Композитная труба

Описание

Композитные трубы — изделия, созданные по композитной технологии из двух и более материалов, которые не изменяют своих свойств в отдельности, но в комплексе дают качества, отличные от своих составляющих.

Экскурс в историю производства композитов

Производством трубопроводов из композитных материалов в мировой практике занимаются уже больше полувека. Первыми производителями стали американские компании — в конце 40-х годов ХХ они приступили к выпуску труб из стеклопластика. В странах СНГ композиты используются в атомной, нефтяной, химической промышленности, энергетике и в быту с конца 80-х гг. ХХ века.

Композиты позволили решить серьезную проблему коррозии, которая приносила большие убытки при эксплуатации производимых прежде металлических трубопроводов.

Общие характеристики стеклопластика

Стеклопластик – пластический материал, в составе которого есть стекловолокнистые компоненты и связующий наполнитель (термопластичные и термореактивные полимеры). Наряду с относительно невысокой плотностью стеклопластиковые изделия отличаются хорошими прочностными качествами.

Последние 30-40 лет стеклопластик массово применяется для изготовления трубопроводов разного назначения.

Полимерный композит является достойной альтернативой стекла, керамики, металла и бетона при производстве конструкций, рассчитанных на эксплуатацию в экстремальных условиях (нефтехимия, авиация, добыча газа, судостроение и т.п.)

Магистрали сочетают в себе качества стекла и полимеров:

1. Малый вес. Средний вес стеклопласта составляет 1,1 г/куб.см. Для сравнения, этот же параметр по стали и меди гораздо выше – 7,8 и 8,9 соответственно. Благодаря легкости, облегчаются монтажные работы и транспортировка материала.
2. Коррозийная стойкость. Составляющие композита имеют низкую реакционную способность, поэтому не подвергаются электрохимической коррозии и бактериальному разложению. Это качество – решающий аргумент в пользу стеклопласта для подземных инженерных сетей.
3. Высокие механические свойства. Абсолютный предел прочности композита уступает показателю стали, но параметр удельной прочности значительно превосходит термопластичные полимеры (ПВХ, ПНД).
4. Атмосферостойкость. Диапазон граничных температур (-60 °С..+80 °С), обработка труб защитным слоем из гелькоута обеспечивает невосприимчивость к лучам УФ-диапазона. Кроме того, материал стоек к ветру (предел – 300 км/ч). Некоторые производители заявляют о сейсмостойкости трубной арматуры.
5. Огнеупорность. Негорючее стекло – главный компонент стеклопласта, поэтому материал трудновоспламеняем. При горении не выделяется отравляющий газ диоксин.

Стеклопластик имеет низкую теплопроводность, что объясняет его теплоизоляционные качества.

Недостатки композитных труб: подверженность абразивному износу, образование канцерогенной пыли вследствие механической обработки и высокая стоимость в сравнении с пластиком

По мере истирания внутренних стенок оголяются и обламываются волокна – частицы могут попадать в транспортируемую среду.

Галерея изображений Фото из Веские плюсы труб из стеклопластика Изготовление труб по методу непрерывной намотки Стеклопластиковые изделия различных диаметров Транспортировка абразивных и агрессивных сред Стеклопластиковый трубопровод на предприятии Раструбное соединение в системе водоотведения Открытая прокладка труб на опорах Использование фланцевого соединителя

Из каких материалов производятся

Чаще всего композитные трубы производятся из специального волокна, которое пропитывается специфической смолой. Выбор волокна зависит от целей использования. Оно может быть базальтовым, стеклянным, углеродным, а смолы — полиэфирными, эпоксидными или фенольными.

Чаще всего используется стекловолокно — оно самое дешевое и доступное. Преимущество стеклопластика в том, что его механические характеристики зависят от метода армирования (изготовление с укладкой волокон вдоль оси и вокруг нее).

В зависимости от толщины накладываемого волокна и метода укладки можно получать трубы с разными механическими характеристиками. В Казахстане соответствие стеклопластиковых труб нормам регулируется СТ РК 2307-2013, в России — ГОСТом Р 53201-2008.

Углеродное волокно в силу дороговизны и сложности компонентов применяется в основном в аэрокосмической промышленности, где нужна высокая прочность и упругость. Базальтовые волокна при композиции с пластиком и эпоксидными смолами получают особые механические свойства — высокую прочность, устойчивость к трещинам. Поэтому по своей прочности, химической стойкости, упругости, водо- и теплостойкости базальтопластиковые изделия намного превосходят стеклопластиковые.

Технология производства труб из стеклопластика

Трубы данного типа могут создаваться методом центробежного формирования, методом периодической или непрерывной намотки. Последний из них является самым популярным. Оборудование для производства стеклопластиковых труб представляет собой следующий комплекс:

• секция для подачи стеклянного ровинга;
• установка для заготовки смеси смолы (связующего) и ванна со связующим, через которую смачиваются нити ровинга;
• секция намотки с вращающимися валами (их размер определяет диаметр);
• управляющий центр оборудования для намотки.

Суть процесса заключается в намотке на стальную оправку стекломатериала (в виде нитей), который пропитан смолой. Затем в печи производится термообработка, и намотка снимается с оправки, образуя трубу.

Технические характеристики

Композитные трубы имеют следующие физико-химические свойства:

• труба композитная имеет прочность классической стальной трубы в сочетании с в четырежды меньшим весом;
• теплостойкость до 135°С;
• возможность эксплуатации с вибрационными и ударными нагрузками;
• стойкость к коррозии и долгий срок службы — до 60 лет;
• малое гидравлическое сопротивление благодаря гладкой внутренней поверхности.

Стекло-базальтопластиковые варианты имеют следующие эксплуатационные качества:

• высокая прочность резьбового соединения, при которой можно проводить монтаж в любых условиях;
• теплоизоляция позволяет сократить теплопотери до максимум 2°С на км;
• возможность повышения температур до 130°С;
• малая масса снижает стоимость транспортировки — так, труба диаметром в 100 мм, длиной в 6 м без слоя теплоизоляции весит 9 кг (с теплоизоляцией — 20 кг);
• отсутствие любой коррозии (от электрохимического воздействия в том числе);
• показатели длительной прочности при повышении температуры снижаются не более чем на 40% от нормальных показателей;
• коэффициент температурного расширения в 10 раз меньше, чем у термопластиковых трубопроводов;
• температурные осевые нагрузки в 10 раз ниже, чем у стальных трубопроводов;
• соединение труб не требует сварочной техники, а поставка элементов делается под проект — это удобно и снижает затраты на сбор комплекта, замеры и т.д.;
• монтаж можно осуществлять в любых погодных условиях до -25°С: сборка одного резьбового стыка занимает не больше 5 мин. За смену можно смонтировать почти 1000 метров трубопровода;
• стоимость с учетом монтажа равна ценам стальных и ниже цен полимерных труб.

Область применения

Композитные трубы применяют в самых разных инфраструктурах, таких как:

• водоснабжение (питьевой воды и для хозяйственных нужд);
• транспортировка жидких пищевых продуктов;
• теплосети;
• нефтяная промышленность;
• жилищно-коммунальное хозяйство;
• особое назначение — транспортировка агрессивных химических веществ и вентиляции для агрессивных паров;
• в качестве систем для химической подготовки воды.

Также стоит упомянуть и о смолах. Применение в зависимости от смоляного покрытия подразделяется на следующие категории:

• покрытие эпоксидными смолами (обозначение на трубах — GRE), которые обеспечивают самые лучше жесткостные и прочностные способности материала, дают максимальную устойчивость к трещинам. Используются в условиях высокоагрессивных сред, при высоком давлении и температурах — нефтехимическая промышленность, инфраструктура морских портов и т.д.;
• трубы из полиэфирных смол (обозначение GRP) достаточно прочные, но не устойчивы к высоким температурам, поэтому их можно применять в системах холодного водоснабжения, мелиорационных системах. Стеклопластиковые трубы большого диаметра с полиэфирными смолами часто применяются и в строительстве.

Классифицируются они и по диаметру: GRP имеют диаметр 30-4500 мм, GRE имеют диаметр 5-600 мм. Соответственно, выбор и применение зависит и от этого показателя.

Ниже представлены рекомендации по монтажу и эксплуатации труб: нюансы, которые важно знать.

Нюансы хранения и подготовки к установке

До начала монтажа необходимо подготовить трубы. Для этого нужно руководствоваться правилами:

• хранить их в закрытом помещении и на расстоянии минимум 1 метр от нагревательных приборов;
• работы проводятся при температуре не менее +10°С;
• рулоны нельзя разгружать, скидывая с высоты;
• при транспортировке при низкой температуре нужно выдержать их в помещении в течение суток;
• до прокладки труб нужно завершить все сварочные работы, а при открытой прокладке — все отделочные работы в помещении.

Особенности монтажа труб на изгибах

При прокладке труб всегда возникает потребность в обходе углов на стенах, в полу, в земле — абсолютно прямая траектория прокладки трубопровода является редкостью. Поэтому нужно знать следующие моменты:

• при монтаже недопустимо перекручивание и излишний перегиб труб;
• изгибы можно проводить вручную, но радиус изгиба не должен быть больше 5 диаметров трубы, а при необходимости большего диаметра используется специальный инструмент для «изгибки».

Так, на изгибе более 30° нужно использовать отводы с углом в 45°. Если вы используете фитинги с металлом, то избегайте тугого натяжения, а вместо джута возьмите тефлоновую ленту. Стеклопластиковые трубы режутся под углом в 90° к оси с использованием специальных острых ножниц.

Сварочные работы

Нельзя начинать сварку при следующих условиях:

• наличие грязных, треснувших в местах среза или просто деформированных элементов;
• если на пластинках изношены и повреждены тефлоны – срок их службы в применении в 2-3 единицах жилья.

Во время сварки важно выдерживать определенное время – при плавлении нельзя поворачивать, двигать фитинги и трубы. Надо беречь их и от ударов.

От чего необходимо защитить трубопровод после прокладки

Так, в процессе эксплуатации и непосредственно после прокладки трубопроводы нужно защитить посредством следующих процедур:

• трубы для горячего водоснабжения с газовым устройством надо защитить от сжатия паров;
• не допускать длительного воздействия прямых УФ-лучей: материал (сырье РР-R) не имеет устойчивости к ним. В противном случае срок службы трубопровода сократится до 6 месяцев;
• замерзание ‑ защитить от этого можно утеплителем. Если после испытаний систему не будут эксплуатировать, то воду из нее нужно слить, иначе в холодное время года вода застынет, и система будет повреждена.

Таким образом, после завершения монтажа композитные трубы и фитинги для водоснабжения, отопления, проведенные вне здания, утепляются от замерзания и защищаются от УФ-лучей.

Особенности монтажа стеклопластиковых труб по видам соединений

Стоит рассмотреть особенности монтажа по видам соединений. Так, стеклопластиковые трубы монтируются следующими способами:

• стандартный тип — монтируется в определенной последовательности: одна труба вставляется в раструб следующей (обычный, самый простой принцип);
• соединение фланцевым методом, когда на торце каждой трубы есть специальный фланец (кольцо) с отверстием для крепежных элементов;
• соединение муфтовое — используется для всех видов труб, на них можно установить специальные съемные соединения, применять клеящие составы;
• «бугельное» соединение (один из типов муфтового монтажа) — специальное приспособление, которое стыковывает трубы, и затем их можно будет соединить креплением (болтами, шурупами).

Иногда можно монтировать трубы с применением винтового, резьбового соединения.

Преимущества и недостатки стеклопластиковых труб

Распространение стеклопластиковой продукции связано с такими ее достоинствами:

• длительностью эксплуатации;
• малым весом, что упрощает транспортировку и монтаж;
• малым коэффициентом теплового расширения;
• простотой монтажа;
• неподверженностью коррозии и инертностью к агрессивным средам;
• износоустойчивостью;
• прочностью;
• устойчивостью к температурным колебаниям в диапазоне от — 65º С до +155º С;
• сравнительно невысокой стоимостью;
• экологичностью.

Обратите внимание! Выделяют такой недостаток стеклопластиковых изделий, как низкую устойчивость при значительной нагрузке, приходящейся поперек волокон, что приводит к образованию трещин. Поэтому для усиления герметичности изнутри наносится специальный рифленый слой.

Преимущества в значительной мере перевешивают недостаток, который, скорее, можно отнести к особенностям использования.

Монтаж труб может производиться раструбным методом, который отличается простотой

Классификация

Высокопрочные композитные изделия в зависимости от того, какой материал избран армирующим наполнителем, бывают:

• базальтопластиковыми;
• органопластиковыми;
• стеклопластиковыми.

Принимают во внимание тип полимерного связующего, которое может быть:

• полиэфирным;
• эпоксидным.

Имеет определенное значение тип соединения:

• клеевый;
• механический.

Исходя из конструктивных особенностей стенок, трубы рассматриваются как:

• многослойные;
• футерованные;
• без футеровки.

Трубы без защитного покрытия (футеровки) используют для транспортировки неагрессивных сред

По конструкции изделия могут быть:

• однослойными. Изготавливаются с применением мокрого способа намотки с преобладанием эпоксидной смолы и стеклонитей в качестве связующего;
• многослойными. Они укрываются одним или несколькими полиэтиленовыми слоями.

Полезная информация! Использованием смол повышается устойчивость стеклопластиковых труб к воздействию кислот, солей и щелочных раствором.

Смола применяется бифенольная, изофталевая или же ортофталиевая.

Трубы различают в зависимости от устройства внутреннего сечения, которое бывает:

• сплошным. Форма может быть круглой, полукруглой, прямоугольной, трапециевидной, сегментированной;
• кольцевым. Такие выполняются по согласованию с заказчиком.

Изделия могут различаться по способу армирования среза, степени усиления боковой грани пазовых клиньев.

Производители композитных труб

Производителями композитных труб, представленных в Казахстане, являются, как правило, крупные заводы России, Турции, Китая, имеющие разветвленную сеть поставщиков во многих странах. На рынке композитных труб Казахстана известны такие мировые бренды, как Fırat Plastik AŞ (Турция), Blue Ocean (Китай), Kalde (Турция), Jakko (Турция).

Из числа российских производителей композитных труб на казахстанский рынок свою продукцию поставляют такие заводы, как «ПОЛИТЭК ПТК», FD Plast и другие.

Есть примеры открытия собственной линии производства труб на территории Казахстана. Например, компания JAKKO, основной деятельностью которой является производство и поставка продукции для систем водопровода, канализации и отопления, имеет представительства в 28 странах мира. В Казахстане завод компании JAKKO открыт Караганде в 2006 году. В 17 наиболее крупных городах Казахстана имеется сеть магазинов.

Продукция завода изготавливается на современном оборудовании в соответствии с мировыми стандартами. Высокое качество достигается за счет высокотехнологического оборудования , профессиональной подготовки сотрудников. Производственный процесс находится под контролем собственной лаборатории. Продукция завода сертифицирована в России, Украине, Беларуси и Казахстане, а так же имеет сертификат международного стандарта ISO 9001.

Информационная служба plot.kz