Como escolher tubos de fibra de vidro: especificações de produção e uma visão geral dos principais fabricantes

Graças à combinação das características positivas do vidro e dos polímeros, os tubos de fibra de vidro têm perspectivas de aplicação quase ilimitadas - desde a organização de dutos de ventilação até a colocação de rotas petroquímicas.

Neste artigo, consideramos as principais características dos tubos de fibra de vidro, marcação, técnicas de fabricação de compósitos de polímero e a composição dos componentes do ligante que determinam o escopo do compósito.

Também fornecemos critérios de seleção importantes, prestando atenção aos melhores fabricantes, porque um papel importante na qualidade dos produtos é atribuído às capacidades técnicas e à reputação do fabricante.

Características gerais da fibra de vidro

Fibra de vidro - um material plástico, que inclui componentes de fibra de vidro e um preenchedor de ligantes (polímeros termoplásticos e termofixos). Juntamente com uma densidade relativamente baixa, os produtos de fibra de vidro são caracterizados por boas propriedades de resistência.

Nos últimos 30-40 anos, a fibra de vidro é amplamente utilizada na fabricação de tubulações para diversos fins.

Um compósito polimérico é uma alternativa digna ao vidro, cerâmica, metal e concreto na fabricação de estruturas projetadas para operar em condições extremas (petroquímica, aviação, produção de gás, construção naval etc.)

As estradas combinam as qualidades de vidro e polímeros:

1. Peso leve. O peso médio da fibra de vidro é de 1,1 g / cc. Para comparação, o mesmo parâmetro para aço e cobre é muito maior - 7,8 e 8,9, respectivamente.Graças à facilidade, os trabalhos de instalação e transporte de material são facilitados.
2. Resistência à corrosão Os componentes do compósito têm baixa reatividade, portanto, não são submetidos a corrosão eletroquímica e decomposição bacteriana. Essa qualidade é um argumento decisivo a favor da fibra de vidro para as concessionárias subterrâneas.
3. Elevadas propriedades mecânicas. A resistência à tração absoluta de um compósito é inferior à do aço, mas o parâmetro de resistência específica excede significativamente os polímeros termoplásticos (PVC, HDPE).
4. Resistente às intempéries. A faixa de temperatura limite (-60 ° C + 80 ° C), o tratamento de tubos com uma camada protetora de gelcoat fornece imunidade aos raios UV. Além disso, o material é resistente ao vento (o limite é de 300 km / h). Alguns fabricantes alegam resistência a terremotos nos acessórios para tubos.
5. Resistência ao fogo. O vidro não combustível é o principal componente da fibra de vidro, portanto o material é dificilmente inflamável. Ao queimar, a dioxina gasosa tóxica não é liberada.

A fibra de vidro tem uma baixa condutividade térmica, o que explica suas qualidades de isolamento térmico.

As desvantagens dos tubos compostos: suscetibilidade à abrasão, formação de poeira cancerígena devido ao processamento mecânico e alto custo comparado ao plástico

À medida que as paredes internas se desgastam, as fibras ficam expostas e quebram - partículas podem entrar no meio transportado.

Tecnologias de fabricação de tubos de fibra de vidro

As características físico-mecânicas do produto acabado dependem da técnica de produção. Os acessórios compostos são fabricados de quatro maneiras diferentes: extrusão, pultrusão, fundição centrífuga e enrolamento.

Tecnologia # 1 - Extrusão

A extrusão é um processo tecnológico baseado no forçamento contínuo de um material pastoso ou altamente viscoso através de uma ferramenta de conformação. A resina é misturada com fibra de vidro triturada e um endurecedor de plástico, e depois alimentada na extrusora.

O produto acabado não possui uma estrutura de reforço contínua, pois o aglutinante é preenchido aleatoriamente com fibra de vidro. A ausência de "armopoyas" afeta a diminuição da resistência do tubo

A linha de extrusão de alto desempenho permite obter produtos compostos sem moldura a um preço baixo, mas a demanda é limitada devido às baixas propriedades mecânicas. A base da matriz polimérica é polipropileno e polietileno.

Tecnologia # 2 - Pultrusão

Pultrusion é uma tecnologia para a fabricação de elementos longos compostos de pequeno diâmetro com uma seção transversal constante. Passando pela matriz aquecedora de moldagem (+140 ° C), os detalhes são "puxados" para fora do material de fibra de vidro impregnado com resina termoendurecível.

Diferentemente do processo de extrusão, onde a pressão é a influência determinante, na unidade pultrusiva esse papel é desempenhado pelo efeito de tração.

As principais unidades de trabalho da instalação de pultrusão: um complexo de suprimento de fibras, um tanque de polímeros, um dispositivo de pré-forma, um termoformato, uma correia de tração e uma máquina de corte

Processo tecnológico:

1. Os filamentos fibrosos das bobinas são alimentados em um banho de polímero, onde são impregnados com resinas termoplásticas.
2. As fibras processadas passam por uma unidade de pré-formação - as linhas são alinhadas e adquirem a forma desejada.
3. O polímero não curado entra no molde. Devido a vários aquecedores, é criado um modo ideal de polimerização e a velocidade de tração é selecionada.

O produto curado é puxado por uma máquina de puxar e cortado em segmentos.

Características distintivas da tecnologia pultrudada:

• polímeros aceitáveis - epóxi, resinas de poliéster, vinis;
• puxando velocidade - o uso de polímeros "pultrudados" otimizados e inovadores permite acelerar a broca até 4-6 m / min. (padrão - 2-3 m / min.);
• corrida corrida: mínimo - 3,05 * 1 m (força de tracção até 5,5 t), máximo - 1,27 * 3,05 m (força - 18 t).

A saída é um tubo com paredes externas e internas perfeitamente lisas, com um alto nível e indicadores de força.

Características da fibra de vidro obtida pelo método de pultrusão: tensão de flexão de ruptura - 700-1240 MPa, condutividade térmica - 0,35 W / sq. ° C, grau de elasticidade à tração - 21-41 GPa

As desvantagens do método não estão relacionadas à qualidade do produto original, mas à própria tecnologia. Argumentos "contrários": o alto custo e a duração do processo de produção, a incapacidade de fabricar tubos de grande diâmetro projetados para cargas significativas.

Tecnologia # 3 - Fundição Centrífuga

Empresa suíça Hobas técnica de formação centrífuga desenvolvida e patenteada. Nesse caso, a produção é realizada a partir da parede externa do tubo até a interna, usando uma forma rotativa. A composição do oleoduto inclui: rebocadores de vidro triturado, areia e resinas de poliéster.

As matérias-primas são alimentadas em uma matriz rotativa - a estrutura da superfície externa da tubulação é formada. À medida que a produção avança, componentes sólidos, material de enchimento e fibra de vidro são misturados com a resina líquida - a polimerização prossegue mais rapidamente sob a influência do catalisador.

Como resultado, paredes lisas de múltiplas camadas são formadas. Graças à técnica centrífuga de "pulverização", a estrutura do tubo é monolítica, homogênea sem delaminação e partículas gasosas

Vantagens adicionais:

• alta precisão das dimensões do produto original (a seção interna da forma rotativa corresponde ao diâmetro externo do produto acabado);
• a capacidade de lançar uma parede de qualquer espessura;
• alta rigidez do anel do compósito polimérico;
• obter uma superfície lisa fora e dentro dos acessórios para tubos.

A desvantagem da produção centrífuga de tubos de fibra de vidro é a intensidade energética e o alto custo do produto final.

Tecnologia # 4 - enrolamento progressivo

A técnica mais popular é o enrolamento contínuo.O tubo é criado alternando o mandril com fibra de vidro com polímeros com processos de resfriamento. O método de produção possui várias subespécies.

Tecnologia de anel espiral

O empilhador de fibras é um anel especial, cuja circunferência possui fieiras com fios.

O elemento de trabalho se move continuamente ao longo do eixo da estrutura móvel e distribui as fibras ao longo das linhas helicoidais.

Ao alterar a velocidade de rotação da estrutura e o movimento do empilhador, o ângulo das fibras de vidro. Nas extremidades do tubo, o anel opera no modo “reverso” e coloca as roscas com uma inclinação mínima

As principais vantagens do método:

• força uniforme sobre toda a superfície da rodovia;
• excelente tolerância a cargas de tração - rachaduras são excluídas;
• criação de produtos de diâmetro variável e seções transversais com uma configuração complexa.

Essa técnica possibilita a obtenção de tubos de alta resistência projetados para operação sob alta pressão (redes de engenharia de bombas e compressores).

Enrolamento de fita espiral

A técnica é semelhante à anterior, a diferença é que o empilhador alimenta uma fita estreita de fibras. Uma densa camada de reforço é alcançada aumentando o número de passagens.

O equipamento mais barato está envolvido na produção do que com o método do anel espiral, mas algumas desvantagens significativas são inerentes ao enrolamento da "fita":

• desempenho limitado;
• o assentamento solto de fibras reduz a resistência do oleoduto.

O método da fita espiral é relevante na fabricação de acessórios para tubos para pressão baixa e moderada.

Método longitudinal-transversal

É realizado um enrolamento contínuo - o empilhador coloca as fibras longitudinais e transversais ao mesmo tempo. Não há movimento reverso.

Sob o mandril rotativo, bobinas móveis são usadas para alimentar fibras de reforço longitudinais. Na fabricação de tubos volumétricos, é necessário o uso de um grande número de bobinas

Características do método:

• É utilizado principalmente na criação de tubos com seção transversal de até 75 mm;
• existe a possibilidade de tensionar as roscas axiais, devido às quais é obtida resistência, como no método espiral.

A tecnologia transversal longitudinal é altamente produtiva. As máquinas permitem alterar a proporção de reforço axial e anular em uma ampla gama.

Tecnologia longitudinal transversal inclinada

O desenvolvimento de engenheiros de Kharkov está em demanda entre os fabricantes nacionais. Quando o enrolamento é cruzado, o empilhador exibe um "véu" que consiste em um conjunto de linhas do encadernador. A fita é alimentada na armação com um leve ângulo de sobreposição com a formação do reforço do anel de giro anterior.

Após a conclusão do processamento de todo o mandril, as fibras são enroladas por rolos - os restos dos polímeros do ligante são removidos, o revestimento de reforço é compactado.

O rolamento permite atingir o conteúdo plástico mínimo necessário. A proporção de vidro no compósito curado é de cerca de 80% - um resultado ideal que fornece alta resistência e baixa inflamabilidade

Características do rolamento de camada cruzada:

• estanqueidade em fibra de vidro;
• diâmetro ilimitado de tubos produzidos;
• altas propriedades dielétricas devido à ausência de reforço contínuo ao longo do eixo.

O módulo elástico da fibra de vidro de "camada cruzada" é inferior ao parâmetro semelhante de outras técnicas. Devido ao risco de trincas entre camadas, o método não é viável ao criar tubulações sob alta pressão.

Parâmetros de seleção de tubos de fibra de vidro

A escolha dos tubos compostos de vidro é baseada nos seguintes critérios: rigidez e pressão de projeto, tipo de componente do ligante, características estruturais das paredes e método de conexão. Parâmetros significativos são indicados nos documentos anexos e em cada marcação abreviada do tubo.

Classificação de rigidez e pressão

A rigidez da fibra de vidro determina a capacidade do material de suportar cargas externas (gravidade do solo, tráfego) e pressão nas paredes por dentro.De acordo com a padronização ISO, os acessórios para tubos são classificados em várias classes de rigidez (SN).

O nível máximo permitido de pressão de trabalho para cada uma das classes: SN 2500 - 0,4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2,5 MPa

O grau de rigidez aumenta com o aumento da espessura da parede do tubo de fibra de vidro.

A classificação por pressão nominal (PN) reflete a gradação dos produtos com relação à pressão segura do líquido a uma temperatura de +20 ° C durante toda a vida útil (aproximadamente 50 anos). A unidade de medida para PN é MPa.

Alguns fabricantes, como Hobas, indicam características combinadas para dois parâmetros (pressão e rigidez) através de uma fração. Os tubos com pressão de trabalho de 0,4 MPa (classe PN - 4) com um grau de rigidez (SN) de 2500 Pa serão marcados - 4/2500.

Tipo de Fichário

As propriedades operacionais do tubo dependem amplamente do tipo de ligante. Na maioria dos casos, aditivos de poliéster ou epóxi são usados.

Recursos dos ligantes de PEF

As paredes são formadas a partir de resinas termofixas de poliéster reforçadas com fibra de vidro e aditivos de areia.

Os polímeros utilizados têm qualidades importantes:

• baixa toxicidade;
• cura em condições de temperatura ambiente;
• acoplamento confiável com fibras de vidro;
• inércia química.

Tubos compostos com polímeros de PEF não estão sujeitos a corrosão e meios agressivos.

Escopo: serviços habitacionais e comunitários, entrada de água, oleoduto de estações de tratamento de esgoto, esgoto industrial e doméstico. Restrições operacionais: temperatura acima de +90 ° C, pressão acima de 32 atmosferas

Características Epóxi

Um aglutinante aumenta a resistência do material. O limite de temperatura de compósitos com epóxidos é de até +130 ° C e a pressão máxima é de 240 atmosferas.

Uma vantagem adicional é quase zero de condutividade térmica, portanto o tronco montado não requer isolamento térmico adicional.

Tubos dessa classe custarão mais do que produtos de FPE. Como regra, os dutos de fibra de vidro com ligante epóxi são utilizados na indústria de petróleo e gás, petroquímica e na organização da infraestrutura de portos marítimos.

Projeto de parede de tubos compostos

De acordo com o design, eles distinguem: tubos de fibra de vidro de uma, duas e três camadas.

Características dos produtos de camada única

Os tubos não possuem revestimento revestido de proteção, pelo que são de baixo custo. Características dos acessórios para tubos: incapacidade de usar em regiões com terreno difícil e clima severo.

Além disso, esses produtos requerem uma instalação cuidadosa - cavando um grande volume de vala, organizando um "travesseiro" arenoso. Mas a estimativa do trabalho de instalação está aumentando por causa disso.

Recursos de tubos de dupla camada

Os produtos internos são revestidos com um revestimento de filme - polietileno de alta pressão. A proteção aumenta a resistência química e melhora a tensão da linha sob cargas externas.

No entanto, a operação de conexões em oleodutos revelou os pontos fracos das modificações em duas camadas:

• falta de aderência entre a camada estrutural e o revestimento - violação da solidez das paredes;
• deterioração da elasticidade do filme protetor em temperaturas abaixo de zero.

Ao transportar um meio contendo gás, o revestimento pode delaminar.

O objetivo do gasoduto de duas camadas é o transporte de massas de gás. Os tubos compostos são adequados para bombear águas residuais, colocar esgotos e tubulações de água

Parâmetros de tubo de três camadas

Estrutura da tubulação de fibra de vidro:

1. Camada externa de polímero (1-3 mm de espessura) - aumento da resistência mecânica e química.
2. Camada estrutural - camada estrutural responsável pela resistência do produto.
3. Forro (espessura 3-6 mm) - revestimento interno em fibra de vidro.

A camada interna fornece suavidade, estanqueidade e suaviza as flutuações cíclicas da pressão interna.

As características físico-mecânicas dos tubos de fibra de vidro de três camadas permitem que sejam utilizados em várias indústrias para o transporte de meios líquidos e contendo gás

Método de acoplamento em fibra de vidro

De acordo com o método de conexão, a variedade de acessórios para tubos feitos de compósito é dividida em 4 grupos.

Grupo No. 1 - encaixe com encaixe no soquete

As juntas de borracha elástica são montadas nas ranhuras correspondentes nas pontas dos tubos. Os anéis de aterrissagem são formados em equipamentos com controle eletrônico, garantindo a precisão de sua localização e tamanho.

Dependendo da localização da rede de engenharia e do tipo de meio de transporte, o tipo de selante de borracha é selecionado. Os encaixes de tubulação são equipados com os anéis necessários

Grupo No. 2 - espinho com vedação e rolha

Ao organizar uma rodovia terrestre, é necessário compensar o efeito de forças axiais no oleoduto. Para esse fim, além do selo, é colocada uma parada. O elemento é constituído por um cabo metálico, cloreto de polivinilo ou poliamida.

A rolha é instalada nas ranhuras anulares através do orifício do soquete na extremidade do pino. O limitador não permite o movimento axial dos elementos do tronco

Grupo No. 3 - conexão do flange

Ancoragem de uma tubulação composta com conexões ou tubos de metal. As dimensões de conexão dos flanges de fibra de vidro são reguladas GOST 12815-80.

Para fixação da flange na base do tubo, é fornecido um “pé” especial com orifícios para os prendedores. A largura dos flanges de conexão depende dos parâmetros da tubulação

Grupo No. 4 - fixação adesiva

Método de conexão inseparável - a composição de materiais de vidro de reforço com a adição de um componente de poliéster de cura "a frio" é aplicada às pontas. O método fornece força e tensão da linha.

Marcando a camada interna de proteção

A metodologia para a produção de produtos de tubos permite produzir produtos com diferentes composições da camada interna, o que determina a resistência da linha ao meio transportado.

A variedade de mercadorias é dividida em 4 grupos. Os tubos de fibra de vidro HP suportam calmamente o bombeamento regular de líquidos até +90 ° C, enquanto o pH final não deve exceder 14

Os fabricantes nacionais aplicam a seguinte marcação de revestimentos de proteção.

A carta indica o uso aceitável:

• Um - transporte de líquido com abrasivos;
• P - fornecimento e descarga de água fria, incluindo bebida;
• X - uso permitido em ambientes quimicamente agressivos de gás e líquido;
• G - sistemas de abastecimento de água quente (limite de 75 ° C);
• Com - outros líquidos, incluindo aqueles com alta acidez.

O revestimento protetor é aplicado com uma camada de até 3 mm.

Visão geral dos produtos dos principais fabricantes

Entre a variedade de produtos apresentados, existem marcas respeitáveis ​​com muitos anos de reputação positiva. Isso inclui produtos de empresas: Hobas (Suíça), Steklokompozit (Rússia), Amiantit (uma empresa da Arábia Saudita com instalações de produção na Alemanha, Espanha, Polônia), Ameron International (EUA).

Fabricantes jovens e promissores de tubos de fibra de vidro compostos: Polyek (Rússia), Arpipe (Rússia) e Fábrica de fibra de vidro (Rússia).

Fabricante # 1 - Marca HOBAS

As fábricas de marcas estão localizadas nos EUA e em muitos países europeus. Os produtos Hobas conquistaram reconhecimento mundial por sua excelente qualidade. Os tubos GRT com aglutinante de poliéster são fabricados usando a técnica de fundição centrífuga de fibra de vidro e resinas de poliéster insaturadas.

Os sistemas de tubos Hobas são amplamente utilizados em esgotos, complexos de drenagem e encanamento, tubulações industriais e usinas hidrelétricas. Colocação do solo permitida, colocação por microtúnel e método de tração

Características dos tubos compostos Hobas:

• diâmetro - 150-2900 mm;
• Classe de rigidez SN - 630-10 000;
• Nível de pressão PN - 1-25 (PN1 - tubulação sem pressão);
• a presença de um revestimento anticorrosivo no revestimento interno;
• resistência a ácidos em uma ampla faixa de pH.

A produção de peças moldadas: cotovelos, adaptadores, tubos flangeados e T foi estabelecida.

Fabricante # 2 - empresa Steklokompozit

A empresa "Steklokompozit" estabeleceu uma linha para a produção de tubos de fibra de vidro Flowtech, tecnologia de produção - enrolamento contínuo.

Equipamento envolvido com um suprimento duplo de substâncias resinosas. As resinas de alta tecnologia são usadas para depositar a camada interna e uma composição mais barata é aplicada à camada estrutural. A técnica permite racionalizar o consumo de material e reduzir o custo de produção.

A gama de tubos Flowtech é de 300 a 3000 mm, a classe PN é de 1 a 32. Metragem padrão - 6, 12 M. Sob pedido, é possível produzir dentro de 0,3-21 m

Fabricante # 3 - Marca Amiantit

Os principais componentes dos tubos Flowtite da Amiantit são fibra de vidro, resina de poliéster e areia. A técnica utilizada é o enrolamento contínuo, proporcionando a criação de um oleoduto de multicamadas.

A estrutura da fibra de vidro inclui seis camadas:

• enrolamento externo de fita não tecida;
• camada de energia - fibra de vidro picada + resina;
• camada intermediária - fibra de vidro + areia + resina de poliéster;
• camada de poder repetida;
• revestimento de fios de vidro e resina;
• revestimento protetor de fibra de vidro não tecido.

Os estudos mostraram alta resistência à abrasão - por 100 mil ciclos de cascalho, a perda de revestimento protetor foi de 0,34 mm.

A classe de resistência dos produtos Flowtite é de 2500 - 10000, é possível fabricar tubos SN-30000 sob encomenda. Pressão operacional - 1-32 atmosferas, velocidade máxima de fluxo - 3 m / s (para água limpa - 4 m / s)

Fabricante # 4 - Polyec

A Polyek LLC faz várias modificações nos produtos de tubos de fibra de vidro da Fpipes. A técnica de fabricação (enrolamento transversal longitudinal oblíquo contínuo) permite criar tubos de três camadas com até 130 cm de diâmetro.

Os materiais poliméricos compostos estão envolvidos na criação de tubos de revestimento, elos de colunas de elevação de água, tubulações de abastecimento de água e sistemas de aquecimento.

A linha de nomenclatura de tubos de esgoto de fibra de vidro é de 62,5 a 300 mm, produtos de alta pressão - 62,5 a 200 mm, dutos de ventilação - 200 a 300 mm, revestimento de poço - 70 a 200 mm

Além dos tubos de fibra de vidro, o mercado oferece muitos produtos de outros materiais - aço, cobre, polipropileno, plástico, polietileno, etc. Que, devido ao seu preço mais acessível, são usados ​​ativamente em várias áreas do uso diário - instalação de aquecimento, abastecimento de água, esgoto, ventilação e muito mais.

Você pode se familiarizar com as características dos tubos de vários materiais em nossos artigos a seguir:

• Tubos de plástico: tipos, especificações, características de instalação
• Tubos e conexões de polipropileno: tipos de produtos PP para montagem de tubulações e métodos de conexão
• Tubos de ventilação de plástico para exaustores: tipos, suas características, aplicação
• Tubos e acessórios de cobre: ​​tipos, marcação, características da disposição de um gasoduto de cobre
• Tubos de aço: tipos, variedade, visão geral das características técnicas e nuances de montagem

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Tecnologia de fabricação e viabilidade de utilização de tubos de fibra de vidro:

Comparação de técnicas de enrolamento contínuo e descontínuo:

Em residências particulares, os tubos de fibra de vidro são usados ​​muito raramente. A principal razão é o alto custo em comparação com os de plástico. No entanto, na esfera industrial, a qualidade do compósito foi apreciada e as linhas de metal desgastadas em fibra de vidro são maciças substituídas.

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