Как да изберем фибростъклени тръби: спецификата на производството и преглед на водещите производители

Благодарение на комбинацията от положителните характеристики на стъклото и полимерите, тръбите от фибростъкло имат почти неограничени перспективи за приложение - от подреждането на вентилационни канали до полагането на нефтохимични маршрути.

В тази статия разглеждаме основните характеристики на тръбите от фибростъкло, маркиране, техники за производство на полимерни композити и състава на свързващите компоненти, които определят обхвата на композита.

Ние също така даваме важни критерии за подбор, като обръщаме внимание на най-добрите производители, защото важна роля в качеството на продуктите е отредена на техническите възможности и репутацията на производителя.

Общи характеристики на фибростъкло

Фибростъкло - пластмасов материал, който включва компоненти от фибростъкло и свързващ пълнител (термопластични и термореактивни полимери). Наред с относително ниска плътност, продуктите от фибростъкло се характеризират с добри якостни свойства.

Последните 30-40 години фибростъкло се използва широко за производството на тръбопроводи за различни цели.

Полимерният композит е достойна алтернатива на стъкло, керамика, метал и бетон при производството на конструкции, проектирани да работят в екстремни условия (нефтохимикали, авиация, производство на газ, корабостроене и др.)

Магистралите съчетават качествата на стъклото и полимерите:

1. Леко тегло. Средното тегло на фибростъклото е 1,1 g / cc. За сравнение, един и същ параметър за стомана и мед е много по-висок - съответно 7,8 и 8,9.Благодарение на лекотата, инсталационните работи и транспортирането на материали са улеснени.
2. Корозионна устойчивост Компонентите на композита имат ниска реактивност, поради което те не са подложени на електрохимична корозия и бактериално разлагане. Това качество е решаващ аргумент в полза на фибростъкло за подземни комунални услуги.
3. Високи механични свойства. Абсолютната якост на опън на композит е по-ниска от тази на стоманата, но параметърът на специфичната якост значително надвишава термопластичните полимери (PVC, HDPE).
4. Устойчив на атмосферни влияния Диапазонът на граничните температури (-60 ° C .. + 80 ° C), обработката на тръбите със защитен слой гелкот осигурява имунитет срещу UV лъчи. В допълнение, материалът е устойчив на вятър (ограничението е 300 км / ч). Някои производители твърдят, че устойчивостта на земетресения на тръбните фитинги.
5. Огнеустойчивост. Незапалимото стъкло е основният компонент на фибростъклото, така че материалът е трудно запалим. При изгаряне токсичният газов диоксин не се отделя.

Фибростъклото има ниска топлопроводимост, което обяснява неговите топлоизолационни качества.

Недостатъците на композитни тръби: податливост на абразия, образуване на канцерогенен прах поради механична обработка и висока цена в сравнение с пластмасовите

Тъй като вътрешните стени се износват, влакната стават изложени и се разрушават - частиците могат да влязат в транспортираната среда.

Технологии за производство на тръби от фибростъкло

Физико-механичните характеристики на готовия продукт зависят от производствената техника. Композитните фитинги се произвеждат по четири различни начина: екструзия, пултрузия, центробежно леене и навиване.

Технология №1 - екструзия

Екструзията е технологичен процес, основан на непрекъснатото форсиране на пастообразен или силно вискозен материал чрез формовъчен инструмент. Смолата се смесва с натрошени фибростъкло и пластмасов втвърдител и след това се подава в екструдера.

Готовият продукт няма непрекъсната армираща рамка, тъй като свързващото вещество се пълни произволно с фибростъкло. Отсъствието на "армопои" влияе на намаляването на якостта на тръбата

Високоефективната линия за екструдиране ви позволява да получите безкомпонентни композитни продукти на ниска цена, но търсенето за нея е ограничено поради ниските механични свойства. Основата на полимерната матрица е полипропилен и полиетилен.

Технология № 2 - Пултрузия

Pultrusion е технология за производство на композитни дълги елементи с малък диаметър с постоянно напречно сечение. Преминавайки през нагретата формоваща матрица (+140 ° С), детайлите се „издърпват“ от материал от фибростъкло, импрегниран с термореактивна смола.

За разлика от процеса на екструдиране, където налягането е определящото влияние, в пултрузивната единица тази роля се играе от дърпащия ефект.

Основните работни единици на пултрузионната инсталация: комплекс за подаване на влакна, полимерен резервоар, устройство за предварително формоване, термоформа, теглища лента и машина за рязане

Технологичен процес:

1. Влакнестите нишки от серпентините се подават в полимерна баня, където се импрегнират с термопластични смоли.
2. Обработените влакна преминават през блок за предварително формоване - нишките се подравняват и придобиват желаната форма.
3. Невтвърден полимер влиза в матрицата. Благодарение на няколко нагревателя се създава оптимален режим за полимеризация и се избира скоростта на дърпане.

Втвърденият продукт се изтегля от дърпаща машина и се нарязва на сегменти.

Отличителни черти на многоградната технология:

• приемливи полимери - епоксидни, полиестерни смоли, винили;
• скорост на дърпане - използването на иновативни оптимизирани "многоградни" полимери ви позволява да ускорите разширяването до 4-6 m / min. (стандартно - 2-3 м / мин.);
• тичам: минимум - 3,05 * 1 m (сила на дърпане до 5,5 t), максимална - 1,27 * 3,05 m (сила - 18 t).

Изходът е тръба с идеално гладки външни и вътрешни стени, на високо ниво и показатели за здравина.

Характеристиките на фибростъкло, получени по метода на пултрузия: разрушаващо напрежение при огъване - 700-1240 МРа, топлопроводимост - 0,35 W / кв.м ° C, степента на еластичност на опън - 21-41 GPa

Недостатъците на метода не се отнасят до качеството на оригиналния продукт, а до самата технология. Аргументи „против“: високата цена и продължителността на производствения процес, невъзможността за производство на тръби с голям диаметър, проектирани за значителни товари.

Технология # 3 - Центробежно леене

Швейцарска компания ХОБАС разработена и патентована техника за центробежно формоване. В този случай производството се извършва от външната стена на тръбата до вътрешната чрез използване на въртяща се форма. Съставът на тръбопровода включва: натрошени стъклени тегличи, пясък и полиестерни смоли.

Суровините се подават във въртяща се матрица - образува се структурата на външната повърхност на тръбопровода. С течение на производството твърдите компоненти, пълнителят и фибростъклото се смесват с течната смола - полимеризацията протича по-бързо под въздействието на катализатора.

В резултат на това се формират многослойни гладки стени. Благодарение на центробежната техника на "пръскане", структурата на тръбата е монолитна, хомогенна, без разлагане и газообразни частици

Допълнителни предимства:

• висока точност на размерите на оригиналния продукт (вътрешната секция на въртящата се форма съответства на външния диаметър на готовия продукт);
• способността за отливане на стена с всякаква дебелина;
• висока твърдост на пръстена на полимерния композит;
• получаване на гладка повърхност отвън и вътре в тръбните фитинги.

Недостатъкът на центробежното производство на фибростъклени тръби е енергоемкостта и високата цена на крайния продукт.

Технология № 4 - прогресивно навиване

Най-популярната техника е непрекъснатото навиване.Тръбата е създадена чрез редуване на дорника с фибростъкло с полимери с процеси на охлаждане. Методът на производство има няколко подвида.

Спирална технология за пръстени

Стъкленият влакно е специален пръстен, по обиколката на който има спинерети с нишки.

Работният елемент непрекъснато се движи по оста на подвижната рамка и разпределя влакната по спиралните линии.

При промяна на скоростта на въртене на рамката и движението на уреда, ъгъла на стъклените влакна. В краищата на тръбата пръстенът работи в режим "обратен" и поставя нишките с минимален наклон

Основните предимства на метода:

• равномерна здравина по цялата повърхност на магистралата;
• отлична поносимост на натоварвания при опън - пукнатините са изключени;
• създаване на продукти с променлив диаметър и напречни сечения със сложна конфигурация.

Тази техника дава възможност за получаване на тръби с висока якост, проектирани за работа под високо налягане (инженерни мрежи от помпа-компресор).

Спирална намотка на лента

Техниката е подобна на предходната, разликата е, че уредът подава тясна лента от влакна. Плътният укрепващ слой се постига чрез увеличаване на броя на проходите.

По-евтино оборудване участва в производството, отколкото при метода на спираловидния пръстен, но няколко значителни недостатъци са присъщи на намотката на "лентата":

• ограничена производителност;
• хлабавото полагане на влакна намалява здравината на тръбопровода.

Методът със спираловидна лента е от значение при производството на тръбни фитинги за ниско, умерено налягане.

Надлъжен-напречен метод

Извършва се непрекъснато навиване - стакърът поставя едновременно надлъжните и напречните влакна. Няма обратно движение.

Под въртящия дорник движещите се намотки се използват за захранване на надлъжни подсилващи влакна. При производството на обемни тръби се изисква да се използва голям брой макари

Характеристики на метода:

• Използва се главно при създаване на тръби с напречно сечение до 75 мм;
• съществува възможност за опъване на осевите нишки, поради което се постига якост, както при метода на спиралата.

Надлъжната напречна технология е с висока производителност. Машините ви позволяват да променяте съотношението на аксиална и пръстеновидна армировка в широк диапазон.

Наклонена напречна надлъжна технология

Развитието на харковските инженери е търсено сред местните производители. При намотаване с кръстосано навиване, уредът показва „воал“, състоящ се от сноп от свързващи нишки. Лентата се подава към рамката под лек ъгъл на припокриване с предишния завой - укрепване на пръстена.

След приключване на обработката на целия дорник, влакната се навиват с ролки - остатъците от свързващите полимери се отстраняват, укрепващото покритие се уплътнява.

Rolling ви позволява да постигнете минимално необходимото пластмасово съдържание. Делът на стъклото в втвърдения композит е около 80% - оптимален резултат, който осигурява висока якост и ниска запалимост

Характеристики на кръстосаните валци:

• стъклопласт;
• неограничен диаметър на произведените тръби;
• високи диелектрични свойства поради липсата на непрекъсната армировка по оста.

Модулът на еластичността на „кръстосания“ фибростъкло е по-нисък от сходния параметър на другите техники. Поради риска от междинни пукнатини методът не е осъществим при създаване на тръбопроводи под високо налягане.

Параметри за избор на тръби от фибростъкло

Изборът на стъклени композитни тръби се основава на следните критерии: твърдост и конструктивно налягане, тип свързващ компонент, структурни особености на стените и метод на свързване. Значителните параметри са посочени в придружаващите документи, а на всяка тръба - съкратена маркировка.

Степен на твърдост и налягане

Сковаността на фибростъклото определя способността на материала да издържа на външни натоварвания (тежест на почвата, трафик) и натиск върху стените отвътре.Според ISO стандартизацията, тръбните фитинги се класифицират в няколко класа на твърдост (SN).

Максимално допустимото ниво на работно налягане за всеки от класовете: SN 2500 - 0,4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2,5 MPa

Степента на твърдост се увеличава с увеличаване на дебелината на стената на тръбата от фибростъкло.

Класификацията по номинално налягане (PN) отразява градацията на продуктите по отношение на безопасното налягане на течността при температура от +20 ° C през целия експлоатационен живот (около 50 години). Мерната единица за PN е MPa.

Някои производители, като Hobas, посочват комбинирани характеристики за два параметъра (налягане и коравина) чрез фракция. Ще бъдат маркирани тръби с работно налягане 0,4 MPa (клас PN - 4) със степен на твърдост (SN) от 2500 Pa - 4/2500.

Вид на свързващото вещество

Оперативните свойства на тръбата до голяма степен зависят от вида на свързващото вещество. В повечето случаи се използват полиестерни или епоксидни добавки.

Характеристики на свързващите елементи на PEF

Стените са оформени от термореактивни полиестерни смоли, подсилени с добавки от фибростъкло и пясък.

Използваните полимери имат важни качества:

• ниска токсичност;
• втвърдяване при стайна температура;
• надеждно свързване със стъклени влакна;
• химическа инертност.

Композитните тръби с PEF полимери не са обект на корозия и агресивни среди.

Обхват: жилищно-комунални услуги, водоснабдяване, тръбопровод на пречиствателни станции, промишлена и битова канализация. Работни ограничения: температура над +90 ° С, налягане над 32 атмосфери

Епоксидни характеристики

Свързващо вещество придава на материала повишена здравина. Температурната граница на композитите с епоксиди е до +130 ° С, а максималното налягане е 240 атмосфери.

Допълнително предимство е почти нулева топлопроводимост, така че сглобеният багажник не изисква допълнителна топлоизолация.

Тръбите от този клас ще струват повече от PEF продуктите. По правило тръбопроводите от фибростъкло с епоксидно свързващо вещество се използват в нефтената и газовата, нефтохимическата промишленост и в организацията на инфраструктурата на морските пристанища

Дизайн на стени от композитни тръби

Според дизайна те разграничават: едно-, дву- и трислойни фибростъклени тръби.

Характеристики на еднослойни продукти

Тръбите нямат защитно облицовано покритие, поради което са с ниска цена. Характеристики на тръбните фитинги: невъзможност за използване в региони с труден терен и суров климат.

Също така тези продукти изискват внимателна инсталация - изкопаване на голям обем окоп, подреждане на пясъчна "възглавница". Но оценката за монтажните работи се увеличава заради това.

Характеристики на двуслойните тръби

Продуктите вътре са облицовани с филмово покритие - полиетилен с високо налягане. Защитата увеличава химическата устойчивост и подобрява херметичността на линията при външни натоварвания.

Въпреки това, експлоатацията на арматурата в нефтопроводи разкри слабостите на двуслойните модификации:

• липса на сцепление между структурния слой и облицовката - нарушаване на здравината на стените;
• влошаване на еластичността на защитния филм при ниски температури.

При транспортиране на среда, съдържаща газ, облицовката може да се изплаши.

Целта на двуслойния газопровод е транспортирането на газови маси. Композитните тръби са подходящи за изпомпване на отпадни води, полагане на канализационни и водопроводи

Параметри на трислойна тръба

Структура от фибростъкло:

1. Външен полимерен слой (с дебелина 1-3 мм) - повишаване на механичната и химическата устойчивост.
2. Структурен слой - структурен слой, отговорен за здравината на продукта.
3. Обшивка (дебелина 3-6 мм) - вътрешна обвивка от фибростъкло.

Вътрешният слой осигурява гладкост, стегнатост и изглажда цикличните колебания на вътрешното налягане.

Физико-механичните характеристики на трислойните фибростъклени тръби позволяват използването им в различни индустрии за транспортиране на газосъдържащи и течни среди

Метод на докиране на фибростъкло

Според метода на свързване асортиментът от тръбни фитинги, изработени от композит, е разделен на 4 групи.

Група №1 - докинг с шипови връзки

Еластичните гумени уплътнения са монтирани в канали за чифтосване на шиповете на края на тръбата. Кацащите пръстени са оформени на оборудване с електронно управление, което гарантира точността на тяхното местоположение и размер.

В зависимост от местоположението на инженерната мрежа и вида на транспортиращата среда се избира типът гумен уплътнител. Тръбните фитинги са оборудвани с необходимите пръстени

Група №2 - гнездо-трън с уплътнение и запушалка

При уреждане на сухопътна магистрала е необходимо да се компенсира ефектът на аксиални сили върху тръбопровода. За целта в допълнение към уплътнението се поставя стоп. Елементът е изработен от метален кабел, поливинилхлорид или полиамид.

Пробката е монтирана в пръстеновидните канали през отвора на гнездото на края на шпилката. Ограничителят не позволява аксиално движение на елементите на багажника

Група № 3 - фланцова връзка

Докинг на композитен тръбопровод с фитинги или метални тръби. Свързващите размери на фланците от фибростъкло са регулирани ГОСТ 12815-80.

За фиксиране на фланец в основата на тръбата е предвиден специален „крак“ с отвори за крепежни елементи. Ширината на свързващите фланци зависи от параметрите на тръбопровода

Група № 4 - фиксиране на лепило

Неразделен метод на свързване - върху накрайниците се прилага съставът на подсилващи стъклени материали с добавяне на полиестерен компонент за „студено“ втвърдяване. Методът осигурява здравина и стегнатост на линията.

Маркиране на защитния вътрешен слой

Методиката за производство на тръбни продукти ви позволява да произвеждате продукти с различен състав на вътрешния слой, което определя устойчивостта на линията към транспортираната среда.

Разнообразието от стоки е разделено на 4 групи. Тръбите от фибростъкло на HP спокойно издържат на редовно изпомпване на течности до +90 ° C, докато крайното pH не трябва да надвишава 14

Вътрешните производители прилагат следната маркировка на защитни покрития.

Писмото показва приемливата употреба:

• А - транспортиране на течност с абразиви;
• P - подаване и изпускане на студена вода, включително питейна;
• X - допустима употреба в химически агресивни газови и течни среди;
• D - системи за захранване с гореща вода (граница 75 ° C);
• C - други течности, включително тези с висока киселинност.

Защитното покритие се нанася със слой до 3 мм.

Преглед на продуктите на водещи производители

Сред разнообразието от представени продукти има реномирани марки с дългогодишна положителна репутация. Те включват продукти на компании: Hobas (Швейцария), Steklokompozit (Русия), Amiantit (концерн от Саудитска Арабия с производствени мощности в Германия, Испания, Полша), Ameron International (САЩ).

Млади и перспективни производители на композитни тръби от фибростъкло: Polyek (Русия), Arpipe (Русия) и завод от фибростъкло (Русия).

Производител №1 - Марка HOBAS

Фабриките за търговски марки са разположени в САЩ и много европейски страни. Продуктите на Hobas спечелиха световно признание за отличното си качество. GRT тръбите с полиестерно свързващо вещество са направени с помощта на техниката на центробежно леене на фибростъкло и ненаситени полиестерни смоли.

Тръбните системи Hobas се използват широко в канализационни, дренажни и водопроводни комплекси, промишлени тръбопроводи и водноелектрически централи. Разрешено полагане на земята, поставяне чрез микротунел и метод на издърпване

Характеристики на композитни тръби Hobas:

• диаметър - 150-2900 мм;
• Клас на твърдост на SN - 630-10 000;
• Ниво на PN-налягане - 1-25 (PN1 - тръбопровод без налягане);
• наличието на антикорозионно покритие с вътрешна облицовка;
• киселинна устойчивост в широк диапазон на рН.

Установено е производството на оформени части: лакти, адаптери, фланцови тръби и тройници.

Производител №2 - компания Steklokompozit

Фирма "Стеклокомпозит" създаде линия за производство на фибростъклени тръби Flowtech, технология на производство - непрекъснато навиване.

Включено оборудване с двойна доставка на смолисти вещества. Високотехнологичните смоли се използват за полагане на вътрешния слой, а по-евтиният състав се нанася върху структурния слой. Техниката позволява да се рационализира потреблението на материал и да се намалят разходите за производство.

Обхватът на тръбите Flowtech е 300-3000 мм, клас PN е 1-32. Стандартни кадри - 6, 12 м. По заявка е възможно производство в рамките на 0,3-21 м

Производител №3 - марка Amiantit

Основните компоненти на тръбите Flowti на Amiantit са фибростъкло, полиестерна смола, пясък. Използваната техника е непрекъснато навиване, осигуряваща създаването на многослоен тръбопровод.

Структурата на фибростъклото включва шест слоя:

• външна намотка от нетъкана лента;
• захранващ слой - нарязан фибростъкло + смола;
• среден слой - фибростъкло + пясък + полиестерна смола;
• повтарящ се мощен слой;
• облицовка от стъклени нишки и смола;
• неткано покритие от фибростъкло.

Проучванията показват висока устойчивост на абразия - за 100 хиляди цикъла от чакъл загубата на защитно покритие е 0,34 мм.

Класът на якост на продуктите Flowtite е 2500 - 10000, възможно е да се произвеждат тръби SN-30000 по поръчка. Работно налягане - 1-32 атмосфери, максимална скорост на потока - 3 m / s (за чиста вода - 4 m / s)

Производител №4 - Polyec

Polyek LLC прави различни модификации на тръбите от фибростъкло Fpipes. Техниката на производство (непрекъснато наклонено надлъжно-напречно намотка) ви позволява да създавате трислойни тръби с диаметър до 130 см.

Полимерните композитни материали участват в създаването на обшивни тръби, връзки на водоподемни колони, водопроводни тръбопроводи и отоплителни системи.

Номенклатурният диапазон на канализационните тръби от фибростъкло е 62,5-300 мм, продуктите с високо налягане - 62,5-200 мм, вентилационните канали - 200-300 мм, корпусът на кладенеца - 70-200 мм

Освен тръби от фибростъкло, пазарът предлага много продукти от други материали - стомана, мед, полипропилен, пластмаса, полиетилен и др. Които, поради по-достъпната си цена, се използват активно в различни области на ежедневната употреба - монтаж на отопление, водоснабдяване, канализация, вентилация и др.

Можете да се запознаете с характеристиките на тръбите от различни материали в нашите следващи статии:

• Пластмасови тръби: видове, спецификации, характеристики на инсталацията
• Полипропиленови тръби и фитинги: видове ПП продукти за сглобяване на тръбопроводи и методи за свързване
• Пластмасови вентилационни тръби за качулки: видове, техните характеристики, приложение
• Медни тръби и фитинги: видове, маркировка, особености на подреждането на меден тръбопровод
• Стоманени тръби: видове, асортимент, преглед на техническите характеристики и нюансите на монтаж

Изводи и полезно видео по темата

Технология на производство и възможностите за използване на тръби от фибростъкло:

Сравнение на техники за непрекъснато и партидно навиване:

В частните жилища тръбите от фибростъкло се използват доста рядко. Основната причина е високата цена в сравнение с пластмасовите колеги. В индустриалната сфера обаче се оценява качеството на композита и износените метални линии към фибростъкло масово се заменят.

Имате ли въпроси, след като прочетете нашата статия? Попитайте ги в блока за коментари - нашите експерти ще се опитат да дадат изчерпателен отговор.

Или може би искате да допълнете представения материал със съответните данни или примери от личен опит? Моля, напишете мнението си под тази статия.