Стеклопластиковые трубы: виды, как выбрать, обзор производителей

Благодаря сочетанию положительных характеристик стекла и полимеров стеклопластиковые трубы получили практически неограниченные перспективы применения — от устройства вентиляционных каналов до прокладки нефтехимических трасс.

В этой статье мы рассмотрим основные характеристики стеклопластиковых труб, маркировку, технологии производства полимерного композита и составы склеивающих компонентов, определяющие область применения композита.

Также мы дадим важные критерии выбора, обращая внимание на лучших производителей, потому что важная роль в качестве продукции отводится техническим навыкам и репутации производителя.

Общие характеристики стекловолокна

Стекловолокно — это пластичный материал, содержащий компоненты из стекловолокна и связующий наполнитель (термопластические и термореактивные полимеры). Наряду с относительно невысокой плотностью изделия из стекловолокна отличаются хорошими прочностными свойствами.

Последние 30-40 лет стекловолокно широко используется для изготовления трубопроводов различного назначения.Полимерный композит — это жизнеспособная альтернатива стеклу, керамике, металлу и бетону при производстве конструкций, предназначенных для работы в экстремальных условиях (нефтехимия, авиация, газодобыча, судостроение и т.д.)

Линии сочетают в себе качества стекла и полимеров:

1. Легкий. Средний вес стекловолокна 1,1 г / куб. Для сравнения: у стали и меди этот же показатель намного выше — 7,8 и 8,9 соответственно. Благодаря небольшому весу упрощаются монтажные работы и транспортировка материалов.
2. Устойчивость к коррозии. Компоненты композита обладают низкой реакционной способностью, поэтому не подвержены электрохимической коррозии и бактериальному разложению. Это качество — решающий аргумент в пользу стекловолокна для ЖКХ.
3. Высокие механические свойства. Предел абсолютной прочности композита ниже, чем у стали, но показатель удельной прочности значительно выше, чем у термопластичных полимеров (ПВХ, HDPE).
4. Устойчивость к атмосферным воздействиям. Предельный температурный диапазон (-60 ° C .. + 80 ° C), обработка трубок защитным слоем гелькоута гарантирует невосприимчивость к УФ-лучам. К тому же материал ветрозащитный (предел — 300 км / ч). Некоторые производители заявляют о сейсмостойкости трубопроводной арматуры.
5. Огнеупорность. Негорючее стекло является основным компонентом стекловолокна, поэтому материал трудновоспламеняемый. При сгорании не выделяются токсичные газообразные диоксины.

Стекловолокно имеет низкую теплопроводность, что объясняет его теплоизоляционные качества.

Недостатки композитных труб: подверженность истиранию, канцерогенное пылеобразование из-за обработки и дороговизна по сравнению с пластиковыми

При износе внутренних стенок волокна обнажаются и трескаются — частицы могут попасть в транспортируемую среду.

Фотографии из При производстве стеклопластиковых труб используются стеклопластиковые компоненты и связующие: термопласты и термореактивные полимеры. В результате получается прочный материал, устойчивый к внешним воздействиям, с относительно низким удельным весом.Трубки изготавливаются из стекловолокна методом литья или непрерывной намотки. Технология производства зависит от назначения и предстоящих условий эксплуатации. Для устройства коммуникационных и транспортных систем разной степени сложности производятся стеклопластиковые трубы различного диаметра. Из них собирают как магистральные линии, так и ответвления. Длинные стеклопластиковые изделия намного устойчивее к агрессивным и абразивным средам, чем чугунные или стальные трубы, поэтому активно используются в промышленности В химической, фармакологической промышленности, пищевой, нефтегазовой, стеклопластиковой трубы пользуются большим спросом и активно используются. Стекловолокно применяется при строительстве всех типов коммунальных систем. Они подходят для устройства водопровода, вентиляции, отопления, водоотведения. Они служат кожухом при подземной прокладке линий электропередачи и связи.Трубы из стеклопластика подходят как для надземной, так и для подземной прокладки. В дополнительной защите они не нуждаются, размеры и конструкция стеклопластиковых трубок унифицированы. Их соединение осуществляется таким же образом, как и для других типов труб на определенной территории. Важные преимущества стекловолоконных труб. Производство труб методом непрерывной намотки. Стекловолоконные изделия различного диаметра. Транспортировка абразивных и коррозионных сред. Стеклопластиковые трубы на предприятии в водоотводе Открытая прокладка труб на опорах Использование труб

Технологии производства стекловолоконных трубок

Физико-механические характеристики готового продукта зависят от технологии производства. Композитная арматура производится четырьмя различными способами: экструзия, пултрузия, центробежное литье и намотка.

Технология n. 1 — экструзия

Экструзия — это технологический процесс, основанный на непрерывном продвижении пастообразного или высоковязкого материала через формовочный инструмент. Смола смешивается с измельченным стекловолокном и отвердителем для пластика, а затем подается в экструдер.Готовое изделие не имеет прочного армирующего каркаса, так как связующее случайным образом заполнено стекловолокном. Отсутствие «армопояса» сказывается на снижении сопротивления труб

Высокопроизводительная экструзионная линия позволяет получать безрамные композитные изделия по невысокой цене, но спрос на них ограничен из-за низких механических свойств. Основа полимерной матрицы — полипропилен и полиэтилен.

Технология n. 2 — пултрузия

Пултрузия — это технология изготовления длинномерных композитных элементов малого диаметра с постоянным поперечным сечением. Проходя через форму для горячего формования (+140 ° C), детали из стекловолокна, пропитанные термореактивной смолой, «извлекаются.

В отличие от процесса экструзии, где определяющим действием является давление, в пултрузионной установке эту роль играет эффект тяги.Основные рабочие органы пултрузионного завода: комплекс подачи волокна, резервуар для полимера, устройство предварительного формования, термоформование, протяжная лента и отрезной станок

Технологический процесс:

1. Волокнистые нити бобин подают в полимерную ванну, где они пропитываются термопластичными смолами.
2. Обработанные волокна проходят через блок предварительного формования: нити выравниваются и принимают желаемую форму.
3. Неотвержденный полимер подается в форму. За счет разных нагревателей создается оптимальный режим отверждения и выбирается скорость вытяжки.

Приправленный продукт вытягивается протяжной машиной и нарезается на клинья.

Отличительные особенности пултрузионной технологии:

• приемлемые для обработки полимеры: эпоксидные смолы, полиэфир, винил;
• скорость протяжки — использование инновационных оптимизированных «пултрузионных» полимеров позволяет ускорить протяжку до 4-6 м / мин. (стандарт — 2-3 м / мин.);
• ход рабочей зоны: минимум — 3,05 * 1м (тяговое усилие до 5,5т), максимальный — 1,27 * 3,05м (усилие — 18т).

Выпускное отверстие представляет собой трубу с идеально гладкими внешними и внутренними стенками, с высокими характеристиками уровня и сопротивления.Характеристики стекловолокна, полученного пултрузией: предел прочности при изгибе — 700-1240 МПа, теплопроводность — 0,35 Вт / м2 ° С, степень эластичности при растяжении — 21-41 ГПа

Недостатки метода касаются не качества оригинального продукта, а самой технологии. Аргументы против: дороговизна и долговечность производственного процесса, невозможность изготовления труб большого диаметра, рассчитанных на значительные нагрузки.

Технология n. 3 — центробежное литье

Швейцарская компания Hobas разработала и запатентовала технологию центробежного формования. В этом случае изготовление выполняется от внешней стенки трубы к внутренней стенке с помощью вращающейся формы. В состав трубопровода входят: стеклоткань, песок и полиэфирные смолы.

Сырье подается во вращающуюся форму: формируется структура внешней поверхности трубопровода. В процессе производства твердые компоненты, наполнитель и стекловолокно смешиваются в жидкой смоле: под действием катализатора полимеризация протекает быстрее.В результате образуются многослойные гладкие стены. Благодаря технологии центробежного «напыления» конструкция трубки монолитная, однородная, без расслоений и газообразных частиц

Дополнительные преимущества:

• высокая точность размеров исходного изделия (внутреннее сечение вращающейся формы соответствует внешнему диаметру готового изделия);
• возможность отлить стену любой толщины;
• высокая жесткость кольца из полимерного композита;
• получить гладкую поверхность снаружи и внутри фитингов труб.

Недостатком центробежного производства стеклопластиковых трубок является энергозатратность и высокая стоимость конечного продукта.

Технология n. 4 — прогрессивная обмотка

Самая популярная техника — сплошное обертывание. Трубка изготавливается путем чередования оправок из стекловолокна с чередованием полимеров с процессами охлаждения. Способ производства имеет несколько подтипов.

Спирально-кольцевая техника

Укладчик волокон представляет собой специальное кольцо, вокруг которого расположены фильеры с резьбой.

Рабочий элемент непрерывно движется вдоль оси подвижного ткацкого станка и распределяет волокна по спиральным линиям.При изменении скорости вращения рамы и движения укладчика угол поворота стеклопластика изменяется. На концах трубки кольцо работает в «обратном» режиме и укладывает нити с минимальным уклоном

Основные преимущества метода:

• равномерное сопротивление по всей поверхности лески;
• отличная устойчивость к растягивающим нагрузкам — исключены трещины;
• производство изделий переменного диаметра и сечения сложной конфигурации.

Данная технология позволяет получать высокопрочные трубы, предназначенные для работы под высоким давлением (инженерные сети насосов и компрессоров).

Спирально-ленточная намотка

Техника аналогична предыдущей, с той разницей, что укладчик подает узкую полоску волокон. Плотный армирующий слой получается за счет увеличения количества проходов.

В производстве используется более дешевое оборудование, чем при использовании метода спиральных колец, но у «ленточной» упаковки есть несколько существенных недостатков:

• ограниченная производительность;
• неплотная упаковка волокон снижает прочность трубопровода.

Метод спиральной ленты актуален при изготовлении трубопроводной арматуры низкого и среднего давления.

Продольно-поперечный метод

Производится непрерывная намотка: укладчик одновременно размещает продольные и поперечные волокна. Обратного движения нет.Подвижные барабаны используются под вращающейся оправкой для подачи продольных армирующих волокон. При производстве громоздких труб требуется большое количество бухт

Особенности метода:

• в основном используется при создании труб сечением до 75 мм;
• есть возможность натяжения осевой резьбы, благодаря чему получается сила, как при спиральном методе.

Продольно-поперечная технология высокопроизводительна. Машины позволяют изменять коэффициент осевого и кольцевого армирования в широких пределах.

Косослойная поперечно-продольная технология

Разработка харьковских инженеров востребована отечественными производителями. В случае косой намотки укладчик снимает «завесу», состоящую из пучка связывающих нитей. Лента подается на каркас с небольшим углом внахлест с предыдущим витком — образуется кольцевая арматура.

По окончании обработки всей оправки волокна закатываются роликами: удаляются остатки связующих полимеров, армирующее покрытие уплотняется.Катушка позволяет добиться минимально необходимого содержания пластика. Доля стекла в отвержденном композите составляет около 80% — оптимальный результат, обеспечивающий высокую прочность и низкую горючесть

Особенности перекрестной накатки:

• герметичность стекловолокна;
• неограниченный диаметр выпускаемых трубок;
• высокие диэлектрические свойства за счет отсутствия твердой арматуры по оси.

Модуль упругости «поперечно-слоистого» стекловолокна ниже, чем у других технологий. Из-за риска образования трещин между слоями этот метод не применим при создании трубопроводов высокого давления.

Параметры выбора стекловолоконной трубки

Выбор стеклопластиковых труб основывается на следующих критериях: расчетная жесткость и давление, тип связующего, конструктивные характеристики стен и способы соединения. Значимые параметры указаны в сопроводительных документах и ​​на каждой трубе имеется сокращенная маркировка.

Жесткость и номинальное давление

Жесткость стекловолокна определяет способность материала выдерживать внешние нагрузки (гравитацию грунта, движение транспорта) и давление на стены изнутри. Согласно стандарту ISO, трубопроводная арматура подразделяется на разные классы жесткости (SN).Максимально допустимый уровень рабочего давления для каждого из классов: SN 2500 — 0,4 МПа, SN 5000 — 1 МПа, SN 10000 — 2,5 МПа

Степень жесткости увеличивается по мере увеличения толщины стенки стекловолоконной трубки.

Классификация по номинальному давлению (PN) отражает градацию продуктов по безопасному давлению перекачиваемой жидкости при температуре +20 ° C в течение всего срока службы (примерно 50 лет). Единица измерения PN — МПа.

Некоторые производители, например Hobas, указывают совмещенные характеристики двух параметров (давления и жесткости) одним ударом. Трубы на рабочее давление 0,4 МПа (класс PN — 4) со степенью жесткости (SN) 2500 Па будут иметь маркировку — 4/2500.

Тип клеящего материала

Рабочие характеристики тубы во многом зависят от типа связующего. В большинстве случаев используются полиэфирные или эпоксидные добавки.

Особенности ПЭФ-связующих

Стены выполнены из термореактивных полиэфирных смол, армированных стекловолокном и добавками песка.

Используемые полимеры обладают важными свойствами:

• низкая токсичность;
• полимеризация при комнатной температуре;
• надежное сцепление со стекловолокном;
• химическая инертность.

Композитные трубы с полимерами PEF не подвержены коррозии и агрессивным средам.Область применения: жилищно-коммунальное хозяйство, водозабор, трубопроводы очистных сооружений, промышленная и бытовая канализация. Пределы эксплуатации: температура более + 90 ° С, давление более 32 атмосфер

Характеристики эпоксидной смолы

Связующее придает материалу большую прочность. Температурный предел композитов с эпоксидными смолами до +130 ° C, максимальное давление — 240 атмосфер.

Еще одним преимуществом является практически нулевая теплопроводность, поэтому собранные линии не требуют дополнительной теплоизоляции.Трубы этого класса будут стоить дороже, чем изделия из ПЭФ. Как правило, стеклопластиковые трубопроводы с эпоксидным связующим используются в нефтегазовой отрасли, нефтехимии и при организации инфраструктуры морских портов

Композитная конструкция стенки трубы

По конструкции различают: одно-, двух- и трехслойные стеклопластиковые трубы.

Характеристики однослойных изделий

Трубы не имеют защитного покрытия с покрытием, благодаря чему отличаются невысокой стоимостью. Особенности трубопроводной арматуры — невозможность использования в регионах со сложными почвами и суровым климатом.

К тому же эти изделия требуют аккуратного монтажа: выкопайте большую траншею, устройте «подушку» из песка. Но для этого увеличивается смета на монтажные работы.

Особенности двухслойных труб

Изнутри изделия покрыты пленочным покрытием — полиэтиленом высокого давления. Защита увеличивает химическую стойкость и улучшает герметичность линии при внешних нагрузках.

Однако работа задвижек в трубопроводах выявила слабые места двухслойных модификаций:

• отсутствие сцепления между конструкционным слоем и вагонкой — нарушение прочности стен;
• ухудшение эластичности защитной пленки при отрицательных температурах.

При транспортировке газообразной среды покрытие может отслоиться.Назначение двухслойного трубопровода — транспортировка дегазированных масс. Композитные трубы подходят для перекачки сточных вод, прокладки канализации и водопроводных сетей

Параметры трехслойной трубы

Конструкция трубы из стекловолокна:

1. Внешний полимерный слой (толщина 1-3 мм) — более высокая механическая и химическая стойкость.
2. Структурный слой: структурный слой, отвечающий за прочность изделия.
3. Футеровка (толщина 3-6 мм) — внутренняя оболочка из стекловолокна.

Внутренний слой гарантирует мягкость, герметичность и сглаживает циклические колебания внутреннего давления.Физико-механические характеристики трехслойных стекловолоконных трубок позволяют использовать их в различных секторах для транспортировки газообразных и жидких сред

Способ подключения к сетке из стекловолокна

По способу подключения ассортимент композитной трубопроводной арматуры делится на 4 группы.

Группа №1 – раструбно-шиповая стыковка

Упругие резиновые уплотнения устанавливаются в пазах муфт на концах труб. Посадочные кольца формируются на оборудовании с электронным управлением для обеспечения точного размещения и калибровки.В зависимости от расположения инженерных сетей и вида транспорта выбирается тип резиновой прокладки. Фитинги комплектуются необходимыми кольцами

Группа №2 – раструбно-шиповая с уплотнением и стопором

При устройстве наземной линии необходимо компенсировать действие осевых сил на трубопровод. Для этого помимо пломбы ставится заглушка. Элемент изготавливается из металлического троса, ПВХ или полиамида.Колпачок устанавливается в кольцевые пазы через раструб на кончике наконечника. Ограничитель не допускает осевого перемещения линейных элементов

Группа №3 – фланцевое соединение

Крепление композитного трубопровода с помощью фасонных фитингов или металлических труб. Присоединительные размеры стеклопластиковых фланцев регламентируются ГОСТ 12815-80.Для фиксации фланца в основании трубы предусмотрен специальный «упор» с отверстиями для элементов крепления. Ширина соединительных фланцев зависит от параметров трубопровода

Группа №4 – клеевая фиксация

Неразборный способ соединения: на торцы наносится состав стеклопластиков с добавлением полиэфирного компонента «холодного отверждения». Метод гарантирует прочность и герметичность лески.

Маркировка внутреннего защитного слоя

Способ изготовления трубных изделий позволяет изготавливать изделия с различным составом внутреннего слоя, который определяет сопротивление трубопровода транспортируемой среде.Ассортимент продукции разделен на 4 группы. Стеклопластиковые трубы ВД без проблем выдерживают регулярную перекачку жидкости до +90 ° С, при этом значение pH вблизи предельного не должно превышать 14

Отечественные производители используют следующую маркировку защитных покрытий.

Буквенное обозначение указывает на допустимую сферу использования:

• А — транспортировка жидкостей с абразивами;
• П — подача и отвод холодной воды, в том числе питьевой;
• X — допускается использование в химически агрессивных газообразных и жидких средах;
• G — системы горячего водоснабжения (предел 75 ° С);
• В — другие жидкости, в том числе с повышенной кислотностью.

Защитное покрытие наносится слоем до 3 мм.

Обзор продукции основных производителей

Среди разнообразия представленной продукции есть известные бренды с многолетней положительной репутацией. Сюда входит продукция компаний: Hobas (Швейцария), Стеклокомпозит (Россия), Amiantit (компания из Саудовской Аравии с производственными площадями в Германии, Испании, Польше), Ameron International (США).

Молодые и перспективные производители стеклопластиковых труб: Полиэк (Россия), Arpipe (Россия) и завод стеклопластиковых труб (Россия).

Производитель нет. 1 — торговая марка HOBAS

Заводы бренда расположены в США и во многих странах Европы. Продукция группы Hobas завоевала мировое признание благодаря своему превосходному качеству. Трубы GRT на полиэфирном связующем производятся методом центробежного литья из стекловолокна и ненасыщенных полиэфирных смол.Трубопроводные системы Hobas широко используются в системах канализации, дренажа и водоснабжения, промышленных трубопроводах и гидроэлектростанциях. Допускается штабелирование на земле, размещение микротоннелированием и прохождение

Особенности композитных труб Hobas:

• диаметр — 150-2900 мм;
• класс твердости SN — 630-10 000;
• уровень давления PN — 1-25 (PN1 — безнапорный трубопровод);
• наличие антикоррозионного покрытия внутренней облицовки;
• устойчивость к кислой среде в широком диапазоне pH.

начато производство фитингов: отводов, переходников, фланцевых труб и тройников.

Производитель нет. 2 — Компания Стеклокомпозит

Компания «Стеклокомпозит» установила линию по производству стекловолоконных трубок Flowtech, технология производства — непрерывная намотка.

Это аппараты с двойной подачей смолистых веществ. На внутренний слой наносятся высокотехнологичные смолы, а на структурный слой — более дешевый состав. Технология позволяет рационализировать расход материала и снизить производственные затраты.Ассортимент труб Flowtech — 300-3000 мм, класс PN — 1-32. Стандартная стрельба — 6, 12 м. По запросу возможно изготовление в пределах 0,3-21 м

Производитель нет. 3 — Торговая марка Amiantit

Основные компоненты труб Amiantit Flowtite: стекловолокно, полиэфирная смола, песок. Применяемая технология — непрерывная намотка, что гарантирует создание многослойного трубопровода.

Конструкция из стекловолокна состоит из шести слоев:

• внешняя намотка флизелиновой ленты;
• силовой слой — колотый стеклопластик + смола;
• средний слой — стекловолокно + песок + полиэфирная смола;
• переслойка власти;
• покрытие стеклянных и полимерных нитей;
• защитный чехол из нетканого стекловолокна.

Проведенные исследования показали высокую стойкость к истиранию: за 100 тысяч циклов обработки гравия потеря защитного покрытия составила 0,34 мм.Класс прочности продукции Flowtite — 2500 — 10000, труба SN-30000 может быть изготовлена ​​по запросу. Рабочее давление — 1-32 атмосферы, максимальный расход — 3 м / с (для чистой воды — 4 м / с)

Производитель нет. 4 — Компания Полиек

ООО «Полиэк» производит различные модификации стеклотрубной продукции Fpipes. Технология изготовления (сплошная продольно-поперечная поперечная намотка) позволяет изготавливать трехслойные трубы диаметром до 130 см.

Полимерные композиционные материалы используются при создании обсадных труб, соединений водоподъемных колонн, трубопроводов водоснабжения и систем отопления.Ассортимент канализационных труб из стеклопластика — 62,5-300 мм, изделий высокого давления — 62,5-200 мм, вентиляционных каналов — 200-300 мм, футеровки колодцев — 70-200 мм

Помимо стеклопластиковых труб на рынке много изделий из других материалов — стали, меди, полипропилена, металлопластика, полиэтилена и др., которые в силу более дешевой цены активно используются в различных сферах для бытового использования. — монтаж отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции и др.

Ознакомиться с особенностями труб из различных материалов вы можете в следующих наших статьях:

• Армированные пластиковые трубы: виды, технические характеристики, особенности монтажа
• Полипропиленовые трубы и фасонные части: виды изделий из ПП для сборки труб и способы соединения
• Пластиковые вентиляционные трубы для вытяжек: виды, их характеристики, применение
• Медные трубы и фитинги: виды, маркировка, особенности устройства медной трубы
• Стальные трубы: виды, ассортимент, обзор технических характеристик и нюансов монтажа

Выводы и полезные видео по теме

Технология производства и возможность использования стекловолоконных трубок:

Сравнение методов непрерывной и прерывистой намотки волокна:

При строительстве частного жилья трубы из стеклопластика используются редко. Основная причина — дороговизна по сравнению с пластиковыми аналогами. Однако в промышленной сфере качество композита было оценено по достоинству, а изношенные металлические стропы массово заменены на стеклопластиковые.

У вас остались вопросы после прочтения нашей статьи? Задайте их в комментариях — наши специалисты постараются дать вам исчерпывающий ответ.

А может быть, вы хотите дополнить представленный материал соответствующими данными или примерами из личного опыта? Напишите свое мнение под этой статьей.