Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

14.03.2017 by admin

Как смотрится производство труб из стеклокомпозита? Какими должны быть стеклопластиковые трубы по ГОСТу? Насколько интересны их характеристики на фоне других решений? Давайте же попробуем дать ответ на данные вопросы.

Образцы труб с соединениями различных видов.

Что это такое

Что собой представляет стеклокомпозит? Наименование, в общем то, предоставляет исчерпывающее представление о составе материала: связующее (эпоксидная или полиэфирная смола) армируется стекловолокном.

Армирование гарантирует стойкость в отношении к нагрузкам на растяжение и изгиб; связующее гарантирует стойкость к ударным нагрузкам.Необходимо обратить свое внимание: применяющиеся смолы — обычные реактопласты.

При твердении в них происходят необратимые химические перемены; раз так — в отличии от термопластов, контактная сварка изделий не представляется возможной.

Для сцепления труб используются клеевой состав, фланцы под болты, резьбы и т.д.

Соединение фланцевого типа стеклопластикового трубопровода.

История

Производственная технология появилась в пятидесятых годах прошлого столетия, когда настало промышленное изготовление смол на эпоксидной основе.

Как и каждая современная технология, на начальной стадии эта не пользовалась большой популярностью: отсутствие опыта применения стеклокомпозита дополняла низкая стоимость на обычные материалы (сталь, медь и алюминий).

Приблизительно к середине 60-х, однако, картина начала меняться.Что случилось?

• Выросли цены на сталь и разноцветные металлы.
• Возникла коммерческая разработка шельфовых месторождений нефти и газа. Стеклопластиковые трубы НКТ (насосно-компрессорные) выгодно отличались от железных маленьким весом и, что еще важнее, устойчивостью к коррозии: контакт с соленой водой не наносил им никакого убытка, в отличии от конкурирующих продуктов.
• Напоследок, сами производственной технологии стеклокомпозита тоже не стояли на месте: он становился доступнее и крепче.

Результат не заставил себя ожидать: к концу 60-х компания из Америки Ameron вышла с собственными стеклопластиковыми трубами большого давления сначала на американский, а потом и на ближневосточный рынок. К 80-годам подтянулись европейские и, немного позднее, советские (позднее — русские) изготовители.

Продукция Ameron и по сей день популярна рынком России, не обращая внимания на наличие изготовителей из нашей страны.

Плюсы

Чем стеклокомпозит завоевал востребованность?Перечень его хороших качеств не очень большой, но смотрится очень убедительно.

1. Очень благоразумная на фоне высоколегированных и нержавеек цена.
2. Стойкость к ржавчине и агрессивным средам.

Полезно: если нужно перевозки очень агрессивных жидкостей компоненты трубо-проводов футеруются полимерным этиленом большого давления.

1. Маленький вес. Удельная крепость стеклокомпозита (крепость, отнесенная к плотности) в 3,5 раза больше, чем у стали; подобным образом, равнопрочные конструкции из данных материалов будут различаться весом во много раз.

При подобной же толщине стенок, как у трубы из стали, стеклопластиковая уступает ей в прочности очень несущественно.

1. Возможность получения материала с заданными механическими характеристиками благодаря конкретной схеме армировки. К примеру, спирально-кольцевая намотка о стеклоткани гарантирует наибольшую стойкость к внутреннему давлению.

Производство

Как смотрится производство стеклопластиковых труб?К реальному времени необходимо отметить 4-ре главных технологии их изготовления.

Наименование Описание Экструзия Смола перемешивается с отвердителем и рубленым стекловолокном, после этого продавливается экструдером через кольцевое отверстие. Производство практически бесплатно, технологично, однако отсутствие постоянного армокаркаса проявляется на итоговой прочности изделий.

Пултрузия Труба вырабатывается между наружной и внутренней оправками. Две плоскости получаются отличными; однако ряд инновационных противопоказаний не дает возможность делать подобным образом трубы больших диаметров и с большим рабочим давлением.

Центробежное формование Армирование собой представляет готовый рукав из стекловолокна, который прижимается к плоскости вращающейся формы центробежными силами. Они же помогают одинаковому распределению смолы по будущим стенкам.

Главное положительное качество технологии — возможность получить гладенькую поверхность находящуюся снаружи; главный минус — энергоемкость и, исходя из этого, большая цена. Намотка Пропитанное связующим стеклохолст (нить, лента или ткань) накручивается на цилиндрическую оправку.

Оборудование для изготовления стеклопластиковых труб способом намотки наиболее популярно благодаря относительной простоте и высокой продуктивности.

Схема производства способом пултрузии.

У последнего способа изготовления имеется несколько, так сказать, подвидов. Начнем знакомиться с ними.

Спирально-кольцевая намотка

Укладчик — кольцо с несколькими механизмами подачи пропитанной нити — совершает возвратно-поступательные движения вдоль вращающейся оправки. При любом проходе ложится слой волокон с неизменным шагом; кольцевая схема укладки, как мы помним, дает возможность достигнуть самой большой прочности трубы на разрыв.

Интересно: подготовительное натяжение нити тоже благотворно проявляется на итоговой прочности изделия, предотвращая образование трещин при изгибающих нагрузках.

Способом спирально-кольцевой намотки делаются насосно-компрессорные трубы, которые рассчитаны на большие рабочие давления, несущие конструктивные компоненты (в том числе композитные опоры ЛЭП) а также&… корпуса ракетных двигателей.

Изготовление НКТ спирально-кольцевой намоткой.

Спирально-ленточная намотка

Разность с идущим до этого способом — лишь в том, что в один проход укладчик образовывает узкую ленту в десяток-другой волокон. Исходя из этого, для создания целого армировки требуется куда больше проходов; само армировки выходит несколько менее уплотненным. Главное положительное качество способа — куда более простое и, исходя из этого, доступное оборудование.

Продольно-поперечная намотка

Значительное отличие от предыдущих схем — в том, что намотка выполняется постоянной: укладчик в то же время кладет поперечные и продольные нити.

Кажется, это должно облегчить и сделать дешевле процедуру; но тут есть преимущественно механическая трудность.

Оправка, на которой накручивается грядущая труба, вращается; раз так — должны вертеться и катушки, с которых разматывается нить продольного армировки. Причем чем больше трубный диаметр, тем больше должно быть катушек.

Продольно-поперечный намотчик.

Косослойная поперечно-продольная намотка

Такое решение было разработано еще при жизни СССР в Харькове и сначала применялось при изготовлении корпусов реактивных снарядов. Позднее оно получило распространение на всем постсоветском пространстве.В чем сущность способа?

• Укладчик образовывает широкую ленту параллельных пропитанных связующим волокон.
• Лента перед намоткой на оправку заранее обматывается нитью без пропитки, потом создающей осевую арматуру. Сами же собранные в ленту нити создают, исходя из этого, арматуру поперечную: лента ложится поперек оси оправки.
• После работ по укладке любой слой прокатывается валиками, уплотняющими армирование и вытесняющими излишнее связующее.

Чем удачна подобная схема?

• Возможностью постоянного производства. В один проход можно создать сколь угодно толстые стены, просто меняя нахлест ленты.
• Высокой работоспособностью.
• Возможностью делать стеклопластиковые трубы крупного диаметра (в теории — без каких-то противопоказаний самого большого размера). Размеры лимитированны лишь размером оправки.
• Неимоверно высоким содержанием о стеклоткани в готовом материале. Оно доходит до 85% против 45-65% при других способах. Это оказывает влияние как на итоговую крепость, так и на возгораемость продукции.

Косослойная поперек — продольная намотка.

Нормы

Производство интересующих нас изделий регламентируется 2-мя нормами:

1. ГОСТ Р 53201-2008 имеет техусловия для производства труб диаметром 50-200 мм на соединениях с резьбой.
2. Разработанный при участии ООО НТТ (Новые Трубные Технологии) ГОСТ Р 54560-2011 описывает детали трубо-проводов из &«реактопластов, армированных стекловолокном&».

Выучим ключевые положения документов.

ГОСТ Р 53201-2008

Предусмотренный стандартом режим эксплуатации труб выглядит так:

• Температура — от -60 до +60С.
• Условная влажность — до 100%.
• Температура транспортируемой жидкости — до +110С.
• Рабочее давление — от 3,5 до 27,6 МПа.

Предусматриваются следующие варианты применения описанных стандартом изделий:

1. Перевозка нефти и газового конденсата.
2. Перевозка растворов солей (включая морскую воду).
3. Возведение лифтовых колонн.
4. Крепление скважин разного направления.

Разобранная обсадная колонна.

1. Поддержание пластового давления при разрабатывании подземных месторождений.
2. Техническое и питьевое обеспечение водой.

• Стандарт выделяет три типа труб:
• Обозначение Расшифровка НК Насосно-компрессорные О Обсадные Л Линейные
• Какими имеют место быть диаметры стеклопластиковых труб, выполненных по ГОСТ Р 53201-2008, и другие их свойства?
• Насосно-компрессорные, обсадные Диаметр внутри, мм Номинальное давление, МПа Толщина минимум стены, мм Масса погонажного метра, кг 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

На фото — стеклопластиковые НКТ большого давления.

Линейные Диаметр внутри, мм Номинальное давление, плита из пенополистирола Толщина минимум стены, мм Масса погонажного метра, кг 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

  Титан для душа – теплая вода при любых условиях

Помимо типоразмеров труб, в документе содержится подробная инструкция по изготовлению соединителей с указыванием базисных размеров, претензии к наружному виду, самым большим допускам и маркировке всех изделий.

ГОСТ Р 54560-2011

Стандарт описывает магистрали из труб, эксплуатирующиеся в куда более мягких если сравнивать с вышеописанными условиях:

• Рабочее давление — до 3,2 МПа;
• Температура среды — до 35С;
• Транспортируемые жидкости — вода, растворы воды и сливы (промышленные и бытовые).

Мягкие претензии к прочности дают возможность обходится стенками низкой толщины.

Важно: действие ГОСТ не распространяется на магистрали из труб для внутренних водомерных узлов и канализации.В рамках документа продукция классифицируется по дальнейшим признакам:

• Диаметру (DN). Диапазон значений — от 300 до 3000 миллиметров.
• Номинальному давлению (PN). Для безнапорных труб само понятие PN достаточно образно говоря и берется равным 0,1 — 0,4 МПа; для напорных оно принимает значения 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 и 3,2 МПа.
• Номинальной жесткости (SN). Она тоже меряется в мегапаскалях и может быть равной 1250, 2500, 5000 и 10000.

Необходимо обратить свое внимание: при прокладывании стеклопластиковой канализационные системы собственными руками необходимо учесть, что трубы SN 1250 не рекомендованы для прокладки под землей как правило, а SN 2500 предлагается укладывать в лотках.

Для подземной укладки применяются толстостенные трубы высокой жесткости.

Документ, как и предыдущий, перечисляет ключевые размеры всех видов соединителей и претензии к их наружному виду, прочности, маркировке и способам армировки.

Заключение

Без сомнения, в этом материале мы коснулись лишь маленькой части очень обширной темы применения стеклокомпозита. Мы не выяснили, можно ли использовать стеклопластиковые трубы для обогрева или бытовой канализации, насколько они хороши на фоне металлополимерных или целиком изделий из пластика. Часть из данных вопросов затрагует видео в данной публикации. Успехов!

Оборудование намотки композитных труб из Китая | Оборудование из Китая

Предлагается к поставке технологичное оборудование намотки стеклопластиковых труб. Готовая продукция: легкие и прочные стеклопластиковые трубы, используемые в качестве резервуаров для транспортировки жидкостей или как конструктивный элемент в строительстве.

• Состав линии зависит от назначения готовых изделий, размеров труб планируемых к выпуску, диаметров и общей длины стеклопластиковых изделий. 
• Мощность:15 кВт.
• Мощность:12 кВт.
• Мощность:12 кВт.
• В зависимости от состава
• Максимальные габариты труб: Диаметр х длина: 3200мм х 13000мм;
• Точность расположения ровингов: ±0,5мм;
• Угол намотки:45º; 90º;
• Скорость намотки: не менее 100 м/мин.;
• Способ намотки: спиральная (перекрестная), кольцевая (радиальная);
• Форма управления оборудованием: ручное, полуавтомат, автомат;
• Привод тележки: зубчато-реечная передача;
• Место начала намотки: с любого конца трубы;
• Смена способа намотки: прямой переход из однослойной кольцевой намотки на спиральную намотку.
• 
• Стеклопластик — один из самых доступных и недорогих композиционных материалов.

Стеклопластик или по-другому — композитный материал, состоящий из двух основ — стекловолокна и полимерного связующего. Качества и свойства этих составляющих определяют  технические характеристики (пластичность, термостойкость, ударопрочность и т.д.) материала.

Первый компонент стеклопластика – стекловолокно, которое бывает двух видов: естественного и синтетического  происхождения.

Природное стекловолокно встречается в местах, где происходили извержения вулканов. Волосы Пеле, так называют застывшую базальтовую лаву.

Она на самом деле напоминает шевелюру гавайской богини вулканов.

Дело в том, что во время извержения вулканов, лава поднимается высоко в воздух, при этом ветер как бы вытягивает капли лавы в тончайшие нити. Причем, длина «волос» иногда достигает двух метров.

Синтетическое же стекловолокно – это стеклонить, которая формируется из стекла методом экструзии. Оказывается, в виде нити стекло обнаруживает нетипичные свойства. Оно не бьётся и не ломается, становится гибким, легко гнётся.

В итоге, стеклонити могут быть представлены в любых текстильных формах – это шпагаты, шнуры, канаты, жгуты, а также ткани, сетки, ленты, вуали, полотна и т.д.

1. Второй компонент стеклопластика — полимерное связующее (термостойкие и термопластичные полиэфирные смолы). Полимеры обладают важными свойствами в изготовлении стеклопластика:
2. низкая токсичность;
3. надежная сцепка с волокнами стекла;
4. химическая инертность.

Пройдя проверку временем, выдержав жесткие условия агрессивной окружающей среды, стеклопластик по праву является одним из самых надежных современных материалов. В прошлом столетии он был разработан  специалистами  космической  промышленности.

Но наибольшую популярность и доступность стеклопластик приобрел лишь в начале нулевых. Изначально применение стеклопластика было весьма ограниченно и касалось в основном, космической, оборонной, электротехнической и машиностроительной промышленности.

При этом материал отлично продемонстрировал свои преимущества, а производители изобрели способ экономически выгодного изготовления стеклопластика.

Стеклопластиковые изделия успешно используются во всем мире. Всем известны неоспоримые преимущества труб из композитных материалов. Качество и технические характеристики труб из стеклопластика зависят от метода производства. Трубы из композитов изготавливаются различными способами:

• Намотка стеклопластика;
• Центробежное формование;
• Пултрузия;
• Экструзия.
• Разберем подробнее метод намотки стеклопластика.

Метод намотки в изготовлении стеклопластиковых труб довольно прост, но высоко производителен. Он заключается в формировании стеклопластикового изделия путем непрерывной намотки стеклонити, пропитанной полимерным связующим на формообразующую поверхность (оправку круглого сечения). Этот метод завоевал большую популярность в производстве труб из стеклопластика.

Процесс намотки стеклопластика трубы выглядит так. Стеклонити подаются на вращающуюся металлическую оправку под определенным углом. Они, стеклонити и будут являться армирующим элементом для будущего изделия.

Предварительно стекловолокно пропитывается полимерной смолой. После того, как стеклопластиковое изделие затвердеет, его снимают с оправки и подвергают заключительной обработке – шлифуют торцы, обрабатывают фаски.

Способы намотки стеклопластика отличаются и имеют свои нюансы.

При спирально-кольцевой намотке, укладчик стекловолокна совершает возвратно-поступательные движения. Оборудование для намотки стеклопластиковых труб оснащено укладчиком, который выглядит как кольцо с расположенными по окружности фильерами.

Наматывая стекловолокно вдоль оси вращающейся оправки, укладчик создает покрытие из непрерывных по всей длине волокон. Регулируя скорость вращения оправки и поступательного движения укладчика, можно изменять угол укладки стекловолокна.

В месте реверсивного движения укладчика, на концах трубы, угол укладки стекловолокна уменьшают таким образом, чтобы они удерживались на поверхности оправки силами трения.

При этом стеклонити сохраняют натяжение, приданное им укладчиком и после отверждения, стеклопластиковая труба становится прочной, что улучшает ее физико-механические свойства.

Спирально-кольцевая намотка распространена при изготовлении насосно-компрессорных, конструкционных труб и т.д.

Спирально-ленточная намотка стекловолокна не сильно отличается от спирально-кольцевой. Различие лишь в том, что укладчик формирует узкую ленту, состоящую из нескольких десятков стекловолокон. Сплошной слой стеклопластика обеспечивается многократными проходами укладчика. Такая технология проще спирально-кольцевой и позволяет формировать трубы больших диаметров.

При производстве труб общего назначения низких и средних давлений спирально-ленточная намотка имеет широкое распространение.

В случае продольно-поперечной намотки нити стеклоровинга, в продольном и поперечном направлениях укладываются независимо друг от друга.

В реверсивном движении укладчика при работе на на оборудовании намотки стеклопластиковых труб нет необходимости. Такой способ подходит для непрерывной намотки.

Продольно-поперечная намотка широко применяется в поточном производстве стеклопластиковых труб небольших диаметров.

Укладчиком при косослойной продольно-поперечной намотке формируется стеклолента, состоящая из пропитанных смолой стекловолокон, наматываемых под небольшим углом на поверхность оправки, которая предварительно обматывается непропитанными стекловолокнами. Стеклолента наматывается на оправку с нахлестом на предыдущий виток.

После укладки на оправку, слои стеклоленты прикатываются роликами, наружная поверхность которых имеет винтовые линии. Прикатка роликами позволяет сделать слой стеклопластика более прочным.

В результате этого способа намотки, укладка стеклоровинга получается более плотной, а слой связующего имеет минимальную толщину, что благоприятно влияет на прочность стеклопластика, а также  снижает его горючесть.

Оправки являются частью оборудования намотки стеклопластиковых труб. Оправка состоит из жесткого вращающегося на опорах сердечника. Вращение происходит от привода. На поверхности сердечника закреплена эластичная оболочка, которая выполнена из пластика или армированной резины.

Оболочка крепится по торцам непосредственно к поверхности сердечника. Между поверхностью оправки для намотки стеклопластика и оболочкой, в месте установки гибких связей  образуется пневмокамера, соединенная трубопроводом через устройство управления.

К оболочке прикрепляются съемные кольцевые элементы. От давления в кольцевой пневмокамере оболочка раздувается, при этом гибкие связи ограничивают раздув оболочки, делая стабильным ее диаметр. На оболочку наматывается стекловолокно, пропитанное связующим веществом.

После отверждения труба снимается с оправки для намотки стеклопластика.

Оправки разных диаметров поставляются в комплекте оборудования намотки стеклопластиковых труб.

Львиная доля  композитных труб производится путем непрерывной намотки стекловолокна на оправку. Метод намотки стеклопластика является одним из самых популярных способов изготовления трубных изделий из композитов. Намотка создает ориентированную структуру стеклопластиковых труб, учитывая форму изделия и особенности их эксплуатации.

Суть метода заключается в намотке стеклонити, пропитанной связующим веществом (полиэфирной или эпоксидной смолой), на вращающуюся оправку. Современное оборудование намотки стеклопластиковых труб позволяет полностью автоматизировать технологический процесс намотки стекловолокна и сделать его непрерывным.

Стеклопластиковые трубы, полученные методом намотки, обладают гладкой внутренней поверхностью и высокими характеристиками прочности, могут быть одно-, двух- и трехслойные.

изготавливаются без футеровочного покрытия, за счет чего стоимость этих изделий сравнительно невысокая. Однако, такие трубы невозможно использовать в районах с суровыми климатическими условиями.

Имеют в своем составе 2 слоя: конструкционный и защитный. Полиэтилен высокого давления (ПВД) – это защитное покрытие, толщиной  от 1 до 3 мм.

Слой ПВД обеспечивает высокую химическую стойкость трубы и сохраняет ее герметичность.

Конструкционный материал укладывается поверх защитного покрытия, после чего стеклопластиковое изделие проходит термообработку, при этом оба слоя сшиваются между собой.

1. Состоят из внешнего полимерного слоя, толщиной 1-3 мм, обеспечивающего  повышение механического и химического сопротивления.
2. Следующий структурный слой – это особая конструкционная прослойка, которая отвечает за прочность изделия.
3. И, наконец, лайнер — внутренняя оболочка из стеклопластика, толщиной от 3 до 6 мм.
4. Внутренний слой необходим для гладкости, герметичности и сглаживаний циклических колебаний внутреннего давления.
5. Стеклопластиковые трубы, изготавливаемые методом намотки, обладают неоспоримыми преимуществами. Среди которых следует отметить:
6. Высокую прочность;
7. Стойкость к коррозии;
8. Небольшой вес;
9. Долговечность (срок эксплуатации до 50 лет);
10. Надежность, возможность эксплуатации в температурном диапазоне от -40°С до +50°С.
     
11. Невысокие затраты на установку и последующее обслуживание. Фланцевое или муфтовое соединение стеклопластиковых труб исключает затраты на сварочные работы при монтаже;
12. Отличную ремонтопригодность,
13. Отсутствие влагопоглощения позволяет отказаться от применения гидроизолирующих материалов.

Как правило оборудование намотки стеклопластиковых труб изготавливается под заказ. В состав технологической линии производства стеклопластиковых труб входят: стеллаж для стеклоровингов с системой управления натяжением нити, намоточная тележка с жёлобом для пропитывания нитей стекловолокна, собственно намоточная машина, комплект оправок, система управления линией намотки.

При намотке стеклопластиковых труб управление натяжением стеклоровинга играет важную роль.

Станок намотки труб выпускает изделия диаметром от 300 до 3600 мм и длиной до 12 000 мм. Угол намотки стеклонити составляет от 45 до 90°

Скорость намотки стекловолокна составляет до 130 м/мин. Станок намотки труб предлагает спиральную и перекрестную намотку. Регулируется работа станка намотки труб ручным, полуавтоматическим и автоматическим способом.

Оборудование намотки стеклопластиковых труб оснащено кодировщиком и системой частотного регулирования, являющиеся оригинальными продуктами немецкой компании Siemens, мощность электродвигателя главного вала 11 кВт. Намоточная тележка оборудована шкафом управления, который регулирует процесс намотки.

Намоточная машина, входящая в состав оборудования намотки стеклопластиковых труб, оснащена системой программного контроллера и электроуправления. 

Перед началом работы намоточной машины нужно убедиться, что каретка находится в нужном месте. В программном управлении намоткой композитных труб производится обнуление координат. Также необходимо учитывать режим постоянной скорости. Обязательно произвести настройку длины и диаметра заготовки.

Указать количество слоев перекрестной намотки и количество оборотов при одном проходе перекрестной намотки. Обозначить сдвиг ровинга при перекрестной намотке  в миллиметрах. Отметить в программном управлении намоткой композитных труб количество циклов перекрестной намотки. Учесть сдвиг в градусах для следующего слоя ровинга при перекрестной намотке.

Указать количество циклов перекрестной намотки, скорость вращения об/мин и скорость подачи стеклоровинга.

Стеклопластиковые трубы: технологии производства — Статьи

Стеклопластик – это материал, характеризующийся небольшим удельным весом, имеющие достаточно широкий спектр сфер применения от ЖКХ до оборонки.

Отличаясь малой теплопроводностью (приблизительно, как у дерева), высокой удельной прочностью (больше, чем у стали), влагостойкостью, биологической стойкостью и атмосферостойкостью, присущими полимерам, данный материал не имеет недостатков, которыми обладают термопласты. Это один из наименее дорогостоящих и самых доступных композиционных стройматериалов.

Основные затраты при изготовлении стеклопластиковых изделий, как правило, приходятся на оборудование и рабочую силу. Второй пункт затрат связан с трудоемкостью и значительными затратами времени. Таким образом, в настоящее время изделия из данного материала уступают в цене продукции из металла.

Во многом это обусловлено сложностью и длительностью осуществления процедуры выклейки стеклопластиковых деталей, следствием чего становится возникновение серьезных препятствий при массовом производстве. Применение стеклопластика оказывается наиболее выгодным в случае с мелкосерийным производством.

Высокая эффективность крупносерийного производства достигается при использовании технологии автоматической непрерывной намотки.

При изготовлении труб из стеклопластика, роль армирующих волокон обычно отводится ровингу либо стеклянной нити. Эпоксидные, полиэфирные смолы используются как связующее. Сегодня существуют два основных метода, которые находят применение при изготовлении стеклопластиковых труб: метод непрерывной намотки и метод центробежного формования.

Технология периодической намотки, которая была перенята с предприятий, функционирующих в сфере оборонной промышленности, не получила широкого распространения. Этим способом обычно пользуются при изготовлении труб из стеклопластика на эпоксидном связующем.

Большая часть стеклопластиковых труб в мире производится по технологии непрерывной намотки волокна и связующего компонента на оправку. После завершения намотки труба затвердевает. Затем ее снимают с оправки, подвергают испытаниям и отправляют заказчику.

В этом случае труба производится с использованием «шагающей» оправки и реализуемой ступенчато процедуры охлаждения.

Сектора оправки, которые перемещаются в продольном направлении, передвигают намотанную трубу через специальные печи, где проводится предварительная термическая обработка. Далее труба снимается с оправки.

Окончательно затвердевание проводится в последующих печах. После этого полученная заготовка разрезается при помощи «алмазного» круга на куски требуемой длины.

Технологический процесс производства стеклопластиковых труб состоит в послойном нанесении на выполненную из стали оправку стекломатериалов, которые заранее пропитываются смолой «холодного» отверждения.

При подборе типа смолы учитываются свойства жидкости, которую планируется транспортировать по трубопроводу.

Схему армирования определяют путем проведения расчета, который следует выполнять согласно международных стандартов ASTM/AWWA, основываясь на заданных условиях установки и последующей эксплуатации трубопровода.

После завершения полимеризации происходит образование инертной, монолитной, очень прочной структуры со стенкой, состоящей из нескольких слоев. Стеклопластиковый лайнер (внутренняя стенка) обеспечивает требуемую стойкость к влиянию агрессивных, а также абразивных сред, транспортируемых по трубопроводу, и герметичность.

Величина абсолютной шероховатости внутренней стенки равна 23 мкм. Силовой слой предназначен для обеспечения механической прочности при объединенном воздействии внешних и внутренних нагрузок во время эксплуатации трубопровода.

Функцией внешнего слоя (его еще называют гель-коут) является обеспечение необходимой гладкости наружной поверхности трубы, влагостойкости, стойкости к влиянию химикатов, ультрафиолетового излучения, различных атмосферных явлений.

Технологическая линия производства стеклопластиковых труб по методу непрерывной намотки включает в себя секцию подачи ровинга, установку, предназначенную для подготовки связующего, ванну со связующим (через нее перемещаются и смачиваются нити ровинга), секцию намотки, оснащенную валами вращения (от размера последних зависит диаметр конечной продукции), а также органы, обеспечивающие управление всем оборудованием. 

Трубы из стеклопластика, изготавливаемые по данной технологии, имеют целый ряд достоинств, среди которых следует отметить высокую удельную прочность, стойкостью к коррозии, небольшой вес, долговечность (срок эксплуатации до шестидесяти лет без проведения ремонта), надежность, малые затраты на установку и последующее обслуживание, высокую ремонтопригодность, небольшое гидравлическое сопротивление, гарантию сохранения чистоты транспортируемой продукции с точки зрения экологии.

Второй способ производства труб из стеклопластика – центробежное формование, был предложен фирмой Hobas. Технологический процесс изготовления труб по данной технологии происходит в направлении от внешней поверхности к внутренней, с использованием вращающейся формы.

Сырьем для изготовления труб по этому методу служат рубленые волокнистые жгуты из стекла, песок и полиэфирная смола. Названные материалы подаются на вращающуюся матрицу. В итоге образование структуры трубы начинается с внешнего слоя.

Во время изготовления происходит добавление в жидкую смолу наполнителя, стеклянного волокна и твердого сырья. Полимеризация смолы осуществляется под воздействием катализатора. Дополнительное ускорение данного процесса достигается за счет нагревания.

Необратимость процедуры полимеризации обусловлена 3-хмерными пространственными химическими связями. Таким образом, материал в полной мере сохраняет пространственную стабильность, даже если температура окружающей среды бывает повышенной.

Стеклопластиковые трубы, выполненные по методу центробежного формования, находят применение при прокладке канализации, устройстве дренажа, сооружении трубопроводов, по которым транспортируется питьевая, техническая вода, промышленных трубопроводов, на гидроэлектростанциях и т.д.

Помимо этого, нужно отметить, что такие стеклопластиковые трубы могут использоваться с применением разных способов укладки. Сюда относятся: технология протаскивания, метод микротуннеля, метод надземной укладки и укладка открытым способом.

Стеклопластиковые трубы — производство, фоединение, монтаж

Полимерные, композитные материалы являются основными конкурентами металлов не только в бытовом хозяйстве, где они практически их вытеснили с рынка, но и в различных отраслях промышленности. Примером тому служат трубы из стеклопластика, выпуском которых занимаются не только зарубежные компании, но и ряд отечественных производителей.

Трубные изделия из стекловолоконной нити практически невозможно встретить в быту, их чаще используют в трубопроводах промышленного и коммунального назначения. Материал, из которого делают не только трубы, но множество высокопрочных деталей для машиностроения, изделий для использования в промышленной сфере и быту, получил название стеклопластик.

Рис. 1 Разновидности труб из стеклопластика

Области применения

Высокопрочные стеклопластиковые трубы находят применение в промышленной сфере при транспортировке нефти и нефтепродуктов, пресной, соленой воды, агрессивных химических веществ, газов. Их можно использовать в качестве защитных оболочек силовых электрокабелей, а также телефонных, оптоволоконных, коммуникационных линий.

В коммунальном хозяйстве стеклопластиковые трубы могут быть использованы для наружных систем водоснабжения и канализации.

Производство стеклопластиковых труб

Для трубного производства используют стекловолоконные нити в виде скрученных жгутов (шнуров, шпагатов) или рассыпные как короткие отрезки (штапельные), так и длинномерные рубленые волокна.

Для их соединения используют наполнители в виде синтетических эпоксидных (марки ЭД, 5 ЭД, 20 Эд – 22 ЭД), полиэфирных (марки М105, М 251, G 200 LE и т.п., либо ПН-1 и ПН-609), кремний органических, фенолформальдегидных смол.

В основном изготовление труб осуществляют из безвредных эпоксидных и полиэфирных компонентов.

Процесс выпуска изделий на некоторых стадиях может отличаться у разных производителей, его основные этапы:

Намотка пропитанных эпоксидным компаундом нитей на металлическую формообразующую оправку. Стоит отметить, что в зависимости от трубных диаметров существует две технологии производства.

При циклической на металлическую оправку наматывает нити и после полимеризации оболочку снимают, после чего процесс периодически повторяют.

Данный метод используют, если выпускается стеклопластиковая труба большого диаметра.

• Рис. 2 Производство стеклопластиковых труб – основной этап

Статья по теме:

ПНД труба – процесс производства, применение, способы стыковки, монтаж. В данной статье рассказывается про полиэтиленовые ПНД трубы, немного о производстве, подробнее,  о диаметрах, способах их монтажа.

При непрерывной технологии волокно наматывают на оправку и в процессе производства готовая оболочка сходит с нее – этот способ подходит для труб практически неограниченной длины и малых диаметров.

  Допустимое расстояние от водопровода до фундамента

По методам намотки и укладки фибры, нитей, есть существенные различия между разными производителями. К примеру, трубы от InFiberex выпускают чередованием радиальной намотки волокон вокруг оправки с их продольными участками в виде спиральной решетки. Частотой укладки нитей в этом случае задают прочностные характеристики изделий.

В более простом отечественном производстве на оправку перед формированием оболочки наматывают металлическую и затем разделительную синтетическую ленты.

Затем обрезки рубленного стекловолокна насыпают на вращающуюся оправку, наматывают стекловуаль, одновременно поливая сверху компоненты через ряд форсунок эпоксидной смолой.

Далее, вместе со стекловолокном на оболочку досыпают кварцевый песок, это происходит после формирования первого слоя толщиной 1,5 – 2 мм. В последнем, третьем слое, используют рубленое волокно без добавления песка и композитный наполнитель.

Полимеризация компаунда, нарезка. После формирования оболочки готовое изделие помещают в инфракрасную печь, где происходит полимеризация смолы. Затем трубу снимают с оправки и нарезают дисковой пилой на фрагменты нужной длины.

Помимо трубного производства, предприятия выпускают широкий ряд фасонных изделий — стеклопластиковые муфты, радиусные элементы, тройники. Муфты изготавливают из трубных отрезков, вырезая внутри канавки и вставляя туда резиновые кольцевые уплотнители.

Рис. 3 Структура стеклопластиковой трубы

Трубы из стеклопластика — характеристики

Трубы из стекловолокна отличаются следующими свойствами:

• Имеют малый вес порядка 1,1 – 1,8 грамма на кубический сантиметр. В сравнении со стальными трубопроводами это в 4 — 7 раз меньше. Благодаря этому можно сэкономить немалые финансовые средства на транспортировке и монтаже легких крупногабаритных изделий.
• Стеклопластик обладает высокой коррозионной и электрохимической стойкостью, что делает допустимой его эксплуатацию под землей длительный период.
• По прочности стеклопластик хотя и уступает стали, но значительно превосходит аналоги из поливинилхлорида ПВХ и полиэтилена низкого давления ПНД.

Рис. 4 Стеклопластиковые трубы в сравнении с трубами из других материалов

1. Хотя стекловолокно — термостойкой негорючий материал, компаунд со смолами в виде термопластика обладает более скромными температурными характеристиками. Стандартная труба эксплуатируется при температурах от — 60 до + 90 °С.
2. Трубная оболочка устойчива к ультрафиолету, иногда для этих целей ее снаружи покрывают защитным слоем из гелькоута.
3. Стекловолокно в смеси с эпоксидной смолой является негорючим материалом.
4. Теплопроводность стекловолокна чуть выше, чем у других пластиков и в среднем составляет 0,7 Вт/м·°С.
5. Обычно стеклопластиковые трубы выпускают большого размера, многие производители поставляют на рынок изделия диаметрами от 300 до 2600 мм.
6. Трубы из стеклопластика выпускают нескольких классов жесткости — SN 2,5, SN 5, SN 10. Соответственно, они рассчитаны на рабочее давление 4, 10 и 25 бар (атмосфер).
7. Одна из уникальных особенностей труб из стеклопластика – высокая ремонтопригодность трубопроводов. При повреждении дефектный участок несложно заклеить стеклотканью в композиции с эпоксидной смолой.

2. Рис. 5 Муфтовое и раструбное соединение стеклопластиковых труб
4. Внутренний трубный слой определяет максимальные температуры транспортируемой среды. Всего существует 4 группы внутренних оболочек стеклопластиковых труб, имеющих следующие условные обозначения и максимальные температуры эксплуатации:

• VA — до 35 °C при водородном показателе рН среды от 1 до 9;
• DA — до 50 °С при рН среды от 0,8 до 10;
• DS — до 75 °С при рН транспортируемой среды от 0,5 до 13;
• HP — до 95 °С при рН рабочего тела от 0,2 до 14.

Монтаж стеклопластиковых труб

Отличительная особенность стекловолоконных труб — возможность соединения их в трубопроводную магистраль разнообразными методами. Трубопроводы из стекловолокна монтируют по следующим технологиям стыковки:

• Раструбное. При этом соединении один из трубных торцов расширяют и вставляют во внутреннюю канавку резиновый кольцевой уплотнитель. Вторую трубу при соединении с усилием вставляют в раструб другой. Данный метод стыковки используется для безнапорных коммуникаций
• Муфтовое. На гладкостенные трубы натягивают муфту с тремя резиновыми кольцами в канавках. Два крайних играют роль уплотнителей, а центральное предохраняет трубные торцы от соприкосновения и является разделительным. При помощи муфт получают соединение, способное выдерживать напор до 25 атмосфер.
• Фланцевое. Трубный стеклопластиковый торец делают дисковой формы с отверстиями для крепежных болтов или без них. При втором варианте на расширенный конец одевают дисковые металлические кольца для соединения труб.
• Клеевое. Для склеивания стеклопластиковых труб используют аналогичную при их производстве композицию — эпоксидную смолу с добавлением стекловолоконных нитей. Процесс фиксации иногда ускоряют подогревом клеевой смеси.

Статья по теме:

Клеевые трубы ПВХ – сфера применения, монтаж, производители и стоимость. В данной статье рассказывается про область применения клеевых труб, преимуществах и недостатках, а также, о клее и монтаже.

Рис. 6 Примеры фланцевого соединения и термосклейка

Стекловолокно благодаря своим высоким химическим характеристикам и прочности, термостойкости, нашло рациональное применение в трубах различного назначения. Стеклопластиковые трубопроводы больших диаметров используют в различных отраслях народного хозяйства, а по ряду параметров они нередко составляют конкуренцию изделиям из популярного полиэтилена низкого давления.