Cjevovodi od stakloplastike: prednosti, tehnologija
Što je proizvodnja cijevi od fiberglasa? Što bi trebalo biti cijevi od stakloplastike prema GOST-u? Koliko su atraktivna njihova obilježja protiv alternativnih rješenja? Pokušajmo odgovoriti na ta pitanja.
Što je to
Što je stakloplastika? Ime općenito daje cjelovitu sliku sastava materijala: vezivo (epoksidna ili poliesterska smola) ojačana je staklenim vlaknima. Pojačanje daje otpor vlačne i savojne opterećenja; Spojnik osigurava otpornost na opterećenja šokova.
Napomena: Smole koje se koriste su tipični termoizolatori. Kod otvrdnjavanja, u njima se pojavljuju nepovratne kemijske promjene; ako je tako - za razliku od termoplastika, otpornost na zavarivanje proizvoda je nemoguće. Za povezivanje cijevi koriste se ljepilo, prirubnice za vijke, niti, itd.
Povijest
Tehnologija proizvodnje nastala je pedesetih godina prošlog stoljeća, kada je započela industrijska proizvodnja epoksidnih smola. Kao i svaka nova tehnologija, u početnoj fazi to nije bilo vrlo popularno: nedostatak iskustva u korištenju stakloplastike nadopunjuje nisku cijenu tradicionalnih materijala (čelik, bakar i aluminij).
Oko sredine 60-ih, međutim, slika se počela mijenjati.
Što se dogodilo?
- Cijene čelika i nehrđajućih metala rastu.
- Počeo je komercijalni razvoj polja nafte i plina u moru. GRP cijevi (cijevi) povoljno su se razlikovale od metala zbog male težine i, što je još važnije, otpornosti na koroziju: dodir s solnom vodom nije uzrokovalo štetu, za razliku od konkurentskih proizvoda.
- Konačno, tehnologije proizvodnje stakloplastike također nisu stajale: postaje jeftiniji i izdržljiviji.
Rezultat nije dugo dolazio: do kraja 60-ih, američka tvrtka Ameron ušla je s visokotlačnim cijevima od fiberglasa najprije u Sjevernu Ameriku, a potom na tržište Bliskog Istoka. Do osamdesetih godina, europski i nešto kasnije sovjetski (kasnije ruski) proizvođači su odgojeni.
prednosti
Od stakloplastike je stekao popularnost?
Popis njegovih prednosti nije prevelik, ali izgleda vrlo uvjerljivo.
- Vrlo je razumno u odnosu na pozadinu visokovrijednih i nehrđajućih čelika.
- Otpornost na koroziju i agresivne medije.
Korisno je: ako je potrebno transportirati posebno agresivne tekućine, elementi cjevovoda su obloženi visokotlačnim polietilenom.
- Mala težina. Specifična čvrstoća stakloplastike (čvrstoća vezana uz gustoću) je 3,5 puta veća od one čelika; Dakle, jednake čvrstoće ovih materijala razlikuju se po težini nekoliko puta.
- Mogućnost dobivanja materijala s željenim mehaničkim svojstvima zbog specifične sheme ojačanja. Na primjer, namotavanje spiralnog prstena od stakloplastike pruža najveću otpornost na unutarnji tlak.
proizvodnja
Što je proizvodnja cijevi od fiberglasa?
Do danas postoje četiri glavne tehnologije njihove proizvodnje.
| ime | opis |
| istiskivanje | Smola je pomiješana s otvrdnjivačem i sjeckanim staklenim vlaknima, nakon čega je ekstrudirana kroz prstenastu rupu. Proizvodnja je jeftina, tehnološki, ali nedostatak redovnog okvira ojačanja utječe na konačnu snagu proizvoda. |
| Pultrusion | Cijev je oblikovana između unutarnjih i vanjskih zubaca. Obje su površine savršene; Međutim, brojna tehnološka ograničenja ne dopuštaju proizvodnju cijevi velikih promjera i visokog radnog tlaka. |
| Centrifugalno oblikovanje | Ojačanje je gotovi rukav od stakloplastike, koji je pritisnut na površinu rotirajućeg oblika pomoću centrifugalnih sila. Oni također pridonose ravnomjernoj raspodjeli smole u budućim zidovima. Glavna prednost ove tehnologije je sposobnost dobivanja glatke vanjske površine; glavni nedostatak je intenzitet energije i, prema tome, visoki troškovi. |
| navijanje | Vlakana impregnirana vlaknima (niti, trake ili tkanine) su namotana na cilindričnu vretenu. Oprema za proizvodnju cijevi od fiberglasa metodom navijanja najčešća je zbog relativne jednostavnosti i visokih performansi. |
Potonji način proizvodnje ima nekoliko, tako da kažem, podvrste. Upoznajmo ih.
Namotaj spiralnog prstena
Spremnik - prsten s nekoliko impregniranih mehanizama za uvlačenje niti - uzvraća se duž rotirajućeg svornjaka. Kod svakog prolaza položen je sloj vlakana s konstantnim nagibom; prstenasta shema polaganja, kako se sjećamo, omogućuje vam postizanje maksimalne čvrstoće cijevi pri prekidu.
Zanimljivo je da je prednaprezanje niti pogodno utječe na konačnu čvrstoću proizvoda, čime se sprječava pojava pukotina pod opterećenjem savijanja.
Metoda namotavanja spiralnog prstena koristi se za proizvodnju cijevi za cijevi dizajnirane za visoke radne tlakove, strukturne komponente (uključujući kompozitne torove), pa čak i trupove raketnih motora.
Zavijanje spiralnim trakom
Razlika u odnosu na prethodnu metodu je samo u činjenici da u jednom prolazu stacker formira usku vrpcu desetak ili dva vlakna. Prema tome, za formiranje kontinuiranog pojačanja zahtijeva mnogo više prolaza; sam pojačanje je nešto manje gusta. Glavna prednost metode je mnogo jednostavnija i, prema tome, jeftina oprema.
Uzdužni poprečni namot
Glavna razlika od prethodnih shema je da se namatanje vrši kontinuirano: postavljač istovremeno postavlja uzdužne i poprečne niti. Čini se da bi ovo trebalo pojednostaviti i olakšati tehnologiju; međutim, postoji čisto mehanički problem.
Vreteno na kojem se pluta buduća cijev okreće; ako je tako, također moraju rotirati zavojnice iz kojih se navijena uzdužna armatura. Štoviše, što je veći promjer cijevi, veći moraju biti zavojnice.
Obostrani poprečni uzdužni namot
Ovo je rješenje razvijeno tijekom života Sovjetskog Saveza u Kharkovu i početno se koristi u proizvodnji školjaka raketa. Kasnije je postao široko rasprostranjen u post-sovjetskom prostoru.
Koja je bit metode?
- Stacker čini široku traku paralelnih vlakana impregniranih vezivima.
- Traka prije namatanja na trnu je prethodno omotana nitom bez impregnacije, nakon čega se formira aksijalno pojačanje. Teme prikupljene u samoj vrpci formiraju, odnosno, poprečne armature: traka je položena preko osi svornjaka.
- Nakon polaganja svakog sloja valjane su valjke, brtvene armature i premještanje višak veziva.
Koja je prednost takve sheme?
- Mogućnost kontinuirane proizvodnje. U jednom prolazu možete oblikovati proizvoljno debele zidove, jednostavno mijenjati preklapanje vrpce.
- Visoke performanse.
- Sposobnost za proizvodnju cijevi od stakloplastike velikog promjera (u teoriji - bez ograničenja maksimalne veličine). Dimenzije su ograničene samo veličinom svornjaka.
- Izuzetno visok sadržaj staklenih vlakana u gotovom materijalu. Dolazi do 85% protiv 45-65% s alternativnim metodama. To utječe i na konačnu čvrstoću i zapaljivost produkta.
standardi
Proizvodnja proizvoda od interesa za nas je regulirana dva regulatorna dokumenta:
- GOST R 53201-2008 sadrži tehničke uvjete za proizvodnju cijevi promjera 50-200 mm na navojnim priključcima.
- Razvijen uz sudjelovanje NTT LLC (New Pipe Technologies), GOST R 54560-2011 opisuje pojedinosti termičke plastike ojačane staklenim vlaknima.
Proučavamo osnovne odredbe dokumenata.
GOST R 53201-2008
Standardni način rada cijevi je sljedeći:
- Temperatura - od -60 do + 60 ° C.
- Relativna vlažnost zraka - do 100%.
- Temperatura transportirane tekućine je do + 110 ° C.
- Radni tlak - od 3,5 do 27,6 MPa.
Za proizvode opisane u standardu predviđene su sljedeće upotrebe:
- Prijevoz naftnog i plinskog kondenzata.
- Prijevoz solnih otopina (uključujući morsku vodu).
- Izgradnja stupova za podizanje.
- Spajanje bušotina za različite namjene.
- Održavanje pritiska rezervoara u razvoju podzemnih naslaga.
- Tehnička i pitka voda.
Standard razlikuje tri vrste cijevi:
| oznaka | prijepis |
| NC | cijevi |
| oh | crijevo |
| L | linearan |
Što mogu biti promjeri cijevi od fiberglasa proizvedenih prema GOST R 53201-2008 i njihovim drugim svojstvima?
Pumpa i kućište
| Unutarnji promjer, mm | Nazivni tlak, MPa | Minimalna debljina stijenke, mm | Težina po metru, 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 do 14,9 |
| 200 | 10.3 | 13.6 | 16.5 |
linearan
| Unutarnji promjer, mm | Nazivni tlak, MPa | Minimalna debljina stijenke, mm | Težina po metru, 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 do 11,20 | 5.1 - 12.2 |
| 200 | 5.5 - 13.8 | 5,84 do 14,70 | 8.6 - 22.6 |
Uz veličine cijevi, dokument sadrži detaljne upute za izradu opreme s naznakom osnovnih dimenzija, zahtjevima za izgled, maksimalnim tolerancijama i označavanjem svih proizvoda.
GOST R 54560-2011
Standard opisuje cjevovode koji rade puno blaže nego gore opisani uvjeti:
- Radni tlak - do 3,2 MPa;
- Srednja temperatura - do 35 ° C;
- Transportirane tekućine - vodu, vodu i odvode (domaće i industrijske).
Važno: rad GOST-a ne odnosi se na cjevovode za domaću vodoopskrbu i kanalizaciju.
U okviru dokumenta proizvodi se razvrstavaju prema sljedećim kriterijima:
- Promjer (DN). Raspon vrijednosti je od 300 do 3000 milimetara.
- Nazivni tlak (PN). Za netlačne cijevi, koncept sam PN je prilično proizvoljan i uzima se da bude 0,1 - 0,4 MPa; za tlak treba vrijednosti od 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 i 3,2 MPa.
- Naznačena krutost (SN). Također se mjeri u megapascalima i može biti jednak 1250, 2500, 5000 i 10000.
Napomena: prilikom instalacije stakloplastike kanalizacijske sustave sa svojim rukama treba uzeti u obzir da cijevi SN 1250 se ne preporuča za podzemnu ugradnju u načelu, i SN 2500 preporuča se da se položi u ladice.
Dokument, kao i prethodni, navodi glavne dimenzije svih vrsta elemenata i zahtjeva za njihov izgled, čvrstoću, označavanje i metode ojačanja.
zaključak
Naravno, u našem materijalu dotakli smo samo mali dio vrlo opsežne teme korištenja stakloplastike. Nismo shvatili je li moguće koristiti cijevi od staklenih vlakana za grijanje ili domaću kanalizaciju, koliko su dobre na pozadini metal-polimera ili svih plastičnih proizvoda. Neka od tih pitanja utječu na videozapis u ovom članku. Sretno!