26 сентября, 2020

Как выбрать стеклопластиковые трубы: специфика производства + обзор ведущих производителей

Благодаря конфигурации позитивных параметров стекла и полимерных материалов стеклопластиковые трубы получили почти что безграничные перспективы использования – от благоустройства вентиляционных каналов до прокладки нефтехимических магистралей.

Сфера эксплуатации композита в большинстве случаев устанавливается особенностью его производства и составом связующих элементов. Очень важная роль в качестве продукции отведена техническим мощностям и репутации производителя.

Стеклокомпозит: характеристики полимерного композита

Содержание:

Стеклокомпозит – пластический материал, у которого в составе есть стекло волокнистые элементы и связующий наполнитель (термопластичные и термореактивные полимерные материалы). Вместе с практически небольшой плотностью стеклопластиковые изделия выделяются хорошими качествами прочности.

Последние 30-40 лет стеклокомпозит массово используется для производства трубопроводов разного назначения.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Полимерный композит считается хорошей заменой стекла, керамики, металла и бетона во время изготовления конструкций, которые расчитаны на эксплуатацию в сложных условиях (нефтехимия, авиация, газодобыча, кораблестроение и т.п.)

Магистрали в себе сочетают качества стекла и полимерных материалов:

  1. Небольшой вес. Усредненный вес стеклопласта составляет 1,1 г/куб.см. Чтобы сравнить, данный же параметр по стали и меди намного больше – 7,8 и 8,9 исходя из этого. Благодаря легкости, облегчаются сборочные работы и перевозка материала.
  2. Устойчивость к коррозии. Составляющие композита имеют невысокую реакционную способность, благодаря этому не подвержены электрохимической коррозийности и бактериальному разложению. Это качество – решающий довод в пользу стеклопласта для подземных инженерных сетей.
  3. Большие механические свойства. Полный прочностный предел композита уступает показателю стали, но параметр удельной прочности намного превосходит полимеры термопластика (ПВХ, ПНД).
  4. Атмосферостойкость. Диапазон граничных температур (-60°С..+80°С), обработка труб слоем защиты из гелькоута обеспечивает невосприимчивость к лучам УФ-диапазона. Также, материал стоек к ветру (предел – 300 километров в час). Большинство производителей говорят о сейсмостойкости трубной арматуры.
  5. Огнеупорность. Негорючее стекло – основной элемент стеклопласта, благодаря этому материал трудновоспламеняем. При возгорании не выделяется отравляющий газ диоксин.

Стеклокомпозит имеет невысокую теплопроводность, что объясняет его свойства теплоизоляции.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Недостатки композитных труб: склонность абразивному изнашиванию, появление канцерогенной пыли вследствие обработки механическим способом и большая цена если сравнивать с пластиком

По мере истирания внутренних стенок оголяются и обламываются волокна – частицы попадать могут в перевозимую среду.

Технологии изготовления стеклопластиковых труб

Физико-механические характеристики готового изделия зависят от техники производства. Арматура на композитной основе делается четырьмя разнообразными способами: экструзия, пултрузия, центробежное литье и намотка.

Экструзия – получение бескаркасного композита

Экструзия – тех. процесс, который основан на непрерывном продавливании пастообразного или высоковязкого материала через формующий инструмент. Смола смешивается с дробленым стекловолокном и пластичным отвердителем, а после подается в экструдер.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Готовое изделие не имеет сплошного армокаркаса, так как связующее наполняется стекловолокном сумбурно. Отсутствие «армированного пояса» проявляется на снижении прочности труб

Высокопроизводительная экструзивная линия дает возможность получить продукцию по невысокой цене, однако интерес на нее ограниченный ввиду низких механических параметров. База полимерной матрицы – полипропилен и полимерный этилен.

Пултрузия – производство труб небольшого диаметра

Пултрузия – производственная технология композитных длинномерных компонентов с постоянным поперечным сечением. Проходя через разгоряченную формообразующую фильеру (+140°С), «вытягиваются» детали из стекловолокнистой материи, пропитанной термореактивной смолой.

В отличии от экструзивного процесса, где определяющим влиянием считается давление, в пултрузивном агрегате данную роль исполняет тянущее влияние.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Ключевые рабочие узлы пултрузионной установки: комплекс подачи волокна, полимерный резервуар, преформовочный прибор, термо-прессформа, тянущая лента и отрезная машина

Тех. процесс:

  1. Волокнистые нити с катушек подаются в полимерную ванную, где пропитываются термопластичными смолами.
  2. Отделанные волокна проходят через преформовочную установку – нити разглаживаются и приобретают необходимую форму.
  3. Незатвердевший полимерный материал поступает на фильеру. За счёт нескольких нагревателей создается хороший режим для полимеризации и подбирается скорость протяжки.

Отвержденный продукт вытягивается тянущей машиной и пилится на участки.

Характерные специфики пултрузионной технологии:

  • возможные к отделке полимерные материалы: эпоксидые, полиэфирные смолы, винилы;
  • применение технологических оптимизированных «пултрузионных» полимерных материалов дает возможность сделать быстрее протяжку до 4-6 м/мин. (стандарт – 2-3 м/мин.);
  • разбег зоны для работы: минимум – 3,05*1 м (усилие протяжки до 5,5 т), максимум – 1,27*3,05 м (усилие – 18 т).

На выходе выходит труба с идеально гладкими внутренними и внешними стенками, на большом уровне и показатели прочности.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Характеристики стеклопласта, полученного способом пултрузии: разрушающее напряжение на изгиб – 700-1240 МПа, проводимость тепла – 0,35 Вт/кв.м°С, степень упругости на растяжение  – 21-41 ГПа

Недостатки способа относятся не к качеству исходной продукции, а к самой технологии. Доводы «против»: большая цена и продолжительность процесса производства, невозможность изготовления труб крупного диаметра, которые расчитаны на большие нагрузки.

Центробежное литье – запатентованная техника Hobas

Швейцарская компания Hobas разработала и запатентовала технику центробежного развития. В данном варианте производство выполняется от наружной стенки трубы к внутренней при задействовании вращающейся формы. В трубопровод входят : измельченные стеклянные жгуты, песок и полиэфирные смолы.

Сырьевые элементы подаются во вращающуюся матрицу – сформировывается структура поверхности с внешней стороны трубопровода. По мере производства к жидкой смоле подмешиваются твёрдые составляющие, наполнитель и стекловолокно – под воздействием катализатора полимеризация проходит быстрее.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

В результате возникают многослойные гладкие стенки. Благодаря технике центробежного «напыления» структура трубы монолитная, гомогенная без расслоений и газообразных частиц

Добавочные положительные качества:

  • большая точность габаритов исходной продукции (сечение внутреннее вращающейся формы отвечает внешнему диаметру готового изделия);
  • возможность отлить стенку любой толщины;
  • высокая кольцевая жесткость полимерного композита;
  • получение ровной поверхности внутри и снаружи трубной арматуры.

Недостаток центробежного производства стеклопластиковых труб – энергоемкость и большая цена конечного товара.

Разновидности поступательной намотки

Самая распространенная техника – постоянная намотка. Труба создается при переменном чередовании оправки стекловолокном с полимерными материалами с процессами охлаждения. Производственный способ имеет пару подвидов.

Спирально-кольцевая техника. Укладчиком волокон считается специализированное кольцо, по окружности которого размещены фильеры с нитками. Рабочий компонент постоянно передвигается вдоль оси двигающейся оправы и распределяет волокна по ходу винтовых линий.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

При изменении частоты вращения оправы и перемещения укладчика, меняется угол размещения стекловолокон. На торцах трубы кольцо функционирует в режиме «реверс» и кладет нити с очень маленьким уклоном

Важные достоинства способа:

  • получение очень прочных труб, которые расчитаны на эксплуатацию под высоким давлением (насосно-компрессорные сети инженерных комуникаций);
  • однородная надёжность по всей поверхности магистрали;
  • замечательная переносимость растягивающих нагрузок – трещины исключены;
  • создание изделий переменного диаметра и сечений трудной конфигурацией.

Спирально-ленточная намотка. Техника аналогична предыдущей, отличие – укладчик подает узкую ленту из волокон. Плотный армирующий слой достигается повышением количества проходов.

В изготовлении использовано более доступное оборудование, чем при спирально-кольцевом методе, но «ленточной» намотке характерны пару больших недостатков:

  • ограниченная продуктивность;
  • рыхлая кладка волокон уменьшает надёжность трубопровода.

Спирально-ленточный метод важен в процессе изготовления трубной арматуры под невысокое, умеренная давление.

Продольно-поперечный способ. Выполняется постоянная намотка – укладчик размещает поперечные и продольные волокна одновременно. Реверсное движение отсутствует.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Под вращающуюся оправку применяются двигающиеся катушки, подающие продолговатые армирующие волокна. В процессе изготовления объемных труб требуется использовать большущее количества бобин

Характеристики способа:

  • применяется в основном при разработке труб сечением до 75 мм;
  • имеется возможность натяжения осевых нитей, благодаря чему достигается надёжность, как при спиральном способе.

Продольно-поперечная методика высокопроизводительна. Станки дают возможность менять соотношение осевой и кольцевой арматурин в большом диапазоне.

Косослойная поперечно-продольная методика. Разработка харьковских инженеров пользуется популярностью среди изготовителей из нашей страны. При косослойной намотке укладчик выводит «вуаль», которая состоит из пучка связующих нитей. Лента подается на оправу под незначительным углом внахлест с идущим до этого витком – появится кольцевая арматура.

По окончанию обработки всей оправки волокна обкатываются роликами – останки связующих полимерных материалов убираются, армирующее покрытие уплотняют.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Прикатка дает возможность добиться минимально нужного содержания пластика. Доля стекла в отвержденном композите будет примерно 80% — хороший результат, обеспечивающий большую прочность и невысокую возгораемость

Специфики косослойной накатки:

  • плотность примыкания стекловолокон;
  • безграничный диаметр производимых труб;
  • высокие диэлектрические свойства за счёт отсутствия непрерывный арматуры по оси.

Модуль упругости «косослойного» стеклопласта уступает подобному параметру иных техник. Из-за риска возникновения межслойных трещин способ не реализуем при разработке трубопроводов под большое давление.

Параметры подбора стеклопластиковых трубопроводов

Подбор стеклокомпозитных труб основывается на следующих параметрах: жесткости и расчетном давлении, типе связующего компонента, особенностях конструкции стенок и способе соединения. Важные параметры указаны в сопроводительных документах и на каждой тубе – неполная маркировка.

Жесткость и номинальное давление

Жесткость стеклопласта определяет способность материала сопротивляться внешним нагрузкам (тяжести грунта, движению транспорта) и давлению на стенки внутри. Согласно стандартизации ISO трубная арматура классифицируется на несколько классов жесткости (SN).

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Максимально возможный уровень рабочего давления для любого из классов: SN 2500 – 0,4 МПа, SN 5000 – 1 МПа, SN 10000 – 2,5 МПа

Степень жесткости увеличивается по мере повышения толщины стенки стеклопластикового трубопровода.

Классификация по номинальному давлению (PN) отображает градацию изделий относительно безопасного давления жидкости при температуре +20°С на протяжении всего служебного срока (порядка 50-ти лет). Мерная единица для PN – МПа.

Большинство производителей, к примеру Hobas, указывают комбинированные характеристики по двум показателям (давлению и жесткости) через дробь. Трубы с рабочим давлением 0,4 МПа (класс PN — 4) со степенью жесткости (SN) в 2500 Па будут маркироваться – 4/2500.

Вид связующего материала: полиэстеры и эпоксиды

Свойства эксплуатации трубы в большинстве случаев зависят от типа вещества для связки. Очень часто используются полиэфирные или эпоксидные добавки.

ПЭФ-связующее. Стенки возникают из термореактивных полиэфирных смол, укрепленных стекловолокном и песчаными добавками. Применяемые полимерные материалы владеют важными качествами:

  • невысокая ядовитость;
  • отверждение в условиях комнатного режима температур;
  • надежная сцепка с волокнами стекла;
  • химическая инертность.

Композитные трубы с ПЭФ-полимерами не ржавеют и действию агрессивных сред.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Сфера использования: ЖКХ, Забор воды, трубопровод установок с функцией очистки, промышленная и домашняя канализация. Рабочие ограничения: температура более +90°С, давление более 32 атмосфер

Смола на эпоксидной основе. Связующее придаёт материалу очень высокую прочность. Предел температур композитов с эпоксидами до +130°С, максимальное давление – 240 атмосфер. Еще одно яркое преимущество – почти что нулевая проводимость тепла, благодаря этому собранные магистрали не просит добавочной теплоизоляции.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Трубы данного класса обходятся дороже ПЭФ-изделий. В основном, стеклопластиковые магистрали из труб с эпоксидным связующим применяются в нефтегазовой, нефтехимической промышленности и при организации сферы услуг морских портов

Конструкция стенок композитных труб

По конструктивному исполнению отличают: одно-, 2-ух- и трехслойные стеклопластиковые трубы.

Однослойные изделия. Трубы не имеют защитного футерованного покрытия, благодаря чему выделяются доступной ценой. Специфики трубной арматуры:

  • невозможность применения в регионах с непростым рельефом и жёстким климатом;
  • надобность бережного процесса установки (копание канавы приличного объема, обустраивание песчаной «подушки») – смета установочных работ увеличивается.

Двухслойные трубы. Изделия внутри футерованы покрытием на основе пленки – полимерным этиленом большого давления. Защита увеличивает устойчивость к химии и делает лучше непроницаемость магистрали при внешних нагрузках. Однако работа арматурин в нефтепромышленных трубопроводах выявила слабые стороны двухслойных модификаций:

  • недостаточность адгезии между конструктивным слоем и футеровкой – нарушение монолитности стенок;
  • ухудшение гибкости пленки для защиты при низкой температуре.

При перевозке газосодержащей среды возможно отслоение футеровки.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Назначение двухслойного трубопровода – перевозка разгазированных масс. Композитные трубы подойдут для перекачки канализационных вод, прокладки сточных и водопроводных магистралей

Трехслойный трубопровод. Структура стеклопластиковой трубы:

  1. Наружный слой полимера (толщина 1-3 мм) – увеличение механического и химического сопротивления.
  2. Структурный слой – конструкционная прослойка, которая отвечает за надёжность изделия.
  3. Лайнер (толщина 3-6 мм) – внутренняя оболочка из стеклокомпозита.

Слой находящийся внутри обеспечивает гладкость, непроницаемость и сглаживает циклические колебания внутреннего давления.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Физико-механические характеристики трехслойных стеклопластиковых труб дают возможность использовать их в самых разных ветвях для транспортировки газосодержащей и жидкой среды

Способ стыковки стеклопластиковой магистрали

По методу соединения выбор трубной арматуры из композита делится на 4 группы.

№1. Раструбно-шиповая стыковка c уплотняющим кольцом. Эластичные прокладки из резины устанавливаются в ответные канавки на торцевых шипах труб. Посадочные кольца возникают на оборудовании с электронным управлением, обеспечивая точность их размещения и размеров.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Зависимо от места локации инженерной сети и типа транспортирующей среды выбирается вид уплотнителя из резины. Трубная арматура укомплектовывается нужными кольцами

№ 2. Раструбно-шиповая с уплотнением и стопором. При обустраивании наземной магистрали нужно возместить воздействие осевых сил на трубопровод. Для этой цели помимо уплотнителя размещается стопор. Компонент делается из металлического троса, ПВХ или полиамида.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Стопор монтируется в кольцевые пазы через раструбное отверстие на шиповой законцовке. Ограничитель не допускает осевое перемещение компонентов магистрали

№ 3. Соединение фланцевого типа. Стыковка композитного трубопровода с фасонной арматурой или трубами из металла. Присоединительные размеры стеклопластиковых фланцев регламентируются ГОСТ 12815-80.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Для фланцевой фиксации у самого основания трубы предусматривается специализированная «стопа» с дырочками под элементы крепежа. Ширина соединительных бортов зависит от показателей трубопровода

№ 4. Клеевая фиксация. Неразборной способ соединения – на законцовки наносится состав из армирующих стекломатериалов с добавкой полиэфирного компонента «холодного» отверждения. Метод обеспечивает надёжность и непроницаемость магистрали.

Маркировка защитного внутреннего слоя

Методика производства продукции труб дает возможность выпускать изделия с разным составом внутреннего слоя, определяющим устойчивость магистрали к транспортируемой обстановке.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Разнообразие товаров подразделено на 4 группы. Стеклопластиковые трубы категории HP спокойно держат регулярную перекачку жидкости до +90°С, при этом придельное значение кислотно-щелочного баланса не должно быть больше 14

Изготовители из нашей страны используют следующую маркировку покрытий с защитным эффектом. Буквенное обозначение отображает допустимую область применения:

  • А – перевозка жидкости с абразивыными материалами;
  • П – подача и отвод холодной воды, плюс к этому пригодной для питья;
  • Х – допускается применение в химически агрессивной газовой и жидкостной обстановке;
  • Г – системы горячего водообеспечения (предел 75°С);
  • С – иные жидкости, плюс к этому с очень высокой кислотностью.

Покрытие с защитным эффектом наносится слоем до 3-х мм.

Обзор товаров лидирующих изготовителей

Среди разнообразия предоставленной продукции есть авторитетные торговые марки с многолетней хорошей репутацией. К числу подобных относятся товары компаний: Hobas (Швейцария), Стеклопластик (Российская Федерация), Amiantit (концерн из Саудовской Аравии с мощностями производства в Германии, Испании, Польше), Ameron International (Соединённых Штатов).

Молодые и перспективные изготовители композитных стеклопластиковых труб: Полиэк (Российская Федерация), Arpipe (Российская Федерация) и Завод стеклопластиковых труб (Российская Федерация).

HOBAS – GRT-трубы с полиэфирным связующим

Заводы торговой компании размещены в Америке и многих Европейских государствах. Продукция группы Hobas заслужила всемирное признание за превосходное качество. Трубы Hobas сделаны по технике центробежного литья из стекловолокна и ненасыщенных полиэфирных смол.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Трубные системы Hobas повсеместно применяются в канализации, дренажных и водопроводных комплексах, промышленных трубопроводах и ГЭС. Допускается наземная кладка, расположение способом микротоннеля и протаскивания

Характеристики композитных труб Hobas:

  • диаметр – 150-2900 мм;
  • класс SN-жесткости – 630-10 000;
  • уровень PN-давления – 1-25 (PN1 – безнапорный трубопровод);
  • наличие внутреннего футеровочного покрытия против коррозии;
  • устойчивость к кислотной обстановке в большом диапазоне pH.

Налажено производство фасонных деталей: колен, переходников, фланцевых патрубков и тройников.

Flowtech – разнообразие больших размеров

Компания «Стеклопластик» наладила линию по выпуску стеклопластиковых труб Flowtech, техника производства – постоянная намотка. Использовано оборудование со сдвоенной подачей смолистых веществ. Высокотехничные смолы подаются на укладку внутреннего слоя, а не дорогой состав – на структурный слой. Методика позволяет рационализировать расход материала и удешевить продукцию.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Ассортимент труб Flowtech – 300-3000 мм, класс PN – 1-32. Типовый метраж – 6, 12 м. На заказ возможно производство в границах 0,3-21 м

Методика Flowtite от Amiantit

Ключевые элементы труб Flowtite: стекловолокно, полиэфирная смола, песок. Используемая техника – постоянная намотка, обеспечивающая создание многослойного трубопровода.

Структура стеклокомпозита включает шесть слоев:

  • наружная намотка из нетканой ленты;
  • слой мощности – рубленое стекловолокно + смола;
  • средняя прослойка – стекловолокно + песок + полиэфирная смола;
  • вторичный слой мощности;
  • подкладка стеклянных нитей и смолы;
  • покрытие с защитным эффектом из нетканого стекловолокна.

Как показывают исследования высокую абразивную устойчивость – за 100 тыс. циклов обработки гравием, потери покрытия для защиты составили 0,34 мм.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Прочностный класс изделий Flowtite – 2500 – 10000, на заказ допустимо изготовление трубы SN-30000. Эксплуатационное давление – 1-32 атмосфер, самая большая быстрота потока – 3 м/с (для питьевой воды – 4 м/с)

Fpipes – большой выбор продукции труб

ООО «Полиэк» создает разные вариации продукции труб из стеклопласта. Техника изготовления (постоянная косослойная продольно-поперечная намотка) дает прекрасную возможность создавать трехслойные трубы до 130 см в диаметре.

Полимерные материалы на композитной основе использованы при разработке обсадочных труб, звеньев водоподъемных колонн, водоснабжающих трубопроводов и систем отопления.

стеклопластиковые, труба, специфика, производство, обзор

Номенклатурный ряд сточных стеклопластиковых труб – 62,5-300 мм, высоконапорных изделий – 62,5-200 мм, каналов для вентиляции – 200-300 мм, обсадок скважин – 70-200 мм

Нужное видео по теме

Производственная технология и правильность применения стеклопластиковых труб:

Сопоставление техники непрерывной и периодической намотки волокна:

В приватном строительство дома стеклопластиковые трубы применяются намного реже. Главная причина – большая цена, если сравнивать с аналогами из пластика. Однако в сфере промышленности качества композита оценили по праву, и массово меняют износившиеся железные магистрали на стеклопластиковые.

Монтаж системы отопления дома своими руками


Добавить комментарий