее кромке не должны образоваться трещины, сколы и материал не должен расслоиться. Если такое произошло, то вероятнее всего, конструкция была изготовлена из некачественных материалов или производство производилось по неправильной технологии. Такая конструкция может повредиться очень быстро.

Стеклопластиковые трубы – стальное качество

Монтаж стеклопластиковых труб – простота и надёжность