Nie je to tak dávno, čo tím Poliek LLC začal vyrábať rúrkové výrobky zo sklolaminátových surovín, ale dnes sa takéto rúrky stali úspešným riešením mnohých problémov. Výrobný proces zahŕňa použitie rôznych metód, vďaka ktorým sú rúry veľmi úzke a majú 600, 1000 alebo viac milimetrov. Ich hlavné zložky sú:

syntetická živica, ktorá má ako spojivo vysokú odolnosť proti nárazovému zaťaženiu;

sklolaminát vystužujúci steny v potrubiach na zvýšenie ich pevnosti. Okrem skla možno použiť aj uhlíkové alebo čadičové vlákno;

syntetické vlákna, ktoré vám umožňujú vytvoriť dodatočnú výstuž;

guma a fluoroplasty - na zlepšenie škrupiny vonkajším agresorom.

V závislosti od odrôd sú v Moskve obľúbené všetky možnosti výroby sklolaminátu, podľa ktorého sa rozlišujú rúry: jednovrstvové rúry s epoxidovou impregnačnou hmotou až do 60 - 70% celkovej hmotnosti a hrúbka steny 0,2 ... 0,8 mm; dvojvrstvové - chemicky odolné ochranné a konštrukčné vrstvy so všeobecným parametrom hrúbky 1 ... 3 mm; trojvrstvové - pozostávajú z vnútorného plášťa zo sklenených vlákien oplášteného štrukturálnymi a ochrannými vrstvami, kde vnútorný plášť môže byť 3-6 mm, a z ochrannej polyetylénovej (PVD) vrstvy - 1-3 mm. Namiesto polyetylénu možno použiť aj polypropylén. Súčasne sa rúrky zo sklenených vlákien vyrábajú nasledujúcimi spôsobmi:

navíjanie impregnovaného sklolaminátu na valcový tŕň

odstredivé tvarovanie vystužením hotového rukávu zo sklenených vlákien živicami;

pultrúzia pomocou dvoch formovacích tŕňov;

extrúzia - zmes nasekaného sklolaminátu s tvrdidlom a živicou sa pretláča cez prstencový otvor pomocou extrudéra.

Ale kvôli množstvu nedostatkov a nemožnosti robiť veľké priemery sa najčastejšie používa prvá a posledná možnosť.

Výroba vinutia

Nepretržité navíjanie je najbežnejšou metódou v Petrohrade a iných potrubných priemyselných mestách, pričom sa ako hlavný prostriedok na tvarovanie rúry používa tŕň. Proces totiž spočíva v uvoľnení nite zo sklenených vlákien impregnovanej živicou, ktorá je navinutá na tŕň. Ďalej jeho pozdĺžne sektory privádzajú formovacie rúry cez pec predhrievania a následné až po maximálny výtlak. Výsledkom je, že polymerizácia vytvára inertné vysokopevnostné materiály s monolitickou štruktúrou steny nasledujúcej štruktúry:

vystužený sklolaminátový plášť vnútornej vrstvy (termosetová vložka). Jeho povrch má drsnosť len 23 mikrónov pre čo najefektívnejší prechod pracovných kvapalín. Konštrukcia zaisťuje úplnú odolnosť voči agresívnym médiám a zaisťuje absolútnu tesnosť.

sklolaminátová vrstva. Dodáva rúram špeciálnu mechanickú pevnosť potrebnú na to, aby odolali zaťaženiu vnútorného a vonkajšieho pôsobenia, ktoré sa vyskytuje počas prevádzky potrubí.

gelcoat alebo vonkajšia vrstva. Jeho úlohy: odolnosť voči vlhkosti a iným atmosférickým javom, voči vplyvu ultrafialového žiarenia, chemikáliám. Medzitým vonkajší povrch získa mimoriadnu hladkosť.

V závislosti od použitého zariadenia má inštalácia výstužných sklenených vlákien aj niektoré vlastnosti. V priemysle našli distribúciu také metódy ako pozdĺžne priečne a rovnaké šikmé, špirálovo-páskové a špirálovo-prstencové.

extrudovaná výroba

Extrúzia v priemysle sa nazýva tvorba polymérnych produktov pretláčaním pripravenej hmoty cez tvarovaný produkt v extrudéri. Táto technológia výroby rúr zahŕňa prípravu surovín zo sklolaminátu nasekaného chaotickým spôsobom. Veľmi vysoká produktivita vďaka nepretržitému zásobovaniu potrubím vám umožňuje získať požadované množstvo materiálu oveľa rýchlejšie.

Ktoré potrubia sú lepšie

Samozrejme, extrúzia je lacnejšia technológia výroby materiálu pre sklolaminátové potrubia. Ale extrúzne systémy nezahŕňajú implementáciu pravidelného rámu pevnej výstuže. Jeho absencia vedie k výraznému zhoršeniu fyzikálnych a mechanických vlastností. Preto sú takéto konštrukcie ideálne pri stavbe systémov mimo agresívneho prostredia s prepravou kvapalín pod nízkym tlakom alebo ako dočasné konštrukcie.

Ale drahší a pomalší spôsob navíjania má značné prevádzkové výhody. Takže nákup takýchto potrubí v meste Belgorod a vo všetkých ruských okresoch je populárny kvôli:

odolnosť voči vonkajším agresorom operačného prostredia;

vysoká flexibilita pri zachovaní pevnosti;

odolnosť proti deformácii;

veľká životnosť, s minimálnou hranicou 50 rokov, aj pri teplotných výkyvoch a vysokej vlhkosti.

Preto, ak nie je potrebná prísna hospodárnosť alebo ak sa očakáva, že potrubia budú fungovať za špeciálnych podmienok, samozrejme, produkty získané druhou metódou sú výhodnejšie. Sklolaminátové rúry vyrobené v závode Poliek LLC totiž dokážu fungovať aj v tých najnáročnejších podmienkach. Preto sa nakupujú na ťažbu nerastov ropy a zemného plynu, na systémy dažďovej kanalizácie, na zásobovanie vodou pre bývanie a komunálne služby, kde trvanlivosť potrubí a nižšie náklady v porovnaní s kovmi pomôžu ušetriť mestský rozpočet.

V súčasnosti ruský trh nie je príliš oboznámený s rúrkami zo sklenených vlákien. Medzitým je potenciálny dopyt po týchto produktoch obrovský. Do roku 2010 sa spotreba sklolaminátových rúr zvýši o 30 % ročne. Potom bude dopyt rásť ešte rýchlejšie. Za potenciálnych výrobcov možno považovať všetkých výrobcov sklenených vlákien.

Hlavné charakteristiky sklolaminátových rúr

Podzemné inžinierske siete na celom svete starnú. Milióny vodovodných a kanalizačných potrubí si vyžadujú rekonštrukciu. Problém je globálny. Tam, kde neexistujú, komunikácie zvyčajne neexistujú, alebo sa musia len vybudovať (tak je to v súčasnosti v mnohých rozvojových krajinách), ale to neznižuje problém, ktorému tieto krajiny čelia: musia si vybrať, ktoré materiály použiť, aby sa predišlo situácii, ktorá sa vyvinula vo vyspelých krajinách.

Vo väčšine prípadov je príčinou problémov korózia. Vnútorný nechránený povrch betónových kanalizačných kolektorov je rýchlo zničený pôsobením kyseliny sírovej vznikajúcej pri oxidácii sírovodíka. Zničenie vonkajšieho povrchu kovových potrubí je uľahčené vplyvom pôdy a bludných prúdov. Kovové rúry môžu korodovať, ak sú položené v zle odvodnených a slabo erodovaných nestabilných pôdach. V prítomnosti baktérií redukujúcich sírany sa proces korózie urýchľuje.

Vyššie opísané deštruktívne procesy možno výrazne obmedziť alebo úplne eliminovať správnym výberom materiálov odolných voči korózii. A táto voľba je veľmi jednoduchá - rúrky zo sklenených vlákien.

Sklolaminátové rúry odolné voči galvanickej a elektrolytickej korózii sú ideálnou voľbou pre systémy zásobovania vodou a osvedčená odolnosť odtokov sanitárnej kanalizácie voči kyselinám ich robí vhodnými na použitie v systémoch odpadových vôd. Za posledných 20 rokov boli tieto potrubia vybrané pre mnohé kanalizačné siete v regióne Blízkeho východu, ktorý je známy najagresívnejšími odpadovými vodami na svete.

Už viac ako 35 rokov sú sklolaminátové rúry vo svete široko používané ako najefektívnejšie a najhospodárnejšie riešenie problému zvyšovania životnosti, spoľahlivosti a bezpečnosti potrubných systémov a aktualizácie zastaraných potrubných zásob.

Sklolaminát je kompozitný konštrukčný materiál, ktorý kombinuje vysokú pevnosť s relatívne nízkou hustotou. V rôznych odvetviach úspešne konkurujú takým tradičným materiálom, ako sú kovy a ich zliatiny, betón, sklo, keramika, drevo. V niektorých prípadoch môžu byť konštrukcie, ktoré spĺňajú špeciálne technické požiadavky, vytvorené iba zo sklolaminátu. Výrobky vyrobené z tohto materiálu sú obzvlášť široko používané v zariadeniach určených na prevádzku v extrémnych podmienkach - pri stavbe lodí, letectve a kozmickej technike, zariadeniach pre petrochemický a plynárenský priemysel.

Svetovým lídrom vo výrobe a spotrebe produktov z kompozitných materiálov sú Spojené štáty americké, kde ich priemyselná výroba vznikla už v roku 1944.

Sklolaminátové rúry boli prvýkrát použité koncom 50-tych rokov. V 70. rokoch sa na Západe stali bežným riešením problému korózie potrubí.

Rúry vyrobené z polymérnych kompozitných materiálov (PCM) sú sklolaminátové, čadičovo-plastové, organoplastové alebo iné rúry (v závislosti od typu výstužného plniva) s polymérnym spojivom z termosetového materiálu. Pre kompozitné rúry sa spravidla používajú epoxidové alebo polyesterové spojivá.

Na výrobu rúr sa v závislosti od účelu, miesta a spôsobu kladenia môžu použiť rôzne materiály:

• Čadičové, sklenené alebo uhlíkové vlákna;
• Syntetické vlákna z rôznych materiálov;
• Kaučuky, kaučukové plasty a fluoroplasty rôznych tried;
• Spojivá na báze rôznych živíc a adhezívnych kompozícií.

Vysoká špecifická pevnosť a tuhosť vláknitých kompozitných materiálov spolu s chemickou odolnosťou, relatívne nízkou hmotnosťou a ďalšími vlastnosťami urobili tieto materiály atraktívnymi pre výrobu potrubí na rôzne účely. Použitie sklolaminátových rúr namiesto kovových rúrok zvyšuje životnosť potrubí o 5-8 krát, eliminuje použitie antikoróznych ochranných prostriedkov, znižuje hmotnosť potrubia o 4-8 krát, eliminuje použitie zvárania. Zároveň zostáva otvorená otázka použitia sklolaminátových rúr pracujúcich pri zvýšených teplotách (do 120°C).

Rúry zo sklenených vlákien sú klasifikované podľa tuhosti a tlaku a podľa priemeru.

Tuhosť potrubia je určená jeho schopnosťou odolávať zaťaženiu z okolitej pôdy a dopravy, ako aj negatívnym vnútorným tlakom.

Čím je stena hrubšia, tým vyššia je tuhosť a schopnosť odolávať zaťaženiu. Podľa tuhosti v rôznych štandardizačných systémoch sú rúry rozdelené do nasledujúcich tried.

Indikátory tuhosti rúr v rôznych štandardizačných systémoch

Zdroj: Údaje asociácie výrobcov American Composites (USA).

Tlakom potrubia sú klasifikované podľa menovitého tlaku (PN), čo znamená hodnotu bezpečného tlaku vody v MPa pri +20°C pre normalizovanú životnosť (zvyčajne 50 rokov).

Napríklad štandardné rúry Hobas GRP majú kombinované charakteristiky pracovného tlaku a tuhosti uvedené v tabuľke 1. 1.2.

Technologické postupy výroby sklolaminátových rúr umožňujú vyrábať rúry s vnútornou povlakovou vrstvou, ktorá je odolná voči rôznym médiám (tabuľka 1.3).

V Rusku sa sklolaminátové rúry a diely v závislosti od teploty, obsahu pevných zložiek, chemického zloženia prepravovanej látky vyrábajú s rôznymi ochrannými vnútornými nátermi. Sú rozdelené do nasledujúcich typov:

a - pre kvapaliny s abrazívnymi zložkami,
x - pre chemicky agresívne prostredie,
p - na pitie studenej vody,
d - pre teplú (do 75 ° С) úžitkovú a pitnú vodu,
c - pre iné médiá.

Hrúbka vnútornej vrstvy ochranného náteru je od 0,5 do 3 mm v závislosti od typu náteru a prepravovaného média.

V tabuľke. 1.4 sú znázornené fyzikálne a mechanické vlastnosti sklolaminátových rúr.

Sklolaminátové rúry a tvarovky sú označené a vyrobené pre tupé spoje nasledujúcich typov:

F - prírubové,
B - ťahať,
M - spojka,
MK - lepidlo na rukávy,
R - zvonovitý,
C - špeciálne (napríklad závitové).

Rozsah sklolaminátových rúr je pomerne rozsiahly. Takže napríklad rúry podľa TU 2296 250-24046478 95 na epoxidovom spojive sa vyrábajú s priemerom 60 až 400 mm pre menovitý tlak 0,6 až 4,0 MPa. Podľa TU 2296011-26598466 96 sa sklolaminátové rúry vyrábajú na polyesterovom spojive s hrdlovým spojom s priemerom 50 až 1000 mm pre menovitý tlak 0,6, 1,0 a 1,6 MPa.

Kombinované charakteristiky pracovného tlaku a tuhosti rúrok zo sklenených vlákien

Pracovný tlak (MPa)	Tlaková trieda (PN)	Trieda tuhosti (SN)	Označenie
0,4	4	2500	4/2500
0,6	6	5000	6/5000
1,0	10	5000	10/5000
1,0	10	10000	10/10000
1,6	16	10000	16/10000
2,0	20	10000	20/10000
2,5	25	10000	25/10000

Závislosť prevádzkovej teploty a limitu pH od vnútornej vrstvy sklolaminátovej rúry

Zdroj: Hobasove údaje.

Fyzikálne a mechanické vlastnosti sklolaminátových rúr na báze epoxidového spojiva, podľa JSC "Progress", TU 2296-250-24046478-95

Názov indikátora	Špirálovo vinuté rúry s uhlom vinutia 55	Súvislá výstuž vinutých rúr 2 1
Pevnosť v ťahu v tangenciálnom smere, MPa, nie menšia ako	240	180
Pevnosť v ťahu v axiálnom smere, MPa, nie menšia ako	120	80
Modul pružnosti v tangenciálnom smere, MPa, nie menší ako	25000	19000
Modul pružnosti v axiálnom smere, MPa, nie menší ako	12000	8000
Súčiniteľ lineárnej tepelnej rozťažnosti (axiálne) 1/°C, max	18x105	2 1 x 10"
Hustota kg/m3	1800 – 1900	1600 - 1700
Hmotnostný pomer sklenené plniace spojivo	65 - 72/35 - 28	50 – 55 / 50 – 40
Tangenciálne napätie v ťahu MPa, nie viac	50	35
Axiálne napätie v ťahu MPa, nie viac	24	16
Deformácia v ťahu mm/m už nie	0002	0002

Zdroj: Údaje o pokroku spoločnosti JSC

Druhy sklolaminátových rúr vyrábaných vo svete

Typy sklolaminátových rúr od rôznych výrobcov možno rozdeliť do troch skupín podľa nasledujúcich kritérií:

1. Typ spojiva (matrice): epoxid alebo polyester;
2. Typ pripojenia potrubia: lepidlo alebo mechanické;
3. Konštrukcia steny potrubia: čistý GRP (bez obloženia), GRP s filmovou vrstvou (vložkované potrubia), viacvrstvové štruktúry.

Významným rozdielom medzi sklolaminátovými rúrami od rôznych výrobcov je dizajn steny.

Jednovrstvové sklolaminátové potrubie vyrobené bez výstelky je klasickým príkladom použitia sklolaminátových rúr vo svete. Použitie takejto konštrukcie v drsných klimatických a ťažkých podmienkach reliéfu (napríklad v západnej Sibíri) je však komplikované nízkymi teplotami okolia a vonkajšími mechanickými vplyvmi na potrubie z pohybov pôdy. Na zníženie vplyvu týchto faktorov je potrebné venovať osobitnú pozornosť vývoju výkopu počas stavebných a inštalačných prác: vytvoriť veľký výkop, vykonať pieskový vankúš potrubia atď. Náklady na jednovrstvové rúry môžu byť o niečo nižšie ako náklady na rúry obložené filmovými materiálmi a viacvrstvové rúry, ale náklady na stavebné a inštalačné práce sú oveľa vyššie. Okrem toho sú potrubia vyrobené z jednovrstvových rúr v prevádzke menej spoľahlivé. Tieto okolnosti výrazne znižujú technický a ekonomický efekt použitia jednovrstvových sklolaminátových rúr.

Rúry dvojvrstvového dizajnu, zvnútra lemované filmovými materiálmi, sú menej náchylné na stratu tesnosti v podmienkach potrubí vedených v nestabilných pôdach západnej Sibíri.

Počas prevádzky dvojvrstvových rúr v potrubiach na ropné polia sa však zistilo množstvo vážnych nedostatkov, ktoré si vyžadujú zmeny v konštrukcii a technológii výroby rúr:

• nedostatočná priľnavosť medzi podšívkou a sklolaminátovou vrstvou, ktorá neumožňuje zabezpečiť pevnosť steny potrubia;
• porušenie elasticity materiálu obloženia pri nízkych teplotách okolia;
• delaminácia obloženia zo sklolaminátového plášťa potrubia počas prepravy médií obsahujúcich plyn potrubím (kezónový efekt).

Zabezpečenie dostatočnej priľnavosti k sklolaminátu a elasticita vnútornej vrstvy sú vzájomne protichodné problémy. Najlepšia priľnavosť k vrstve sklených vlákien je zabezpečená chemickým zosieťovaním oboch materiálov, a preto je vhodné použiť ako podšívku materiál termosetového charakteru. Takýto materiál však pri nízkych teplotách stráca elasticitu a výhody dvojvrstvovej konštrukcie potrubia sa strácajú. Naopak, najlepšiu elasticitu pri nízkych teplotách má termoplastický materiál - polyetylén, problematické je však jeho chemické zosieťovanie so sklolaminátovou škrupinou. Pri doprave média obsahujúceho plyn potrubím z dvojvrstvových potrubí dochádza k takzvanému kesónovému efektu, ktorý spočíva v delaminácii vnútornej filmovej vrstvy zo sklolaminátu. Pri odplyňovaní alebo rozpúšťaní plynu z dopravovaného média vznikajú podmienky, keď plyn prechádza cez vnútornú vrstvu filmu, hromadí sa medzi sklolaminátom a vrstvou obkladu a vytvára tlak na obklad zvonku.

Pôsobením tlaku plynu medzi vrstvami sa fóliová vrstva odlupuje od sklolaminátu, v dôsledku čoho sa štruktúra potrubia rozbije. K tomuto javu nedochádza, ak v médiu dovážanom potrubím nie je žiadny plyn.

Sklolaminátové dvojvrstvové potrubia sú určené na prevádzku v potrubiach prepravujúcich odplynené médiá: potrubia pre čerpanie formovacích a odpadových vôd, vodovod, kanalizácia atď. Vnútorná vrstva rúr môže byť vyrobená z polyetylénu s vysokou hustotou (LDPE), čo je materiál považovaný za chemicky najodolnejší v prostredí ropovodov. Priľnavosť polyetylénu k skleneným vláknam je zabezpečená použitím špeciálneho typu polyetylénu, ktorý je zosieťovaný počas vytvrdzovania potrubia, formuláciou epoxidového spojiva a tepelným spracovaním potrubia. Proces tepelného spracovania zabezpečuje súčasné zosieťovanie polyetylénu a vytvrdzovanie epoxidového spojiva. V dôsledku toho je prakticky nemožné odlúpnuť vnútornú polyetylénovú vrstvu rúrky zo sklenených vlákien bez toho, aby sa toto zničilo.

Konštrukcia trojvrstvových rúr sa líši od dvojvrstvových rúr prítomnosťou vnútorného plášťa zo sklenených vlákien, konštrukčne neupevneného s vrstvou výstelky. Vnútorný plášť neprenáša zaťaženie pozdĺž osi potrubia a jeho konštrukcia je optimalizovaná pre väčšiu pevnosť v obvodovom smere. Vnútorný plášť je určený na vyhladenie cyklicky sa meniaceho vnútorného tlaku v potrubí, ku ktorému dochádza pri rozpúšťaní alebo odplyňovaní plynu obsiahnutého v prepravovanom produkte. Dopravované médium preniká do priestoru medzi vnútorným plášťom a fóliovou vrstvou, čím sa v blízkosti výstelky vytvára oblasť konštantného tlaku, ktorá sa rovná prevádzkovému tlaku v potrubí. Vzhľadom na to, že tlak v blízkosti vrstvy filmu sa nemení, nie sú cez ňu podmienky na prenikanie plynu a nenastáva kesónový efekt. Vnútorný plášť zároveň dodatočne zvyšuje tuhosť rúr a znižuje teplotné pôsobenie média na nosné sklolaminát, čím sa zvyšuje aj trvanlivosť ich používania.

V trojvrstvovej konštrukcii rúrky zo sklenených vlákien je teda vyriešená väčšina problémov zabezpečenia spoľahlivosti a trvanlivosti:

• mechanická pevnosť a odolnosť rúr je dosiahnutá použitím kompozitného materiálu - sklolaminátu na epoxidovom spojive;
• spoľahlivé spájanie rúrok v potrubí je zabezpečené použitím mechanického spojenia hrdlo-vsuvka, ktoré spĺňa požiadavky medzinárodných noriem v tomto odvetví;
• tesnosť potrubí pri vonkajšom zaťažení počas prevádzky a výstavby potrubí je zabezpečená použitím elastickej výstelkovej filmovej vrstvy, ktorej chemická odolnosť je referenčná v ropnom prostredí;
• bola vyriešená otázka zachovania elasticity obloženia pri nízkych teplotách pri zabezpečení jeho priľnavosti k sklolaminátu;
• na prepravu médií s vysokým obsahom plynu bol vyvinutý a patentovaný unikátny trojvrstvový dizajn potrubia, ktorý nemá vo svete obdoby.

1. Jednovrstvové rúry zo sklenených vlákien (1C)

Jednovrstvové sklolaminátové rúry sú vyrobené z kvalitného sklolaminátu získaného „mokrým“ navíjaním. Na zvýšenie chemickej odolnosti a zníženie koeficientu hydraulického odporu sa na vnútornom povrchu rúrok vyrába vložka.

Vložka je dvojzložkový kompozit pozostávajúci zo skleneného materiálu s nízkou hustotou impregnovaného epoxidovým spojivom, ktorého obsah dosahuje 60-70% hmotnosti. Hrúbka vložky môže byť od 0,2 do 0,8 mm. Hlavná vrstva potrubia (konštrukčná vrstva) pozostáva zo sklenených nití (rovingov) impregnovaných epoxidovým spojivom. Konštrukčná vrstva poskytuje daný pomer fyzikálnych a mechanických charakteristík pozdĺž osi a v obvodovom smere potrubia.

2. Dvojvrstvové sklolaminátové rúry (2C)

Dvojvrstvové sklolaminátové rúry sú dvojvrstvová štruktúra pozostávajúca z ochrannej a konštrukčnej vrstvy.

Ochranná vrstva je vyrobená z vysokotlakového polyetylénu (LDPE). Hrúbka ochrannej vrstvy môže byť od 1 do 3 mm. Ochranná vrstva je určená na zvýšenie chemickej odolnosti potrubia a udržiavanie jeho tesnosti pri pôsobení významných vonkajších zaťažení. Konštrukčná vrstva je vyrobená z kvalitného sklolaminátu, získaného metódou "mokrého" navíjania sklenených nití (predpriadze) impregnovaných epoxidovým spojivom.

Konštrukčná vrstva poskytuje daný pomer fyzikálnych a mechanických charakteristík pozdĺž osi a v obvodovom smere potrubia. Podľa výrobnej technológie sa konštrukčná vrstva položí na ochrannú vrstvu a predvalka sa podrobí tepelnému spracovaniu (polymerizácii), počas ktorej sú obe vrstvy zošité, aby vytvorili monolitickú štruktúru. Potrubné spoje sú mechanické, vyrobené ako jeden celok s potrubím.

3. Trojvrstvové sklolaminátové rúry (3C)

Trojvrstvové sklolaminátové rúry sú trojvrstvovou štruktúrou pozostávajúcou z vnútorného sklolaminátového plášťa z ochrannej a konštrukčnej vrstvy. Štrukturálne je vnútorný obal nezávislý od zosieťovaných ochranných a konštrukčných vrstiev.

Vnútorný plášť je vyrobený zo sklolaminátu metódou "mokrého" navíjania sklenených nití (predpriadze) impregnovaných epoxidovým spojivom. Hrúbka vnútorného plášťa môže byť od 3 do 6 mm, v závislosti od vnútorného priemeru potrubia. Vnútorný plášť neprenáša zaťaženie pozdĺž osi potrubia a jeho konštrukcia je optimalizovaná pre väčšiu pevnosť v obvodovom smere. Vnútorný plášť je navrhnutý tak, aby vyrovnával cyklicky sa meniaci vnútorný tlak v potrubí vznikajúci rozpúšťaním alebo odplyňovaním plynu obsiahnutého v prepravovanom produkte.

Ochranná vrstva je vyrobená z vysokotlakového polyetylénu (LDPE). Hrúbka ochrannej vrstvy môže byť od 1 do 3 mm. Ochranná vrstva je určená na zvýšenie chemickej odolnosti potrubia a udržiavanie jeho tesnosti pri pôsobení významných vonkajších zaťažení.

Konštrukčná vrstva je vyrobená z kvalitného sklolaminátu, získaného metódou "mokrého" navíjania sklenených nití (predpriadze) impregnovaných epoxidovým spojivom na požadovanú hrúbku. Konštrukčná vrstva poskytuje daný pomer fyzikálnych a mechanických charakteristík pozdĺž osi a v obvodovom smere potrubia. Na vopred navinutý a vytvrdený vnútorný plášť sa podľa výrobnej technológie ukladajú separačné, ochranné a konštrukčné vrstvy. Ďalej potrubný predvalok prechádza režimom tepelného spracovania (polymerizácie), počas ktorého sú ochranná a konštrukčná vrstva zošitá, aby vytvorili monolitickú štruktúru, a pohyb vnútorného plášťa pozdĺž osi potrubia je konštrukčne obmedzený. Potrubné spoje sú mechanické, vyrobené integrálne s potrubím.

GRP tvarovky zahŕňajú príruby, T-kusy, ohyby, adaptéry a môžu byť vyrobené ako štandardné alebo na zákazku.

Charakteristické črty týchto potrubí sú:

• vysoká odolnosť voči agresívnemu prostrediu;
• odolnosť voči mikroorganizmom, ultrafialovým lúčom a nepriaznivým environmentálnym faktorom;
• vysoké mechanické vlastnosti;
• odstránenie potreby ochrany proti elektrochemickej korózii;
• prevádzka v širokom rozsahu teplôt (od -50°С do +100°С).

Sklolaminátové potrubia majú štyri typy pripojení.

1. Zásuvkové a závrtné spojenie s dvojitým O-krúžkom.

Poskytuje rýchlu a spoľahlivú montáž rúr a tvaroviek. Dva elastické O-krúžky, inštalované v paralelných obvodových drážkach na hrotovom konci, zaisťujú tesnosť spoja v tlakových a netlakových potrubiach. Tesniace drážky na konci s výčnelkami sú elektronicky opracované, aby sa zaistilo presné dosadacie plochy. V závislosti od charakteristík média prepravovaného potrubím sa používajú O-krúžky vyrobené z rôznych druhov gumových zmesí. Gumové O-krúžky sú dodávané s potrubnými prvkami.

2. Hrdlové spojenie s dvojitým O-krúžkom a blokovacím prvkom.

Na kompenzáciu vplyvu axiálnych síl na potrubie (napr. pri nadzemných potrubiach) sa v spojení hrdlo-svorník používa dorazový prvok, ktorý sa inštaluje cez otvor v hrdle do prstencových drážok na svorník a hrdlo končí a bráni axiálnemu pohybu prvkov potrubia voči sebe navzájom. V závislosti od úrovne axiálnych síl môže mať blokovací prvok okrúhly alebo obdĺžnikový prierez a vyrobený z rôznych materiálov (polyamid, PVC, kovový kábel). K potrubným prvkom sú dodávané uzamykacie prvky, ako aj gumené O-krúžky.

3. Prírubové spojenie.

Používa sa na spojenie prvkov potrubia zo sklenených vlákien s kovovými potrubiami a armatúrami. Montážne rozmery prírub zo sklenených vlákien sú vyrobené v súlade s GOST 12815-80.

4. Lepiaci tupý spoj.

Vykonáva sa nanášaním vrstvy po vrstve výstužných sklenených materiálov impregnovaných polyesterovým spojivom vytvrdzujúcim za studena na hladké konce rúr. Spoj zabezpečuje tesnosť a pevnosť konštrukcie v osovom aj obvodovom smere. Na rozdiel od iných typov spojenia je nerozoberateľný.

Stena potrubia zo sklenených vlákien je viacvrstvová štruktúra, ktorá obsahuje tri vrstvy. Vnútorná vrstva (vystužená, termoaktívna) zabezpečuje úplnú tesnosť konštrukcie a jej odolnosť voči vplyvom agresívneho prostredia transportovaného potrubím. Absolútna drsnosť vnútornej steny je 23 mikrónov, čo znižuje náklady na čerpanie vody a odpadových vôd dopravovaných potrubím.

Stredná vrstva je energetická vrstva a poskytuje mechanickú pevnosť konštrukcie pri kombinovanom pôsobení vnútorných a vonkajších zaťažení počas prevádzky potrubí. Vonkajšia vrstva zabezpečuje hladkosť vonkajšieho povrchu potrubia a jeho odolnosť voči ultrafialovým lúčom a nepriaznivým faktorom prostredia.

Základným bodom pri výrobe sklolaminátových rúr je typ spojivového materiálu. Najrozšírenejšie na svete sú dva typy spojovacích prvkov:

• polyesterové spojivo;
• Epoxidové spojivo.

Charakteristické vlastnosti sklolaminátových rúr na oboch typoch spojív z oceľových rúr:

• ideálna hladkosť vnútorného kanála, zaisťuje vysoké hydraulické vlastnosti, znižuje spotrebu energie na čerpanie prepravovaného média a zabraňuje tvorbe usadenín;
• vysoká odolnosť proti chemickej a elektrochemickej korózii, ktorá nevyžaduje špeciálne prostriedky antikoróznej ochrany, zabezpečuje stálosť hydraulických charakteristík a dlhú (50 a viac rokov) životnosť;
• nízka hmotnosť v porovnaní s kovovými, železobetónovými a niektorými ďalšími rúrami, čo zjednodušuje prepravu, manipuláciu a inštaláciu potrubia a v dôsledku toho výrazne znižuje náklady na prácu pri jeho výstavbe;
• odolnosť proti nárazom vnútorných a vonkajších síl, poskytujúca odolnosť proti hydraulickému šoku, možnosť pokladania pod vodou a pod zemou s hĺbkou až 12–16 m, spoľahlivosť pri pohybe zo zmršťovania pôdy;
• vysoká odolnosť proti oderu, ktorá zabraňuje zníženiu pevnostných charakteristík potrubia pri preprave kvapalín obsahujúcich mechanické nečistoty; odolnosť vonkajšieho povrchu voči účinkom ultrafialového žiarenia a voči biologickým faktorom;
• možnosť výroby rúr rôznych dĺžok (od 6 do 18 m), vysoká kvalita spojov bez akejkoľvek predúpravy spojov, jednoduchosť a jednoduchosť spracovania potrubného materiálu, vylúčenie zvárania na mieste inštalácie.

Sklolaminátové rúry na PEF spojive

Konštrukcia steny potrubia je vytvorená na báze termosetových polyesterových živíc vystužených sklenými vláknami a pieskového plniva. Použitá technológia umožňuje vytvoriť štruktúru steny potrubia s využitím charakteristických vlastností hlavných surovín:

• kontinuálne sklenené vlákno a nasekané sklenené vlákno sa zavádzajú na vytvorenie ťažnej sily a axiálnej pevnosti;
• plnivo (kremenný piesok) sa používa v strednej časti steny potrubia na vytvorenie potrebnej tuhosti;
• tkaniny zo sklenených vlákien sa používajú na dodanie potrebných vlastností vonkajšej vrstve potrubia.

Stena potrubia je teda vytvorená zo spojovacích a výstužných komponentov, plniva, povrchových zosilňovačov a ďalších komponentov. Polyméry - nenasýtené termosetové polyesterové živice - sa používajú ako spojivové zložky na vytvorenie kompozitnej matrice. Použité živice majú dôležité vlastnosti pre vyrábané rúry:

• vytvrdzovanie pri izbovej teplote;
• nízky stupeň toxicity;
• chemická inertnosť;
• silné sklolaminátové uchytenie.

Rúry sú polymerizované (vytvrdzované) organickými peroxidovými katalyzátormi (metyletylketónperoxid) a urýchľovačmi na báze kobaltových zmydelňovačov (oktoát kobaltnatý). V závislosti od rozsahu rúr sa používajú rôzne typy polyesterov (izoftalová, ortoftalová, bisfenolová, vinylesterová) a iné živice.

Výstužné komponenty sú rôzne typy sklolaminátu, ktoré poskytujú potrebnú pevnosť, ako aj odolnosť potrubia proti korózii. Používajú sa kombinácie nekonečných (vlákna alebo kúdele) a sekaného sklolaminátu. Orientácia a množstvo sklolaminátu poskytuje rôzne mechanické vlastnosti rúr. Na zlepšenie výkonu sklolaminátu sa vlákna „lepia“, čo zvyšuje zmáčavosť živice a vlákien.

Ľahké povlaky zo sklenených vlákien sa používajú ako povrchové výstuže na spevnenie vysokých vrstiev živice. Povrchové plášte sklenených rohoží poskytujú vysokú odolnosť povrchov rúr voči vplyvom vnútorného a vonkajšieho prostredia.

Konštrukcia steny zo sklenených vlákien

Vyrábané rúry sú rozdelené do niekoľkých tlakových a špecifických pevnostných tried, medzitriedy rúr a na požiadanie sú k dispozícii rúry určené pre vyšší výkon.

Hrúbka steny potrubia je určená jej štruktúrou, ktorá zahŕňa niekoľko vrstiev.

Vnútorná vrstva je vložka (hrúbka 0,8–1,2 mm), ktorá poskytuje tesnosť, maximálnu odolnosť proti chemickej korózii, oderu, hladkosť vnútorného povrchu a eliminuje usadeniny na stenách potrubia. Vložka je vyrobená zo špeciálnej živice.

Konštrukčná (nosná) vrstva, ktorá určuje mechanické vlastnosti, zaručuje odolnosť celej rúry voči vnútornému a/alebo vonkajšiemu tlaku, voči vonkajšiemu zaťaženiu v dôsledku prepravy a inštalácie, voči zaťaženiu zeminou, prúdeniu, tepelnému zaťaženiu atď. Konštrukčná vrstva sa vytvorí nanesením a navinutím na čiastočne vytvrdnutú spodnú (vložkovú) vrstvu:

• termosetový polymér (polyesterová živica);
• nepretržité navíjanie sklenených vlákien;
• nasekané sklenené vlákna;
• kremenný piesok.

Hrúbka konštrukčnej vrstvy sa vypočíta na základe daných parametrov potrubia. Vonkajšia vrstva má hrúbku 0,2–0,3 mm alebo viac a slúži na ochranu potrubia pred slnečným žiarením, agresívnou pôdou alebo korozívnym prostredím. Zvyčajne pozostáva z čistého polyméru s prídavkom (pri položení potrubí nad zemou) inhibítora ultrafialového žiarenia na ochranu potrubia pred vystavením slnečnému žiareniu.

Rúry na báze PEF sú odolné voči korózii a chemicky agresívnym látkam, a preto majú široké uplatnenie.

Oblasti použitia sklolaminátových rúr na polyesterovom spojive.

Ako vyzerá výroba sklolaminátových rúr? Aké by mali byť rúry zo sklenených vlákien podľa GOST? Aké atraktívne sú ich vlastnosti na pozadí alternatívnych riešení? Skúsme si na tieto otázky odpovedať.

Čo to je

Čo je sklolaminát? Názov vo všeobecnosti poskytuje vyčerpávajúcu predstavu o zložení materiálu: spojivo (epoxidová alebo polyesterová živica) je vystužené sklenenými vláknami. Výstuž poskytuje odolnosť voči zaťaženiu v ťahu a ohybe; spojivo zaručuje odolnosť proti nárazu.

Upozornenie: použité živice sú typické termoplasty.
Počas tvrdnutia v nich dochádza k nevratným chemickým zmenám; ak áno, na rozdiel od termoplastov je kontaktné zváranie výrobkov nemožné.
Na spojenie so skrutkami, závitmi atď.

Príbeh

Technológia výroby vznikla v päťdesiatych rokoch minulého storočia, kedy sa začala priemyselná výroba epoxidových živíc. Ako každá nová technológia, ani táto nebola v počiatočnom štádiu veľmi populárna: nedostatok skúseností s používaním sklolaminátu dopĺňala nízka cena tradičných materiálov (oceľ, meď a hliník).

Okolo polovice 60. rokov sa však obraz začal meniť.

Čo sa stalo?

• Ceny ocele a neželezných kovov vzrástli.
• Začal sa komerčný rozvoj ropných a plynových polí na mori. Sklolaminátové rúrky (trubky) sa priaznivo líšili od kovových rúr nízkou hmotnosťou a čo je dôležitejšie, odolnosťou proti korózii: kontakt so slanou vodou im na rozdiel od konkurenčných produktov nespôsobil žiadne škody.
• Nakoniec samotné technológie výroby sklenených vlákien tiež nezostali stáť: stali sa lacnejšie a silnejšie.

Výsledok na seba nenechal dlho čakať: koncom 60. rokov vstúpila americká spoločnosť Ameron so svojimi vysokotlakovými sklolaminátovými rúrami na severoamerický a potom aj na stredovýchodný trh. V 80. rokoch sa európski a o niečo neskôr sovietski (neskôr ruskí) výrobcovia vytiahli nahor.

Výhody

Prečo si sklolaminát získal popularitu?

Zoznam jeho predností nie je príliš dlhý, no pôsobí veľmi presvedčivo.

1. Veľmi rozumné náklady na pozadí vysokolegovaných a nehrdzavejúcich ocelí.
2. Odolnosť voči korózii a agresívnemu prostrediu.

Užitočné: ak je potrebné prepravovať obzvlášť agresívne kvapaliny, potrubné prvky sú vyložené vysokotlakovým polyetylénom.

1. nízka hmotnosť. Špecifická pevnosť sklolaminátu (pevnosť súvisiaca s hustotou) je 3,5-krát vyššia ako u ocele; Konštrukcie s rovnakou pevnosťou vyrobené z týchto materiálov sa teda budú líšiť v hmotnosti niekoľkonásobne.

1. Možnosť získania materiálu s požadovanými mechanickými vlastnosťami vďaka špecifickej schéme vystuženia. Napríklad špirálové vinutie zo sklenených vlákien poskytuje najvyššiu odolnosť voči vnútornému tlaku.

Výroba

Ako vyzerá výroba sklolaminátových rúr?

K dnešnému dňu možno rozlíšiť štyri hlavné technológie ich výroby.

názov	Popis
Extrúzia	Živica sa zmieša s tvrdidlom a nasekaným sklolaminátom, potom sa pretlačí extrudérom cez prstencový otvor. Výroba je lacná, technologicky vyspelá, no absencia pravidelného výstužného rámu ovplyvňuje konečnú pevnosť výrobkov.
pultrúzia	Rúra je vytvorená medzi vnútorným a vonkajším tŕňom. Oba povrchy sú dokonalé; množstvo technologických obmedzení však neumožňuje týmto spôsobom vyrábať rúry veľkých priemerov a s vysokým pracovným tlakom.
Odstredivé tvarovanie	Výstuž je hotová objímka zo sklolaminátu, ktorá je pritlačená k povrchu rotujúcej formy odstredivými silami. Prispievajú tiež k rovnomernému rozloženiu živice pozdĺž budúcich stien. Hlavnou výhodou technológie je schopnosť získať hladký vonkajší povrch; Hlavnou nevýhodou je spotreba energie, a teda vysoké náklady.
vinutie	Sklolaminát impregnovaný spojivom (vlákno, páska alebo tkanina) je navinutý na valcový tŕň. Zariadenia na výrobu sklolaminátových rúr navíjaním sú najbežnejšie kvôli relatívnej jednoduchosti a vysokej produktivite.

Posledný spôsob výroby má niekoľko, takpovediac, poddruhov. Poďme sa s nimi zoznámiť.

Vinutie špirálového krúžku

Stohovač - krúžok s niekoľkými impregnovanými mechanizmami podávania nite - sa vratne pohybuje pozdĺž rotujúceho tŕňa. Pri každom prechode sa položí vrstva vlákien s konštantným stúpaním; schéma kladenia krúžkov, ako si pamätáme, umožňuje dosiahnuť maximálnu pevnosť v ťahu potrubia.

Zvláštne je, že predpätie nite má tiež pozitívny vplyv na konečnú pevnosť výrobku a zabraňuje vzniku trhlín pri zaťažení ohybom.

Potrubie určené pre vysoké prevádzkové tlaky, nosné konštrukčné prvky (vrátane kompozitných podpier prenosových vedení) a dokonca ... skrine raketových motorov sú vyrábané metódou špirálovo-kruhového vinutia.

Špirálové navíjanie pásky

Rozdiel oproti predchádzajúcej metóde je len v tom, že pri jednom prechode stohovač vytvorí úzku pásku na tucet alebo dve vlákna. V súlade s tým je potrebných oveľa viac priechodov na vytvorenie súvislej výstuže; samotná výstuž je o niečo menej hustá. Hlavnou výhodou metódy je oveľa jednoduchšie, a teda lacnejšie vybavenie.

Pozdĺžno-priečne vinutie

Zásadný rozdiel od predchádzajúcich schém je v tom, že vinutie je kontinuálne: stohovač súčasne kladie pozdĺžne a priečne vlákna. Zdá sa, že by to malo zjednodušiť a znížiť náklady na technológiu; je tu však čisto mechanický problém.

Tŕň, na ktorom je navinutá budúca rúrka, sa otáča; ak áno, mali by sa otáčať aj zvitky, z ktorých sa odvíja niť pozdĺžnej výstuže. Okrem toho, čím väčší je priemer potrubia, tým viac by malo byť cievok.

Šikmé priečne-pozdĺžne vinutie

Toto riešenie bolo vyvinuté počas života Sovietskeho zväzu v Charkove a pôvodne sa používalo pri výrobe raketových nábojov. Neskôr sa rozšíril v celom postsovietskom priestore.

Čo je podstatou metódy?

• Zakladač tvorí široký pás rovnobežných vlákien impregnovaných spojivom.
• Páska je pred navinutím na tŕň vopred navinutá niťou bez impregnácie, ktorá následne tvorí axiálnu výstuž. Samotné nite zostavené do pásky tvoria priečnu výstuž: páska je položená cez os tŕňa.
• Po položení sa každá vrstva valcuje pomocou valcov, čím sa výstuž zhutňuje a prebytočné spojivo sa vytláča.

Aký je prínos takejto schémy?

• Možnosť kontinuálnej výroby. V jednom prechode môžete jednoduchou zmenou presahu pásky vytvoriť ľubovoľne hrubé steny.
• Vysoký výkon.
• Schopnosť vyrábať rúry zo sklenených vlákien s veľkým priemerom (teoreticky - bez akýchkoľvek obmedzení maximálnej veľkosti). Rozmery sú obmedzené len veľkosťou tŕňa.
• Extrémne vysoký obsah sklolaminátu v hotovom materiáli. Dosahuje 85% oproti 45-65% pri alternatívnych metódach. To ovplyvňuje ako konečnú pevnosť, tak horľavosť produktu.

Šikmé priečne pozdĺžne vinutie.

Normy

Výroba produktov, ktoré nás zaujímajú, je regulovaná dvoma regulačnými dokumentmi:

1. GOST R 53201-2008 obsahuje technické podmienky na výrobu rúrok s priemerom 50-200 mm na závitových spojoch.
2. Vyvinuté za účasti LLC NTT (New Pipe Technologies) GOST R 54560-2011 popisuje detaily potrubí vyrobených z "termoplastov vystužených sklenenými vláknami".

Preštudujme si hlavné ustanovenia dokumentov.

GOST R 53201-2008

Prevádzkový režim potrubí poskytovaných normou vyzerá takto:

• Teplota - od -60 do + 60C.
• Relatívna vlhkosť - až 100%.
• Teplota prepravovanej kvapaliny je do +110C.
• Pracovný tlak - od 3,5 do 27,6 MPa.

Predpokladajú sa nasledujúce možnosti použitia produktov popísaných v norme:

1. Preprava ropného a plynového kondenzátu.
2. Preprava soľných roztokov (vrátane morskej vody).
3. Konštrukcia výťahových stĺpov.
4. Upevnenie studní na rôzne účely.

1. Udržiavanie tlaku v nádrži pri ťažbe podzemných ložísk.
2. Zásobovanie technickou a pitnou vodou.

Norma rozlišuje tri typy potrubí:

Označenie	Dešifrovanie
NK	Čerpadlo a kompresor
O	Puzdro
L	Lineárne

Aké môžu byť priemery sklolaminátových rúr vyrobených v súlade s GOST R 53201-2008 a ich ďalšie vlastnosti?

Čerpadlo-kompresor, puzdro

Vnútorný priemer, mm	Menovitý tlak, MPa		Hmotnosť bežného metra, kg
50	6,9 – 27,6	4,3 – 8,4	1,6 – 3,3
63	6,9 – 27,6	4,6 – 10,7	2,2 – 5,5
100	10,3 – 17,2	8,1 – 12,2	5,8 – 8,2
150	10,3 – 17,2	13,5 – 15,0	14,0 – 14,9
200	10,3	13,6	16,5

Na fotografii - sklolaminátové vysokotlakové potrubie.

Lineárne

Vnútorný priemer, mm	Menovitý tlak, MPa	Minimálna hrúbka steny, mm	Hmotnosť bežného metra, kg
50	10,3 – 27,6	2,79 – 8,10	1,2 – 3,1
63	8,6 – 27,6	2,80 – 9,90	1,4 – 5,2
100	5,5 – 27,6	2,80 – 16,00	2,3 – 12,8
150	5,5 – 13,8	4,57 – 11,20	5,1 – 12,2
200	5,5 – 13,8	5,84 – 14,70	8,6 – 22,6

Okrem rozmerov rúr obsahuje dokument podrobné pokyny na výrobu tvaroviek s uvedením základných rozmerov, požiadaviek na vzhľad, maximálnych tolerancií a označovania všetkých výrobkov.

GOST R 54560-2011

Norma popisuje potrubia pracujúce v oveľa miernejších podmienkach, ako sú podmienky opísané vyššie:

• Pracovný tlak - do 3,2 MPa;
• Stredná teplota - do 35 ° C;
• Prepravované kvapaliny - voda, vodné roztoky a odpadové vody (domáce a priemyselné).

Dôležité: GOST sa nevzťahuje na potrubia pre vnútorné zásobovanie vodou a kanalizáciu.

V rámci dokumentu sú výrobky klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:

• Priemer (DN). Rozsah hodnôt je od 300 do 3000 milimetrov.
• Menovitý tlak (PN). Pre netlakové potrubia je samotný pojem PN skôr ľubovoľný a berie sa ako rovný 0,1 - 0,4 MPa; u tlakových naberá hodnoty 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 a 3,2 MPa.
• Nominálna tvrdosť (SN). Meria sa tiež v megapascaloch a môže sa rovnať 1250, 2500, 5000 a 10000.

Vezmite prosím na vedomie: pri pokládke vlastnými rukami je potrebné mať na pamäti, že rúry SN 1250 sa v zásade neodporúčajú na pokládku do zeme a SN 2500 sa odporúča ukladať do podnosov.

V dokumente, rovnako ako v predchádzajúcom, sú uvedené hlavné rozmery všetkých typov tvaroviek a požiadavky na ich vzhľad, pevnosť, označovanie a spôsoby vystuženia.

Záver

Samozrejme, v našom materiáli sme sa dotkli len malej časti veľmi rozsiahlej témy využitia sklolaminátu. Nezistili sme, či je možné sklolaminátové rúry použiť na vykurovanie alebo kanalizáciu pre domácnosť, aké dobré sú na pozadí kovovo-polymérových alebo celoplastových výrobkov. Niektoré z týchto otázok ovplyvňujú video v tomto článku. Veľa štastia!

Sklolaminát je sklom plnený kompozitný materiál. Skladá sa zo spojiva (ktoré sa používa ako polyesterová živica) a plniva (sklolaminát). Hlavným účelom plniva je posilniť a dodať materiálu potrebnú pevnosť. Vďaka prídavku polyesterovej živice je zabezpečená pevnosť materiálu, ochrana sklolaminátu pred negatívnymi vplyvmi agresívneho prostredia a čo najefektívnejšie využitie jeho pevnosti.

26. novembra 2014 1862

Sklolaminát je materiál, ktorý sa vyznačuje nízkou špecifickou hmotnosťou a má pomerne široký rozsah použitia od bývania a komunálnych služieb až po obranný priemysel. Tento materiál, ktorý sa vyznačuje nízkou tepelnou vodivosťou (približne ako drevo), vysokou špecifickou pevnosťou (vyššou ako oceľ), odolnosťou proti vlhkosti, biologickou stabilitou a odolnosťou voči poveternostným vplyvom, ktorá je súčasťou polymérov, nemá nevýhody, ktoré majú termoplasty. Ide o jeden z najlacnejších a najdostupnejších kompozitných stavebných materiálov.

Hlavné náklady na výrobu výrobkov zo sklenených vlákien spravidla pripadajú na vybavenie a prácu. Druhý bod nákladov je spojený s pracovnou náročnosťou a značnými časovými nákladmi. V súčasnosti sú teda výrobky vyrobené z tohto materiálu cenovo nižšie ako kovové výrobky. Je to do značnej miery spôsobené zložitosťou a trvaním postupu pri lepení dielov zo sklenených vlákien, čo vedie k vzniku vážnych prekážok v hromadnej výrobe. Použitie sklolaminátu je najvýhodnejšie v prípade malosériovej výroby. Vysoká efektívnosť veľkosériovej výroby sa dosahuje použitím technológie automatického kontinuálneho navíjania.

Pri výrobe sklolaminátových rúr je úloha výstužných vlákien zvyčajne daná rovingu alebo sklenenej nite. Ako spojivo sa používajú epoxidové, polyesterové živice. Dnes existujú dve hlavné metódy, ktoré sa používajú pri výrobe rúr zo sklenených vlákien: metóda kontinuálneho navíjania a metóda rotačného tvarovania.

Technológia prerušovaného vinutia, ktorá bola prevzatá z podnikov pôsobiacich v obrannom priemysle, nie je široko používaná. Táto metóda sa zvyčajne používa pri výrobe sklolaminátových rúr na epoxidovom spojive. Väčšina sklolaminátových rúr na svete sa vyrába technológiou kontinuálneho navíjania vlákna a spojivového komponentu na tŕň. Po dokončení navíjania potrubie stvrdne. Potom sa vyberie z tŕňa, otestuje a odošle zákazníkovi.

V tomto prípade sa rúra vyrába pomocou "kráčacieho" tŕňa a postupného chladenia. Sektory tŕňa, ktoré sa pohybujú v pozdĺžnom smere, posúvajú navinutú rúrku cez špeciálne pece, kde sa vykonáva predbežné tepelné spracovanie. Ďalej sa potrubie odstráni z tŕňa. Konečné vytvrdzovanie sa vykonáva v nasledujúcich peciach. Potom sa výsledný obrobok rozreže pomocou "diamantového" kotúča na kusy požadovanej dĺžky.

Technologický postup výroby sklolaminátových rúr spočíva vo vrstvení sklenených materiálov na tŕň vyrobený z ocele, ktoré sú predimpregnované „studenou“ vytvrdzujúcou živicou. Pri výbere typu živice sa berú do úvahy vlastnosti kvapaliny, ktorá sa plánuje prepravovať potrubím. Schéma výstuže sa určuje vykonaním výpočtu, ktorý by sa mal vykonať v súlade s medzinárodnými normami ASTM / AWWA na základe špecifikovaných podmienok inštalácie a následnej prevádzky potrubia. Po dokončení polymerizácie sa vytvorí inertná, monolitická, veľmi pevná štruktúra so stenou pozostávajúcou z niekoľkých vrstiev. Sklolaminátová vložka (vnútorná stena) zabezpečuje požadovanú odolnosť voči agresívnym a abrazívnym médiám prepravovaným potrubím a tesnosť.

Hodnota absolútnej drsnosti vnútornej steny je 23 µm. Výkonová vrstva je navrhnutá tak, aby poskytovala mechanickú pevnosť pri kombinovanom účinku vonkajšieho a vnútorného zaťaženia počas prevádzky potrubia. Funkciou vonkajšej vrstvy (tiež nazývanej gélový povlak) je poskytnúť potrebnú hladkosť vonkajšieho povrchu potrubia, odolnosť proti vlhkosti, odolnosť voči chemikáliám, ultrafialovému žiareniu a rôznym atmosférickým javom.

Technologická linka na výrobu sklolaminátových rúr metódou kontinuálneho navíjania zahŕňa zásobovaciu časť rovingu, zariadenie určené na prípravu spojiva, kúpeľ so spojivom (prechádzajú a vlhčia sa ním pramencové nite), navíjaciu časť vybavenú tzv. rotačné hriadele (priemer konečného produktu závisí od jeho veľkosti). ), ako aj orgány zabezpečujúce kontrolu všetkých zariadení.

Sklolaminátové rúry vyrobené touto technológiou majú množstvo výhod, medzi ktoré patrí vysoká merná pevnosť, odolnosť proti korózii, nízka hmotnosť, životnosť (životnosť až šesťdesiat rokov bez opravy), spoľahlivosť, nízke náklady na inštaláciu a následnú údržbu. , vysoká udržiavateľnosť, nízka hydraulika odolnosť, záruka zachovania čistoty prepravovaných produktov z hľadiska ekológie.

Druhý spôsob výroby sklolaminátových rúr - odstredivé lisovanie, navrhol Hobas. Technologický proces výroby rúr touto technológiou prebieha v smere od vonkajšieho povrchu k vnútornému pomocou rotačnej formy. Surovinou na výrobu rúr touto metódou sú nasekané zväzky sklenených vlákien, piesok a polyesterová živica. Tieto materiály sa privádzajú na rotačnú matricu. Výsledkom je, že tvorba štruktúry potrubia začína vonkajšou vrstvou. Pri výrobe sa do tekutej živice pridáva plnivo, sklenené vlákno a pevné suroviny. Polymerizácia živice sa uskutočňuje pod vplyvom katalyzátora. Dodatočné zrýchlenie tohto procesu sa dosiahne zahrievaním. Nevratnosť postupu polymerizácie je spôsobená trojrozmernými priestorovými chemickými väzbami. Materiál si teda zachováva plnú rozmerovú stabilitu, aj keď je teplota okolia zvýšená.

Sklolaminátové rúry vyrobené metódou odstredivého lisovania sa používajú pri kladení kanalizácie, odvodňovaní, stavbe potrubí, ktorými sa prepravuje pitná a technologická voda, priemyselných potrubí, vodných elektrární atď.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že takéto rúry zo sklenených vlákien môžu byť použité rôznymi spôsobmi kladenia. Patria sem: technológia drag-and-drop, mikrotunelovanie, nadzemná pokládka a otvorená pokládka.

Zo všetkých rôznych materiálov, ktoré sa používajú na výrobu polymérových rúr na rôzne účely, sa osobitná pozornosť vždy venuje sklolaminátu, pretože má skutočne jedinečné výkonové vlastnosti. Sklolaminátové rúry sa spravidla používajú skôr na priemyselné účely a vyznačujú sa tým, že ľahko znášajú akékoľvek prevádzkové podmienky a majú pomerne vysokú životnosť. A napriek tomu, že tento materiál je pomerne drahý, v posledných rokoch sa stal čoraz obľúbenejším, a to aj medzi bežnými súkromnými developermi.

Sklolaminátové rúry

Čo sú tieto potrubia?

Sklolaminát je teda špeciálny kompozitný materiál, ktorý sa vyznačuje zvýšenými pevnostnými charakteristikami. Výrobcovia rúr popísaných v tomto článku zabezpečujú, že ich výrobky, ktoré sú impregnované epoxidovými / polyesterovými živicami, môžu byť použité pri povrchovom / podzemnom kladení potrubí na rôzne účely. Takéto potrubia sa dokonale prejavujú v podmienkach zvýšeného tlaku prepravovanej látky, s ich pomocou sú diaľnice položené v rôznych klimatických zónach (vrátane Ďalekého severu).

Poznámka! V prípade potreby je možné na vnútorný povrch výrobkov naniesť ochranný náter, vďaka ktorému je možné ich použiť na prepravu rôznych plynných alebo kvapalných médií.

Označenie rúrok zo sklenených vlákien, ktoré majú podobný povlak, je nasledovné.

1. "P". Takéto výrobky môžu byť použité pre potrubia zásobovania studenou vodou.
2. "ALE". Rúry s týmto označením sú určené na pohyb tekutých médií vrátane rôznych abrazívnych nečistôt.
3. "G". Ide o potrubia, ktoré sa používajú na kladenie teplovodných sietí.
4. "X". Produkty, ktoré majú toto označenie, sú určené pre chemicky aktívne kvapaliny, vrátane produktov rafinérskeho priemyslu.
5. "OD". Posledná kategória rúr, ktorá je určená na všetky ostatné účely.

Vlastnosti vzhľadu rúrok zo sklenených vlákien

Výroba tohto druhu rúr vznikla v 50. rokoch minulého storočia, odvtedy sa výroba epoxidových živíc dostala do priemyselného rozsahu. Táto technológia, ako každá iná novinka, nebola spočiatku veľmi populárna: so sklolaminátom ľudia nemali žiadne skúsenosti, navyše tradičné materiály (ako hliník či oceľ) boli relatívne lacné.

Za 10-15 rokov sa však situácia dramaticky zmenila. z akého dôvodu?

1. V prvom rade je to spôsobené tým, že náklady na oceľ a neželezné kovy sa výrazne zvýšili.
2. Sklolaminátové rúry mali výhodu oproti oceľovým rúram - mali malú váhu a líšili sa odolnosťou proti korózii (rúrky netrpeli dlhodobým kontaktom so slanou vodou, čo sa nedá povedať o ich „konkurentoch“).
3. Ďalším dôvodom, ktorý do značnej miery súvisí s predchádzajúcim, je, že sa začal rozvíjať komerčný rozvoj plynových / ropných polí.
4. A nakoniec, samotná výrobná technológia sa zmenila - teraz boli sklolaminátové rúry lacnejšie a stávali sa čoraz odolnejšími.

Je celkom zrejmé, že výsledky na seba nenechali dlho čakať – koncom šesťdesiatych rokov prerazil na trh stavebných materiálov Ameron z USA s kvalitnými vysokotlakovými sklolaminátovými rúrami. Najprv si produkty spoločnosti podmanili Severnú Ameriku, a preto sa presunuli na trh Blízkeho východu. Už v osemdesiatych rokoch do hry vstúpili európske krajiny a o niečo neskôr aj Sovietsky zväz.

Video - Sklolaminátové rúry

Odrody rúr v závislosti od typu živice

Prevádzkové vlastnosti rúr popísaných v článku sa môžu líšiť v závislosti od toho, z ktorých živíc sú vyrobené. Z tohto dôvodu je nevyhnutné pri kúpe uviesť, aký druh sklolaminátu predávate. Z tohto pohľadu sú produkty rozdelené do dvoch kategórií, poďme sa oboznámiť s vlastnosťami každej z nich.

1. Sklolaminát, vyrobený na báze polyesterových živíc. Tento materiál sa vyznačuje chemickou neutralitou, odolnosťou voči vplyvu rôznych druhov látok; materiál je veľmi dôležitým prvkom pri kladení potrubí pre priemysel rafinácie ropy. Mali by ste však vedieť, že takéto potrubia nie sú vhodné na prevádzku pri vysokých teplotách (nad +95 stupňov) alebo vysokom tlaku (maximálne - 32 atmosfér).
2. Sklolaminát, vyrobený na báze epoxidových živíc. Vďaka epoxidovému spojivu použitému vo výrobnom procese je hotový výrobok oveľa odolnejší. Rúry vyrobené touto technológiou a s väčším priemerom sú schopné odolať veľmi vysokému tlaku (maximálne - 240 atmosfér) a teplotám nie vyšším ako +130 stupňov. Ďalšou výhodou tohto materiálu je jeho relatívne nízka tepelná vodivosť, a preto nie je potrebná dodatočná tepelná izolácia (výrobky prakticky nevydávajú tepelnú energiu). Náklady na takéto rúry sú o niečo drahšie v porovnaní s rovnakým ukazovateľom z polyesterových sklenených vlákien.

Kde sa dajú použiť sklolaminátové rúry?

Okamžite si urobte rezerváciu, že môžu byť použité v rôznych priemyselných a ekonomických odvetviach. Ale konkrétnejšie, takéto potrubia sa osvedčili v nasledujúcich oblastiach.

1. Energia. Tu sa takéto potrubia aktívne používajú pri kladení diaľnic pracujúcich pri vysokotlakovom indikátore.
2. Ropný priemysel. V tomto prípade sa rúrky zo sklenených vlákien používajú na prepravu cenných nerastov (hovoríme o kmeňových vedeniach) a na zabezpečenie všetkých ostatných výrobných procesov vrátane výroby plynu / ropy.
3. V systéme bývania a komunálnych služieb. A tu sa výrobky opísané v článku používajú na kladenie vodovodných potrubí (TÚV a studenej vody), ako aj na inštaláciu vykurovacích systémov.
4. Lekársky, chemický priemysel. Vďaka chemickej neutralite, ako aj odolnosti voči rôznym druhom agresívnych vplyvov sú sklolaminátové rúry jednoducho nepostrádateľné na prepravu zásad, kyselín a iných zmesí/kvapalín.

Poznámka! Okrem iného sa takéto potrubia v poslednej dobe čoraz viac používajú na domáce účely. Toto použitie je navyše plne opodstatnené - ich bezproblémová (teda bez opravy) prevádzková životnosť je viac ako pol storočia.

Vlastnosti výroby rúr zo sklenených vlákien

Ako sa dnes vyrábajú tieto fajky? Existujú štyri hlavné spôsoby, zvážime každý z nich. Najprv si však všimneme, že výkonové vlastnosti hotových výrobkov sa môžu výrazne líšiť v závislosti od počtu konštrukčných vrstiev.

1. Najjednoduchšie jednovrstvové rúry sa považujú za najlacnejšie. A to nie je prekvapujúce, pretože sklolaminát v tomto prípade nie je prakticky ničím chránený.
2. Dvojvrstvové produkty majú vonkajší ochranný plášť, ktorý zvyšuje odolnosť voči UV žiareniu a rôznym agresívnym prostrediam.
3. Nakoniec, v produktoch pozostávajúcich z troch vrstiev je jedna vrstva ďalšou energetickou vrstvou - nachádza sa medzi vonkajšou a vnútornou. Takéto rúry sú veľmi odolné, a preto sa môžu používať pri veľmi vysokých tlakoch. Malo by sa však pamätať na to, že zároveň nie sú lacné.

Teraz sa pozrime na hlavné výrobné technológie.

Technológia č.1. Extrúzia

V tomto prípade sa tvrdidlo zmieša so živicou, ako aj s drveným skleneným vláknom a potom sa výsledná zmes pretlačí cez otvor pomocou špeciálneho extrudéra. Výsledkom je technologicky vyspelá a pomerne lacná výroba, ale chýba výstužný rám, ktorý ovplyvňuje pevnostné charakteristiky výrobku.

Technológia číslo 2. pultrúzia

Tu sú výrobky už vytvorené medzi vonkajším a vnútorným tŕňom. Vďaka tomu sú všetky povrchy dokonale rovnomerné, ale kvôli výrobným obmedzeniam nie je možné takéto potrubia vyrábať s veľkým priemerom alebo určené na zvýšený pracovný tlak.

Technológia číslo 3. Odstredivé tvarovanie

Charakteristickým znakom metódy je, že výstuž je v tomto prípade hotová manžeta vyrobená zo sklenených vlákien pritlačená k povrchom formy, ktorá sa otáča v dôsledku odstredivých síl. V dôsledku rovnakých síl sa živica rozdeľuje pozdĺž stien výrobkov čo najrovnomernejšie. Ale hlavnou výhodou je, že môžete získať dokonale hladký vonkajší povrch. Aj keď je tu mínus - technológia je dosť energeticky náročná, a preto drahá.

Technológia číslo 4. vinutie

Tu sa sklolaminát, ktorý je impregnovaný spojivom, navíja na valcový tŕň. Zariadenie, ktoré sa používa na takúto výrobu, je najrozšírenejšie kvôli zvýšenej produktivite a jednoduchosti.

Poznámka! Táto metóda môže byť niekoľkých typov. Zvážte vlastnosti každej z odrôd vinutia.

Prvá odroda. Špirálový prstencový

Špeciálny zakladač sa pohybuje tam a späť rovnobežne s otočným tŕňom. Po každom takomto prechode zostáva vrstva vlákien a krok je trvalý. Vďaka podobnej technike navíjania sa získajú rúrky zo sklenených vlákien, ktoré sú mimoriadne odolné proti roztrhnutiu.

Poznámka! Čo je charakteristické, ak je niť predpätá, potom sa vďaka tomu zvýši aj pevnosť hotového výrobku a riziko prasklín pri ohýbaní bude minimálne.

Touto metódou sa vyrábajú čerpacie a stláčacie produkty (sú schopné odolať vysokým prevádzkovým tlakom), rôzne nosné prvky (vrátane podpier elektrického vedenia), ako aj plášte pre raketové motory.

Druhá odroda. Špirálová páska

Od predchádzajúcej odrody sa líši len tým, že stohovač po každom prechode zanecháva malú pásku pozostávajúcu z niekoľkých desiatok vlákien. Z tohto dôvodu (je potrebných viac prechodov) nie je výstužná vrstva taká hustá. Výhodou techniky je, že využíva jednoduchšiu, a teda lacnejšiu techniku.

Tretia odroda. Pozdĺžno-priečna

Hlavným rozdielom je nepretržité navíjanie - nite sú súčasne položené pozdĺžne aj priečne. Na prvý pohľad samotná technológia by v tomto prípade mala byť jednoduchšia a lacnejšia, no je tu jedna ťažkosť – čisto mechanická. Takže samotný tŕň sa otáča, a preto sa musia otáčať aj cievky (tie, z ktorých sa navíjajú nite). Dá sa povedať, že čím väčší je priemer potrubia, tým väčší počet týchto cievok bude potrebný.

Štvrtá odroda. Priečne-pozdĺžne šikmé

Technika bola vytvorená v Charkove v časoch ZSSR a bola určená na použitie pri výrobe raketových nábojov. Čoskoro sa technológia rozšírila do ďalších krajín. Pointa je, že stohovač tvorí širokú pásku, ktorá sa zase skladá z mnohých vlákien, ktoré sú impregnované spojivom. Táto páska je ešte pred navinutím omotaná neimpregnovanou niťou - tak vzniká axiálna výstuž. Každú novú vrstvu po pokládke treba prevalcovať valčekom, ktorý vytlačí prebytočné spojivo a výstuž zhutní.

Táto technika má dôležité výhody, s každou z nich sa zoznámime podrobnejšie.

1. Výrobný proces je kontinuálny a hrúbka steny môže byť ľubovoľná (vyžaduje len zmenu presahu pásky).
2. Hotové sklolaminátové rúry obsahujú pomerne veľa (tento údaj môže dosiahnuť 85 percent, napríklad pri iných metódach je to maximálne 40 – 65 percent).
3. Ukazovateľ výkonu je v tomto prípade tiež dosť vysoký.
4. Nakoniec je možné vyrábať rúry najväčších veľkostí (teoreticky neexistujú žiadne obmedzenia), ktoré závisia výlučne od rozmerov tŕňa.

Tabuľka. Hlavné odrody rúr popísané v článku.

Tabuľka. Priemer plášťa a výrobkov čerpadlo-kompresor podľa GOST.

Tabuľka. Priemer lineárnych výrobkov podľa GOST.

Kľúčové výhody sklolaminátových rúr

Aký je dôvod takej vysokej popularity takýchto fajok? Nižšie je uvedený zoznam výhod tohto materiálu - nie je príliš dlhý, ale každý z bodov má veľký význam.

1. Rúry zo sklenených vlákien sú viac ako prijateľné, najmä v porovnaní s výrobkami z nehrdzavejúcej / vysokolegovanej ocele.
2. Vďaka jednej alebo druhej schéme výstuže (všetky boli uvedené v predchádzajúcej časti článku) je možné získať výrobky so špecifickými mechanickými vlastnosťami. Napríklad prvý typ vinutia (špirálovo-prstencový) umožňuje vyrábať rúry, ktoré sú mimoriadne odolné voči vysokému pracovnému tlaku.
3. Sklolaminát sa tiež vyznačuje vynikajúcou odolnosťou voči rôznym agresívnym prostrediam a korózii.
4. Nakoniec materiál len trochu váži. Presnejšie povedané, jeho špecifická pevnosť je asi 3,5-krát vyššia ako u ocele. V dôsledku toho budú mať rúry vyrobené z týchto materiálov, ktoré majú rovnakú pevnosť, úplne odlišné hmotnosti.

Približné náklady na rúry zo sklenených vlákien

Moderný sortiment výrobkov opísaný v článku je pomerne veľký, a preto existuje veľa výrobcov. Všetci však vyrábajú rúry podľa GOST, a preto musia byť rozmery a charakteristiky identické. Ale napriek tomu sa zoznámime s vlastnosťami niekoľkých typov rúr, ako aj zistíme dnešné priemerné trhové ceny. Pre pohodlie návštevníkov našej stránky sú všetky nižšie uvedené informácie prezentované vo forme malej tabuľky.

Tabuľka. Koľko stoja rúry zo sklenených vlákien - ceny, vlastnosti.

Meno, fotka	Stručný opis	Priemerná trhová hodnota v rubľoch
1. Profilová rúrka zo sklolaminátu	Rozmery produktu sú nasledovné - 10x5x0,6 centimetra (VxŠxH). Čo sa týka hmotnosti, tá je v tomto prípade 3,14 kilogramu na bežný meter.	Od 1250 za meter
2. Profilová rúrka zo sklolaminátu	Podobný produkt, líšia sa len rozmermi (v tomto prípade 18x6x0,6 cm) a teda hmotnosťou. Hustota sa v tomto prípade pohybuje medzi 1 750 až 2 100 kilogramami na meter kubický. Všimnite si tiež, že špecifická pevnosť tohto materiálu je rovnaká ako u nehrdzavejúcej ocele.	Od roku 2200
3. Vlnitá rúrka zo sklenených vlákien	Rozmery tohto produktu sú 3,4 x 0,9 cm a hmotnosť je 500 gramov na meter dĺžky. Vnútorný priemer takejto rúry je 2,5 centimetra.	Od 200
4. GRP okrúhle potrubie	Jeho vonkajší priemer je 7 centimetrov, zatiaľ čo vnútorný priemer je 5,5 centimetra. Steny výrobku majú hrúbku 1,5 centimetra. Hmotnosť je 2,8 kilogramu na meter dĺžky.	Od roku 1150
5. GRP okrúhle potrubie	Podľa charakteristík je tento výrobok veľmi podobný predchádzajúcemu - jeho vonkajší priemer je tiež 7 centimetrov, ale vnútorný je už 6 centimetrov. Steny sú hrubé centimetre.	Od 800

Poznámka! Ako vidíte, náklady sa môžu líšiť a závisia od konkrétneho tvaru výrobkov, ich rozmerov a hrúbky steny. Napriek tomu sa cena môže líšiť v závislosti od konkrétneho výrobcu, ale nie veľa. Nech je to ako chce, v každom prípade je z čoho vyberať.

Video - Výhody sklolaminátových rúr

Zhrnutie

Na záver stojí za zmienku, že dnes sme hovorili, samozrejme, len o malej časti tak rozsiahlej a zaujímavej témy, akou je využitie sklolaminátu (najmä rúrok z tohto materiálu). Len stručne sme spomenuli, či sa takéto rúry môžu použiť v kanalizácii alebo vykurovacích systémoch, či sú lepšie ako plastové alebo povedzme kov-polymérové ​​náprotivky. Nech je to akokoľvek, k tejto téme sa vrátime neskôr. To je všetko, veľa šťastia vo vašej práci!