Стеклопластиковые трубы применение. Стекловолоконные трубы: прошлое, настоящее, будущее. История создания стеклопластиковых труб

Всего лет сорок-пятьдесят назад человечеству не были знакомы стеклопластиковые трубы. Но уже в конце семидесятых годов прошлого столетия западным ученым удалось решить проблему коррозии металлических труб благодаря применению новых материалов. Тогда и стали активно использоваться стеклопластиковые трубы.

Стеклопластиковая труба изготавливается из композиционного материала – стеклопластика. В зависимости от типа смолы, количества и видов применяемых армирующих материалов, а также технологии производства, механические и физические свойства изделия могут изменяться.

Область применения

Популярный производитель труб из стеклопластика – компания Amiantit выпустила пробную партию труб в конце шестидесятых годов прошлого столетия. За десятки лет производителю удалось выйти на мировой уровень и сейчас трубы из стеклопластика (GRP) заслуживают внимания, благодаря качеству и надежности. Это обусловлено тем, что трубы изготавливают особым методом – непрерывной намотки по спирали. В результате этого они не подвергаются воздействию коррозии и становятся весьма устойчивыми к кислотам и среде. Кроме этого, в отличие от стандартных металлических труб, стеклопластиковые трубы легки в обращении - вес изделий во много раз меньше тяжелых металлических. Поэтому, если возникают сомнения, какие купить трубы – стеклопластиковые или традиционные металлические, большинство компаний выбирают долговечные и практичные материалы для прокладки магистралей из стеклопластика.

Всего за сорок-пятьдесят лет, одноименной ведущей компании по производству труб из стеклопластика удалось занять не только лидирующую позицию, но и стать на ступень выше.

Сфера применения труб из стеклопластика достаточно широка, их можно использовать для укладки системы канализации и водоотведения, а также применять для пожаротушения, транспортировки питьевой и технической воды. Можно прокладывать трубы на электростанциях и при выводе любыых видов отходов.

Помимо этого, трубы из стеклопластика широко применяются при прокладке практически любых видов коммуникаций:

магистральных линий;
канализационных сетей любого назначения;
водопровода;
прокладки газо- и нефтепроводов.

Популярные заводы компании Amiantit при производстве своей продукции учитывают интересы каждого потребителя – можно приобрести трубы из стеклопластика разного диаметра, длины и конструкции, а также дополнительные комплектующие и фитинги. Кроме этого, производственный процесс налажен таким образом, чтобы удовлетворить требования любого покупателя и изготовить трубы по индивидуальному заказу.

Диаметр стандартной стеклопластиковой трубы колеблется в пределах от ста до трех тысяч семисот миллиметров, причем длина может достигать восемнадцати метров. Использовать такие трубы разрешается в шести классах давления и в трех – по прочности. Благодаря этим показателям, можно с уверенностью отметить, что трубы из стеклопластика обладают не только эффективностью. Также отмечена высокая долговечность изделий.

Основные преимущества

Большинство труб изготавливаются по стандартной схеме – стекловолоконные нити накручиваются на прочную оправу в непрерывном режиме. Нить армируется специальным составом из стекловолокна и пропитывается смоляной смесью, измельченным стекловолокном и песком. Благодаря такой технологии трубы могут прослужить больше пятидесяти лет. Говорить о более длительном сроке эксплуатации пока не представляется возможным, потому что с момента выпуска первой партии изделий прошло всего полвека. Но, по мнению экспертов, такие трубы могут прослужить гораздо дольше.

В чем плюсы труб из стеклопластика:

длительный срок эксплуатации;
простой монтаж. Соединять трубы очень легко при помощи дополнительного муфтового соединения. Использовать сварку и контролировать качество соединительного шва не нужно, что позволяет значительно экономить время и средства при монтаже;
легкость. Если сравнивать вес трубы стандартных размеров с аналогичной трубой, но состоящей из высококачественного сплава стали, то труба из стеклопластика будет легче на восемьдесят процентов;
не ржавеет и выполнять дополнительные действия по борьбе с коррозией не придется;
материал устойчив к износу и не повергается воздействию агрессивных компонентов;
монтаж можно выполнять как зимой, так и летом – температурные изменения не оказывают существенного влияния на монтаж;
цена стеклопластиковой трубы не зависит от стоимости металла и энергоносителей;
отвечают нормам экологии;
стеклопластик выдерживает температурные колебания – от минус шестидесяти пяти до плюс ста пятидесяти пяти градусов по Цельсию.

При выборе стеклопластиковых труб необходимо учитывать следующее:

Трубы из стеклопластика не должны содержать посторонних вкраплений.
Поверхность должна быть ровной и гладкой.
Обратите внимание на край трубы – он должен быть гладким и ровным, без трещин и расслоений.
Трубы можно распиливать, сверлить, точить и фрезеровать, причем поверхность качественного изделия при механическом воздействии не подвергается расслоению, образованию сколов и трещин.

Срок эксплуатации трубопровода из стеклопластика увеличивается в восемь раз (если сравнивать с трубопроводом из сплава металлов), поэтому можно не беспокоиться о возникновении коррозии и других методах защиты покрытия.

Виды

Чтобы повысить прочность изделий, производители разработали несколько видов труб из стеклопластика, которые можно применять в различных сферах деятельности. Так, чтобы добиться прочности соединений стеклопластиковых труб, разработаны разные виды армирования среза. Помимо этого, повысить прочность пазового клина на срезе можно благодаря усилению боковой грани клиньев. Благодаря этой технологии такие трубы разрешается применять для роторных клиньев.

По поперечному сечению трубы из стеклопластика разделаются на такие виды:

Сплошное сечение. Его форма может быть разной – в виде прямоугольника, круга, трапеции, полукруга и сегмента.
Сечение «кольцо». Трубы с таким сечением изготавливают только под заказ, заранее оговаривая с заказчиком все нюансы.

При производстве труб из стеклопластика могут быть использованы разные типы смол. Чтобы усилить прочность изделия, при производстве изделий добавляют ортофталиевую, изофталевую и бисфенольную смолы, благодаря чему увеличивается стойкость к щелочным растворам, солям и кислотам.

Каждый вид трубы можно условно разделить на два типа: однослойную трубу и многослойную. Первая состоит из композитного материала и изготавливается по технологии намотки мокрым способом. В составе трубы преобладает эпоксидная смола и связующий материал – стеклонити. Многослойные трубы «облачены» в дополнительную оболочку (одну или несколько) из прочного полиэтилена. Каждый слой связывается с предыдущим благодаря полимеризации при высокой температуре, что позволяет повысить стойкость трубы к различным воздействиям.

В чем минусы труб из стеклопластика

Наряду с преимуществами, трубы из стеклопластика обладают и рядом недостатков. Так, при эксплуатации труб из стеклопластика были выявлены такие особенности: при существенной нагрузке поперек волокон изделия отмечена низкая устойчивость к трещинам, что не позволяет использовать трубы при прокладке нефтепроводов. Этого можно избежать, если усилить герметизацию труб изнутри при помощи специального рифленого герметизирующего слоя.

Монтаж стеклопластиковых труб

Монтаж труб из стеклопластика можно выполнять разными способами.

Рассмотрим наиболее доступные и эффективные:

Стандартный тип трубы раструб можно легко смонтировать. Технология монтажа не отличается от прокладки поливинилхлоридных канализационных труб. При монтаже следует придерживаться определенной последовательности – вставлять одну трубу в расширение (раструб) следующей.
Соединение труб фланцевым методом. Каждая труба на торце оснащена специальным фланцем (кольцом) с отверстиями для крепежных элементов.
Муфтовые соединения – применяются для труб любых видов. Можно дополнительно устанавливать съемные соединения или конструкции без последующей разборки (применение клеящих материалов).
Соединение типа «бугельное», разновидность муфтового монтажа. Это специальное приспособление, при помощи которого можно легко состыковать трубы, а затем соединить их крепежными элементам (например, болтами).
В некоторых случаях допускается применение винтового и резьбового соединения труб из пластика.

Маркировка

В зависимости от покрытия и назначения каждая труба имеет определенную маркировку. Разобраться в этих обозначениях не трудно. Изделия, предназначенные для прокладки водопроводов, подачи питьевой и хозяйственной воды обозначают буквой «П». Маркировка указывает на то, что трубы из стеклопластика можно использовать для любых водопроводов, в том числе и подачи питьевой воды.

Буква «Г» - трубы разрешено применять в системах горячего водоснабжения, при условии, что температура воды или иного энергоносителя не будет превышать семидесяти пяти градусов.

«Х» - обозначение этой буквы свидетельствует о том, что трубы можно укладывать для транспортировки газов и других химически активных веществ.

Если в составе жидкости будут присутствовать абразивные вкрапления, то такие вещества можно перекачивать по трубам с маркировкой «А».

Универсальные трубы из стеклопластика обозначены маркировкой «С», кроме этого, изделия устойчивы к кислоте.

__________________________________________________

В прокладывании коммуникаций (водопровода, канализационных сетей) роль проводника выполняют трубы. Еще пар десятков лет назад в этом сегменте доминировали металлические изделия, потому что других вариантов просто не выпускалось. А меж тем Европа уже более 60 лет работает со стеклопластиковыми трубами, отдавая им предпочтение за антикоррозийную «непробиваемость». У нас они «приживаются» медленно в связи с высокой ценой. Но если посмотреть на новинку комплексно, то обслуживание таких трубопроводов обойдется дешевле, чем ремонт и замена проржавевшего металла. Попробуем разобраться, насколько хороши стеклопластиковые трубы и где их применяют.

При всей своей неизвестности рядовому потребителю стеклополимерные трубопроводы прокладывались в военной сфере еще при СССР. Но из-за секретности, присущей оборонной сфере, о них информация, естественно, не распространялась. А ввоз из зарубежных государств запрещался. Вот почему о трубах из стеклокомпозитного материала информация стала просачиваться только к 80 гг. прошлого века, хотя Америка выпускает их с 1944 г.

Стеклопластик относят к композитам, проявляющим при невысокой плотности необычайную прочность. В его состав входит стекловолокно со связующими добавками (эпоксидными смолами или ПЭФами).

Разновидности труб по связующей добавке

Трубы различаются по тем добавкам, которые связывают все компоненты (стекловолокно, кварцевый песок) в один цельный материал. К ним относят эпоксидную и полиэфирную смолы. Все производители стеклопластиковых труб выбирают одну из добавок с учетом технологии изготовления и будущего применения продукции.

Трубы с ПЭФами

Полиэфирные смолы используют чаще эпоксидов. Пройдя все стадии обработки, труба с такой добавкой становится неуязвимой как для кислот, солей, щелочей, так и для коррозии, поэтому может найти применение во многих отраслях строительства (в особенности стеклопластиковые трубы большого диаметра).

Стеклопластиковые трубы большого диаметра востребованы в прокладке очистных сооружений, потому что не накапливают осадка на внутренних стенках

С их помощью прокладывают:

трубопроводы с холодной водой;
канализационные сети;
инженерные системы на гидроэлектростанциях;
линевки;
мелиорационные и ирригационные сооружения;
дренажные системы;
очистные сооружения;
колодцы;
водозаборы.

Но стеклопластик на ПЭФе боится температуры выше 90 градусов и давления свыше 32 атмосфер, поэтому для таких критических условий работы применяют трубы на эпоксидной смоле.

При создании стеклопластиковых труб основным сырьем выступает стекловолокно, кварцевый песок и связующие добавки (смолы)

Трубы с эпоксидными добавками

Эпоксидная смола придает стеклополимерным трубам способность противостоять давлению до 240 атмосфер и температуре до 130 градусов. У них настолько низка теплопроводность, что внешнюю стенку не теплоизолируют, ибо это не нужно.

На эпоксидной смоле чаще всего создают стеклопластиковые трубы, которые будут применяться в промышленности. В условиях частного домостроения такой высокопрочный материал можно применить только в отопительной системе и горячем водоснабжении.

Производственные сферы применения:

Нефтепромышленность (на любом этапе добычи либо транспортировки нефти).
Химическая отрасль (для прокладки трубопроводов, по которым транспортируются агрессивные вещества – кислоты, соли и пр.).
ЖКХ (в системах отопления и горячего водоснабжения).
Энергетическая отрасль (в трубопроводах, охлаждающих ТЭЦ, и в опреснительных установках).

Стеклокомпозитный материал на ПЭФах стоит меньше эпоксидного, потому что исходное сырье обходится дешевле. К тому же, такая повышенная прочность не нужна в обычных трубопроводных системах, через которые в дома поставляется холодная вода или отводятся канализационные стоки.

Прочность и устойчивость стеклопластика к химическим реагентам позволяет использовать трубы в нефтегазовой промышленности

Особенности строения этого вида труб

Современное производство стеклопластиковых труб применяет две технологии (непрерывную намотку и центробежную формовку). С учетом планируемого использования выпускаются трубы с одним, двумя и тремя слоями. Каждый слой добавляет изделию прочности и устойчивости к внешним факторам.

Трехслойные стеклопластиковые трубы создают по технологии непрерывной намотки

Количество слоев в трубах зависит от того, где планируется использовать готовую продукцию

Так, однослойные конструкции имеют только один, основной (он же – конструкционный) слой, состоящий из стекловолокна и перечисленных выше добавок.

Двухслойные усиливают внешним, защитным слоем, основная функция которого – противостоять агрессии веществ в почве или ультрафиолетовым лучам при наземном монтаже.

Трехслойные стеклопластиковые трубы прекрасно работают в условиях высокого давления

В трехслойных трубах есть силовой слой, расположенный между защитным и конструктивным. Он повышает прочность трубы, нивелирует разницу внешнего и внутреннего давления и температур.

Многослойные изделия используют только в специфических отраслях промышленности.

После изготовления каждая труба проходит испытания на прочность и только после этого отправляется к заказчику

Обозначения и маркировка

Трубы из стеклополимеров отличаются защитным внутренним покрытием, каждое из которых обозначено своей маркировкой.

п – трубы для питьевых водопроводов, по которым будет идти холодная вода.
г – для горячего водоснабжения.
а – для трубопроводов, по которым будут течь жидкости с абразивными частичками.
х – для систем с химически активными веществами.
с – для иных нужд.

Стеклопластиковые трубы монтируются без применения сварки, что ускоряет время сборки

Стеклопластиковые трубы имеют ряд неоспоримых преимуществ:

Срок безремонтного использования – около пятидесяти лет.
В 4 раза легче стали.
Монтаж обходится намного дешевле (не требует сварки) и может проводиться вне зависимости от погоды.
Не подвержены коррозии.
Не откладывают осадка внутри трубы.
Выдерживают высокие температуры и большое давление.

Использование стеклопластиковых труб в частном домостроении пока не слишком распространено, зато промышленность успела оценить удобства нового материала. Многие предприятия при ремонте существующих трубопроводов начали менять металл на стеклопластик.

Стеклопластиковые трубы стали применяться достаточно недавно. Они получили свое распространение потому что, ранее используемые металлические трубы часто подвергались коррозии. Для этой решения этой проблемы и искались другие материалы, которые подходили бы для изготовления труб.

Стеклопластиковые трубы выполняются из композитного материала, который имеет в составе разные типы смолы, по-разному армируются и используют некоторые разновидности армирования. Трубы могут изготавливаться по различным технологиям.

Виды

Стеклопластиковые трубы могут изготавливаться различной конфигурации и размеров. Их диаметры могут варьироваться от 100 до 3800 миллиметров. Исходя из диаметра трубы подбираются соответствующие комплектующие и дополнительные детали.

А длину можно подобрать до 18 метров. Но если необходимо проложить трубопровод длиннее 18 метров, тогда их соединяют при помощи специальных деталей, место соединения получается прочным, надежным и долговечным.

По классу давления можно подобрать трубы из 6 классов, а прочности до 3 класса.

Чтобы конструкция получила дополнительную прочность производители используют в ее составе армирование. Армирование необходимо для наибольшей прочности соединения стеклопластиковых труб.

В некоторых случаях, необходимо использовать более надежные пазовые клинья на срезе, для этого производится усиление боковой грани. Трубы с подобным усилением можно использовать для роторных клиньев.

Классификация по поперечному сечению:

Сечение сплошное. Форма сечения может быть в виде круга, полукруга, трапеции, сегмента, прямоугольника;
Сечение «кольцо». Стеклопластиковые трубы с таким сечением необходимо предварительно заказывать, так как они изготавливаются индивидуально для каждого объекта. При разработке индивидуального заказа необходимо изучить все особенности и перенести их на проект конструкции.

Также стеклопластиковые трубы можно разделить на однослойные и многослойные конструкции.

Однослойные конструкции состоят только из композитного материала, а производство ведется по технологии мокрой намотки. В состав композита входит связывающий материал и эпоксидная смола. В качестве связывающего материала используется стеклонить.

Многослойные конструкции выполняются из таких же материалов, что и однослойные, но еще используют дополнительную оболочку, которая выполняется из полиэтилена. Полиэтилен имеет повышенную прочность, а оболочек может быть одна или несколько. Несколько отдельных слоев обязательно должны связываться между собой, поэтому используется полимеризация. Полимеризация проводится при высоких температурах. Такая технология помогает получить стеклопластиковые трубы, которые имеют повышенную устойчивость к различным неблагоприятным воздействиям.

Где используются?

Стеклопластиковые трубы получили широкое применение. Их часто используют для проводки системы водоотведения и канализации, они экологичны и могут применяться в подобных конструкциях. Также их используют при транспортировке питьевой или технической воды. Они применяются при пожаротушениях.

Даже на электростанциях стали применять стеклопластиковые трубы, чтобы они качественно и долговечно отводили любые промышленные отходы.

Их можно использовать для прокладки нефтяных или газовых трубопроводов. Необходимо только подобрать необходимый размер трубы и ее конструкцию. Кроме этого, для особенных индивидуальных конструкций трубопровода можно заказать индивидуальные размеры и конфигурации. При этом в состав конструкции будут входить все необходимые дополнительные фитинги и комплектующие элементы.

Преимущества и недостатки

Все изделия из стеклопластика имеют свои недостатки и преимущества, поэтому перед выбором трубы необходимо обратить на это внимание.

Преимущества :

Небольшой вес, при монтаже труб большой длины возникает проблема веса конструкции, но стеклопластик значительно легче металла и даже длинная массивная конструкция не будет слишком много весить;
Материал не подвергается коррозии и устойчив к воздействию различных кислот, такие трубы можно положить в любой грунт, устанавливать на любые материалы, долгое время они будут исправно служить;
Долговечность конструкции, трубы изготавливают из таких материалов, которые не повреждаются долгое время и их использование происходит очень долго. Их долговечность в 8 раз превышает долговечность труб из металла;
Монтаж происходит очень легко, соединение отдельных элементов происходит при помощи специальных соединительных деталей, которые легко установить. Для надежности шва не нужно прибегать к свариванию деталей или контролировать качество соединения;
Устанавливать трубы можно в любое время года, что позволяет быстро выполнить установку после повреждения или замене металлической трубы;
Обладают экологичностью и может использоваться для трубопровода с питьевой водой или другими чистыми веществами;
Выдерживает высокие температурные колебания, их можно эксплуатироваться при температуре от -65 до +150 градусов по Цельсию.

Несмотря на большое количество преимуществ, такие трубы имеют и недостатки. Их недостатками являются низкая устойчивость к трещинам, если нагрузка ориентирована поперек волокон . Но этот недостаток можно удалить, если усилить конструкцию изнутри. Усиление происходит при использовании дополнительного слоя, который герметизирует и имеет рифленую поверхность. Герметизирующий слой наносят на внутреннюю поверхность труб.

Правильный выбор

Чтобы правильно подобрать конструкцию трубы ее необходимо тщательно осмотреть, чтобы выявить повреждения или некачественные части.

Она должна быть ровной, без вздутий, а в материале не должны присутствовать различного рода вкрапления.
Также стоит обратить внимание на ее край, он должен быть гладким, ровным. Если на краю есть расслоения или трещины, то такая труба не может быть использована. Это считается производственным браком и служить будет не долго.
Если стеклопластиковая труба требует обрезания и распиливания, то на ее кромке не должны образоваться трещины, сколы и материал не должен расслоиться. Если такое произошло, то вероятнее всего, конструкция была изготовлена из некачественных материалов или производство производилось по неправильной технологии. Такая конструкция может повредиться очень быстро.

Монтаж

Монтаж стеклопластиковых труб можно производить несколькими разными способами. Самым распространенным способом монтажа является раструб, так укладывают обычные поливинилхлоридные трубы.

Также монтаж можно произвести с использованием специальных муфтовых соединений. Муфтовый монтаж может иметь тип «бугельное», при этом легко смонтировать трубы и соединить их болтами.

Также возможно использовать резьбовые или винтовые соединения. Но такие соединения используются не часто, так как резьбу необходимо будет устанавливать дополнительно.

Как известно, для обустройства трубопроводов горячей воды или отопления систем применение стандартных полипропиленовых или полиэтиленовых труб невозможно, поскольку пластмасса не способна выдерживать требуемую температурную нагрузку.

Однако и использование более традиционных изделий из металлов и сплавов (меди, стали и т.д.) также нежелательно – они достаточно дорого стоят и имеют слишком большой вес, затрудняющий монтаж и ремонт контура. В этом случае на помощь приходит современное решение – армированные стекловолокном полипропиленовые трубы, сочетающие в себе лёгкость пластика и надёжность сплавов. Именно труба РВК обладает такими характеристиками.

Плюсы и минусы полипропиленовых изделий

Достоинства обычных полипропиленовых (PPR) труб:

невысокая стоимость – цена таких изделий значительно меньше, чем продукции из металлов и сплавов;
прочность;
небольшой вес – полимерная продукция значительно легче, чем аналогичная металлическая;
стойкость к низким значениям температур;
химическая нейтральность к большинству агрессивных сред – кислот, щелочей, нефти- и газопродуктов, солевых растворов;
отсутствие угрозы корродирования.

Недостатки простых труб:

Небольшое значение верхнего температурного порога – плавиться полипропиленовые трубы начинают при достижении отметки 175°С, а размягчается уже, когда температура в системе поднимается до 130-140°С. На первый взгляд, это не должно быть проблемой, так как рабочая температура в системе снабжения теплом характеризуется значениями 90-95°С; однако при совмещении двух параметров – повышенного давления и высокой рабочей температуры – получаемый трубами от теплоносителя ущерб становится значительнее, следовательно, возрастает риск порчи труб.
Склонность значительно расширяться при увеличении термической нагрузки. В большей степени это касается длины продукции: длина труб сильно увеличивается, на поверхности возникают волнообразные линии. Это не только некрасиво, но и несёт угрозу разгерметизации контура или повреждения покрытий стен или пола, вплоть до растрескивания хрупких материалов – штукатурки или цемента.

Проблема эта обычными способами не решается, не вполне действенна даже установка компенсаторов. Самое логичное решение – применение армированных стекловолокном пластиковых труб. Характеризуясь всеми положительными свойствами высокомолекулярных соединений, а вдобавок повышенной стойкостью к высоким температурам, эти трубы могут применяться практически в любых отопительных контурах и системах подачи горячей воды.

Сравнение труб, армированных стекловолокном и алюминиевой фольгой

Для укрепления пластиковых труб и придания им термической устойчивости применяется два вида армирования:

фольгой из алюминия;
стекловолокном.

При этом пластинка алюминия может использоваться в различных вариантах: в перфорированном или цельном виде, выступать в роли наружного покрытия или располагаться в середине изделий, между слоями полимера. Стекловолокно же размещают непременно внутри пластиковых армированных труб.

Следует также отметить, что усиление алюминием позволяет продукции выдерживать большее давление внутри системы, поэтому если рабочее давление не известно или слишком высоко, лучше использовать именно этот вариант.

Характеристики армированных фольгой труб (обозначаются PPR-AL-PPR):

повышенная жёсткость изделий, устойчивость к механическим нагрузкам и всем видам деформации;
толщина слоя армирующего металла – 0,1-0,5 мм (колеблется в зависимости от величины сечения трубы);
способ соединения алюминия и пластика – клей, от качества которого зависит качество изделий;
великолепная герметичность, не снижающаяся с течением времени.

Монтаж труб с алюминиевым слоем сопряжён с некоторыми технологическими трудностями: перед пайкой или сваркой отдельных элементов слой металла на торцах нужно зачищать. Несоблюдение этой рекомендации приведёт к быстрой утрате цельности конструкции – по причине, в первую очередь, расслоения полимера и металла во время термической обработки, во вторую – из-за электрохимической порчи алюминия.

На фоне перечисленных выше проблем полипропиленовые трубы со стекловолокном выглядят более приемлемым решением:

армирующий материал по природе и характеристикам достаточно похож на основной полимер;
перед сваркой или пайкой нет необходимости зачищать торцы;
во время процесса термообработки стекловолокно и сплав не только не расслаиваются, а, напротив, образуют более прочное соединение.

Исходя из этого, армированная стекловолокном труба – в большинстве случаев идеальное решение для конструирования трубопроводов различной технологической направленности.

Характеристики армированных стекловолокном изделий

Как несложно догадаться, такая продукция имеет три слоя: два полипропиленовых и один армирующий, состоящий из того же материала в смеси с фибровыми волокнами (стекловолокном). Из-за практически одинакового состава такая трёхслойная конструкция почти равнозначна монолитной.

Характеристики армированных стекловолокном полипропиленовых труб:

полное отсутствие угрозы коррозии;
замечательная гладкость внутренней поверхности изделий, противостоящая накоплению отложений и, как следствие, возникновению засоров;
повышенная механическая прочность продукции;
отсутствие угрозы продольной или поперечной деформации при повышении внутренней температуры системы;
химическая и биологическая нейтральность – как к агрессивным средам, так и к отходам жизнедеятельности;
небольшое гидравлическое сопротивление, следовательно, значение напорных потерь снижается до минимума;
неплохое шумоподавление;
никак не влияют на свойства подаваемой воды, следовательно, абсолютно безопасны для здоровья людей;
долгий срок службы – при правильной установке и эксплуатации – не менее 50 лет.

Что касается размерных характеристик армированных стекловолокном труб, наиболее популярны следующие диаметры:

до 17 мм – применяются для устройства тёплого пола;
до 20 мм – для домашних водопроводов горячей воды;
20-25 мм – используются такие трубы со стекловолокном для отопления в помещениях общего пользования и при монтаже стояков канализации.

Чтобы закрепить трубы меньшего диаметра, вполне достаточно клипс из пластика, для изделий больших сечений необходимо использовать хомуты.

Монтаж труб со стекловолокном

Соединение таких изделий осуществляется так же, как и обычных пластиковых труб.

Можно выделить три способа скрепления продукции:

При помощи фитингов с резьбой.
С применением холодной сварки (то есть особого клея).
Термической сваркой (пайкой).

Первый вариант производится следующим образом: торец трубы натягивается на штуцер соединительного элемента и по кругу обжимается монтажной гайкой. Соединение по надёжности (прочности и герметичности) не уступает третьему способу, его допустимо применять даже при конструировании трубопроводов напорного типа. Единственный недостаток – при неумеренном приложении усилий при закручивании монтажной гайки она может просто лопнуть.

В случае холодной сварки используемый клей обеспечивает быстроту создания стыка, но не надёжность. При монтаже на внутреннюю поверхность полипропиленовой муфты наносят клеевой состав, затем туда заводится торец соединяемой трубы; соединение некоторое время удерживается неподвижно, чтобы клей успел застыть.

При сварке с помощью сварочного аппарата производится разогревание поверхностей торцов труб и соединительных муфт; после соединения они образуют единую полимерную массу. Такое соединение наиболее долговечно и герметично.

В целом использование труб, армированных стекловолокном, вполне оправданно, удобно и выгодно с экономической точки зрения.

В настоящее время стекловолоконный термореактивный пластик (Fiberglass Reinforced Thermosetting Plastic - FRP) включают в состав многих промышленных изделий. С его помощью могут осуществляться хранение и транспортировка разъедающих веществ или переработка некоторых веществ в едкой среде. Несмотря на то, что история производства стекловолоконных труб насчитывает более 30-ти лет, этот материал и по сей день является современным и обладает большими перспективами применения во многих сферах человеческой деятельности. Его достоинства таковы: устойчивость к коррозии, выгодное соотношение прочностных и весовых характеристик, не требующие больших затрат усилий и средств производство и техническое обслуживание. В этой статье речь пойдёт об истории стекловолоконных труб, их применении в настоящее время и будущих возможностях использования в нефтехранилищах и перерабатывающих установках.

Sullivan D. Curran P.E., Executive Director Fiberglass Tank and Pipe,
Перевод: Царёва Анастасия
http://www.aquart-info.ru

Введение

Не следует путать стекловолоконный трубопровод с трубопроводом из обычных термопластиков, таких как ПВХ (PVC) и полиэтилен (PE). Обычно основой последнего является неармированная штампованная труба и литые под давлением фитинги и фланцы, тогда как компоненты стекловолоконного изготавливаются из различных эпоксидных смол, армированных сплошными стекловидными нитями. Используемая смола является термореактивной, т.е. после отверждения ее подвергают воздействию необратимых химических реакций, что благоприятно отражается на способности переносить сверхвысокие температуры. Волоконное армирование позволяет, в свою очередь, сделать компоненты трубопровода более прочными по сравнению с обычным неармированным термопластиком, при этом улучшая технические характеристики и уменьшая вес.

Следует также различать процесс наслаивания, осуществляемый вручную (hand lay-up), и изготовление стекловолокна на специальном оборудовании. Количество производителей, работающих по технологии ручного наслаивания, исчисляется тысячами. Они ориентируются на небольшие магазины, специализирующиеся, в основном, на товарах широкого потребления, таких как аксессуары для ванных комнат или детали прогулочных катеров. Число предпринимателей, производящих трубы на специальных установках, относительно невелико. Это довольно крупные промышленные компании, изготавливающие большие партии труб для нефтяной отрасли, торговли, промышленного и коммунального хозяйства, как в пределах страны (Прим. ред. – имеется в виду США), так и за рубежом.

Предыстория

До начала строительства трубопроводов нефть, предназначенную для перевозки, перекачивали непосредственно в деревянные бочки. Впоследствии при изготовлении трубопроводов стали использовать дерево, которое позже заменили сталью. Однако под воздействием соленой воды и нефти с высоким содержанием серы стальные трубопроводы быстро подвергались коррозии. Но несмотря на то, что стекловолокно было изобретено во время Второй Мировой Войны, первая труба, изготовленная из стекловолокна и эпоксидной смолы, появилась гораздо позже, поскольку технология ручного наслаивания, используемая лишь в некоторых отраслях химической промышленности, не могла заменить сталь в нефтедобывающей отрасли, так как не обеспечивала необходимой прочности и не была экономически эффективной.

Производство труб на специальном оборудовании

В 50-е годы центробежное литье стало первой промышленной технологией производства труб, пригодных для использования в химической отрасли, торговле и нефтедобывающей промышленности. Затем был открыт способ производства труб методом спиральной намотки стекловолокна на вращающуюся оправку.

В 60-е годы больших объемов достигло производство труб малого диаметра, давление которых достигало 450 psi (30,62 атм). Их полномасштабное использование началось в 1964 году, а впервые трубопроводы из таких труб были установлены на магистралях по добыче сырых нефтепродуктов.

Разработка норм и стандартов

В 1959 году организацией ASTM (American Society for Testing Materials) были изданы общепризнанные в масштабах страны стандарты и методы тестирования стекловолоконных труб. Первая версия ASTM D1694 «Стандарты Резьбы Для Армированных Термореактивных Стекловолоконных Труб» (Standard Specification for Threads for Glass Fiber Reinforced Thermosetting Resin Pipe) была разработана при сотрудничестве представителей компаний, производящих стекловолоконные трубы, а также компаний нефтяной и других отраслей промышленности.

В 1968 году Американский Институт Нефти (American Petroleum Institute - API) опубликовал первые стандарты для стеклопластиковых труб. Первый стандарт API, который назывался API 15LR Спецификация для Армированных Стекловолокном Термореактивных Труб на Основе Эпоксидной Смолы (Specification for Glass Fiber Reinforced Thermosetting Resin Line Pipe). В настоящее время ASTM и API выпускают многочисленные стандарты, инструкции и методики тестирования стекловолоконных труб.

Современное производство

Если ранее применение стекловолоконных труб, произведенных на специальном оборудовании, ограничивалось в основном нефтедобывающей отраслью, то в настоящее время их используют, начиная с транспортировки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, и заканчивая канализационными системами в коммунальном хозяйстве и промышленных отраслях.

Для применяемых в нефтяной и газовой промышленности труб из стеклопластиков максимальное давление достигает 4000 psi (272,2 атм). 4-дюймовая (10,16 см) труба применяется при разработках нефтяных месторождений; трубы от 2-х до 16-ти (5,08 – 40,64 см) дюймов – при фильтрации воды, как в условиях низких температур Аляски, так и жарком климате Персидского залива. 12-ти дюймовый трубопровод перекачивает сырую нефть или соленую воду под давлением 290 psi (19,7 атм) и температуре около 120 o F (48.9o С). Подземные трубопроводы используются при транспортировке легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, доставляя бензин, спирт, а как же их смеси на государственные и частные автозаправочные станции в пределах страны.

После включения стеклопластиковых трубопроводов в конце 60-х в списки подлежащих страхованию объектов, их строительство началось в больших масштабах, а общая протяженность составила свыше 60-ти миллионов футов.

Несмотря на то, что в канализационных и водосточных трубопроводах все еще преобладает использование бетонных труб, существует множество отраслей, где предпочтение отдается стекловолокну. Например, бетонные трубы, используемые в канализационных системах, быстро разрушаются под воздействием сероводорода. Это химическое соединение разъедает поверхность трубы, что, в конечном счете, приводит к обрушению стенок. Стекловолокно, напротив, устойчиво к воздействию сероводорода, поэтому стеклопластиковые трубы использовались в качестве внутреннего слоя бетонных труб большого диаметра (от 48 до 60-ти дюймов – 116,84 – 152,4 см).

Перспективы труб из стеклопластика

В настоящее время строительные и конструкторские фирмы могут использовать компьютерное программное обеспечение для создания более совершенных систем стекловолоконных трубопроводов. Программное обеспечение анализирует потоки жидкости и газа, исследует пролеты трубопроводов и конструкции упорных подушек, определяет химический состав и обрабатывает сведения, касающиеся установки трубопроводов. Эти программы облегчают различные вычисления, помогают в создании новых трубопроводных систем, а также позволяют определять и устранять неисправности ранее проложенных трубопроводов.

Возможно, в недалёком будущем нефтяной и газовой промышленностью будут востребованы трубы большего диаметра, выдерживающие более высокое давление, в связи с необходимостью решения проблем профилактики коррозии. Кроме того, появилась возможность конструировать трубы с использованием специальных технологий, препятствующих распространению огня. Это достигается с помощью специального огнестойкого покрытия. А в случае протекания жидкости по такому трубопроводу, такая система будет надежно функционировать как минимум 3 часа. Противопожарная и водоотталкивающая защита позволяет снижать вес стеклопластиковых труб. Это имеет большое значение при создании морских нефтепромысловых платформ. Сокращение веса конструкции позволяет производителю снизить себестоимость от 2-х до 4-х долларов за фунт (например, сэкономить до 750-ти тонн).
Стремительно развиваются бестраншейные технологии по прокладке микротоннелей без повреждения дорожного полотна и других наземных объектов.