كيفية اختيار أنابيب الألياف الزجاجية: تفاصيل الإنتاج ونظرة عامة على الشركات المصنعة الرائدة
بفضل الجمع بين الخصائص الإيجابية للزجاج والبوليمرات ، فإن أنابيب الألياف الزجاجية لها آفاق تطبيق غير محدودة تقريبًا - من ترتيب قنوات التهوية إلى وضع طرق البتروكيماويات.
في هذه المقالة ، نعتبر الخصائص الرئيسية لأنابيب الألياف الزجاجية ، ووضع العلامات ، وتقنيات تصنيع مركب البوليمر وتكوين مكونات الموثق التي تحدد نطاق المركب.
نقدم أيضًا معايير اختيار مهمة ، مع الانتباه إلى أفضل الشركات المصنعة ، لأن دورًا مهمًا في جودة المنتجات يتم تعيينه للقدرات الفنية وسمعة الشركة المصنعة.
محتوى المقالة:
الخصائص العامة للألياف الزجاجية
الألياف الزجاجية - مادة بلاستيكية تشمل مكونات الألياف الزجاجية وحشو غلاف (بوليمرات حرارية وبوليمرات حرارية). إلى جانب الكثافة المنخفضة نسبيًا ، تتميز منتجات الألياف الزجاجية بخصائص قوة جيدة.
يتم استخدام الألياف الزجاجية من 30 إلى 40 عامًا على نطاق واسع لتصنيع خطوط الأنابيب لأغراض مختلفة.
تجمع الطرق السريعة بين صفات الزجاج والبوليمرات:
- خفيف الوزن. متوسط وزن الألياف الزجاجية هو 1.1 جم / سم 3. للمقارنة ، نفس المعلمة للصلب والنحاس أعلى بكثير - 7.8 و 8.9 على التوالي.بفضل السهولة ، يتم تسهيل أعمال التركيب ونقل المواد.
- مقاومة التآكل مكونات المركب لها تفاعل منخفض ، لذلك ، لا تخضع للتآكل الكهروكيميائي والتحلل البكتيري. هذه الجودة هي حجة حاسمة لصالح الألياف الزجاجية للمرافق تحت الأرض.
- خصائص ميكانيكية عالية. قوة الشد المطلقة للمركب أقل شأنا من الفولاذ ، لكن معلمة القوة المحددة تتجاوز بشكل ملحوظ البوليمرات البلاستيكية الحرارية (PVC ، HDPE).
- مقاومة الطقس. نطاق درجات حرارة الحدود (-60 درجة مئوية .. + 80 درجة مئوية) ، علاج الأنابيب بطبقة واقية من الجلكوت يوفر مناعة للأشعة فوق البنفسجية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المادة مقاومة للرياح (الحد الأقصى 300 كم / ساعة). يدعي بعض الشركات المصنعة مقاومة الزلازل لتجهيزات الأنابيب.
- مقاومة الحريق. الزجاج غير القابل للاحتراق هو المكون الرئيسي للألياف الزجاجية ، لذلك فإن المادة لا يمكن اشتعالها. عند الحرق ، لا يتم إطلاق الديوكسين الغازات السامة.
الألياف الزجاجية لديها الموصلية الحرارية المنخفضة ، وهو ما يفسر صفاتها العازلة للحرارة.
مع تآكل الجدران الداخلية ، تصبح الألياف مكشوفة وتتكسر - يمكن للجسيمات أن تدخل إلى الوسط المنقول.
تقنيات تصنيع أنابيب الألياف الزجاجية
تعتمد الخصائص الفيزيائية الميكانيكية للمنتج النهائي على تقنية الإنتاج. يتم تصنيع التركيبات المركبة بأربع طرق مختلفة: البثق ، والنبض ، والصب بالطرد المركزي ، واللف.
التكنولوجيا رقم 1 - البثق
البثق هو عملية تكنولوجية تعتمد على التأثير المستمر لمادة شبيهة بالمعجون أو عالية اللزوجة من خلال أداة تشكيل. يخلط الراتنج مع الألياف الزجاجية المسحوقة ومُصَلِّب بلاستيكي ، ثم يُغذى في الطارد.
يتيح لك خط البثق عالي الأداء الحصول على منتجات مركبة بدون إطار بسعر منخفض ، ولكن الطلب عليها محدود بسبب الخصائص الميكانيكية المنخفضة. أساس مصفوفة البوليمر هو البولي بروبلين والبولي إيثيلين.
التكنولوجيا رقم 2 - Pultrusion
Pultrusion هي تقنية لتصنيع العناصر الطويلة المركبة ذات القطر الصغير ذات مقطع عرضي ثابت. بالمرور عبر قالب تشكيل القالب الساخن (+140 درجة مئوية) ، يتم "سحب" التفاصيل من مادة الألياف الزجاجية المشربة براتنج بالحرارة.
على عكس عملية البثق ، حيث يكون الضغط هو التأثير الحاسم ، يتم لعب هذا الدور من خلال تأثير السحب في الوحدة النابضة.
العملية التكنولوجية:
- يتم تغذية الخيوط الليفية من الملفات في حمام بوليمر ، حيث يتم تشريبها براتنجات البلاستيك الحراري.
- تمر الألياف المعالجة من خلال وحدة التشكيل - تتم محاذاة الخيوط والحصول على الشكل المطلوب.
- يدخل البوليمر غير المعالج القالب. بسبب العديد من السخانات ، يتم إنشاء وضع مثالي للبلمرة ويتم تحديد سرعة السحب.
يتم سحب المنتج المعالج بواسطة آلة سحب ويقطع إلى قطاعات.
السمات المميزة للتقنية المتلبدة:
- بوليمرات مقبولة - الايبوكسي ، راتنجات البوليستر ، الفينيل ؛
- سحب السرعة - يسمح لك استخدام البوليمرات المبتكرة المحسنة بالنبض بتسريع عملية التطرق حتى 4-6 م / دقيقة. (قياسي - 2-3 م / دقيقة) ؛
- ركض تشغيل: الحد الأدنى - 3.05 * 1 م (قوة السحب حتى 5.5 طن) ، الحد الأقصى - 1.27 * 3.05 م (القوة - 18 طن).
الإخراج هو أنبوب بجدران خارجية وداخلية ناعمة تمامًا ، على مستوى عالٍ ومؤشرات قوة.
لا تتعلق عيوب الطريقة بجودة المنتج الأصلي ، ولكن بالتكنولوجيا نفسها. الحجج "ضد": التكلفة العالية ومدة عملية الإنتاج ، وعدم القدرة على تصنيع الأنابيب ذات القطر الكبير المصممة لأحمال كبيرة.
التكنولوجيا رقم 3 - صب الطرد المركزي
شركة سويسرية Hobas تقنية تشكيل الطرد المركزي المتقدمة وبراءة اختراع. في هذه الحالة ، يتم الإنتاج من الجدار الخارجي للأنبوب إلى الأنبوب الداخلي باستخدام شكل دوار. يتضمن تكوين خط الأنابيب: قطران من الزجاج المسحوق والرمل وراتنجات البوليستر.
يتم تغذية المواد الخام في مصفوفة دوارة - يتم تشكيل هيكل السطح الخارجي لخط الأنابيب. مع تقدم الإنتاج ، يتم خلط المكونات الصلبة والحشو والألياف الزجاجية مع الراتنج السائل - حيث تستمر البلمرة بشكل أسرع تحت تأثير المحفز.
مزايا إضافية:
- دقة عالية لأبعاد المنتج الأصلي (القسم الداخلي من النموذج الدوار يتوافق مع القطر الخارجي للمنتج النهائي) ؛
- القدرة على صب الجدار بأي سمك ؛
- صلابة عالية من مركب البوليمر ؛
- الحصول على سطح أملس خارج وداخل تركيبات الأنابيب.
إن عيب إنتاج أنابيب الألياف الزجاجية بالطرد المركزي هو كثافة الطاقة والتكلفة العالية للمنتج النهائي.
التكنولوجيا رقم 4 - اللف التدريجي
التقنية الأكثر شيوعًا هي اللف المستمر.يتم إنشاء الأنبوب عن طريق تبديل مغزل مع الألياف الزجاجية مع البوليمرات مع عمليات التبريد. تحتوي طريقة الإنتاج على العديد من الأنواع الفرعية.
تكنولوجيا الحلقة اللولبية
مكدس الألياف هو حلقة خاصة ، يوجد على محيطها مغازل مع خيوط.
يتحرك عنصر العمل باستمرار على طول محور الإطار المتحرك ويوزع الألياف على طول الخطوط الحلزونية.
المزايا الرئيسية للطريقة:
- قوة موحدة على كامل سطح الطريق السريع ؛
- تحمل ممتاز لأحمال الشد - يتم استبعاد الشقوق ؛
- إنشاء منتجات ذات قطر متغير ومقاطع عرضية ذات تكوين معقد.
تتيح هذه التقنية الحصول على أنابيب عالية القوة مصممة للتشغيل تحت الضغط العالي (شبكات هندسة ضاغط المضخة).
لف الشريط اللولبي
هذه التقنية تشبه التقنية السابقة ، والفرق هو أن المعبئ يغذي شريطًا ضيقًا من الألياف. يتم تحقيق طبقة تعزيز كثيفة عن طريق زيادة عدد التمريرات.
المعدات الأرخص متورطة في الإنتاج من طريقة الحلقات الحلزونية ، ولكن هناك عيوب كبيرة متأصلة في لف "الشريط":
- أداء محدود
- يقلل التمدد الفضفاض للألياف من قوة خط الأنابيب.
ترتبط طريقة الشريط اللولبي في تصنيع تجهيزات الأنابيب للضغط المنخفض والمعتدل.
طريقة عرضية طولية
يتم تنفيذ اللف المستمر - يضع المكدس الألياف الطولية والعرضية في نفس الوقت. لا توجد حركة عكسية.
خصائص الطريقة:
- يتم استخدامه بشكل رئيسي عند إنشاء أنابيب بمقطع عرضي يصل إلى 75 مم ؛
- هناك إمكانية شد الخيوط المحورية ، والتي يتم من خلالها تحقيق القوة ، كما هو الحال في الطريقة اللولبية.
التكنولوجيا المستعرضة الطولية منتجة للغاية. تتيح لك الماكينات تغيير نسبة التعزيز المحوري والحلقي في نطاق واسع.
مائلة تقنية طولية عرضية
هناك حاجة إلى تطوير المهندسين خاركوف بين الشركات المصنعة المحلية. عند لف الجرح المتقاطع ، يعرض المكدس "حجابًا" يتكون من حزمة من خيوط الربط. يتم تغذية الشريط بالإطار بزاوية تراكب طفيفة مع تشكيل حلقة التدوير السابقة.
عند الانتهاء من معالجة المغزل بالكامل ، يتم لف الألياف بواسطة بكرات - تتم إزالة بقايا بوليمرات الموثق ، ويتم ضغط طبقة التسليح.
ملامح المتداول عبر الطبقات:
- ضيق الألياف الزجاجية
- قطر غير محدود من الأنابيب المنتجة ؛
- خصائص عازلة عالية بسبب عدم وجود تعزيز مستمر على طول المحور.
المعامل المرن للألياف الزجاجية "عبر الطبقات" أقل شأنا من المعلمة المماثلة للتقنيات الأخرى. نظرًا لخطر حدوث تشققات بين الطبقات ، فإن الطريقة غير ممكنة عند إنشاء خطوط الأنابيب تحت ضغط مرتفع.
معلمات اختيار أنابيب الألياف الزجاجية
يعتمد اختيار الأنابيب الزجاجية المركبة على المعايير التالية: الصلابة وضغط التصميم ، ونوع مكون الموثق ، والسمات الهيكلية للجدران وطريقة الاتصال. يشار إلى المعلمات الهامة في الوثائق المصاحبة وعلى كل أنبوب - علامة مختصرة.
تصنيف الصلابة والضغط
يحدد صلابة الألياف الزجاجية قدرة المادة على تحمل الأحمال الخارجية (شدة التربة ، وحركة المرور) والضغط على الجدران من الداخل.وفقًا لمعيار ISO ، يتم تصنيف تركيبات الأنابيب إلى عدة فئات من الصلابة (SN).
تزداد درجة الصلابة مع زيادة سمك الجدار لأنبوب الألياف الزجاجية.
يعكس التصنيف حسب الضغط الاسمي (PN) تدرج المنتجات فيما يتعلق بضغط السائل الآمن عند درجة حرارة +20 درجة مئوية طوال فترة الخدمة بأكملها (حوالي 50 عامًا). وحدة قياس PN هي MPa.
تشير بعض الشركات المصنعة ، مثل Hobas ، إلى الخصائص المجمعة لمعلمتين (الضغط والصلابة) من خلال جزء. سيتم وضع علامة على الأنابيب ذات ضغط العمل 0.4 ميجا باسكال (فئة PN - 4) بدرجة صلابة (SN) 2500 باسكال - 4/2500.
نوع الموثق
تعتمد الخصائص التشغيلية للأنبوب إلى حد كبير على نوع الموثق. في معظم الحالات ، يتم استخدام إضافات البوليستر أو الإيبوكسي.
ملامح المجلدات PEF
وتتكون الجدران من راتنجات البوليستر بالحرارة المقواة بألياف زجاجية وإضافات رملية.
تتمتع البوليمرات المستخدمة بصفات مهمة:
- سمية منخفضة
- المعالجة في ظروف درجة حرارة الغرفة ؛
- اقتران موثوق به مع الألياف الزجاجية ؛
- الجمود الكيميائي.
لا تخضع الأنابيب المركبة ذات البوليمرات PEF للتآكل والوسائط العدوانية.
خصائص الايبوكسي
الموثق يعطي قوة المواد المتزايدة. حد درجة حرارة المركبات مع الإيبوكسيدات يصل إلى +130 درجة مئوية ، والحد الأقصى للضغط هو 240 الغلاف الجوي.
ميزة إضافية هي تقريبًا التوصيل الحراري ، لذلك لا يتطلب الجذع المجمع عزلًا حراريًا إضافيًا.
تصميم جدار الأنابيب المركبة
وفقًا للتصميم ، فإنها تميز: أنابيب الألياف الزجاجية أحادية وثلاثية وثلاث طبقات.
خصائص المنتجات أحادية الطبقة
لا تحتوي الأنابيب على طلاء مبطن وقائي ، حيث أنها منخفضة التكلفة. ميزات تجهيزات الأنابيب: عدم القدرة على الاستخدام في المناطق ذات التضاريس الصعبة والمناخ القاسي.
كما تتطلب هذه المنتجات تركيبًا دقيقًا - حفر حجم كبير من الخندق ، وترتيب "وسادة" رملية. لكن تقدير أعمال التركيب في ازدياد بسبب هذا.
ملامح الأنابيب مزدوجة الطبقة
تصطف المنتجات في الداخل بطبقة غشاء - بولي إيثيلين عالي الضغط. تزيد الحماية من المقاومة الكيميائية وتحسن ضيق الخط تحت الأحمال الخارجية.
ومع ذلك ، كشف تشغيل التركيبات في خطوط أنابيب النفط عن نقاط ضعف تعديلات الطبقتين:
- عدم الالتصاق بين الطبقة الهيكلية والبطانة - انتهاك صلابة الجدران ؛
- تدهور مرونة الفيلم الواقي عند درجات حرارة تحت الصفر.
عند نقل وسيط يحتوي على غاز ، قد تبطن البطانة.
معلمات الأنابيب ثلاثية الطبقات
هيكل الأنابيب الألياف الزجاجية:
- طبقة بوليمر خارجية (بسمك 1-3 مم) - زيادة المقاومة الميكانيكية والكيميائية.
- الطبقة الهيكلية - الطبقة الهيكلية المسؤولة عن قوة المنتج.
- بطانة (سمك 3-6 مم) - غلاف داخلي من الألياف الزجاجية.
توفر الطبقة الداخلية النعومة والضيق وتنعيم التقلبات الدورية في الضغط الداخلي.
طريقة إرساء الألياف الزجاجية
وفقًا لطريقة الاتصال ، تنقسم تشكيلة تجهيزات الأنابيب المصنوعة من المركب إلى 4 مجموعات.
المجموعة رقم 1 - لرسو السفن ذو المقبس
يتم تثبيت حشوات مطاطية مرنة في أخاديد التزاوج على مسامير نهاية الأنبوب. يتم تشكيل حلقات الهبوط على المعدات ذات التحكم الإلكتروني ، مما يضمن دقة موقعها وحجمها.
المجموعة رقم 2 - شوكة مع مانع للتسرب وسدادة
عند ترتيب طريق سريع بري ، من الضروري تعويض تأثير القوى المحورية على خط الأنابيب. لهذا الغرض ، بالإضافة إلى الختم ، يتم وضع حد. يتكون العنصر من كبل معدني أو بولي فينيل كلوريد أو بولي أميد.
المجموعة رقم 3 - اتصال شفة
إرساء خط أنابيب مركب مع تركيبات أو أنابيب معدنية. يتم تنظيم أبعاد ربط الشفاه الزجاجية GOST 12815-80.
المجموعة رقم 4 - التثبيت اللاصق
طريقة اتصال لا تنفصل - يتم تطبيق تكوين مواد الزجاج المقوى مع إضافة مكون بوليستر للمعالجة "الباردة" على الأطراف. توفر الطريقة قوة وضيق الخط.
تمييز الطبقة الداخلية الواقية
تسمح لك منهجية إنتاج منتجات الأنابيب بإنتاج منتجات ذات تركيبة مختلفة من الطبقة الداخلية ، والتي تحدد مقاومة الخط للوسط المنقول.
يطبق المصنعون المحليون العلامات التالية للطلاء الواقي.
تشير الرسالة إلى الاستخدام المقبول:
- أ - نقل السائل بمواد كاشطة ؛
- ص - توفير وتصريف الماء البارد ، بما في ذلك الشرب ؛
- X - الاستخدام المسموح به في البيئات الغازية والسائلة العدوانية كيميائيًا ؛
- ز - أنظمة تزويد المياه الساخنة (حد 75 درجة مئوية) ؛
- مع - سوائل أخرى ، بما في ذلك السوائل عالية الحموضة.
يتم تطبيق الطلاء الواقي بطبقة تصل إلى 3 مم.
نظرة عامة على المنتجات من الشركات الرائدة
من بين مجموعة متنوعة من المنتجات المقدمة هناك علامات تجارية ذات سمعة طيبة مع سنوات عديدة من السمعة الإيجابية. وتشمل هذه المنتجات الشركات: Hobas (سويسرا) ، Steklokompozit (روسيا) ، Amiantit (مصدر قلق من المملكة العربية السعودية مع مرافق الإنتاج في ألمانيا وإسبانيا وبولندا) ، Ameron International (الولايات المتحدة الأمريكية).
الشركات المصنعة الشابة والواعدة لأنابيب الألياف الزجاجية المركبة: Polyek (روسيا) ، Arpipe (روسيا) ومصنع الألياف الزجاجية (روسيا).
الشركة المصنعة رقم 1 - ماركة HOBAS
توجد مصانع اسم العلامة التجارية في الولايات المتحدة الأمريكية والعديد من البلدان الأوروبية. حصلت منتجات Hobas على تقدير عالمي لجودتها الممتازة. تصنع أنابيب GRT مع غلاف بوليستر باستخدام تقنية الصب بالطرد المركزي من الألياف الزجاجية وراتنجات البوليستر غير المشبعة.
خصائص أنابيب Hobas المركبة:
- قطر - 150-2900 مم ؛
- فئة صلابة SN - 630-10000 ؛
- مستوى ضغط PN - 1-25 (PN1 - خط أنابيب بلا ضغوط) ؛
- وجود بطانة داخلية مضادة للتآكل ؛
- مقاومة الأحماض على نطاق واسع من الأس الهيدروجيني.
تم إنشاء إنتاج الأجزاء على شكل: المرفقين والمحولات والأنابيب ذات الحواف والقمصان.
الشركة المصنعة رقم 2 - شركة Steklokompozit
أنشأت شركة "Steklokompozit" خطًا لإنتاج أنابيب الألياف الزجاجية Flowtech ، تكنولوجيا الإنتاج - اللف المستمر.
المعدات التي تنطوي على إمدادات مزدوجة من المواد الراتنجية. تستخدم الراتنجات عالية التقنية لوضع الطبقة الداخلية ، ويتم تطبيق تركيبة أرخص على الطبقة الهيكلية. تسمح التقنية بترشيد استهلاك المواد وتقليل تكلفة الإنتاج.
الشركة المصنعة رقم 3 - ماركة أميانتيت
المكونات الرئيسية لأنابيب Flowtite من أميانتيت هي الألياف الزجاجية وراتنج البوليستر والرمل. التقنية المستخدمة هي اللف المستمر ، مما يوفر إنشاء خط أنابيب متعدد الطبقات.
يتكون هيكل الألياف الزجاجية من ست طبقات:
- غير المنسوجة لف الشريط الخارجي ؛
- طبقة الطاقة - الألياف الزجاجية المفرومة + الراتنج ؛
- الطبقة الوسطى - الألياف الزجاجية + الرمل + راتنج البوليستر ؛
- طبقة الطاقة المتكررة
- تبطين الخيوط الزجاجية والراتنج ؛
- طلاء واقي من الألياف الزجاجية غير المنسوجة.
أظهرت الدراسات مقاومة عالية للتآكل - بالنسبة لـ 100 ألف دورة من الحصى ، كان فقدان الطلاء الواقي 0.34 ملم.
الشركة المصنعة رقم 4 - بوليك
تقوم شركة Polyek LLC بإجراء تعديلات مختلفة على منتجات أنابيب الألياف الزجاجية Fpipes. تتيح لك تقنية التصنيع (الملف المائل الطولي والعرضي المائل) إنشاء أنابيب ثلاثية الطبقات يصل قطرها إلى 130 سم.
تشارك المواد البوليمرية المركبة في إنشاء أنابيب التغليف ووصلات أعمدة رفع المياه وخطوط أنابيب إمدادات المياه وأنظمة التدفئة.
بالإضافة إلى أنابيب الألياف الزجاجية ، يقدم السوق الكثير من المنتجات من مواد أخرى - الفولاذ والنحاس والبولي بروبيلين والبلاستيك والبولي إيثيلين ، إلخ. والتي ، بسبب سعرها الأكثر بأسعار معقولة ، يتم استخدامها بنشاط في مجالات مختلفة من الاستخدام اليومي - تركيب التدفئة وإمدادات المياه والصرف الصحي والتهوية وغيرها.
يمكنك التعرف على خصائص الأنابيب من مواد مختلفة في مقالاتنا التالية:
- الأنابيب البلاستيكية: الأنواع والمواصفات وميزات التثبيت
- أنابيب ووصلات البولي بروبلين: أنواع منتجات PP لتجميع خطوط الأنابيب وطرق التوصيل
- أنابيب التهوية البلاستيكية للأغطية: الأنواع وخصائصها والتطبيق
- الأنابيب والتجهيزات النحاسية: الأنواع والعلامات وميزات ترتيب خط أنابيب النحاس
- أنابيب الصلب: الأنواع ، تشكيلة ، نظرة عامة على الخصائص التقنية والفروق الدقيقة في التركيب
استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع
تكنولوجيا التصنيع وجدوى استخدام أنابيب الألياف الزجاجية:
مقارنة بين تقنيات اللف المستمر والدفعي:
في المساكن الخاصة ، نادراً ما تستخدم أنابيب الألياف الزجاجية. السبب الرئيسي هو التكلفة العالية مقارنة بالنظائر البلاستيكية. ومع ذلك ، في المجال الصناعي ، تم تقدير جودة المركب ، وتم استبدال الخطوط المعدنية البالية إلى الألياف الزجاجية بشكل كبير.
هل لديك أي أسئلة بعد قراءة مقالنا؟ اسألهم في قالب التعليق - سيحاول خبراؤنا إعطاء إجابة شاملة.
أو ربما ترغب في استكمال المواد المقدمة مع البيانات أو الأمثلة ذات الصلة من التجربة الشخصية؟ يرجى كتابة رأيك تحت هذه المقالة.
في وقت من الأوقات ، لم أختار أنابيب الألياف الزجاجية المناسبة لإمدادات المياه والمشاكل ، بالطبع جلبوا لي الكثير. اشتكوا من الجسيمات لسبب ما في الماء ، لكنهم تدفقوا باستمرار.