Comment choisir les tuyaux en fibre de verre: spécificités de production et aperçu des principaux fabricants

Grâce à la combinaison des caractéristiques positives du verre et des polymères, les tuyaux en fibre de verre ont des perspectives d'application presque illimitées - de l'aménagement de conduits de ventilation à la pose de voies pétrochimiques.

Dans cet article, nous considérons les principales caractéristiques des tuyaux en fibre de verre, le marquage, les techniques de fabrication des composites polymères et la composition des composants du liant qui déterminent la portée du composite.

Nous donnons également des critères de sélection importants, en faisant attention aux meilleurs fabricants, car un rôle important dans la qualité des produits est attribué aux capacités techniques et à la réputation du fabricant.

Caractéristiques générales de la fibre de verre

Fibre de verre - une matière plastique, qui comprend des composants en fibre de verre et une charge de liant (polymères thermoplastiques et thermodurcissables). Outre une densité relativement faible, les produits en fibre de verre se caractérisent par de bonnes propriétés de résistance.

La fibre de verre des 30 à 40 dernières années est largement utilisée pour la fabrication de pipelines à diverses fins.

Un composite polymère est une alternative valable au verre, à la céramique, au métal et au béton dans la fabrication de structures conçues pour fonctionner dans des conditions extrêmes (pétrochimie, aviation, production de gaz, construction navale, etc.)

Les autoroutes combinent les qualités du verre et des polymères:

1. Poids léger. Le poids moyen de la fibre de verre est de 1,1 g / cc. À titre de comparaison, le même paramètre pour l'acier et le cuivre est beaucoup plus élevé - 7,8 et 8,9, respectivement.Grâce à la facilité, les travaux d'installation et de transport du matériel sont facilités.
2. Résistance à la corrosion Les composants du composite ont une faible réactivité, par conséquent, ils ne sont pas soumis à la corrosion électrochimique et à la décomposition bactérienne. Cette qualité est un argument décisif en faveur de la fibre de verre pour les services publics souterrains.
3. Propriétés mécaniques élevées. La résistance à la traction absolue d'un composite est inférieure à celle de l'acier, mais le paramètre de résistance spécifique dépasse considérablement les polymères thermoplastiques (PVC, HDPE).
4. Résistant aux intempéries. La gamme de températures aux limites (-60 ° C .. + 80 ° C), le traitement des tuyaux avec une couche protectrice de gelcoat offre une immunité aux rayons UV. De plus, le matériau est résistant au vent (la limite est de 300 km / h). Certains fabricants revendiquent une résistance aux séismes des raccords de tuyauterie.
5. Résistance au feu. Le verre incombustible est le composant principal de la fibre de verre, de sorte que le matériau est difficilement inflammable. Lors de la combustion, la dioxine gazeuse toxique n'est pas libérée.

La fibre de verre a une faible conductivité thermique, ce qui explique ses qualités d'isolation thermique.

Les inconvénients des tuyaux composites: sensibilité à l'abrasion, formation de poussières cancérigènes dues au traitement mécanique et coût élevé par rapport au plastique

À mesure que les parois intérieures s'usent, les fibres deviennent exposées et se brisent - des particules peuvent pénétrer dans le milieu transporté.

Technologies de fabrication de tuyaux en fibre de verre

Les caractéristiques physico-mécaniques du produit fini dépendent de la technique de production. Les raccords composites sont fabriqués de quatre manières différentes: extrusion, pultrusion, coulée centrifuge et enroulement.

Technologie # 1 - Extrusion

L'extrusion est un processus technologique basé sur le forçage continu d'un matériau pâteux ou très visqueux à travers un outil de formage. La résine est mélangée avec de la fibre de verre broyée et un durcisseur en plastique, puis introduite dans l'extrudeuse.

Le produit fini n'a pas de cadre de renforcement continu, car le liant est rempli au hasard de fibre de verre. L'absence de "armopoyas" affecte la diminution de la résistance des tuyaux

La ligne d'extrusion haute performance vous permet d'obtenir des produits composites sans cadre à bas prix, mais la demande est limitée en raison des faibles propriétés mécaniques. La base de la matrice polymère est le polypropylène et le polyéthylène.

Technologie # 2 - Pultrusion

La pultrusion est une technologie de fabrication d'éléments longs composites de petit diamètre à section constante. En passant à travers la filière de formation de moule chauffée (+140 ° С), les détails sont «tirés» du matériau en fibre de verre imprégné de résine thermodurcissable.

Contrairement au processus d'extrusion, où la pression est l'influence déterminante, dans l'unité pultrusive, ce rôle est joué par l'effet de traction.

Les principales unités de travail de l'installation de pultrusion: complexe d'approvisionnement en fibres, cuve en polymère, dispositif de préformage, thermo-moule, ruban de traction et machine de découpe

Processus technologique:

1. Les filaments fibreux des bobines sont introduits dans un bain de polymère, où ils sont imprégnés de résines thermoplastiques.
2. Les fibres traitées passent à travers une unité de préformage - les fils sont alignés et acquièrent la forme souhaitée.
3. Le polymère non durci entre dans la filière. En raison de plusieurs éléments chauffants, un mode optimal de polymérisation est créé et la vitesse de traction est sélectionnée.

Le produit durci est tiré par une machine à tirer et coupé en segments.

Caractéristiques distinctives de la technologie pultrudée:

• polymères acceptables - époxy, résines polyester, vinyles;
• vitesse de traction - l'utilisation de polymères innovants "pultrudés" optimisés vous permet d'accélérer le brochage jusqu'à 4-6 m / min. (standard - 2-3 m / min.);
• run-up run: minimum - 3,05 * 1 m (force de traction jusqu'à 5,5 t), maximum - 1,27 * 3,05 m (force - 18 t).

La sortie est un tuyau avec des parois externes et internes parfaitement lisses, à un niveau élevé et des indicateurs de résistance.

Les caractéristiques de la fibre de verre obtenue par la méthode de pultrusion: rupture de la contrainte de flexion - 700-1240 MPa, conductivité thermique - 0,35 W / sq. ° C, degré d'élasticité en traction - 21-41 GPa

Les inconvénients de la méthode ne concernent pas la qualité du produit d'origine, mais la technologie elle-même. Arguments «contre»: le coût élevé et la durée du processus de production, l'incapacité de fabriquer des tuyaux de grand diamètre conçus pour des charges importantes.

Technologie # 3 - Coulée centrifuge

Société suisse Hobas technique de formage centrifuge développée et brevetée. Dans ce cas, la production s'effectue de la paroi extérieure du tuyau à la paroi intérieure en utilisant une forme tournante. La composition du pipeline comprend: des câbles de verre concassé, du sable et des résines de polyester.

Les matières premières sont introduites dans une matrice rotative - la structure de la surface extérieure du pipeline est formée. Au fur et à mesure de la production, les composants solides, la charge et la fibre de verre sont mélangés à la résine liquide - la polymérisation se déroule plus rapidement sous l'influence du catalyseur.

En conséquence, des parois lisses multicouches sont formées. Grâce à la technique de «pulvérisation» centrifuge, la structure du tuyau est monolithique, homogène sans délaminage et particules gazeuses

Avantages supplémentaires:

• grande précision des dimensions du produit d'origine (la section interne de la forme rotative correspond au diamètre externe du produit fini);
• la capacité de couler un mur de n'importe quelle épaisseur;
• rigidité annulaire élevée du composite polymère;
• obtenir une surface lisse à l'extérieur et à l'intérieur des raccords de tuyauterie.

L'inconvénient de la production centrifuge de tuyaux en fibre de verre est l'intensité énergétique et le coût élevé du produit final.

Technologie # 4 - enroulement progressif

La technique la plus populaire est l'enroulement continu.Le tuyau est créé en alternant le mandrin avec de la fibre de verre avec des polymères avec des processus de refroidissement. La méthode de production comprend plusieurs sous-espèces.

Technologie d'anneaux en spirale

L'empileur de fibres est un anneau spécial, sur la circonférence duquel se trouvent des filières à filetage.

L'élément de travail se déplace continuellement le long de l'axe du châssis mobile et distribue les fibres le long des lignes hélicoïdales.

Lors du changement de la vitesse de rotation du cadre et du mouvement de l'empileur, l'angle des fibres de verre. Aux extrémités du tuyau, l'anneau fonctionne en mode «inverse» et met les filetages avec une pente minimale

Les principaux avantages de la méthode:

• résistance uniforme sur toute la surface de la route;
• excellente tolérance aux charges de traction - les fissures sont exclues;
• création de produits de diamètre et de section variables avec une configuration complexe.

Cette technique permet d'obtenir des canalisations à haute résistance conçues pour fonctionner sous haute pression (réseaux d'ingénierie pompe-compresseur).

Enroulement de ruban en spirale

La technique est similaire à la précédente, la différence est que l'empileur alimente un ruban étroit de fibres. Une couche de renforcement dense est obtenue en augmentant le nombre de passes.

Un équipement moins cher est impliqué dans la production qu'avec la méthode des anneaux en spirale, mais deux inconvénients importants sont inhérents au bobinage «ruban»:

• performances limitées;
• la pose lâche de fibres réduit la résistance du pipeline.

La méthode du ruban en spirale est pertinente dans la fabrication de raccords de tuyauterie pour des pressions faibles et modérées.

Méthode longitudinale-transversale

Un enroulement continu est effectué - l'empileur place les fibres longitudinales et transversales en même temps. Il n'y a pas de mouvement inverse.

Sous le mandrin rotatif, des bobines mobiles sont utilisées pour alimenter les fibres de renforcement longitudinales. Dans la fabrication de tuyaux volumétriques, il est nécessaire d'utiliser un grand nombre de bobines

Caractéristiques de la méthode:

• Il est utilisé principalement lors de la création de tuyaux d'une section jusqu'à 75 mm;
• il y a la possibilité de tendre les filetages axiaux, grâce à laquelle la résistance est atteinte, comme dans la méthode en spirale.

La technologie transversale longitudinale est très productive. Les machines vous permettent de modifier le rapport de renforcement axial et annulaire dans une large gamme.

Technologie longitudinale transversale oblique

Le développement des ingénieurs de Kharkov est demandé par les fabricants nationaux. Lors d'un enroulement croisé, l'empileur affiche un «voile» composé d'un faisceau de fils de liant. La bande est introduite dans le cadre avec un léger angle de chevauchement avec le renfort de la bague tournante précédent.

À la fin du traitement de l'ensemble du mandrin, les fibres sont enroulées par des rouleaux - les restes des polymères liants sont éliminés, le revêtement de renforcement est compacté.

Le laminage vous permet d'atteindre le contenu plastique minimum requis. La proportion de verre dans le composite durci est d'environ 80% - un résultat optimal qui offre une résistance élevée et une faible inflammabilité

Caractéristiques du laminage croisé:

• étanchéité en fibre de verre;
• diamètre illimité des tuyaux produits;
• propriétés diélectriques élevées en raison de l'absence de renforcement continu le long de l'axe.

Le module d'élasticité de la fibre de verre «cross-layer» est inférieur au paramètre similaire d'autres techniques. En raison du risque de fissures intercouches, la méthode n'est pas réalisable lors de la création de pipelines sous haute pression.

Paramètres de sélection des tuyaux en fibre de verre

Le choix des tuyaux en verre composite est basé sur les critères suivants: rigidité et pression de calcul, type de composant liant, caractéristiques structurelles des murs et méthode de raccordement. Les paramètres importants sont indiqués dans les documents d'accompagnement et sur chaque tube - marquage abrégé.

Rigidité et pression nominale

La rigidité de la fibre de verre détermine la capacité du matériau à résister aux charges externes (gravité du sol, circulation) et à la pression sur les murs de l'intérieur.Selon la normalisation ISO, les raccords de tuyauterie sont classés en plusieurs classes de rigidité (SN).

Le niveau maximum admissible de pression de travail pour chacune des classes: SN 2500 - 0,4 MPa, SN 5000 - 1 MPa, SN 10000 - 2,5 MPa

Le degré de rigidité augmente avec l'augmentation de l'épaisseur de paroi du tuyau en fibre de verre.

La classification par pression nominale (PN) reflète la gradation des produits par rapport à la pression liquide sûre à une température de +20 ° C sur toute la durée de vie (environ 50 ans). L'unité de mesure pour PN est MPa.

Certains fabricants, comme Hobas, indiquent des caractéristiques combinées pour deux paramètres (pression et rigidité) à travers une fraction. Les tuyaux avec une pression de service de 0,4 MPa (classe PN - 4) avec un degré de rigidité (SN) de 2500 Pa seront marqués - 4/2500.

Type de liant

Les propriétés opérationnelles du tuyau dépendent en grande partie du type de liant. Dans la plupart des cas, des additifs polyester ou époxy sont utilisés.

Caractéristiques des liants PEF

Les parois sont formées de résines polyester thermodurcissables renforcées d'additifs en fibre de verre et sable.

Les polymères utilisés ont des qualités importantes:

• faible toxicité;
• durcissement dans des conditions de température ambiante;
• couplage fiable avec des fibres de verre;
• inertie chimique.

Les tuyaux composites avec des polymères PEF ne sont pas soumis à la corrosion et aux fluides agressifs.

Champ d'application: logement et services communaux, prise d'eau, canalisation des stations d'épuration, assainissement industriel et domestique. Restrictions opérationnelles: température supérieure à +90 ° С, pression supérieure à 32 atmosphères

Caractéristiques époxy

Un liant donne au matériau une résistance accrue. La température limite des composites contenant des époxydes peut atteindre +130 ° C et la pression maximale est de 240 atmosphères.

Un avantage supplémentaire est une conductivité thermique presque nulle, de sorte que le coffre assemblé ne nécessite pas d'isolation thermique supplémentaire.

Les tuyaux de cette classe coûteront plus cher que les produits PEF. En règle générale, les pipelines en fibre de verre avec un liant époxy sont utilisés dans le pétrole et le gaz, l'industrie pétrochimique et dans l'organisation de l'infrastructure des ports maritimes

Conception des murs de tuyaux composites

Selon la conception, ils distinguent: les tuyaux en fibre de verre à une, deux et trois couches.

Caractéristiques des produits monocouches

Les tuyaux n'ont pas de revêtement doublé de protection, ce qui les rend peu coûteux. Caractéristiques des raccords de tuyauterie: incapacité à utiliser dans les régions à terrain difficile et à climat rigoureux.

De plus, ces produits nécessitent une installation soignée - creuser un grand volume de tranchée, disposer un "oreiller" sablonneux. Mais l'estimation des travaux d'installation augmente de ce fait.

Caractéristiques des tuyaux à double couche

Les produits à l'intérieur sont recouverts d'un revêtement en film - polyéthylène haute pression. La protection augmente la résistance chimique et améliore l'étanchéité de la ligne sous des charges externes.

Cependant, le fonctionnement des raccords dans les oléoducs a révélé les faiblesses des modifications à deux couches:

• manque d'adhérence entre la couche structurelle et le revêtement - violation de la solidité des murs;
• détérioration de l'élasticité du film protecteur à des températures inférieures à zéro.

Lors du transport d'un milieu contenant du gaz, la doublure peut se délaminer.

Le pipeline à deux couches a pour objectif le transport de masses de gaz. Les tuyaux composites conviennent au pompage des eaux usées, à la pose d'égouts et aux conduites d'eau

Paramètres de tuyau à trois couches

Structure de tuyau en fibre de verre:

1. Couche polymère externe (1-3 mm d'épaisseur) - augmentation de la résistance mécanique et chimique.
2. Couche structurelle - couche structurelle responsable de la résistance du produit.
3. Doublure (épaisseur 3-6 mm) - coque intérieure en fibre de verre.

La couche intérieure offre douceur, étanchéité et atténue les fluctuations cycliques de la pression interne.

Les caractéristiques physico-mécaniques des tuyaux en fibre de verre à trois couches leur permettent d'être utilisés dans diverses industries pour le transport de fluides gazeux et liquides

Méthode d'amarrage en fibre de verre

Selon la méthode de connexion, l'assortiment de raccords de tuyauterie en composite est divisé en 4 groupes.

Groupe n ° 1 - station d'accueil à pointes

Les joints élastiques en caoutchouc sont montés dans des rainures d'accouplement sur les pointes d'extrémité de tuyau. Les anneaux d'atterrissage sont formés sur des équipements à commande électronique, garantissant la précision de leur emplacement et de leur taille.

En fonction de l'emplacement du réseau d'ingénierie et du type de fluide de transport, le type de produit d'étanchéité en caoutchouc est sélectionné. Les raccords de tuyauterie sont équipés des anneaux nécessaires

Groupe n ° 2 - douille-épine avec joint et bouchon

Lors de l'aménagement d'une autoroute terrestre, il est nécessaire de compenser l'effet des forces axiales sur le pipeline. A cet effet, en plus du joint, une butée est placée. L'élément est constitué d'un câble métallique, de polychlorure de vinyle ou de polyamide.

Le bouchon est installé dans les rainures annulaires à travers le trou de douille à l'extrémité du goujon. Le limiteur ne permet pas le mouvement axial des éléments du tronc

Groupe n ° 3 - raccordement à bride

Amarrage d'un pipeline composite avec raccords ou tuyaux métalliques. Les dimensions de raccordement des brides en fibre de verre sont réglementées GOST 12815-80.

Pour la fixation des brides à la base du tuyau, un «pied» spécial avec des trous pour les fixations est fourni. La largeur des brides de raccordement dépend des paramètres de la canalisation

Groupe n ° 4 - fixation adhésive

Méthode de connexion inséparable - la composition des matériaux de renforcement en verre avec l'ajout d'un composant polyester de durcissement «à froid» est appliquée sur les pointes. La méthode fournit la résistance et l'étanchéité de la ligne.

Marquage de la couche intérieure de protection

La méthodologie pour la production de produits de tuyauterie vous permet de produire des produits avec une composition différente de la couche intérieure, ce qui détermine la résistance de la ligne au milieu transporté.

La variété des produits est divisée en 4 groupes. Les tuyaux en fibre de verre HP résistent calmement au pompage régulier de liquides jusqu'à +90 ° C, tandis que le pH ultime ne doit pas dépasser 14

Les fabricants nationaux appliquent le marquage suivant des revêtements protecteurs.

La lettre indique l'utilisation acceptable:

• Un - transport de liquide avec abrasifs;
• P - fourniture et évacuation d'eau froide, y compris la boisson;
• X - utilisation autorisée dans des environnements gazeux et liquides chimiquement agressifs;
• G - systèmes d'alimentation en eau chaude (limite 75 ° C);
• Avec - autres liquides, y compris ceux à forte acidité.

Le revêtement protecteur est appliqué avec une couche allant jusqu'à 3 mm.

Aperçu des produits des principaux fabricants

Parmi la variété des produits présentés, il existe des marques réputées jouissant de nombreuses années de réputation positive. Il s'agit notamment de produits d'entreprises: Hobas (Suisse), Steklokompozit (Russie), Amiantit (une préoccupation de l'Arabie saoudite avec des sites de production en Allemagne, en Espagne, en Pologne), Ameron International (États-Unis).

Jeunes et prometteurs fabricants de tuyaux composites en fibre de verre: Polyek (Russie), Arpipe (Russie) et l'usine de fibre de verre (Russie).

Fabricant n ° 1 - Marque HOBAS

Les usines de marques sont situées aux États-Unis et dans de nombreux pays européens. Les produits Hobas sont reconnus dans le monde entier pour leur excellente qualité. Les tuyaux GRT avec un liant polyester sont fabriqués en utilisant la technique de coulée centrifuge de fibres de verre et de résines polyester insaturées.

Les systèmes de tuyaux Hobas sont largement utilisés dans les égouts, les complexes de drainage et de plomberie, les pipelines industriels et les centrales hydroélectriques. Pose au sol, placement par microtunnel et méthode de traction autorisés

Caractéristiques des tuyaux composites Hobas:

• diamètre - 150-2900 mm;
• Classe de rigidité SN - 630-10 000;
• Niveau de pression PN - 1-25 (PN1 - pipeline sans pression);
• la présence d'un revêtement anti-corrosion de revêtement interne;
• résistance aux acides sur une large gamme de pH.

La production de pièces profilées: coudes, adaptateurs, tuyaux à bride et tés a été établie.

Fabricant n ° 2 - société Steklokompozit

La société "Steklokompozit" a mis en place une ligne de production de tubes en fibre de verre Flowtech, technologie de production - enroulement continu.

Matériel impliqué avec une double alimentation en substances résineuses. Des résines de haute technologie sont utilisées pour la pose de la couche intérieure et une composition moins chère est appliquée sur la couche structurelle. La technique permet de rationaliser la consommation de matière et de réduire les coûts de production.

La gamme de tuyaux Flowtech est de 300-3000 mm, la classe PN est de 1-32. Vidéo standard - 6, 12 m. Sur demande, une production dans les 0,3-21 m est possible

Fabricant n ° 3 - Marque Amiantit

Les principaux composants des tuyaux Flowtite d'Amiantit sont la fibre de verre, la résine polyester et le sable. La technique utilisée est l'enroulement continu, permettant la création d'un pipeline multicouche.

La structure de la fibre de verre comprend six couches:

• enroulement extérieur de ruban non tissé;
• couche de puissance - fibre de verre hachée + résine;
• couche intermédiaire - fibre de verre + sable + résine polyester;
• couche de puissance répétée;
• doublure de fils de verre et de résine;
• revêtement de protection en fibre de verre non tissé.

Les études ont montré une résistance élevée à l'abrasion - pour 100 000 cycles de gravier, la perte de revêtement protecteur était de 0,34 mm.

La classe de résistance des produits Flowtite est de 2500 à 10000, il est possible de fabriquer des tuyaux SN-30000 sur commande. Pression de fonctionnement - 1-32 atmosphères, vitesse d'écoulement maximale - 3 m / s (pour eau propre - 4 m / s)

Fabricant n ° 4 - Polyec

Polyek LLC apporte diverses modifications aux produits de tuyaux en fibre de verre Fpipes. La technique de fabrication (enroulement oblique longitudinal-transversal continu) permet de créer des tuyaux à trois couches jusqu'à 130 cm de diamètre.

Les matériaux composites polymères participent à la création de tuyaux de cuvelage, de liaisons de colonnes de relevage d'eau, de conduites d'alimentation en eau et de systèmes de chauffage.

La gamme de nomenclature des tuyaux d'égout en fibre de verre est de 62,5-300 mm, produits haute pression - 62,5-200 mm, conduits de ventilation - 200-300 mm, tubage de puits - 70-200 mm

En plus des tuyaux en fibre de verre, le marché propose de nombreux produits à partir d'autres matériaux - acier, cuivre, polypropylène, plastique, polyéthylène, etc. Qui, en raison de son prix plus abordable, sont activement utilisés dans divers domaines de l'utilisation quotidienne - installation de chauffage, alimentation en eau, égouts, ventilation et plus encore.

Vous pouvez vous familiariser avec les caractéristiques des tuyaux en divers matériaux dans nos articles suivants:

• Tubes en plastique: types, spécifications, caractéristiques d'installation
• Tubes et raccords en polypropylène: types de produits en PP pour l'assemblage des canalisations et méthodes de raccordement
• Tuyaux de ventilation en plastique pour hottes: types, leurs caractéristiques, application
• Tubes et raccords en cuivre: types, marquage, caractéristiques de la disposition d'un pipeline en cuivre
• Tubes en acier: types, assortiment, aperçu des caractéristiques techniques et nuances de montage

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Technologie de fabrication et possibilité d'utiliser des tuyaux en fibre de verre:

Comparaison des techniques d'enroulement continu et discontinu:

Dans les logements privés, les tuyaux en fibre de verre sont utilisés assez rarement. La principale raison est le coût élevé par rapport à ses homologues en plastique. Cependant, dans le domaine industriel, la qualité du composite a été appréciée et les lignes métalliques usées en fibre de verre sont massivement remplacées.

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