Come scegliere i tubi in fibra di vetro: specifiche di produzione e una panoramica dei principali produttori

Grazie alla combinazione delle caratteristiche positive di vetro e polimeri, i tubi in fibra di vetro hanno prospettive di applicazione pressoché illimitate, dall'organizzazione dei condotti di ventilazione alla posa di percorsi petrolchimici.

In questo articolo, consideriamo le principali caratteristiche dei tubi in fibra di vetro, la marcatura, le tecniche di fabbricazione del composito polimerico e la composizione dei componenti del legante che determinano la portata del composito.

Diamo anche importanti criteri di selezione, prestando attenzione ai migliori produttori, perché un ruolo importante nella qualità dei prodotti è assegnato alle capacità tecniche e alla reputazione del produttore.

Caratteristiche generali della vetroresina

Fibra di vetro - un materiale plastico, che include componenti in fibra di vetro e un riempitivo legante (polimeri termoplastici e termoindurenti). Insieme a una densità relativamente bassa, i prodotti in fibra di vetro sono caratterizzati da buone proprietà di resistenza.

Gli ultimi 30-40 anni in fibra di vetro sono ampiamente utilizzati per la produzione di condotte per vari scopi.

Un composito polimerico è una degna alternativa a vetro, ceramica, metallo e cemento nella fabbricazione di strutture progettate per funzionare in condizioni estreme (petrolchimico, aviazione, produzione di gas, costruzione navale, ecc.)

Le autostrade uniscono le qualità del vetro e dei polimeri:

1. Peso leggero. Il peso medio in fibra di vetro è di 1,1 g / cc. Per fare un confronto, lo stesso parametro per acciaio e rame è molto più alto - rispettivamente 7,8 e 8,9.Grazie alla facilità, i lavori di installazione e trasporto del materiale sono facilitati.
2. Resistenza alla corrosione I componenti del composito hanno una bassa reattività, pertanto non sono soggetti a corrosione elettrochimica e decomposizione batterica. Questa qualità è un argomento decisivo a favore della vetroresina per i servizi pubblici sotterranei.
3. Elevate proprietà meccaniche. La resistenza alla trazione assoluta di un composito è inferiore a quella dell'acciaio, ma il parametro di resistenza specifica supera significativamente i polimeri termoplastici (PVC, HDPE).
4. Resistente agli agenti atmosferici. La gamma di temperature al contorno (-60 ° C .. + 80 ° C), il trattamento di tubi con uno strato protettivo di gelcoat fornisce l'immunità ai raggi UV. Inoltre, il materiale è resistente al vento (il limite è di 300 km / h). Alcuni produttori dichiarano la resistenza ai terremoti degli accessori per tubi.
5. Resistenza al fuoco. Il vetro non combustibile è il componente principale della fibra di vetro, quindi il materiale è difficilmente infiammabile. Durante la combustione, la diossina gassosa tossica non viene rilasciata.

La vetroresina ha una bassa conduttività termica, il che spiega le sue qualità termoisolanti.

Gli svantaggi dei tubi compositi: suscettibilità all'abrasione, formazione di polvere cancerogena dovuta alla lavorazione meccanica e costo elevato rispetto alla plastica

Man mano che le pareti interne si consumano, le fibre si espongono e si rompono - le particelle possono entrare nel mezzo trasportato.

Tecnologie di produzione di tubi in fibra di vetro

Le caratteristiche fisico-meccaniche del prodotto finito dipendono dalla tecnica di produzione. I raccordi compositi sono fabbricati in quattro modi diversi: estrusione, pultrusione, fusione centrifuga e avvolgimento.

Tecnologia n. 1 - Estrusione

L'estrusione è un processo tecnologico basato sulla forzatura continua di un materiale simile alla pasta o altamente viscoso attraverso uno strumento di formatura. La resina viene miscelata con fibra di vetro frantumata e un indurente per plastica, quindi immessa nell'estrusore.

Il prodotto finito non ha un telaio di rinforzo continuo, poiché il legante viene riempito casualmente con fibra di vetro. L'assenza di "armopoyas" influisce sulla riduzione della resistenza del tubo

La linea di estrusione ad alte prestazioni consente di ottenere prodotti compositi senza telaio a basso prezzo, ma la domanda è limitata a causa delle basse proprietà meccaniche. La base della matrice polimerica è il polipropilene e il polietilene.

Tecnologia n. 2 - Pultrusione

Pultrusion è una tecnologia per la produzione di elementi lunghi compositi di piccolo diametro con una sezione trasversale costante. Passando attraverso lo stampo riscaldante per stampi (+140 ° С), i dettagli vengono “estratti” da materiale in fibra di vetro impregnato con resina termoindurente.

A differenza del processo di estrusione, in cui la pressione è l'influenza determinante, nell'unità pultrusive questo ruolo è giocato dall'effetto di trazione.

Le principali unità operative dell'impianto di pultrusione: complesso di approvvigionamento di fibre, serbatoio polimerico, dispositivo di preformatura, termo-stampo, nastro di trazione e macchina da taglio

Processo tecnologico:

1. I filamenti fibrosi delle bobine vengono immessi in un bagno polimerico, dove sono impregnati di resine termoplastiche.
2. Le fibre lavorate passano attraverso un'unità di preformatura: i fili sono allineati e acquisiscono la forma desiderata.
3. Il polimero non polimerizzato entra nella matrice. A causa di numerosi riscaldatori, viene creata una modalità ottimale per la polimerizzazione e viene selezionata la velocità di trazione.

Il prodotto indurito viene trainato da una macchina trainatrice e tagliato in segmenti.

Caratteristiche distintive della tecnologia pultrusa:

• polimeri accettabili - resina epossidica, resine poliestere, vinili;
• velocità di trazione - l'uso di innovativi polimeri "pultrusi" ottimizzati consente di accelerare la brocciatura fino a 4-6 m / min. (standard - 2-3 m / min.);
• run-up run: minimo - 3,05 * 1 m (forza di trazione fino a 5,5 t), massimo - 1,27 * 3,05 m (forza - 18 t).

L'uscita è un tubo con pareti esterne ed interne perfettamente lisce, ad alto livello e indicatori di resistenza.

Le caratteristiche della vetroresina ottenute con il metodo della pultrusione: sollecitazione a flessione di rottura - 700-1240 MPa, conducibilità termica - 0,35 W / sq. ° C, grado di elasticità a trazione - 21-41 GPa

Gli svantaggi del metodo non riguardano la qualità del prodotto originale, ma la tecnologia stessa. Argomenti "contro": l'alto costo e la durata del processo di produzione, l'incapacità di produrre tubi di grande diametro progettati per carichi significativi.

Tecnologia n. 3 - Colata centrifuga

Società svizzera Hobas tecnica di formatura centrifuga sviluppata e brevettata. In questo caso, la produzione viene effettuata dalla parete esterna del tubo a quella interna utilizzando una forma rotante. La composizione della pipeline comprende: traini di vetro frantumato, resine di sabbia e poliestere.

Le materie prime vengono immesse in una matrice rotante: si forma la struttura della superficie esterna della tubazione. Man mano che la produzione procede, i componenti solidi, il riempitivo e la fibra di vetro vengono miscelati con la resina liquida - la polimerizzazione procede più rapidamente sotto l'influenza del catalizzatore.

Di conseguenza, si formano pareti lisce multistrato. Grazie alla tecnica "a spruzzo" centrifuga, la struttura del tubo è monolitica, omogenea senza delaminazione e particelle gassose

Ulteriori vantaggi:

• elevata precisione delle dimensioni del prodotto originale (la sezione interna della forma rotante corrisponde al diametro esterno del prodotto finito);
• la capacità di lanciare un muro di qualsiasi spessore;
• elevata rigidità dell'anello del composito polimerico;
• ottenere una superficie liscia all'esterno e all'interno dei raccordi.

Lo svantaggio della produzione centrifuga di tubi in fibra di vetro è l'intensità energetica e l'alto costo del prodotto finale.

Tecnologia n. 4 - avvolgimento progressivo

La tecnica più popolare è l'avvolgimento continuo.Il tubo viene creato alternando il mandrino con fibra di vetro con polimeri con processi di raffreddamento. Il metodo di produzione ha diverse sottospecie.

Tecnologia ad anello a spirale

L'impilatore di fibre è un anello speciale, sulla cui circonferenza ci sono filiere con fili.

L'elemento di lavoro si sposta continuamente lungo l'asse del telaio mobile e distribuisce le fibre lungo le linee elicoidali.

Quando si modifica la velocità di rotazione del telaio e il movimento dell'impilatore, l'angolo delle fibre di vetro. Alle estremità del tubo, l'anello funziona in modalità "inversa" e mette i fili con una pendenza minima

I principali vantaggi del metodo:

• forza uniforme su tutta la superficie dell'autostrada;
• eccellente tolleranza ai carichi di trazione - sono escluse le crepe;
• creazione di prodotti di diametro variabile e sezioni trasversali con una configurazione complessa.

Questa tecnica consente di ottenere tubi ad alta resistenza progettati per il funzionamento ad alta pressione (reti di ingegneria pompa-compressore).

Avvolgimento a spirale del nastro

La tecnica è simile alla precedente, la differenza è che l'impilatore alimenta uno stretto nastro di fibre. Un denso strato di rinforzo si ottiene aumentando il numero di passaggi.

Attrezzature più economiche sono coinvolte nella produzione rispetto al metodo dell'anello a spirale, ma un paio di svantaggi significativi sono inerenti all'avvolgimento del "nastro":

• prestazione limitata;
• la posa libera delle fibre riduce la resistenza della tubazione.

Il metodo del nastro a spirale è rilevante nella produzione di raccordi per basse e moderate pressioni.

Metodo longitudinale-trasversale

Viene eseguito un avvolgimento continuo: l'impilatore posiziona contemporaneamente le fibre longitudinali e trasversali. Non c'è movimento inverso.

Sotto il mandrino rotante, le bobine mobili vengono utilizzate per alimentare le fibre di rinforzo longitudinali. Nella produzione di tubi volumetrici, è necessario utilizzare un gran numero di bobine

Caratteristiche del metodo:

• Viene utilizzato principalmente durante la creazione di tubi con una sezione trasversale fino a 75 mm;
• esiste la possibilità di tensionare i fili assiali, grazie alla quale si ottiene la resistenza, come nel metodo a spirale.

La tecnologia trasversale longitudinale è altamente produttiva. Le macchine consentono di modificare il rapporto tra rinforzo assiale e anulare in un ampio intervallo.

Tecnologia longitudinale trasversale inclinata

Lo sviluppo degli ingegneri di Kharkov è richiesto tra i produttori nazionali. Durante l'avvolgimento incrociato, l'impilatore mostra un "velo" costituito da un fascio di fili del legante. Il nastro viene alimentato al telaio con un leggero angolo di sovrapposizione con il precedente rinforzo dell'anello di rotazione.

Al completamento della lavorazione dell'intero mandrino, le fibre vengono arrotolate dai rulli: i resti dei polimeri leganti vengono rimossi, il rivestimento di rinforzo viene compattato.

Il rotolamento consente di ottenere il contenuto minimo di plastica richiesto. La percentuale di vetro nel composito indurito è di circa l'80%, un risultato ottimale che offre alta resistenza e bassa infiammabilità

Caratteristiche del rotolamento a strati incrociati:

• tenuta in vetroresina;
• diametro illimitato dei tubi prodotti;
• elevate proprietà dielettriche dovute all'assenza di rinforzi continui lungo l'asse.

Il modulo elastico della fibra di vetro "cross layer" è inferiore al parametro simile di altre tecniche. A causa del rischio di fessurazioni interstrato, il metodo non è possibile quando si creano condotte ad alta pressione.

Parametri di selezione del tubo in fibra di vetro

La scelta dei tubi compositi in vetro si basa sui seguenti criteri: rigidità e pressione di progetto, tipo di componente legante, caratteristiche strutturali delle pareti e metodo di connessione. Parametri significativi sono indicati nei documenti di accompagnamento e su ciascuna provetta - marcatura abbreviata.

Rigidità e pressione nominale

La rigidità della fibra di vetro determina la capacità del materiale di resistere a carichi esterni (gravità del suolo, traffico) e pressione sulle pareti dall'interno.Secondo la standardizzazione ISO, i raccordi per tubi sono classificati in diverse classi di rigidità (SN).

Il livello massimo ammissibile di pressione di esercizio per ciascuna delle classi: SN 2500 - 0,4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2,5 MPa

Il grado di rigidità aumenta all'aumentare dello spessore delle pareti del tubo in fibra di vetro.

La classificazione per pressione nominale (PN) riflette la gradazione dei prodotti rispetto a una pressione del liquido sicura a una temperatura di +20 ° C per l'intera durata di servizio (circa 50 anni). L'unità di misura per PN è MPa.

Alcuni produttori, come Hobas, indicano caratteristiche combinate per due parametri (pressione e rigidità) attraverso una frazione. I tubi con una pressione di esercizio di 0,4 MPa (classe PN - 4) con un grado di rigidità (SN) di 2500 Pa saranno contrassegnati - 4/2500.

Tipo di legante

Le proprietà operative del tubo dipendono in gran parte dal tipo di legante. Nella maggior parte dei casi vengono utilizzati additivi poliestere o epossidici.

Caratteristiche dei leganti PEF

Le pareti sono formate da resine poliestere termoindurenti rinforzate con fibra di vetro e additivi sabbia.

I polimeri utilizzati hanno importanti qualità:

• bassa tossicità;
• indurimento a temperatura ambiente;
• accoppiamento affidabile con fibre di vetro;
• inerzia chimica.

I tubi compositi con polimeri PEF non sono soggetti a corrosione e mezzi aggressivi.

Campo di applicazione: alloggi e servizi comunali, presa d'acqua, conduttura di impianti di depurazione, fognatura industriale e domestica. Limitazioni operative: temperatura superiore a +90 ° С, pressione superiore a 32 atmosfere

Caratteristiche epossidiche

Un legante conferisce al materiale una maggiore resistenza. Il limite di temperatura dei compositi con epossidi è fino a +130 ° С e la pressione massima è di 240 atmosfere.

Un ulteriore vantaggio è la conduttività termica quasi zero, quindi il tronco assemblato non richiede un ulteriore isolamento termico.

I tubi di questa classe costeranno più dei prodotti PEF. Di norma, le condotte in vetroresina con un legante epossidico sono utilizzate nell'industria petrolifera e del gas, nell'industria petrolchimica e nell'organizzazione delle infrastrutture dei porti marittimi

Progettazione di pareti di tubi compositi

Secondo il design, si distinguono: tubi in vetroresina a uno, due e tre strati.

Caratteristiche dei prodotti a strato singolo

I tubi non hanno un rivestimento protettivo rivestito, a causa del quale sono di basso costo. Caratteristiche dei raccordi: incapacità di utilizzo in regioni con terreno difficile e clima rigido.

Inoltre, questi prodotti richiedono un'attenta installazione: scavare un grande volume di trincea, organizzare un "cuscino" sabbioso. Ma la stima del lavoro di installazione sta aumentando per questo motivo.

Caratteristiche dei tubi a doppio strato

I prodotti all'interno sono rivestiti con un rivestimento in film - polietilene ad alta pressione. La protezione aumenta la resistenza chimica e migliora la tenuta della linea sotto carichi esterni.

Tuttavia, il funzionamento dei raccordi nei gasdotti ha rivelato i punti deboli delle modifiche a due strati:

• mancanza di adesione tra lo strato strutturale e il rivestimento - violazione della solidità delle pareti;
• deterioramento dell'elasticità del film protettivo a temperature inferiori allo zero.

Quando si trasporta un mezzo contenente gas, il rivestimento può delaminarsi.

Lo scopo del gasdotto a due strati è il trasporto di masse di gas. I tubi compositi sono adatti per il pompaggio di acque reflue, posa di fognature e condutture idriche

Parametri del tubo a tre strati

Struttura del tubo in fibra di vetro:

1. Strato polimerico esterno (1-3 mm di spessore) - aumento della resistenza meccanica e chimica.
2. Strato strutturale - strato strutturale responsabile della resistenza del prodotto.
3. Liner (spessore 3-6 mm) - calotta interna in fibra di vetro.

Lo strato interno fornisce morbidezza, tenuta e leviga le fluttuazioni cicliche della pressione interna.

Le caratteristiche fisico-meccaniche dei tubi in fibra di vetro a tre strati ne consentono l'uso in vari settori per il trasporto di fluidi contenenti gas e liquidi

Metodo di aggancio in fibra di vetro

Secondo il metodo di connessione, l'assortimento di raccordi per tubi in composito è diviso in 4 gruppi.

Gruppo n. 1 - docking con punte

Le guarnizioni di gomma elastica sono montate in scanalature di accoppiamento sulle punte delle estremità dei tubi. Gli anelli di atterraggio sono formati su apparecchiature con controllo elettronico, garantendo l'accuratezza della loro posizione e dimensioni.

A seconda della posizione della rete di ingegneria e del tipo di mezzo di trasporto, viene selezionato il tipo di sigillante per gomma. Gli accessori per tubi sono dotati degli anelli necessari

Gruppo n. 2 - spina-spina con sigillo e tappo

Quando si organizza un'autostrada terrestre, è necessario compensare l'effetto delle forze assiali sulla tubazione. A tale scopo, oltre al sigillo, viene posto un arresto. L'elemento è costituito da un cavo metallico, polivinilcloruro o poliammide.

Il tappo è installato nelle scanalature anulari attraverso il foro della presa sull'estremità del prigioniero. Il limitatore non consente il movimento assiale degli elementi del tronco

Gruppo n. 3 - attacco flangiato

Aggancio di una tubazione composita con raccordi o tubi metallici. Le dimensioni di collegamento delle flange in fibra di vetro sono regolate GOST 12815-80.

Per il fissaggio della flangia alla base del tubo, viene fornito uno speciale "piede" con fori per elementi di fissaggio. La larghezza delle flange di collegamento dipende dai parametri della tubazione

Gruppo n. 4 - Fissaggio adesivo

Metodo di connessione inseparabile: la composizione dei materiali di rinforzo del vetro con l'aggiunta di un componente in poliestere di indurimento a freddo viene applicata alle punte. Il metodo fornisce forza e tenuta della linea.

Marcatura dello strato interno protettivo

La metodologia per la produzione di prodotti per tubi consente di produrre prodotti con diversa composizione dello strato interno, che determina la resistenza della linea al mezzo trasportato.

La varietà di prodotti è divisa in 4 gruppi. I tubi in fibra di vetro HP resistono con calma al normale pompaggio di liquidi fino a +90 ° C, mentre il pH finale non deve superare i 14

I produttori nazionali applicano la seguente marcatura dei rivestimenti protettivi.

La lettera indica l'uso accettabile:

• la - trasporto di liquidi con abrasivi;
• P - fornitura e scarico di acqua fredda, compreso bere;
• X - uso consentito in ambienti chimicamente aggressivi di gas e liquidi;
• D - sistemi di approvvigionamento di acqua calda (limite 75 ° C);
• C - altri liquidi, compresi quelli con elevata acidità.

Il rivestimento protettivo viene applicato con uno strato fino a 3 mm.

Panoramica dei prodotti dei principali produttori

Tra la varietà di prodotti presentati ci sono marchi rinomati con molti anni di reputazione positiva. Questi includono prodotti di aziende: Hobas (Svizzera), Steklokompozit (Russia), Amiantit (una società dell'Arabia Saudita con stabilimenti produttivi in ​​Germania, Spagna, Polonia), Ameron International (USA).

Giovani e promettenti produttori di tubi compositi in fibra di vetro: Polyek (Russia), Arpipe (Russia) e Stabilimento in fibra di vetro (Russia).

Produttore n. 1 - Marchio HOBAS

Le fabbriche di marca si trovano negli Stati Uniti e in molti paesi europei. I prodotti Hobas hanno guadagnato il riconoscimento mondiale per la loro eccellente qualità. I tubi in GRT con un legante poliestere sono realizzati con la tecnica di colata centrifuga di resine poliestere vetrate e insature.

I sistemi di tubazioni Hobas sono ampiamente utilizzati in fognature, complessi di drenaggio e idraulici, condutture industriali e centrali idroelettriche. Posa al suolo consentita, posizionamento mediante microtunnel e metodo di trazione

Caratteristiche dei tubi compositi Hobas:

• diametro - 150-2900 mm;
• Classe di rigidità SN: 630-10 000;
• Livello di pressione PN - 1-25 (PN1 - tubazione senza pressione);
• la presenza di un rivestimento interno anticorrosivo;
• resistenza agli acidi in un ampio intervallo di pH.

È stata stabilita la produzione di pezzi sagomati: gomiti, adattatori, tubi flangiati e tee.

Produttore n. 2 - Steklokompozit company

La società "Steklokompozit" ha creato una linea per la produzione di tubi in fibra di vetro Flowtech, tecnologia di produzione - avvolgimento continuo.

Apparecchiature coinvolte con una doppia fornitura di sostanze resinose. Le resine high-tech vengono utilizzate per la posa dello strato interno e una composizione più economica viene applicata allo strato strutturale. La tecnica consente di razionalizzare il consumo di materiale e ridurre i costi di produzione.

La gamma di tubi Flowtech è di 300-3000 mm, la classe PN è 1-32. Riprese standard - 6, 12 m. Su richiesta è possibile la produzione entro 0,3-21 m

Produttore n. 3 - Marchio Amiantit

I componenti principali dei tubi Flowtite di Amiantit sono vetroresina, resina poliestere, sabbia. La tecnica utilizzata è l'avvolgimento continuo, che prevede la creazione di una conduttura multistrato.

La struttura della vetroresina comprende sei strati:

• avvolgimento esterno nastro non tessuto;
• strato di potenza - fibra di vetro tritata + resina;
• strato intermedio - fibra di vetro + sabbia + resina poliestere;
• strato di potenza ripetuta;
• rivestimento di fili di vetro e resina;
• rivestimento protettivo in fibra di vetro non tessuto.

Gli studi hanno dimostrato un'elevata resistenza all'abrasione: per 100 mila cicli di ghiaia, la perdita di rivestimento protettivo è stata di 0,34 mm.

La classe di resistenza dei prodotti Flowtite è 2500 - 10000, è possibile produrre tubi SN-30000 su ordinazione. Pressione di esercizio - 1-32 atmosfere, velocità di flusso massima - 3 m / s (per acqua pulita - 4 m / s)

Produttore n. 4 - Polyec

Polyek LLC apporta varie modifiche ai prodotti per tubi in fibra di vetro Fpipes. La tecnica di fabbricazione (avvolgimento longitudinale-trasversale obliquo continuo) consente di creare tubi a tre strati con un diametro fino a 130 cm.

I materiali compositi polimerici sono coinvolti nella creazione di tubi di rivestimento, collegamenti di colonne di sollevamento dell'acqua, condotte di approvvigionamento idrico e sistemi di riscaldamento.

La gamma di nomenclature dei tubi per fognatura in vetroresina è di 62,5-300 mm, prodotti ad alta pressione - 62,5-200 mm, condotti di ventilazione - 200-300 mm, involucro di pozzo - 70-200 mm

Oltre ai tubi in fibra di vetro, il mercato offre molti prodotti di altri materiali: acciaio, rame, polipropilene, plastica, polietilene, ecc. Che, grazie al suo prezzo più conveniente, sono attivamente utilizzati in varie aree dell'uso quotidiano - installazione di riscaldamento, fornitura di acqua, fognature, ventilazione e altro ancora.

Puoi conoscere le caratteristiche dei tubi di vari materiali nei nostri articoli seguenti:

• Tubi di plastica: tipi, specifiche, caratteristiche di installazione
• Tubi e raccordi in polipropilene: tipi di prodotti in PP per l'assemblaggio di tubazioni e metodi di connessione
• Tubi di ventilazione in plastica per cappe: tipi, loro caratteristiche, applicazione
• Tubi e raccordi in rame: tipi, marcatura, caratteristiche della disposizione di una tubazione in rame
• Tubi d'acciaio: tipi, assortimento, panoramica delle caratteristiche tecniche e sfumature di montaggio

Conclusioni e video utili sull'argomento

Tecnologia di produzione e fattibilità dell'utilizzo di tubi in fibra di vetro:

Confronto tra tecniche di avvolgimento continuo e discontinuo:

Nelle abitazioni private, i tubi in fibra di vetro sono usati abbastanza raramente. Il motivo principale è l'alto costo rispetto alle controparti in plastica. Tuttavia, nella sfera industriale, la qualità del composito è stata apprezzata e vengono sostituite le logiche linee metalliche in fibra di vetro.

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