Трубы с внутренним слоем из стекловолокна. Трубы из стеклопластика: виды, технические характеристики, цены. Сравнение труб, армированных стекловолокном и алюминиевой фольгой

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.

__________________________________________________

Благодаря комбинации положительных характеристик стекла и полимеров стеклопластиковые трубы получили практически безграничные перспективы применения – от обустройства вентканалов до прокладки нефтехимических трасс.

В этой статье рассмотрим основные характеристики труб из стеклопластика, маркировку, технологии изготовления полимерного композита и составы связующих компонентов, которые определяют сферу эксплуатации композита.

Также приведем важные критерии выбора, уделив внимание лучшим производителям, ведь немаловажная роль в качестве продукции отведена техническим мощностям и репутации изготовителя.

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:

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.
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.
Высокие механические свойства. Абсолютный предел прочности композита уступает показателю стали, но параметр удельной прочности значительно превосходит термопластичные полимеры (ПВХ, ПНД).
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.
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

Среди различных материалов, используемых при производстве полимерных труб, особняком стоит стеклопластик, обладающий уникальными эксплуатационными характеристиками. Стеклопластиковые трубы применяются в основном в различных промышленных целях, они обладают высоким рабочим ресурсом и с легкостью переносят различные условия эксплуатации.

Несмотря на сравнительно высокую стоимость этого материала, подобные материалы в последнее время становятся все более популярными и среди обычных бытовых застройщиков.

Стеклопластик является композитным материалом, традиционно отличающимся высокой прочностью. Производители стеклопластиковых труб утверждают о том, что изделия из стекловолокна, пропитанного полиэфирными или эпоксидными смолами, могут применяться для прокладки магистралей различного назначения подземным или наземным способом. Они отлично работают при высоком давлении транспортируемой среды, используются для прокладки трубопроводов в различных климатических условиях, в том числе и в районах Крайнего севера.

При необходимости на внутреннюю поверхность труб наносят защитные покрытия, которые позволяют использовать их для работы с различными жидкостями и газообразными смесями.

Трубы с покрытием имеют следующую маркировку:

П - трубы, используемые для магистралей холодного водоснабжения.
Г - изделия для монтажа линий горячего водоснабжения.
Для перемещения жидкостей, в состав которых входят абразивные примеси практикуется использование стеклопластиковых труб с маркировкой А.
Транспортировка химически активных жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, применяют трубы с обозначением Х.
Для всех других целей приобретают изделия, имеющих в маркировке букву С.

Трубы на основе различных смол

В зависимости от того, какие смолы применяются для производства труб, существенно меняются их эксплуатационные характеристики.

Поэтому при выборе материалов данного класса обязательно уточняйте, какой тип стеклопластика вам предлагают:

Стеклопластик на ПЭФе (полиэфирные смолы) отличается химической нейтральностью, он устойчив к воздействию различных веществ, незаменим при прокладке магистралей для нефтеперерабатывающей промышленности. Но стоит сказать о том, что данные трубы не предназначены для работы при высоких температурах (максимальная 95 градусов) и давлении (до 32 атмосфер).
Эпоксидное вяжущее, используемое при производстве стеклопластиковых труб придает им повышенную прочность. Такие стеклопластиковые трубы большого диметра способны работать при сверхвысоких давлениях (до 240 атмосфер), а температурный предел достигает 130 градусов. Еще одна особенность материала, это минимальная теплопроводность, благодаря которой отпадает необходимость в дополнительной теплоизоляции (труба практически не отдает тепло). Изделия данного класса стоят существенно дороже труб на основе ПЭФа.

Сфера применения стеклопластиковых труб

Стеклопластиковые трубы широко используются в различных отраслях промышленности и хозяйства.

Нефтепромышленность, где применяются стеклопластиковые трубы для организации не только транспортировки полезных ископаемых (магистральные линии), но и для обеспечения всех технологических процессов, начиная с добычи нефти или газа.
Химическая и медицинская промышленность. Химическая нейтральность и стойкость к любым агрессивных воздействий делает материал незаменимым для транспортировки кислот, щелочей, других жидкостей и смесей.
В системе жилищно-коммунального хозяйства стеклопластиковые трубы используются для прокладки магистралей холодного и горячего водоснабжения, монтажа систем отопления.
Энергетика - в данной отрасли материал широко используется при устройстве трубопроводов, работающих под высокой нагрузкой.

Постепенно все больше увеличивается доля применения и в бытовых целях, следует рассмотреть возможность применения данного материала, ведь срок безремонтной (безаварийной) службы таких труб превышает 50 лет.

Производство труб из стеклопластика

Нас современном этапе практикуется производство стеклопластиковых труб по двум основным технологиям - центробежной формовки и непрерывной навивки.

В зависимости от количества конструктивных слоев материала могут существенно отличаться эксплуатационные характеристики:

Самыми недорогими являются простые однослойные трубы. Конструктивный слой стеклопластика не защищен дополнительными покрытиями.
Двухслойные трубы имеют внешнюю защитную оболочку, благодаря которой существенно увеличивается устойчивость изделия к ультрафиолету, воздействию различных агрессивных сред.
Трехслойные стеклопластиковые трубы имеют дополнительный силовой слой, расположенный между основным конструктивным материалом и защитной оболочкой. Такие изделия отличаются повышенной прочностью, могут эксплуатироваться при высоких внутренних и наружных давлениях. Но стоит учитывать то, что стоимость таких труб достаточно высока.

Преимущества стеклопластиковых труб

Эксперты и строители единодушно отмечают следующие преимущества композитных труб из стеклопластика:

Небольшой удельный вес (практически в 4 раза легче стали).
Возможность монтажа в любых погодных и климатических условиях, для соединения не требуется организация дорогостоящих сварочных работ.
Устойчивость к коррозии, химическим воздействиям. Способность работать при высоких температурах и давлении.
Минимальное сопротивление потоку у внутренней поверхности трубы обеспечивает практически нулевое количество отложений (внутреннее сечение трубопровода не меняется при длительной эксплуатации).
Отсутствие необходимости выполнения дорогостоящих ремонтных работ, эксплуатационный безаварийный период достигает 50 лет.

Стоит отметить, что с увеличением объема применения стеклопластиковых труб, цена становится более доступной, именно поэтому постоянно растет доля их применения в частном домостроении. Стеклопластиковые трубы являются отличной альтернативой традиционным металлическим изделиям.

Выбирая материал для прокладки различных коммуникационных линий, обязательно рассмотрите возможность применения стеклопластика, он, безусловно, окупиться, даже несмотря на высокую стоимость. При этом вы существенно упростите себе будущую эксплуатацию всех инженерных сетей, избавитесь от необходимости вложений в ремонтные работы.

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.

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.

Значительные трудозатраты и капиталовложения, связанные со строительством, реконструкцией и ремонтом инженерных коммуникаций для транспортировки разнообразных жидких сред, требуют новых технологий, позволяющих снизить материальные затраты, сократить сроки проведения работ, повысить надёжность и
увеличить долговечность коммуникаций. Мировая практика свидетельствует о всё более широком применении, в особенности — для систем водоснабжения, канализации
и нефтегазовой отрасли стеклопластиковых труб, изготовленных из полимерных композиционных материалов. Стекловолоконные трубы — изготавливаются из композитных материалов на основе термореактивных смол, кварцевого песка, армированным стекловолокном. Применение труб из армированного стеклопластика имеет
следующие преимущества:

Высокая механическая прочность , обеспечиваемая присутствием стекловолокна в материале.

Коррозийная стойкость внешней и внутренней поверхностей труб, что позволяет отказаться от необходимости нанесения защитных покрытий, окрашивания и катодной защиты. Долговременная и
эффективная эксплуатация (до 50 лет и более). Трубы из армированного стеклопластика подходят для перекачки практически всех химических веществ даже при очень высоких температурах по сравнению с другими пластиками.

Гладкость поверхности внутренней стенки , которая сводит к минимуму потерю скоростного напора. Низкие потери на трение снижают затраты на перекачку и стоимость эксплуатации. При полном отсутствии отложений не требуют затраты на очистку.

Длительный срок эксплуатации трубопровода.

Абсолютная внешняя и внутренняя герметичность труб и соединений.

Низкий вес трубы , ¼ веса стальных труб и 1/10 бетонных что позволяет использовать укладчики малой грузоподъёмной и облегчает их транспортировку.

Возможность изготовления отрезков труб большей длины по сравнению с трубами из других материалов.

Удобство монтажа , т.к. как подземная, так и надземная укладка труб из армированного стеклопластика отличается простотой монтажа и может быть проведена в короткий промежуток времени.

Термины и определения

Номинальный диаметр (DN ) — условный внутренний проход трубы (мм)

Номинальное давление (PN ) — параметр определяющий рабочее давление в трубе при эксплуатации (МПа)

Номинальная жёсткость (SN ) — параметр трубы, обуславливающий монтаж и укладку трубопровода в различных условиях, например расстояние между опорами при надземной прокладке или глубину и условия засыпки трубопровода при подземной прокладке (Н/ м²)

Расчётная рабочая температура (T ) — максимальная постоянная температура, при которой ожидается функционирование системы (0 С)

GRР трубы — усиленный стекловолокном композит на основе полиэфирной смолы

GRЕ трубы — усиленный стекловолокном композит на основе эпоксидной смолы

Стекловолоконные трубы GRР

Трубы диаметром (DN ) от 300 до 2600 мм включительно
Стандартная длина труб — 3, 6, 9, 12 м
Давление (PN ) до 4 МПа
Жёсткость (SN ) 2500, 5000, 10 000 Н/ м² и более
Температура применения 60 °С.

Области применения GRP труб

Водопроводы промышленной и питьевой воды
Стоки промышленной и коммунальной канализации
Водозаборы для систем охлаждения
Выводные коллекторы сточных вод в море
Подводные трубопроводы
Технологические линии промышленных установок
Системы пожарной безопасности
Системы транспортировки и распределения бензина
Дымоходы для коррозийных жидкостей и вентиляционные трубы
Установочные втулки для погружных насосов
Напорные трубопроводы
Дезульфуризация дымовых газов
Ирригационные системы
Дымоходы для дымовых газов.

Стекловолоконные трубы GRE

Технические характеристики труб:

Трубы диаметром (DN ) от 25 до 1000 мм включительно
Стандартная длина труб 9 м
Давление (PN ) 6,4 МПа и более
Жёсткость (SN ) 10000 Н/ м² и более
Температура применения 90-130°С;

Назначение труб

Нефть и нефтепродукты
Горячее водоснабжение, система теплоснабжения
Транспортировка химически агрессивных сред
Водоснабжение питьевое и техническое
Канализация и промышленные стоки.

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).

Стекловолоконные трубы GRP

DN400 мм PN1 МПа SN10000 Н/ м² Назначение: Транспортировка питьевой воды, г. Махачкала, РФ.

DN2600 мм, PN 0,6 МПа, SN 7500 Н/ м² Скорость потока 4 м/с, объём 17 м³ /с Назначение: Циркуляционные водопроводы Невинномысской ГРЭС,
г. Пятигорск, РФ.

5773 просмотра

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

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.

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.