Zastosowanie materiałów z włókna szklanego w produkcji rur. Rury z włókna szklanego: cechy i instalacja. Rury na bazie różnych żywic

Zastosowanie materiałów z włókna szklanego w produkcji rur. Rury z włókna szklanego: cechy i instalacja. Rury na bazie różnych żywic
Zastosowanie materiałów z włókna szklanego w produkcji rur. Rury z włókna szklanego: cechy i instalacja. Rury na bazie różnych żywic
02.05.2020

W układaniu komunikacji (zaopatrzenie w wodę, sieci kanalizacyjne) rury pełnią rolę przewodnika. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu w tym segmencie dominowały produkty metalowe, ponieważ po prostu nie było innych dostępnych opcji. Tymczasem Europa pracuje z rurami z włókna szklanego od ponad 60 lat, preferując ich antykorozyjną „nieprzepuszczalność”. Tutaj „zakorzeniają się” powoli ze względu na wysoką cenę. Ale jeśli spojrzysz kompleksowo na nowy produkt, serwisowanie takich rurociągów będzie kosztować mniej niż naprawa i wymiana zardzewiałego metalu. Spróbujmy dowiedzieć się, jak dobre są rury z włókna szklanego i gdzie są używane.

Pomimo całej ich nieznajomości dla przeciętnego konsumenta, rurociągi szklano-polimerowe układano w sferze wojskowej nawet w ZSRR. Jednak ze względu na tajemnicę charakterystyczną dla sektora obronnego informacje o nich oczywiście nie zostały rozpowszechnione. Zakazano importu z zagranicy. Dlatego informacje o rurach wykonanych z kompozytu szklanego zaczęły wyciekać dopiero w latach 80-tych. ubiegłego wieku, chociaż Ameryka produkuje je od 1944 roku.

Włókno szklane zaliczane jest do kompozytów charakteryzujących się niezwykłą wytrzymałością przy niskiej gęstości. Składa się z włókna szklanego z dodatkami wiążącymi (żywicami epoksydowymi lub PEF).

Rodzaje rur na podstawie dodatku wiążącego

Rury różnią się dodatkami, które spajają wszystkie składniki (włókno szklane, piasek kwarcowy) w jeden stały materiał. Należą do nich żywice epoksydowe i poliestrowe. Wszyscy producenci rur z włókna szklanego wybierają jeden z dodatków, biorąc pod uwagę technologię produkcji i przyszłe zastosowanie produktu.

Rury z PEF

Częściej niż epoksydy stosuje się żywice poliestrowe. Po przejściu wszystkich etapów obróbki rura z takim dodatkiem staje się niewrażliwa zarówno na działanie kwasów, soli, zasad, jak i na korozję, dzięki czemu może być stosowana w wielu gałęziach budownictwa (szczególnie rury z włókna szklanego o dużej średnicy).

Rury z włókna szklanego o dużej średnicy są poszukiwane do układania oczyszczalni ścieków, ponieważ nie gromadzą osadów na ścianach wewnętrznych

Z ich pomocą kładą:

  1. rurociągi zimnej wody;
  2. sieci kanalizacyjne;
  3. systemy inżynieryjne w elektrowniach wodnych;
  4. władcy;
  5. konstrukcje rekultywacyjne i irygacyjne;
  6. systemy odwadniające;
  7. oczyszczalnie ścieków;
  8. studnie;
  9. ujęcia wody.

Ale włókno szklane na bazie PEF boi się temperatur powyżej 90 stopni i ciśnień powyżej 32 atmosfer, dlatego w tak krytycznych warunkach pracy stosuje się rury z żywicy epoksydowej.

Podczas tworzenia rur z włókna szklanego głównymi surowcami są włókno szklane, piasek kwarcowy i dodatki wiążące (żywice)

Rury z dodatkami epoksydowymi

Żywica epoksydowa nadaje rurom szklano-polimerowym zdolność wytrzymywania ciśnień do 240 atmosfer i temperatur do 130 stopni. Ich przewodność cieplna jest na tyle niska, że ​​ściana zewnętrzna nie jest izolowana termicznie, bo nie jest to konieczne.

Żywica epoksydowa jest najczęściej wykorzystywana do tworzenia rur z włókna szklanego, które znajdą zastosowanie w przemyśle. W budownictwie prywatnym taki materiał o wysokiej wytrzymałości można stosować tylko w systemie grzewczym i dostarczaniu ciepłej wody.

Zastosowania przemysłowe:

  1. Przemysł naftowy (na każdym etapie produkcji lub transportu ropy).
  2. Przemysł chemiczny (do układania rurociągów, którymi transportowane są substancje agresywne - kwasy, sole itp.).
  3. Usługi mieszkaniowe i komunalne (w zakresie ogrzewania i ciepłej wody).
  4. Przemysł energetyczny (w rurociągach chłodniczych elektrowni cieplnych iw zakładach odsalania).

Szklany materiał kompozytowy na bazie PEF kosztuje mniej niż żywica epoksydowa, ponieważ surowce są tańsze. Ponadto tak zwiększona wytrzymałość nie jest potrzebna w konwencjonalnych systemach rurowych, przez które zimna woda jest dostarczana do domów lub odprowadzane są ścieki.

Wytrzymałość i odporność włókna szklanego na chemikalia pozwala na zastosowanie rur w przemyśle naftowym i gazowym

Cechy konstrukcji tego typu rur

Nowoczesna produkcja rur z włókna szklanego wykorzystuje dwie technologie (nawijanie ciągłe i formowanie odśrodkowe). Biorąc pod uwagę planowane zastosowanie, produkowane są rury jedno, dwu i trzywarstwowe. Każda warstwa dodaje produktowi wytrzymałości i odporności na działanie czynników zewnętrznych.

Trójwarstwowe rury z włókna szklanego powstają w technologii ciągłego nawijania

Liczba warstw w rurach zależy od miejsca planowanego zastosowania gotowego produktu

Zatem konstrukcje jednowarstwowe posiadają tylko jedną, główną (zwaną także konstrukcyjną) warstwę składającą się z włókna szklanego i wymienionych powyżej dodatków.

Dwuwarstwowe wzmocnione są zewnętrzną warstwą ochronną, której główną funkcją jest odporność na agresję substancji znajdujących się w glebie lub promieni ultrafioletowych podczas montażu w gruncie.

Trójwarstwowe rury z włókna szklanego dobrze sprawdzają się w warunkach wysokiego ciśnienia

Rury trójwarstwowe posiadają warstwę wytrzymałościową umieszczoną pomiędzy warstwą ochronną i konstrukcyjną. Zwiększa wytrzymałość rury, wyrównuje różnicę między ciśnieniem zewnętrznym i wewnętrznym oraz temperaturą.

Produkty wielowarstwowe znajdują zastosowanie tylko w określonych gałęziach przemysłu.

Każda rura po wyprodukowaniu przechodzi badania wytrzymałościowe i dopiero potem wysyłana jest do Klienta.

Symbole i oznaczenia

Rury z polimerów szklanych wyróżniają się ochronną powłoką wewnętrzną, z których każda oznaczona jest własnym oznaczeniem.

  • p - rury do systemów zaopatrzenia w wodę pitną, przez które będzie przepływać zimna woda.
  • g – do zaopatrzenia w ciepłą wodę.
  • a – dla rurociągów, którymi będą przepływać ciecze zawierające cząstki ścierne.
  • x – dla układów z substancjami chemicznie aktywnymi.
  • s - na inne potrzeby.

Rury z włókna szklanego montuje się bez spawania, co przyspiesza czas montażu

Rury z włókna szklanego mają wiele niezaprzeczalnych zalet:

  1. Bezobsługowe użytkowanie trwa około pięćdziesięciu lat.
  2. 4 razy lżejszy od stali.
  3. Montaż jest znacznie tańszy (nie wymaga spawania) i można go przeprowadzić niezależnie od pogody.
  4. Nie podlega korozji.
  5. Wewnątrz rury nie osadza się osad.
  6. Wytrzymuje wysokie temperatury i wysokie ciśnienie.

Zastosowanie rur z włókna szklanego w budownictwie mieszkaniowym nie jest jeszcze zbyt powszechne, ale branży udało się docenić wygodę nowego materiału. Wiele przedsiębiorstw zaczęło zastępować metal włóknem szklanym podczas naprawy istniejących rurociągów.

Obecnie termoutwardzalne tworzywo sztuczne z włóknem szklanym (tworzywo termoutwardzalne wzmocnione włóknem szklanym – FRP) znajduje się w wielu produktach przemysłowych. Może być stosowany do przechowywania i transportu substancji żrących lub przetwarzania niektórych substancji w środowisku żrącym. Pomimo tego, że historia produkcji rur z włókna szklanego sięga ponad 30 lat, materiał ten jest wciąż nowoczesny i ma ogromne perspektywy zastosowania w wielu obszarach działalności człowieka. Jego zalety to: odporność na korozję, korzystny stosunek właściwości wytrzymałościowych do ciężaru, produkcja i konserwacja niewymagająca dużych nakładów pracy i pieniędzy. W artykule omówiono historię rur z włókna szklanego, ich obecne zastosowania i przyszłe możliwości zastosowania w zakładach magazynujących i przetwarzających ropę naftową.

Sullivan D. Curran PE, dyrektor wykonawczy ds. zbiorników i rur z włókna szklanego,
Tłumaczenie: Carewa Anastazja
http://www.aquart-info.ru

Wstęp

Rur z włókna szklanego nie należy mylić z rurami wykonanymi ze zwykłych tworzyw termoplastycznych, takich jak PVC i polietylen (PE). Zwykle ten ostatni opiera się na niewzmocnionych wytłaczanych rurach oraz kształtkach i kołnierzach formowanych wtryskowo, podczas gdy elementy z włókna szklanego są wykonane z różnych żywic epoksydowych wzmocnionych stałymi włóknami szklanymi. Zastosowana żywica jest termoutwardzalna, tj. po utwardzeniu poddawany jest nieodwracalnym reakcjom chemicznym, co korzystnie wpływa na jego odporność na bardzo wysokie temperatury. Z kolei wzmocnienie włóknem sprawia, że ​​elementy rurociągów są mocniejsze niż konwencjonalne niewzmacniane tworzywa termoplastyczne, poprawiając jednocześnie wydajność i zmniejszając wagę.

Należy również rozróżnić proces ręcznego układania i produkcję włókna szklanego przy użyciu specjalnego sprzętu. Liczba producentów korzystających z technologii ręcznego nakładania warstw jest liczona w tysiącach. Ich celem są małe sklepy specjalizujące się głównie w towarach konsumpcyjnych, takich jak akcesoria łazienkowe czy części do łodzi rekreacyjnych. Liczba przedsiębiorców produkujących rury w instalacjach specjalnych jest stosunkowo niewielka. Są to dość duże przedsiębiorstwa przemysłowe, które produkują duże ilości rur dla przemysłu naftowego, handlu, obiektów przemysłowych i użyteczności publicznej, zarówno na terenie kraju (przyp. red. – dotyczy USA), jak i za granicą.

Tło

Przed rozpoczęciem budowy rurociągów ropa przeznaczona do transportu pompowana była bezpośrednio do drewnianych beczek. Następnie do produkcji rurociągów wykorzystano drewno, które później zastąpiono stalą. Jednak pod wpływem słonej wody i oleju o wysokiej zawartości siarki stalowe rurociągi szybko skorodowały. Ale chociaż włókno szklane wynaleziono podczas II wojny światowej, to pierwsza rura wykonana z włókna szklanego i żywicy epoksydowej pojawiła się dopiero znacznie później, gdyż technologia ręcznego układania, stosowana tylko w niektórych gałęziach przemysłu chemicznego, nie mogła zastąpić stali w przemyśle naftowym ponieważ nie zapewniało ono niezbędnej wytrzymałości i było nieopłacalne.

Produkcja rur przy użyciu specjalnego sprzętu

W latach pięćdziesiątych XX wieku odlewanie odśrodkowe stało się pierwszą technologią przemysłową do produkcji rur nadających się do stosowania w przemyśle chemicznym, handlowym i naftowym. Następnie odkryto metodę wytwarzania rur poprzez spiralne nawijanie włókna szklanego na obracający się trzpień.

W latach 60. produkcja rur o małej średnicy, których ciśnienie sięgało 30,62 atm, osiągnęła duże rozmiary. Ich zastosowanie na pełną skalę rozpoczęło się w 1964 roku i po raz pierwszy na autostradach zainstalowano rurociągi wykonane z takich rur w celu wydobycia produktów naftowych.

Opracowywanie norm i standardów

W 1959 roku ASTM (Amerykańskie Towarzystwo Badań Materiałów) wydało uznawane w całym kraju standardy i metody testowania rur z włókna szklanego. Pierwsza wersja normy ASTM D1694, Standardowej specyfikacji gwintów dla rur z żywicy termoutwardzalnej wzmocnionej włóknem szklanym, została opracowana w wyniku współpracy między producentami rur z włókna szklanego, ropą naftową i innymi gałęziami przemysłu.

W 1968 roku Amerykański Instytut Naftowy (API) opublikował pierwsze normy dotyczące rur z włókna szklanego. Pierwszy standard API nazwano API 15LR Specyfikacja rur przewodowych z żywicy termoutwardzalnej wzmocnionej włóknem szklanym. ASTM i API wydają obecnie liczne normy, wytyczne i procedury testowe dla rur z włókna szklanego.

Nowoczesna produkcja

Jeśli wcześniej zastosowanie rur z włókna szklanego wytwarzanych przy użyciu specjalnego sprzętu ograniczało się głównie do przemysłu naftowego, obecnie stosuje się je od transportu cieczy łatwopalnych i palnych do systemów kanalizacyjnych w zakładach użyteczności publicznej i sektorach przemysłowych.

W przypadku rur z włókna szklanego stosowanych w przemyśle naftowym i gazowym maksymalne ciśnienie osiąga 4000 psi (272,2 atm). Rura 4-calowa (10,16 cm) jest używana do zagospodarowania pól naftowych; rury od 2 do 16 (5,08 - 40,64 cm) cali - podczas filtrowania wody, zarówno w niskich temperaturach Alaski, jak i gorącym klimacie Zatoki Perskiej. 12-calowym rurociągiem transportowana jest ropa naftowa lub słona woda pod ciśnieniem 290 psi (19,7 atm) i temperaturze około 120 o F (48,9 o C). Rurociągi podziemne służą do transportu cieczy łatwopalnych i palnych, dostarczając benzynę, alkohol i ich mieszaniny do publicznych i prywatnych stacji benzynowych na terenie kraju.

Po tym, jak pod koniec lat 60. XX w. zaczęto ubezpieczać rurociągi z włókna szklanego, rozpoczęto budowę na dużą skalę, której łączna długość wyniosła ponad 60 milionów stóp.

Chociaż w rurociągach kanalizacyjnych i drenażowych nadal dominują rury betonowe, istnieje wiele gałęzi przemysłu, w których preferowane jest włókno szklane. Na przykład rury betonowe stosowane w systemach kanalizacyjnych szybko ulegają zniszczeniu pod wpływem siarkowodoru. Ten związek chemiczny powoduje korozję powierzchni rury, co ostatecznie prowadzi do zawalenia się ścian. Natomiast włókno szklane jest odporne na siarkowodór, dlatego jako wewnętrzną warstwę rur betonowych o dużej średnicy (od 48 do 60 cali - 116,84 - 152,4 cm) zastosowano rury z włókna szklanego.

Perspektywy rur z włókna szklanego

Obecnie firmy budowlane i projektowe mogą używać oprogramowania komputerowego do tworzenia bardziej zaawansowanych systemów rur z włókna szklanego. Oprogramowanie analizuje przepływy cieczy i gazów, bada rozpiętości rurociągów i konstrukcje podkładek oporowych, określa skład chemiczny i przetwarza informacje związane z instalacją rurociągów. Programy te ułatwiają różnorodne obliczenia, pomagają w tworzeniu nowych układów rurociągów, a także pozwalają na identyfikację i eliminację usterek w wcześniej ułożonych rurociągach.

Możliwe, że w najbliższej przyszłości przemysł naftowy i gazowy będzie potrzebował rur o większej średnicy, które będą w stanie wytrzymać wyższe ciśnienia, ze względu na konieczność rozwiązania problemów związanych z zapobieganiem korozji. Ponadto stało się możliwe projektowanie rur przy użyciu specjalnych technologii, które zapobiegają rozprzestrzenianiu się ognia. Osiąga się to za pomocą specjalnej powłoki ognioodpornej. A jeśli ciecz przepłynie takim rurociągiem, taki system będzie działał niezawodnie przez co najmniej 3 godziny. Ognioodporna i wodoodporna ochrona pozwala zmniejszyć wagę rur z włókna szklanego. Ma to ogromne znaczenie przy tworzeniu morskich platform wiertniczych. Zmniejszenie ciężaru konstrukcji pozwala producentowi obniżyć koszty od 2 do 4 dolarów za funt (na przykład oszczędność do 750 ton).
Dynamicznie rozwijają się technologie bezwykopowe układania mikrotuneli bez uszkodzenia nawierzchni drogi i innych obiektów naziemnych.

Jak wiadomo, przy montażu rurociągów ciepłej wody lub systemów grzewczych zastosowanie standardowych rur polipropylenowych lub polietylenowych jest niemożliwe, ponieważ tworzywo sztuczne nie jest w stanie wytrzymać wymaganego obciążenia temperaturowego.

Jednak stosowanie bardziej tradycyjnych wyrobów wykonanych z metali i stopów (miedzi, stali itp.) jest również niepożądane - są one dość drogie i mają zbyt dużą wagę, co utrudnia montaż i naprawę obwodu. W tym przypadku na ratunek przychodzi nowoczesne rozwiązanie - rury polipropylenowe wzmocnione włóknem szklanym, łączące w sobie lekkość tworzywa sztucznego i niezawodność stopów. To rura RVK ma te cechy.

Plusy i minusy produktów polipropylenowych

Zalety konwencjonalnych rur polipropylenowych (PPR):

  • niski koszt - cena takich produktów jest znacznie niższa niż produktów wykonanych z metali i stopów;
  • wytrzymałość;
  • niewielka waga - produkty polimerowe są znacznie lżejsze niż podobne produkty metalowe;
  • odporność na niskie temperatury;
  • neutralność chemiczna dla najbardziej agresywnych środowisk - kwasy, zasady, produkty naftowe i gazowe, roztwory soli;
  • brak zagrożenia korozją.


Wady prostych rur:

  1. Mała wartość górnego progu temperatury - rury polipropylenowe zaczynają się topić po osiągnięciu 175°C, a mięknąć, gdy temperatura w instalacji wzrośnie do 130-140°C. Na pierwszy rzut oka nie powinno to stanowić problemu, gdyż temperatura pracy w systemie zaopatrzenia w ciepło charakteryzuje się wartościami 90-95°C; jednak w przypadku połączenia dwóch parametrów - wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury pracy - uszkodzenia rur od płynu chłodzącego stają się bardziej znaczące, dlatego wzrasta ryzyko uszkodzenia rur.
  2. Tendencja do znacznego rozszerzania się wraz ze wzrostem obciążenia termicznego. W większym stopniu dotyczy to długości produktu: długość rur znacznie wzrasta, a na powierzchni pojawiają się faliste linie. Jest to nie tylko nieestetyczne, ale niesie ze sobą ryzyko rozszczelnienia obwodu lub uszkodzenia okładzin ściennych lub podłogowych, w tym pękania delikatnych materiałów - tynku czy cementu.


Tego problemu nie da się rozwiązać konwencjonalnymi metodami, nawet instalacja kompensatorów nie jest całkowicie skuteczna. Najbardziej logicznym rozwiązaniem jest zastosowanie rur z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym. Charakteryzujące się wszystkimi pozytywnymi właściwościami związków wielkocząsteczkowych, a oprócz zwiększonej odporności na wysokie temperatury, rury te mogą być stosowane w niemal wszystkich obiegach grzewczych i systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Porównanie rur zbrojonych włóknem szklanym i folią aluminiową

Aby wzmocnić rury z tworzyw sztucznych i nadać im stabilność termiczną, stosuje się dwa rodzaje zbrojenia:

  • folia aluminiowa;
  • włókno szklane.

W tym przypadku blachę aluminiową można wykorzystać na różne sposoby: w formie perforowanej, litej, pełnić funkcję osłony zewnętrznej lub znajdować się w środku produktów, pomiędzy warstwami polimeru. Włókno szklane z pewnością jest umieszczane wewnątrz wzmocnionych rur z tworzywa sztucznego.


Należy również zaznaczyć, że wzmocnienie aluminiowe pozwala produktowi wytrzymać większe ciśnienie w instalacji, dlatego jeśli ciśnienie robocze jest nieznane lub zbyt wysokie, lepiej skorzystać z tej opcji.

Charakterystyka rur wzmocnionych folią (oznaczonych jako PPR-AL-PPR):

  • zwiększona sztywność produktów, odporność na obciążenia mechaniczne i wszelkiego rodzaju odkształcenia;
  • grubość warstwy metalu wzmacniającego – 0,1-0,5 mm (różni się w zależności od wielkości przekroju rury);
  • metodą łączenia aluminium z tworzywem sztucznym jest klej, którego jakość decyduje o jakości wyrobów;
  • doskonała szczelność, która nie zmniejsza się wraz z upływem czasu.

Montaż rur z warstwą aluminium wiąże się z pewnymi trudnościami technologicznymi: przed lutowaniem lub spawaniem poszczególnych elementów należy oczyścić warstwę metalu na końcach. Niezastosowanie się do tego zalecenia doprowadzi do szybkiej utraty integralności strukturalnej - po pierwsze z powodu rozwarstwienia polimeru i metalu podczas obróbki cieplnej, a po drugie z powodu elektrochemicznego uszkodzenia aluminium.


Na tle wymienionych powyżej problemów rury polipropylenowe z włóknem szklanym wydają się bardziej akceptowalnym rozwiązaniem:

  • materiał wzmacniający ma dość podobny charakter i właściwości do głównego polimeru;
  • nie ma potrzeby czyszczenia końcówek przed spawaniem lub lutowaniem;
  • Podczas procesu obróbki cieplnej włókno szklane i stop nie tylko nie rozwarstwiają się, ale wręcz przeciwnie, tworzą trwalsze połączenie.

Na tej podstawie rura wzmocniona włóknem szklanym jest w większości przypadków idealnym rozwiązaniem do budowy rurociągów do różnych celów technologicznych.

Charakterystyka wyrobów wzmacnianych włóknem szklanym

Jak można się domyślić, takie produkty mają trzy warstwy: dwie polipropylenowe i jedną warstwę wzmacniającą, składające się z tego samego materiału zmieszanego z włóknami włóknistymi (włóknem szklanym). Ze względu na niemal identyczny skład, taka trójwarstwowa struktura jest prawie równoważna monolitycznej.


Charakterystyka rur polipropylenowych wzmocnionych włóknem szklanym:

  • całkowity brak zagrożenia korozją;
  • niezwykła gładkość wewnętrznej powierzchni wyrobów, odporna na gromadzenie się osadów i w efekcie powstawanie zatorów;
  • zwiększona wytrzymałość mechaniczna produktów;
  • brak zagrożenia odkształceniem wzdłużnym lub poprzecznym przy wzroście temperatury wewnętrznej układu;
  • neutralność chemiczna i biologiczna - zarówno wobec środowiska agresywnego, jak i produktów odpadowych;
  • niski opór hydrauliczny, dzięki czemu wartość strat ciśnienia jest zredukowana do minimum;
  • dobra redukcja hałasu;
  • nie wpływają w żaden sposób na właściwości dostarczanej wody, dlatego są całkowicie bezpieczne dla zdrowia człowieka;
  • długa żywotność - przy prawidłowej instalacji i eksploatacji - co najmniej 50 lat.


Jeśli chodzi o charakterystykę wymiarową rur wzmocnionych włóknem szklanym, najpopularniejszymi średnicami są:

  • do 17 mm – stosowane przy montażu podłóg ogrzewanych;
  • do 20 mm – dla rur ciepłej wody użytkowej;
  • 20-25 mm - takie rury z włóknem szklanym stosuje się do ogrzewania w pomieszczeniach ogólnodostępnych oraz przy montażu pionów kanalizacyjnych.

Do zabezpieczenia rur o mniejszej średnicy wystarczą opaski plastikowe, w przypadku produktów o większych przekrojach konieczne jest zastosowanie opasek.

Montaż rur z włókna szklanego

Połączenie takich produktów odbywa się w taki sam sposób, jak konwencjonalne rury z tworzyw sztucznych.

Istnieją trzy sposoby mocowania produktów:

  1. Stosowanie złączek gwintowanych.
  2. Za pomocą spawania na zimno (czyli specjalnego kleju).
  3. Zgrzewanie termiczne (lutowanie).

Pierwszą opcję wykonuje się w następujący sposób: koniec rury naciąga się na złączkę elementu łączącego i zaciska okrąg za pomocą nakrętki montażowej. Połączenie nie jest gorsze pod względem niezawodności (wytrzymałości i szczelności) od trzeciej metody, można je stosować nawet przy budowie rurociągów ciśnieniowych. Jedyną wadą jest to, że jeśli dokręcisz nakrętkę mocującą z nadmierną siłą, może ona po prostu pęknąć.

W przypadku zgrzewania na zimno zastosowany klej zapewnia szybkie wykonanie połączenia, ale nie niezawodność. Podczas montażu na wewnętrzną powierzchnię złącza polipropylenowego nakłada się kompozycję klejową, a następnie wkłada się tam koniec łączonej rury; połączenie utrzymuje się przez pewien czas w bezruchu, aby klej miał czas na stwardnienie.


Podczas spawania za pomocą spawarki powierzchnie końców rur i złączek nagrzewają się; po połączeniu tworzą pojedynczą masę polimerową. To połączenie jest najbardziej trwałe i szczelne.

Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie rur wzmocnionych włóknem szklanym jest całkowicie uzasadnione, wygodne i opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia.

Obecnie termoutwardzalne tworzywo sztuczne z włókna szklanego (FRP) znajduje się w wielu produktach przemysłowych. Może być stosowany do przechowywania i transportu substancji żrących lub przetwarzania niektórych substancji w środowisku żrącym. Pomimo tego, że historia produkcji rur z włókna szklanego sięga ponad 30 lat, materiał ten jest wciąż nowoczesny i ma ogromne perspektywy zastosowania w wielu obszarach działalności człowieka. Jego zalety to: odporność na korozję, korzystny stosunek właściwości wytrzymałościowych do ciężaru, produkcja i konserwacja niewymagająca dużych nakładów pracy i pieniędzy. W artykule omówiono historię rur z włókna szklanego, ich obecne zastosowania i przyszłe możliwości zastosowania w zakładach magazynujących i przetwarzających ropę naftową.

Rur z włókna szklanego nie należy mylić z rurami wykonanymi z konwencjonalnych tworzyw termoplastycznych, takich jak PVC i polietylen (PE). Zwykle ten ostatni opiera się na niewzmocnionych wytłaczanych rurach oraz kształtkach i kołnierzach formowanych wtryskowo, podczas gdy elementy z włókna szklanego są wykonane z różnych żywic epoksydowych wzmocnionych stałymi włóknami szklanymi. Zastosowana żywica jest termoutwardzalna, tj. po utwardzeniu poddawany jest nieodwracalnym reakcjom chemicznym, co korzystnie wpływa na jego odporność na bardzo wysokie temperatury. Z kolei wzmocnienie włóknem sprawia, że ​​elementy rurociągów są mocniejsze niż konwencjonalne niewzmacniane tworzywa termoplastyczne, poprawiając jednocześnie wydajność i zmniejszając wagę.

Znaczące koszty pracy i inwestycje kapitałowe związane z budową, przebudową i naprawą obiektów do transportu różnych mediów płynnych wymagają nowych technologii, które obniżą koszty materiałów, skrócą czas pracy, zwiększą niezawodność i
zwiększyć trwałość komunikacji. Praktyka światowa wskazuje na coraz szersze zastosowanie, szczególnie w instalacjach wodno-kanalizacyjnych.
oraz przemysł naftowy i gazowy produkujący rury z włókna szklanego wykonane z polimerowych materiałów kompozytowych. Rury z włókna szklanego produkowane są z materiałów kompozytowych na bazie żywic termoutwardzalnych, piasku kwarcowego i wzmocnionych włóknem szklanym. Zastosowanie rur z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym ma
następujące zalety:

Wysoka wytrzymałość mechaniczna, zapewniana przez obecność włókna szklanego w materiale.

Odporność na korozję zewnętrzną i wewnętrznych powierzchni rur, eliminując potrzebę stosowania powłok ochronnych, malowania i ochrony katodowej. Długoterminowe i
wydajna praca (do 50 lat i więcej). Rury FRP nadają się do pompowania prawie wszystkich chemikaliów, nawet w bardzo wysokich temperaturach w porównaniu do innych tworzyw sztucznych.

Gładkość powierzchni wewnętrzna ściana, co minimalizuje utratę ciśnienia prędkości. Niskie straty tarcia zmniejszają koszty pompowania i koszty operacyjne. W przypadku całkowitego braku osadów nie są wymagane żadne koszty czyszczenia.

Długa żywotność rurociągu.

Absolutna szczelność zewnętrzna i wewnętrzna rur i połączeń.

Niska waga rury, ¼ masy rur stalowych i 1/10 betonu, co pozwala na zastosowanie lekkich kostek brukowych i ułatwia ich transport.

W Możliwość wykonania dłuższych odcinków rur w porównaniu do rur wykonanych z innych materiałów.

Łatwość instalacji, ponieważ Zarówno podziemne, jak i naziemne układanie rur z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym jest łatwe w montażu i można je przeprowadzić w krótkim czasie.

Warunki i definicje

Średnica nominalna (DN) - warunkowy otwór wewnętrzny rury (mm)

Ciśnienie nominalne (PN) – parametr określający ciśnienie robocze w rurze podczas pracy (MPa)

Sztywność nominalna (SN) to parametr rury określający sposób montażu i ułożenia rurociągu w różnych warunkach, np. odległość między podporami w przypadku montażu naziemnego lub głębokość i warunki zasypywania rurociągu w przypadku montażu podziemnego (N/ m²)

Projektowa temperatura robocza (T) – maksymalna stała temperatura, w której spodziewana jest praca układu (0 C)

Rury GRP to kompozyt wzmocniony włóknem szklanym na bazie żywicy poliestrowej

Rury GRE są kompozytem wzmocnionym włóknem szklanym na bazie żywicy epoksydowej

Rury z włókna szklanego GRP

  • Rury o średnicy (DN) od 300 do 2600 mm włącznie
  • Standardowe długości rur - 3, 6, 9, 12 m
  • Ciśnienie (PN) do 4 MPa
  • Twardość (SN) 2500, 5000, 10 000 N/m² i więcej
  • Temperatura aplikacji 60°C.


Obszary zastosowań rur GRP

  • Rurociągi wody przemysłowej i pitnej
  • Kanalizacja ścieków przemysłowych i komunalnych
  • Ujęcia wody do układów chłodzenia
  • Kolektory wylotowe ścieków na morzu
  • Rurociągi podmorskie
  • Linie technologiczne instalacji przemysłowych
  • Systemy bezpieczeństwa pożarowego
  • Systemy transportu i dystrybucji benzyny
  • Kanały spalinowe do cieczy żrących i rury wentylacyjne
  • Tuleje montażowe do pomp głębinowych
  • Rurociągi ciśnieniowe
  • Odsiarczanie spalin
  • Systemy nawadniania
  • Kominy spalinowe.

Rury z włókna szklanego GRE

Charakterystyka techniczna rur:

  • Rury o średnicy (DN) od 25 do 1000 mm włącznie
  • Standardowa długość rury 9 m
  • Ciśnienie (PN) 6,4 MPa lub więcej
  • Sztywność (SN) 10000 N/m² lub więcej
  • Temperatura aplikacji 90-130°C;

Przeznaczenie rur

  • Ropa naftowa i produkty naftowe
  • Doprowadzenie ciepłej wody, instalacja grzewcza
  • Transport mediów agresywnych chemicznie
  • Zaopatrzenie w wodę pitną i techniczną
  • Kanalizacja i ścieki przemysłowe.

Jeśli wcześniej zastosowanie rur z włókna szklanego wytwarzanych przy użyciu specjalnego sprzętu ograniczało się głównie do przemysłu naftowego, obecnie stosuje się je od transportu cieczy łatwopalnych i palnych do systemów kanalizacyjnych w zakładach użyteczności publicznej i sektorach przemysłowych.

W przypadku rur z włókna szklanego stosowanych w przemyśle naftowym i gazowym maksymalne ciśnienie osiąga 4000 psi (272,2 atm). Rura 4-calowa (10,16 cm) jest używana do zagospodarowania pól naftowych; rury od 2 do 16 (5,08 - 40,64 cm) cali - podczas filtrowania wody, zarówno w niskich temperaturach Alaski, jak i gorącym klimacie Zatoki Perskiej. 12-calowym rurociągiem transportowana jest ropa naftowa lub słona woda pod ciśnieniem 19,7 atm i temperaturze około 48,9 o C. Rurociągi podziemne służą do transportu cieczy łatwopalnych i palnych, dostarczając benzynę, alkohol i ich mieszaniny do publicznych i prywatnych stacji benzynowych na terenie kraju.

Po tym, jak pod koniec lat 60. XX w. zaczęto ubezpieczać rurociągi z włókna szklanego, rozpoczęto budowę na dużą skalę, której łączna długość wyniosła ponad 60 milionów stóp.

Chociaż w rurociągach kanalizacyjnych i drenażowych nadal dominują rury betonowe, istnieje wiele gałęzi przemysłu, w których preferowane jest włókno szklane. Na przykład rury betonowe stosowane w systemach kanalizacyjnych szybko ulegają zniszczeniu pod wpływem siarkowodoru. Ten związek chemiczny powoduje korozję powierzchni rury, co ostatecznie prowadzi do zawalenia się ścian. Natomiast włókno szklane jest odporne na siarkowodór, dlatego jako wewnętrzną warstwę rur betonowych o dużej średnicy (od 48 do 60 cali - 116,84 - 152,4 cm) zastosowano rury z włókna szklanego.

Rury z włókna szklanego GRP

DN400 mm PN1 MPa SN10000 N/ m² Przeznaczenie: Transport wody pitnej, Machaczkała, Federacja Rosyjska.

DN2600 mm, PN 0,6 MPa, SN 7500 N/m² Prędkość przepływu 4 m/s, objętość 17 m³/s Przeznaczenie: Rurociągi wody obiegowej Państwowej Elektrowni Rejonowej Niewinnomyssk,
Piatigorsk, Federacja Rosyjska.

5773 wyświetleń

Zaledwie czterdzieści do pięćdziesięciu lat temu rury z włókna szklanego nie były znane ludzkości. Ale już pod koniec lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku zachodnim naukowcom udało się rozwiązać problem korozji rur metalowych poprzez zastosowanie nowych materiałów. Następnie zaczęto aktywnie wykorzystywać rury z włókna szklanego.

Rura z włókna szklanego wykonana jest z materiału kompozytowego – włókna szklanego. W zależności od rodzaju żywicy, ilości i rodzaju zastosowanych materiałów wzmacniających, a także technologii produkcji, właściwości mechaniczne i fizyczne produktu mogą ulec zmianie.

Obszar zastosowań

Popularny producent rur z włókna szklanego, firma Amiantit, wyprodukował próbną partię rur pod koniec lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Przez dziesięciolecia producentowi udało się osiągnąć światowy poziom i obecnie rury z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (GRP) zasługują na uwagę ze względu na ich jakość i niezawodność. Wynika to z faktu, że rury są wykonane specjalną metodą - ciągłym nawijaniem spiralnym. Dzięki temu nie ulegają korozji i stają się bardzo odporne na działanie kwasów i środowiska. Ponadto, w przeciwieństwie do standardowych rur metalowych, rury z włókna szklanego są łatwe w obsłudze - waga produktów jest wielokrotnie mniejsza niż w przypadku rur ciężkich. Dlatego jeśli pojawiają się wątpliwości, czy kupić rury z włókna szklanego, czy tradycyjne rury metalowe, większość firm wybiera trwałe i praktyczne materiały do ​​​​ułożenia rur z włókna szklanego.

W ciągu zaledwie czterdziestu do pięćdziesięciu lat wiodącej firmie o tej samej nazwie zajmującej się produkcją rur z włókna szklanego udało się nie tylko zająć wiodącą pozycję, ale także stać się o krok wyżej.

Zakres zastosowania rur z włókna szklanego jest dość szeroki, można je stosować do układania sieci kanalizacyjnych i odwadniających, a także do gaszenia pożarów, transportu wody pitnej i przemysłowej. Rury można układać przy elektrowniach oraz do usuwania wszelkiego rodzaju odpadów.

Ponadto rury z włókna szklanego są szeroko stosowane do układania prawie każdego rodzaju komunikacji:

  • linie miejskie;
  • sieci kanalizacyjne dowolnego przeznaczenia;
  • zaopatrzenie w wodę;
  • układanie rurociągów gazowych i naftowych.

Popularne fabryki Amiantit przy produkcji swoich produktów uwzględniają interesy każdego konsumenta - można u nas kupić rury z włókna szklanego o różnych średnicach, długościach i wzorach, a także dodatkowe komponenty i złączki. Ponadto proces produkcyjny jest dostosowany w taki sposób, aby zaspokoić wymagania każdego odbiorcy i wytwarzać rury dostosowane do indywidualnych potrzeb.

Średnica standardowej rury z włókna szklanego waha się od stu do trzech tysięcy siedemset milimetrów, a długość może sięgać osiemnastu metrów. Stosowanie takich rur jest dopuszczalne w sześciu klasach ciśnienia i trzech klasach wytrzymałości. Dzięki tym wskaźnikom możemy śmiało powiedzieć, że rury z włókna szklanego są nie tylko wydajne. Zwraca się także uwagę na wysoką trwałość produktów.

Główne zalety

Większość rur wykonywana jest według standardowego wzoru - nici z włókna szklanego nawinięte są w sposób ciągły na trwałą ramę. Nić jest wzmocniona specjalną mieszanką włókna szklanego i impregnowana mieszanką żywicy, kruszonym włóknem szklanym i piaskiem. Dzięki tej technologii rury mogą przetrwać ponad pięćdziesiąt lat. Nie można jeszcze mówić o dłuższej żywotności, ponieważ od wypuszczenia pierwszej partii produktów minęło dopiero pół wieku. Ale zdaniem ekspertów takie rury mogą trwać znacznie dłużej.

Jakie są zalety rur z włókna szklanego:

  • długa żywotność;
  • łatwa instalacja. Łączenie rur za pomocą dodatkowego złącza złączkowego jest bardzo proste. Nie ma potrzeby stosowania spawania i kontroli jakości szwu łączącego, co pozwala znacznie zaoszczędzić czas i pieniądze podczas instalacji;
  • łatwość. Jeśli porównamy wagę rury o standardowym rozmiarze z podobną rurą, ale składającą się z wysokiej jakości stopu stali, wówczas rura z włókna szklanego będzie o osiemdziesiąt procent lżejsza;
  • nie rdzewieje i nie ma konieczności wykonywania dodatkowych działań zwalczających korozję;
  • materiał jest odporny na zużycie i nie jest narażony na działanie agresywnych składników;
  • montaż można wykonać zarówno zimą jak i latem – zmiany temperatury nie mają istotnego wpływu na montaż;
  • cena rury z włókna szklanego nie zależy od kosztu metalu i energii;
  • spełniać standardy środowiskowe;
  • włókno szklane może wytrzymać wahania temperatury - od minus sześćdziesiąt pięć do plus sto pięćdziesiąt pięć stopni Celsjusza.

Wybierając rury z włókna szklanego, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

  1. Rury z włókna szklanego nie mogą zawierać cząstek obcych.
  2. Powierzchnia musi być płaska i gładka.
  3. Zwróć uwagę na krawędź rury - powinna być gładka i równa, bez pęknięć i rozwarstwień.
  4. Rury można piłować, wiercić, ostrzyć i frezować, a powierzchnia wysokiej jakości produktu pod wpływem naprężeń mechanicznych nie ulega rozwarstwieniu, odpryskom i pęknięciom.

Żywotność rurociągu z włókna szklanego jest ośmiokrotnie dłuższa (w porównaniu z rurociągiem wykonanym ze stopu metali), dzięki czemu nie musisz martwić się korozją i innymi sposobami zabezpieczenia powłoki.

Rodzaje

Aby zwiększyć wytrzymałość produktów, producenci opracowali kilka rodzajów rur z włókna szklanego, które można stosować w różnych dziedzinach działalności. Aby więc uzyskać wytrzymałość połączeń rur z włókna szklanego, opracowano różne rodzaje zbrojenia na ścinanie. Dodatkowo wytrzymałość klina rowkowego na ścinanie można zwiększyć poprzez wzmocnienie bocznej krawędzi klinów. Dzięki tej technologii rury takie można stosować na kliny obrotowe.

Ze względu na przekrój rury z włókna szklanego dzielą się na następujące typy:

  1. Solidna sekcja. Jego kształt może być inny - w postaci prostokąta, koła, trapezu, półkola i odcinka.
  2. Sekcja „Pierścień”. Rury o tym przekroju produkowane są wyłącznie na zamówienie, a wszelkie szczegóły uzgadniamy wcześniej z klientem.

Do produkcji rur z włókna szklanego można stosować różne rodzaje żywic. Aby zwiększyć wytrzymałość produktu, podczas produkcji wyrobów dodaje się żywice ortoftalowe, izoftalowe i bisfenolowe, zwiększając w ten sposób odporność na roztwory alkaliczne, sole i kwasy.

Każdy typ rur można podzielić na dwa typy: rurę jednowarstwową i rurę wielowarstwową. Pierwsza składa się z materiału kompozytowego i jest wytwarzana przy użyciu technologii nawijania na mokro. W składzie rury dominuje żywica epoksydowa, a spoiwo – włókna szklane. Rury wielowarstwowe są „okładane” w dodatkową osłonę (jedną lub więcej) wykonaną z wytrzymałego polietylenu. Każda warstwa łączy się z poprzednią w wyniku polimeryzacji w wysokich temperaturach, co zwiększa odporność rury na różne wpływy.

Jakie są wady rur z włókna szklanego?

Oprócz zalet rury z włókna szklanego mają również wiele wad. Zatem podczas eksploatacji rur z włókna szklanego zidentyfikowano następujące cechy: przy znacznym obciążeniu włókien produktu odnotowano niską odporność na pęknięcia, co nie pozwala na stosowanie rur podczas układania rurociągów naftowych. Można tego uniknąć wzmacniając uszczelnienie rur od wewnątrz za pomocą specjalnej falistej warstwy uszczelniającej.

Montaż rur z włókna szklanego

Montaż rur z włókna szklanego można wykonać na różne sposoby.

Rozważmy najbardziej dostępne i skuteczne:

  1. Można łatwo zamontować standardową rurę kielichową. Technologia montażu nie różni się od montażu rur kanalizacyjnych z polichlorku winylu. Podczas montażu należy zachować określoną kolejność - włożyć jedną rurę w przedłużkę (kielich) kolejnej.
  2. Łączenie rur metodą kołnierzową. Każda rura na końcu wyposażona jest w specjalny kołnierz (pierścień) z otworami na łączniki.
  3. Połączenia złączne - stosowane do rur wszystkich typów. Można dodatkowo zamontować wyjmowane połączenia lub konstrukcje bez późniejszego demontażu (zastosowanie materiałów klejących).
  4. Połączenie typu „jarzmo”, rodzaj instalacji sprzęgającej. To specjalne urządzenie, za pomocą którego można w łatwy sposób połączyć rury, a następnie połączyć je za pomocą łączników (np. śrub).
  5. W niektórych przypadkach możliwe jest zastosowanie połączeń śrubowych i gwintowanych do rur z tworzyw sztucznych.

Cechowanie

W zależności od powłoki i przeznaczenia każda rura ma określone oznaczenie. Zrozumienie tych oznaczeń nie jest trudne. Wyroby przeznaczone do układania rurociągów wodociągowych, dostarczających wodę pitną i użytkową oznaczone są literą „P”. Oznaczenie wskazuje, że rury z włókna szklanego mogą być stosowane do dowolnego zaopatrzenia w wodę, w tym do zaopatrzenia w wodę pitną.

Litera „G” - rury mogą być stosowane w systemach zaopatrzenia w ciepłą wodę, pod warunkiem, że temperatura wody lub innego nośnika energii nie przekracza siedemdziesięciu pięciu stopni.

„X” - oznaczenie tej litery wskazuje, że można układać rury do transportu gazów i innych substancji chemicznie czynnych.

Jeżeli ciecz zawiera wtrącenia ścierne, wówczas substancje takie można pompować rurami oznaczonymi „A”.

Rury uniwersalne z włókna szklanego oznaczone są literą „C”, ponadto produkty są odporne na działanie kwasów.