Стеклопластиковые трубы: преимущества, технология производства, стандарты

Как смотрится производство труб из стеклокомпозита? Какими должны быть стеклопластиковые трубы по ГОСТу? Насколько интересны их характеристики на фоне других решений? Давайте же попробуем дать ответ на данные вопросы.

Образцы труб с соединениями различных видов.

Что это такое

Что собой представляет стеклокомпозит? Наименование, в общем то, предоставляет исчерпывающее представление о составе материала: связующее (эпоксидная или полиэфирная смола) армируется стекловолокном. Армирование гарантирует стойкость в отношении к нагрузкам на растяжение и изгиб; связующее гарантирует стойкость к ударным нагрузкам.Необходимо обратить свое внимание: применяющиеся смолы — обычные реактопласты.
При твердении в них происходят необратимые химические перемены; раз так — в отличии от термопластов, контактная сварка изделий не представляется возможной.
Для сцепления труб используются клеевой состав, фланцы под болты, резьбы и т.д.

Соединение фланцевого типа стеклопластикового трубопровода.

История

Производственная технология появилась в пятидесятых годах прошлого столетия, когда настало промышленное изготовление смол на эпоксидной основе. Как и каждая современная технология, на начальной стадии эта не пользовалась большой популярностью: отсутствие опыта применения стеклокомпозита дополняла низкая стоимость на обычные материалы (сталь, медь и алюминий).Приблизительно к середине 60-х, однако, картина начала меняться.Что случилось?

• Выросли цены на сталь и разноцветные металлы.
• Возникла коммерческая разработка шельфовых месторождений нефти и газа. Стеклопластиковые трубы НКТ (насосно-компрессорные) выгодно отличались от железных маленьким весом и, что еще важнее, устойчивостью к коррозии: контакт с соленой водой не наносил им никакого убытка, в отличии от конкурирующих продуктов.
• Напоследок, сами производственной технологии стеклокомпозита тоже не стояли на месте: он становился доступнее и крепче.

Результат не заставил себя ожидать: к концу 60-х компания из Америки Ameron вышла с собственными стеклопластиковыми трубами большого давления сначала на американский, а потом и на ближневосточный рынок. К 80-годам подтянулись европейские и, немного позднее, советские (позднее — русские) изготовители.

Продукция Ameron и по сей день популярна рынком России, не обращая внимания на наличие изготовителей из нашей страны.

Плюсы

Чем стеклокомпозит завоевал востребованность?Перечень его хороших качеств не очень большой, но смотрится очень убедительно.

1. Очень благоразумная на фоне высоколегированных и нержавеек цена.
2. Стойкость к ржавчине и агрессивным средам.

Полезно: если нужно перевозки очень агрессивных жидкостей компоненты трубо-проводов футеруются полимерным этиленом большого давления.

3. Маленький вес. Удельная крепость стеклокомпозита (крепость, отнесенная к плотности) в 3,5 раза больше, чем у стали; подобным образом, равнопрочные конструкции из данных материалов будут различаться весом во много раз.

При подобной же толщине стенок, как у трубы из стали, стеклопластиковая уступает ей в прочности очень несущественно.

4. Возможность получения материала с заданными механическими характеристиками благодаря конкретной схеме армировки. К примеру, спирально-кольцевая намотка о стеклоткани гарантирует наибольшую стойкость к внутреннему давлению.

Производство

Как смотрится производство стеклопластиковых труб?К реальному времени необходимо отметить 4-ре главных технологии их изготовления.

Наименование Описание Экструзия Смола перемешивается с отвердителем и рубленым стекловолокном, после этого продавливается экструдером через кольцевое отверстие. Производство практически бесплатно, технологично, однако отсутствие постоянного армокаркаса проявляется на итоговой прочности изделий. Пултрузия Труба вырабатывается между наружной и внутренней оправками. Две плоскости получаются отличными; однако ряд инновационных противопоказаний не дает возможность делать подобным образом трубы больших диаметров и с большим рабочим давлением. Центробежное формование Армирование собой представляет готовый рукав из стекловолокна, который прижимается к плоскости вращающейся формы центробежными силами. Они же помогают одинаковому распределению смолы по будущим стенкам. Главное положительное качество технологии — возможность получить гладенькую поверхность находящуюся снаружи; главный минус — энергоемкость и, исходя из этого, большая цена. Намотка Пропитанное связующим стеклохолст (нить, лента или ткань) накручивается на цилиндрическую оправку. Оборудование для изготовления стеклопластиковых труб способом намотки наиболее популярно благодаря относительной простоте и высокой продуктивности.

Схема производства способом пултрузии.

У последнего способа изготовления имеется несколько, так сказать, подвидов. Начнем знакомиться с ними.

Спирально-кольцевая намотка

Укладчик — кольцо с несколькими механизмами подачи пропитанной нити — совершает возвратно-поступательные движения вдоль вращающейся оправки. При любом проходе ложится слой волокон с неизменным шагом; кольцевая схема укладки, как мы помним, дает возможность достигнуть самой большой прочности трубы на разрыв.Интересно: подготовительное натяжение нити тоже благотворно проявляется на итоговой прочности изделия, предотвращая образование трещин при изгибающих нагрузках.Способом спирально-кольцевой намотки делаются насосно-компрессорные трубы, которые рассчитаны на большие рабочие давления, несущие конструктивные компоненты (в том числе композитные опоры ЛЭП) а также&… корпуса ракетных двигателей.

Изготовление НКТ спирально-кольцевой намоткой.

Спирально-ленточная намотка

Разность с идущим до этого способом — лишь в том, что в один проход укладчик образовывает узкую ленту в десяток-другой волокон. Исходя из этого, для создания целого армировки требуется куда больше проходов; само армировки выходит несколько менее уплотненным. Главное положительное качество способа — куда более простое и, исходя из этого, доступное оборудование.

Продольно-поперечная намотка

Значительное отличие от предыдущих схем — в том, что намотка выполняется постоянной: укладчик в то же время кладет поперечные и продольные нити. Кажется, это должно облегчить и сделать дешевле процедуру; но тут есть преимущественно механическая трудность.Оправка, на которой накручивается грядущая труба, вращается; раз так — должны вертеться и катушки, с которых разматывается нить продольного армировки. Причем чем больше трубный диаметр, тем больше должно быть катушек.

Продольно-поперечный намотчик.

Косослойная поперечно-продольная намотка

Такое решение было разработано еще при жизни СССР в Харькове и сначала применялось при изготовлении корпусов реактивных снарядов. Позднее оно получило распространение на всем постсоветском пространстве.В чем сущность способа?

• Укладчик образовывает широкую ленту параллельных пропитанных связующим волокон.
• Лента перед намоткой на оправку заранее обматывается нитью без пропитки, потом создающей осевую арматуру. Сами же собранные в ленту нити создают, исходя из этого, арматуру поперечную: лента ложится поперек оси оправки.
• После работ по укладке любой слой прокатывается валиками, уплотняющими армирование и вытесняющими излишнее связующее.

Чем удачна подобная схема?

• Возможностью постоянного производства. В один проход можно создать сколь угодно толстые стены, просто меняя нахлест ленты.
• Высокой работоспособностью.
• Возможностью делать стеклопластиковые трубы крупного диаметра (в теории — без каких-то противопоказаний самого большого размера). Размеры лимитированны лишь размером оправки.
• Неимоверно высоким содержанием о стеклоткани в готовом материале. Оно доходит до 85% против 45-65% при других способах. Это оказывает влияние как на итоговую крепость, так и на возгораемость продукции.

Косослойная поперек — продольная намотка.

Нормы

Производство интересующих нас изделий регламентируется 2-мя нормами:

1. ГОСТ Р 53201-2008 имеет техусловия для производства труб диаметром 50-200 мм на соединениях с резьбой.
2. Разработанный при участии ООО НТТ (Новые Трубные Технологии) ГОСТ Р 54560-2011 описывает детали трубо-проводов из &«реактопластов, армированных стекловолокном&».

Выучим ключевые положения документов.

ГОСТ Р 53201-2008

Предусмотренный стандартом режим эксплуатации труб выглядит так:

• Температура — от -60 до +60С.
• Условная влажность — до 100%.
• Температура транспортируемой жидкости — до +110С.
• Рабочее давление — от 3,5 до 27,6 МПа.

Предусматриваются следующие варианты применения описанных стандартом изделий:

1. Перевозка нефти и газового конденсата.
2. Перевозка растворов солей (включая морскую воду).
3. Возведение лифтовых колонн.
4. Крепление скважин разного направления.

Разобранная обсадная колонна.

5. Поддержание пластового давления при разрабатывании подземных месторождений.
6. Техническое и питьевое обеспечение водой.

Стандарт выделяет три типа труб:

Обозначение Расшифровка НК Насосно-компрессорные О Обсадные Л Линейные

Какими имеют место быть диаметры стеклопластиковых труб, выполненных по ГОСТ Р 53201-2008, и другие их свойства?

Насосно-компрессорные, обсадные Диаметр внутри, мм Номинальное давление, МПа Толщина минимум стены, мм Масса погонажного метра, кг 50 6,9 — 27,6 4,3 — 8,4 1,6 — 3,3 63 6,9 — 27,6 4,6 — 10,7 2,2 — 5,5 100 10,3 — 17,2 8,1 — 12,2 5,8 — 8,2 150 10,3 — 17,2 13,5 — 15,0 14,0 — 14,9 200 10,3 13,6 16,5

На фото — стеклопластиковые НКТ большого давления.

Линейные Диаметр внутри, мм Номинальное давление, плита из пенополистирола Толщина минимум стены, мм Масса погонажного метра, кг 50 10,3 — 27,6 2,79 — 8,10 1,2 — 3,1 63 8,6 — 27,6 2,80 — 9,90 1,4 — 5,2 100 5,5 — 27,6 2,80 — 16,00 2,3 — 12,8 150 5,5 — 13,8 4,57 — 11,20 5,1 — 12,2 200 5,5 — 13,8 5,84 — 14,70 8,6 — 22,6

Помимо типоразмеров труб, в документе содержится подробная инструкция по изготовлению соединителей с указыванием базисных размеров, претензии к наружному виду, самым большим допускам и маркировке всех изделий.

ГОСТ Р 54560-2011

Стандарт описывает магистрали из труб, эксплуатирующиеся в куда более мягких если сравнивать с вышеописанными условиях:

• Рабочее давление — до 3,2 МПа;
• Температура среды — до 35С;
• Транспортируемые жидкости — вода, растворы воды и сливы (промышленные и бытовые).

Мягкие претензии к прочности дают возможность обходится стенками низкой толщины.

Важно: действие ГОСТ не распространяется на магистрали из труб для внутренних водомерных узлов и канализации.В рамках документа продукция классифицируется по дальнейшим признакам:

• Диаметру (DN). Диапазон значений — от 300 до 3000 миллиметров.
• Номинальному давлению (PN). Для безнапорных труб само понятие PN достаточно образно говоря и берется равным 0,1 — 0,4 МПа; для напорных оно принимает значения 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 и 3,2 МПа.
• Номинальной жесткости (SN). Она тоже меряется в мегапаскалях и может быть равной 1250, 2500, 5000 и 10000.

Необходимо обратить свое внимание: при прокладывании стеклопластиковой канализационные системы собственными руками необходимо учесть, что трубы SN 1250 не рекомендованы для прокладки под землей как правило, а SN 2500 предлагается укладывать в лотках.

Для подземной укладки применяются толстостенные трубы высокой жесткости.

Документ, как и предыдущий, перечисляет ключевые размеры всех видов соединителей и претензии к их наружному виду, прочности, маркировке и способам армировки.

Заключение

Без сомнения, в этом материале мы коснулись лишь маленькой части очень обширной темы применения стеклокомпозита. Мы не выяснили, можно ли использовать стеклопластиковые трубы для обогрева или бытовой канализации, насколько они хороши на фоне металлополимерных или целиком изделий из пластика. Часть из данных вопросов затрагует видео в данной публикации. Успехов!