Cum să alegi țevi din fibră de sticlă: specificul producției și revizuirea producătorilor de top

Datorită combinației dintre caracteristicile pozitive ale sticlei și polimerilor, țevile din fibră de sticlă au perspective de aplicare aproape nelimitate - de la amenajarea canalelor de ventilație până la așezarea rutelor petrochimice.

În acest articol, vom lua în considerare principalele caracteristici ale țevilor din fibră de sticlă, marcajele, tehnologiile de fabricație a compozitelor polimerice și compozițiile componentelor de legare care determină domeniul de funcționare al compozitului.

De asemenea, vom prezenta criterii de selecție importante, acordând atenție celor mai buni producători, deoarece un rol important în calitatea produsului îl joacă capacitățile tehnice și reputația producătorului.

Caracteristicile generale ale fibrei de sticlă

Fibra de sticlă este un material plastic care conține componente din fibră de sticlă și un liant de umplutură (polimeri termoplastici și termorigide). Împreună cu densitatea lor relativ scăzută, produsele din fibră de sticlă au proprietăți bune de rezistență.

În ultimii 30-40 de ani, fibra de sticlă a fost utilizată pe scară largă pentru fabricarea conductelor în diverse scopuri.

Compozitul polimeric este o alternativă demnă la sticlă, ceramică, metal și beton în producția de structuri proiectate pentru funcționarea în condiții extreme (petrochimie, aviație, producție de gaze, construcții navale etc.)

Autostrăzile combină calitățile sticlei și polimerilor:

1. Greutate ușoară. Greutatea medie a fibrei de sticlă este de 1,1 g/cc. Pentru comparație, același parametru pentru oțel și cupru este mult mai mare – 7,8 și, respectiv, 8,9. Datorită ușurinței sale, lucrările de instalare și transportul materialului sunt facilitate.
2. Rezistență la coroziune. Componentele compozitului au reactivitate scăzută și, prin urmare, nu sunt supuse coroziunii electrochimice și descompunerii bacteriene. Această calitate este un argument decisiv în favoarea fibrei de sticlă pentru rețelele de utilități subterane.
3. Proprietăți mecanice ridicate. Rezistența absolută la tracțiune a compozitului este inferioară celei a oțelului, dar parametrul specific de rezistență este semnificativ superior polimerilor termoplastici (PVC, HDPE).
4. Rezistență la intemperii. Interval de temperatură limită (-60 °C..+80 °C), tratarea țevilor cu un strat protector de gelcoat asigură imunitate la razele UV. În plus, materialul este rezistent la vânt (limită – 300 km/h). Unii producători susțin că fitingurile lor sunt rezistente la seisism.
5. Rezistent la foc. Sticla incombustibilă este componenta principală a fibrei de sticlă, astfel încât materialul este greu de aprins. La ardere, dioxina de gaz otrăvitor nu este eliberată.

Fibra de sticlă are o conductivitate termică scăzută, ceea ce explică calitățile sale de izolare termică.

Dezavantajele țevilor compozite: susceptibilitatea la uzura abrazivă, formarea de praf cancerigen datorită prelucrării mecanice și costuri ridicate în comparație cu plasticul

Pe măsură ce pereții interiori sunt abraziți, fibrele devin expuse și se desprind - particulele pot pătrunde în mediul transportat.

Tehnologii pentru fabricarea tevilor din fibra de sticla

Caracteristicile fizice și mecanice ale produsului finit depind de tehnica de producție. Armătura compozită este produsă prin patru metode diferite: extrudare, pultruziune, turnare centrifugă și bobinare.

Tehnologia #1 - extrudare

Extrudarea este un proces tehnologic bazat pe presarea continuă a materialului pastos sau foarte vâscos printr-o unealtă de formare. Rășina este amestecată cu fibră de sticlă zdrobită și un întăritor de plastic și apoi introdusă în extruder.

Produsul finit nu are un cadru de întărire continuă, deoarece liantul este umplut cu fibră de sticlă aleatoriu. Absența unei centuri blindate afectează rezistența țevilor.

O linie de extrudare de înaltă performanță face posibilă obținerea de produse compozite fără cadru la un preț scăzut, dar cererea pentru aceasta este limitată din cauza proprietăților mecanice scăzute. Baza matricei polimerice este polipropilena și polietilena.

Tehnologia #2 - pultruzia

Pultruzia este o tehnologie de fabricare a elementelor compozite lungi, cu diametru mic, cu o secțiune transversală constantă. Trecând printr-o matriță de formare încălzită (+140 °C), piesele din material din fibră de sticlă impregnate cu rășină termorezistabilă sunt „trase”.

Spre deosebire de procesul extruziv, unde influența determinantă este presiunea, într-o unitate pultruzivă acest rol este jucat de acțiunea de tragere.

Principalele unități de lucru ale unei instalații de pultruziune: complex de alimentare cu fibre, rezervor de polimer, dispozitiv de preformare, matriță termică, centură de tragere și mașină de tăiat

Proces tehnologic:

1. Firele de fibre din bobine sunt introduse într-o baie de polimer, unde sunt impregnate cu rășini termoplastice.
2. Fibrele tratate trec printr-o unitate de preformare - firele sunt aliniate și capătă forma dorită.
3. Polimerul neîntărit intră în matriță. Folosind mai multe încălzitoare, se creează modul optim de polimerizare și se selectează viteza de tragere.

Produsul întărit este tras cu o mașină de desenat și tăiat în segmente.

Caracteristici distinctive ale tehnologiei de pultruziune:

• polimeri care pot fi prelucrați — rășini epoxidice, poliester, viniluri;
• viteza de desen — utilizarea polimerilor inovatori optimizați de „pultruziune” permite accelerarea broșării la 4-6 m/min. (standard – 2-3 m/min.);
• intensificarea zonei de lucru: minim – 3,05*1 m (forța de tragere până la 5,5 t), maxim – 1,27*3,05 m (forța de tragere – 18 t).

Ieșirea este o țeavă cu pereți exteriori și interiori perfect netezi, cu caracteristici de rezistență la nivel înalt.

Caracteristicile fibrei de sticlă produse prin pultruziune: efort de rupere la încovoiere – 700-1240 MPa, conductivitate termică – 0,35 W/m²C, grad de elasticitate la tracțiune – 21-41 GPa

Dezavantajele metodei nu se referă la calitatea produsului inițial, ci la tehnologia în sine.Argumente împotriva: cost ridicat și durata procesului de producție, imposibilitatea fabricării țevilor de diametru mare proiectate pentru sarcini semnificative.

Tehnologia #3 - turnare centrifugă

companie elvețiană Hobas dezvoltat și patentat tehnica de formare centrifugă. În acest caz, producția se realizează de la peretele exterior al țevii la peretele interior folosind o matriță rotativă. Conducta conține: fire de sticlă zdrobite, nisip și rășini poliester.

Materiile prime sunt introduse într-o matrice rotativă - se formează structura suprafeței exterioare a conductei. În timpul producției, componentele solide, umplutura și fibra de sticlă sunt amestecate în rășina lichidă - sub influența unui catalizator, polimerizarea are loc mai rapid.

Ca rezultat, se formează pereți netezi multistrat. Datorită tehnicii de „pulverizare” centrifugă, structura conductei este monolitică, omogenă, fără delaminare și particule gazoase

Avantaje suplimentare:

• precizie ridicată a dimensiunilor produsului inițial (secțiunea transversală internă a matriței rotative corespunde diametrului exterior al produsului finit);
• capacitatea de a turna un perete de orice grosime;
• rigiditate inelară ridicată a compozitului polimeric;
• obținerea unei suprafețe netede în exterior și în interiorul fitingurilor de țevi.

Dezavantajul producției centrifuge de țevi din fibră de sticlă este intensitatea energetică și costul ridicat al produsului final.

Tehnologia #4 - înfășurare progresivă

Cea mai populară tehnică este înfășurarea continuă. Conducta este creata prin alternarea dornului cu fibra de sticla si polimeri cu procese de racire. Metoda de producție are mai multe subtipuri.

Tehnologia inelului spiralat

Stivuitorul de fibre este un inel special, în jurul căruia se află matrițe cu fire.

Elementul de lucru se deplasează continuu de-a lungul axei cadrului în mișcare și distribuie fibrele de-a lungul liniilor elicoidale.

Când viteza de rotație a cadrului se modifică și stivuitorul se mișcă, unghiul fibrelor de sticlă se modifică. La capetele țevii, inelul funcționează în regim invers și așează firele cu o pantă minimă

Principalele avantaje ale metodei:

• rezistență uniformă pe întreaga suprafață a autostrăzii;
• toleranță excelentă la sarcini de tracțiune - sunt excluse fisurile;
• realizarea de produse de diametre variabile si sectiuni cu configuratii complexe.

Această tehnică face posibilă obținerea de țevi de înaltă rezistență concepute pentru funcționarea la presiune înaltă (rețele de inginerie de pompe și compresoare).

Înfășurare cu bandă în spirală

Tehnica este similară cu cea anterioară, diferența este că stivuitorul alimentează o panglică îngustă de fibre. Un strat de armare dens se realizează prin creșterea numărului de treceri.

Producția implică echipamente mai ieftine decât metoda inelelor spiralate, dar înfășurarea „bandă” are câteva dezavantaje semnificative:

• performanță limitată;
• Așezarea liberă a fibrelor reduce rezistența conductei.

Metoda benzii spiralate este relevantă pentru fabricarea fitingurilor de țevi sub presiune joasă și moderată.

Metoda longitudinală-transversală

Se efectuează înfășurarea continuă - stivuitorul plasează simultan fibrele longitudinale și transversale. Nu există mișcare inversă.

Bobinele mobile sunt utilizate sub dornul rotativ pentru a furniza fibre longitudinale de armare. Atunci când se produc țevi în vrac, este necesar să se utilizeze un număr mare de bobine

Caracteristicile metodei:

• utilizat în principal la crearea țevilor cu o secțiune transversală de până la 75 mm;
• exista posibilitatea tensionarii filetelor axiale, datorita carora se realizeaza rezistenta, ca si in cazul metodei spiralei.

Tehnologia longitudinală-transversală este foarte productivă. Mașinile vă permit să schimbați raportul de armătură axială și inelă într-o gamă largă.

Tehnologie încrucișată încrucișată longitudinală

Dezvoltarea inginerilor Harkov este solicitată în rândul producătorilor autohtoni. Cu înfășurare oblică, stivuitorul produce un „voal” format dintr-un mănunchi de fire de legătură. Banda este alimentată pe cadru sub un unghi ușor, suprapunându-se cu tura anterioară - se formează o întărire inelară.

La finalizarea procesării întregului dorn, fibrele sunt laminate cu role - polimerii de legare rămași sunt îndepărtați, iar stratul de întărire este compactat.

Laminarea vă permite să obțineți conținutul minim de plastic necesar. Proporția de sticlă din compozitul întărit este de aproximativ 80% - un rezultat optim oferind rezistență ridicată și inflamabilitate scăzută

Caracteristici ale moletului oblic:

• densitatea fibrelor de sticlă;
• diametrul nelimitat al țevilor produse;
• proprietăți dielectrice ridicate datorită absenței armăturii continue de-a lungul axei.

Modulul de elasticitate al fibrei de sticlă „strat încrucișat” este inferior celui al altor tehnici. Datorită riscului de fisuri interstrat, metoda nu poate fi implementată la crearea conductelor sub presiune ridicată.

Parametri pentru alegerea țevilor din fibră de sticlă

Alegerea țevilor din sticlă compozită se bazează pe următoarele criterii: rigiditate și presiune de proiectare, tipul de componentă de legătură, caracteristicile de proiectare ale pereților și metoda de conectare.Parametrii semnificativi sunt indicați în documentele însoțitoare și pe fiecare tub - marcaje abreviate.

Duritate și presiune nominală

Rigiditatea fibrei de sticlă determină capacitatea materialului de a rezista la sarcini externe (greutatea solului, trafic) și presiunea asupra pereților din interior. Conform standardizării ISO, fitingurile pentru țevi sunt clasificate în mai multe clase de rigiditate (SN).

Nivelul maxim admis de presiune de lucru pentru fiecare clasă: SN 2500 – 0,4 MPa, SN 5000 – 1 MPa, SN 10000 – 2,5 MPa

Gradul de rigiditate crește pe măsură ce grosimea peretelui conductei din fibră de sticlă crește.

Clasificarea după presiunea nominală (PN) afișează gradarea produselor în raport cu presiunea lichidului sigur la o temperatură de +20 ° C pe toată durata de viață a acestora (aproximativ 50 de ani). Unitatea de măsură pentru PN este MPa.

Unii producători, cum ar fi Hobas, indică caracteristicile combinate pentru doi parametri (presiunea și duritatea) folosind o fracție. Conductele cu presiunea de lucru de 0,4 MPa (clasa PN - 4) cu un grad de duritate (SN) de 2500 Pa vor fi marcate - 4/2500.

Tipul materialului de liant

Proprietățile de performanță ale țevii depind în mare măsură de tipul de liant. În cele mai multe cazuri, se folosesc aditivi din poliester sau epoxidici.

Caracteristicile lianților PEF

Pereții sunt formați din rășini poliesterice termorigide armate cu fibră de sticlă și aditivi de nisip.

Polimerii utilizați au calități importante:

• toxicitate scăzută;
• întărire la temperatura camerei;
• aderență sigură la fibrele de sticlă;
• inerție chimică.

Țevile compozite cu polimeri PEF nu sunt supuse coroziunii și mediilor agresive.

Domeniul de aplicare: locuințe și servicii comunale, captare de apă, conducte de stații de epurare, canalizare industrială și menajeră. Restrictii de functionare: temperatura peste +90 °C, presiune peste 32 atmosfere

Caracteristicile rășinii epoxidice

Liantul conferă materialului o rezistență sporită. Limita de temperatură a compozitelor cu epoxizi este de până la +130 °C, presiunea maximă este de 240 atmosfere.

Un avantaj suplimentar este conductivitatea termică aproape zero, astfel încât liniile asamblate nu necesită izolație termică suplimentară.

Țevile din această clasă vor costa mai mult decât produsele PEF. De regulă, conductele din fibră de sticlă cu liant epoxidic sunt utilizate în industria petrolului și gazelor, petrochimice și în organizarea infrastructurii portuare.

Proiectarea peretelui țevilor compozite

Conform designului lor, acestea sunt împărțite în: țevi din fibră de sticlă cu unul, două și trei straturi.

Caracteristicile produselor cu un singur strat

Țevile nu au căptușeală de protecție, din cauza căreia sunt ieftine. Caracteristicile fitingurilor de țevi: imposibilitatea utilizării în regiuni cu teren dificil și climă aspră.

De asemenea, aceste produse necesită o instalare atentă - săparea unui șanț mare, aranjarea unei „perne” de nisip. Dar costul lucrărilor de instalare crește din această cauză.

Caracteristicile țevilor cu două straturi

Produsele sunt căptușite din interior cu un strat de film - polietilenă de înaltă densitate. Protecția crește rezistența chimică și îmbunătățește etanșeitatea liniei la sarcini externe.

Cu toate acestea, funcționarea supapelor în conductele industriale de petrol a dezvăluit punctele slabe ale modificărilor în două straturi:

• aderență insuficientă între stratul structural și căptușeală - încălcarea solidității pereților;
• deteriorarea elasticității peliculei de protecție la temperaturi sub zero.

Când transportați un mediu care conține gaz, căptușeala se poate desprinde.

Scopul conductei cu două straturi este de a transporta mase degazate. Țevile compozite sunt potrivite pentru pomparea apelor uzate, așezarea canalizării și a rețelei de apă

Parametrii conductei cu trei straturi

Structura țevii din fibră de sticlă:

1. Strat exterior de polimer (grosime 1-3 mm) – rezistență mecanică și chimică crescută.
2. Strat structural – un strat structural responsabil de rezistența produsului.
3. Căptușeală (grosime 3-6 mm) – carcasa interioara din fibra de sticla.

Stratul interior oferă netezime, etanșeitate și netezește fluctuațiile ciclice ale presiunii interne.

Caracteristicile fizice și mecanice ale țevilor din fibră de sticlă cu trei straturi fac posibilă utilizarea lor în diverse industrii pentru transportul mediilor care conțin gaze și lichide

Metoda de îmbinare a rețelei din fibră de sticlă

Pe baza metodei de conectare, gama de fitinguri compozite pentru țevi este împărțită în 4 grupuri.

Grupa nr. 1 - îmbinare mufă-tenon

Garniturile elastice din cauciuc sunt montate în caneluri reciproce pe vârfurile de capăt ale țevilor. Inelele scaunului sunt formate folosind echipamente controlate electronic, asigurând amplasarea și dimensiunile precise.

În funcție de locația rețelei de utilități și de tipul de mediu de transport, se selectează tipul de etanșare din cauciuc. Fitingurile pentru țevi sunt echipate cu inelele necesare

Grupa nr. 2 - clopot cu etanșare și dop

Când se construiește o conductă supraterană, este necesar să se compenseze efectul forțelor axiale asupra conductei. În acest scop, pe lângă garnitură, se pune un dop.Elementul este realizat din cablu metalic, clorură de polivinil sau poliamidă.

Opritorul este instalat în canelurile inelare printr-un orificiu în formă de clopot de la capătul țepului. Limitatorul nu permite mișcarea axială a elementelor de autostradă

Grupa nr. 3 - racord cu flansa

Îmbinarea unei conducte compozite cu fitinguri profilate sau țevi metalice. Dimensiunile de conectare ale flanselor din fibra de sticla sunt reglementate GOST 12815-80.

Pentru fixarea flanșei, la baza țevii este prevăzut un „picior” special cu găuri pentru elemente de fixare. Lățimea laturilor de legătură depinde de parametrii conductei

Grupa nr. 4 - fixare cu adeziv

Metoda de conectare permanentă - la capete se aplică o compoziție de materiale din sticlă de armare cu adăugarea unei componente de poliester de întărire „la rece”. Metoda asigură rezistența și etanșeitatea liniei.

Marcarea stratului interior protector

Metoda de producere a produselor din conducte face posibilă producerea de produse cu diferite compoziții ale stratului interior, ceea ce determină rezistența conductei la mediul transportat.

Varietatea de produse este împărțită în 4 grupe. Țevile din fibră de sticlă din categoria HP pot rezista cu ușurință la pomparea regulată a lichidului până la +90 °C, în timp ce valoarea limită a pH-ului nu trebuie să depășească 14

Producătorii interni folosesc următoarele marcaje pentru acoperirile de protecție.

Desemnarea literei reflectă domeniul de utilizare permis:

• A – transportul lichidului cu abrazivi;
• P – furnizarea și eliminarea apei reci, inclusiv a apei potabile;
• X – este permisă utilizarea în medii gazoase și lichide agresive chimic;
• G – sisteme de alimentare cu apă caldă (limită 75 °C);
• CU – alte lichide, inclusiv cele cu aciditate mare.

Stratul de protecție se aplică într-un strat de până la 3 mm.

Revizuirea produselor de la producători de top

Printre varietatea de produse prezentate, se numără mărci de renume, cu mulți ani de reputație pozitivă. Acestea includ produse de la următoarele companii: Hobas (Elveția), Steklokompozit (Rusia), Amiantit (o preocupare din Arabia Saudită cu fabrici de producție în Germania, Spania, Polonia), Ameron International (SUA).

Producători tineri și promițători de țevi din fibră de sticlă compozită: Poliek (Rusia), Arpipe (Rusia) și Fabrica de țevi din fibră de sticlă (Rusia).

Producator #1 - marca HOBAS

Fabricile mărcii sunt situate în SUA și în multe țări europene. Produsele grupului Hobas au câștigat recunoaștere la nivel mondial pentru calitatea lor excelentă. Țevile GRT cu liant de poliester sunt fabricate folosind tehnologia de turnare centrifugă din fibră de sticlă și rășini poliester nesaturate.

Sistemele de conducte Hobas sunt utilizate pe scară largă în sistemele de canalizare, drenaj și alimentare cu apă, conducte industriale și centrale hidroelectrice. Instalarea la sol, microtunelul și tragerea sunt acceptabile

Caracteristicile țevilor compozite Hobas:

• diametru – 150-2900 mm;
• SN-clasa de duritate – 630-10.000;
• Nivel de presiune PN – 1-25 (PN1 – conductă fără presiune);
• prezența unui strat de căptușeală interioară anticorozivă;
• rezistență la medii acide pe o gamă largă de pH.

S-a stabilit producția de piese profilate: coturi, adaptoare, țevi cu flanșe și teuri.

Producator #2 - firma Steklokompozit

Compania Steklokompozit a înființat o linie pentru producția de țevi din fibră de sticlă Flowtech, tehnica de producție este înfășurarea continuă.

Se folosesc echipamente cu dubla alimentare cu substante rasinoase.Rășinile de înaltă tehnologie sunt folosite pentru așezarea stratului interior, iar stratului structural se aplică compoziții mai ieftine. Tehnica vă permite să raționalizați consumul de materiale și să reduceți costul produselor.

Gama de țevi Flowtech este de 300-3000 mm, clasa PN – 1-32. Filmarea standard este de 6, 12 m. La cerere, este posibilă producția în intervalul 0,3-21 m

Producator #3 - marca Amiantit

Principalele componente ale tevilor Amiantit Flowtite sunt: ​​fibra de sticla, rasina poliesterica, nisipul. Tehnica utilizată este înfășurarea continuă, care asigură crearea unei conducte multistrat.

Structura din fibră de sticlă include șase straturi:

• înfășurare exterioară din bandă nețesută;
• strat de putere – fibră de sticlă tocată + rășină;
• strat mijlociu – fibră de sticlă + nisip + rășină poliesterică;
• putere de re-strat;
• căptușeală din fire de sticlă și rășină;
• strat de protecție din fibră de sticlă nețesută.

Studiile efectuate au arătat rezistență ridicată la abraziune - peste 100 de mii de cicluri de tratament cu pietriș, pierderea stratului de protecție s-a ridicat la 0,34 mm.

Clasa de rezistență a produselor Flowtite este 2500 – 10000; țeava SN-30000 poate fi produsă la cerere. Presiune de lucru – 1-32 atmosfere, viteza maximă de curgere – 3 m/s (pentru apă curată – 4 m/s)

Producător #4 - Compania Poliek

Poliek LLC produce diverse modificări ale produselor pentru țevi Fpipes din fibră de sticlă. Tehnica de fabricație (înfășurare longitudinală-transversală oblică continuă) permite realizarea de țevi cu trei straturi de până la 130 cm în diametru.

Materialele compozite polimerice sunt utilizate la crearea țevilor de carcasă, a legăturilor coloanelor de ridicare a apei, a conductelor de alimentare cu apă și a sistemelor de încălzire.

Gama de țevi de canalizare din fibră de sticlă este de 62,5-300 mm, produsele de înaltă presiune sunt de 62,5-200 mm, conductele de ventilație sunt de 200-300 mm, tuburile puțurilor sunt de 70-200 mm

Pe lângă țevile din fibră de sticlă, piața oferă multe produse realizate din alte materiale - oțel, cupru, polipropilenă, metal-plastic, polietilenă etc. Care, datorită prețului lor mai accesibil, sunt utilizate activ în diverse domenii de uz casnic - instalarea sistemelor de încălzire, alimentare cu apă, canalizare, ventilație etc.

Vă puteți familiariza cu caracteristicile țevilor din diferite materiale în următoarele articole:

• Conducte metal-plastic: tipuri, caracteristici tehnice, caracteristici de instalare
• Țevi și fitinguri din polipropilenă: tipuri de produse PP pentru asamblarea conductelor și metode de conectare
• Conducte de ventilație din plastic pentru hote: tipuri, caracteristici ale acestora, aplicare
• Țevi și fitinguri de cupru: tipuri, marcaje, caracteristici ale aranjamentului conductelor de cupru
• Țevi de oțel: tipuri, gama, prezentare generală a caracteristicilor tehnice și nuanțe de instalare

Concluzii și video util pe această temă

Tehnologia de fabricație și fezabilitatea utilizării țevilor din fibră de sticlă:

Comparația tehnicilor de înfășurare a fibrelor continue și periodice:

În construcția de locuințe private, țevile din fibră de sticlă sunt folosite destul de rar. Motivul principal este costul ridicat în comparație cu omologii din plastic. Cu toate acestea, în sfera industrială, calitatea compozitului este apreciată, iar liniile metalice uzate sunt înlocuite în masă cu cele din fibră de sticlă..

După ce ai citit articolul nostru, mai ai întrebări? Întrebați-i în blocul de comentarii - experții noștri vor încerca să dea un răspuns cuprinzător.

Sau poate doriți să completați materialul prezentat cu date relevante sau exemple din experiența personală? Vă rugăm să scrieți părerea dvs. sub acest articol.