Kā izvēlēties stikla šķiedras caurules: ražošanas specifika un vadošo ražotāju apskats
Pateicoties stikla un polimēru pozitīvo īpašību kombinācijai, stikla šķiedras caurulēm ir gandrīz neierobežotas pielietošanas iespējas - no ventilācijas kanālu ierīkošanas līdz naftas ķīmijas ceļu ieklāšanai.
Šajā rakstā tiks aplūkotas stikla šķiedras cauruļu galvenās īpašības, marķējumi, polimēru kompozītmateriālu ražošanas tehnoloģijas un saistošo komponentu sastāvi, kas nosaka kompozītmateriāla darbības jomu.
Tāpat iepazīstināsim ar svarīgiem atlases kritērijiem, pievēršot uzmanību labākajiem ražotājiem, jo liela nozīme preču kvalitātē ir ražotāja tehniskajām iespējām un reputācijai.
Raksta saturs:
Stikla šķiedras vispārīgās īpašības
Stikla šķiedra ir plastmasas materiāls, kas satur stikla šķiedras sastāvdaļas un saistvielu pildvielu (termoplastiskus un termoreaktīvus polimērus). Papildus salīdzinoši zemajam blīvumam stikla šķiedras izstrādājumiem ir labas stiprības īpašības.
Pēdējo 30-40 gadu laikā stikla šķiedra ir plaši izmantota cauruļvadu ražošanai dažādiem mērķiem.
Automaģistrāles apvieno stikla un polimēru īpašības:
- Viegls svars. Stikla šķiedras vidējais svars ir 1,1 g/cc. Salīdzinājumam tas pats parametrs tēraudam un vara ir daudz augstāks – attiecīgi 7,8 un 8,9. Pateicoties tā vieglumam, tiek atviegloti montāžas darbi un materiāla transportēšana.
- Izturība pret koroziju. Kompozīta komponentiem ir zema reaģētspēja, un tāpēc tie nav pakļauti elektroķīmiskai korozijai un baktēriju sadalīšanai. Šī kvalitāte ir izšķirošs arguments par labu stiklšķiedrai pazemes komunālajiem tīkliem.
- Augstas mehāniskās īpašības. Kompozītmateriāla absolūtā stiepes izturība ir zemāka nekā tēraudam, bet īpatnējās stiprības parametrs ir ievērojami pārāks par termoplastiskajiem polimēriem (PVC, HDPE).
- Laikapstākļu izturība. Robežtemperatūras diapazons (-60 °C..+80 °C), cauruļu apstrāde ar aizsargkārtu gelcoat nodrošina imunitāti pret UV stariem. Turklāt materiāls ir izturīgs pret vēju (robeža – 300 km/h). Daži ražotāji apgalvo, ka viņu cauruļu veidgabali ir seismiski izturīgi.
- Ugunsizturība. Nedegošs stikls ir stikla šķiedras galvenā sastāvdaļa, tāpēc materiāls ir grūti aizdegas. Dedzinot, neizdalās indīgā gāze dioksīns.
Stikla šķiedrai ir zema siltumvadītspēja, kas izskaidro tās siltumizolācijas īpašības.
Tā kā iekšējās sienas tiek noberztas, šķiedras kļūst atsegtas un nolūst – daļiņas var nokļūt transportētajā vidē.
Stikla šķiedras cauruļu ražošanas tehnoloģijas
Gatavā produkta fizikālās un mehāniskās īpašības ir atkarīgas no ražošanas tehnikas. Kompozītmateriālu stiegrojumu ražo ar četrām dažādām metodēm: ekstrūzijas, pultrūzijas, centrbēdzes liešanas un tīšanas.
Tehnoloģija #1 - ekstrūzija
Ekstrūzija ir tehnoloģisks process, kura pamatā ir pastveida vai ļoti viskoza materiāla nepārtraukta presēšana ar formēšanas instrumentu. Sveķus sajauc ar sasmalcinātu stiklšķiedru un plastmasas cietinātāju un pēc tam ievada ekstrūderī.
Augstas veiktspējas ekstrūzijas līnija ļauj iegūt bezrāmju kompozītmateriālu izstrādājumus par zemu cenu, taču pieprasījums pēc tās ir ierobežots zemo mehānisko īpašību dēļ. Polimēru matricas pamatā ir polipropilēns un polietilēns.
Tehnoloģija #2 - pultrūzija
Pultrūzija ir tehnoloģija garu maza diametra kompozītmateriālu ar nemainīgu šķērsgriezumu izgatavošanai. Izejot caur apsildāmu formēšanas veidni (+140 °C), tiek “izvilktas” detaļas, kas izgatavotas no stikla šķiedras materiāla, kas piesūcināts ar termoreaktīviem sveķiem.
Atšķirībā no ekstrūzijas procesa, kur noteicošā ietekme ir spiediens, pultrusīvā vienībā šo lomu spēlē vilkšanas darbība.
Tehnoloģiskais process:
- Šķiedru diegi no spolēm tiek ievadīti polimēru vannā, kur tie tiek piesūcināti ar termoplastiskiem sveķiem.
- Apstrādātās šķiedras iziet cauri sagataves vienībai - pavedieni ir izlīdzināti un iegūst vēlamo formu.
- Nesacietējušais polimērs nonāk presformā. Izmantojot vairākus sildītājus, tiek izveidots optimālais polimerizācijas režīms un izvēlēts vilkšanas ātrums.
Sacietējušo produktu velk ar vilkšanas mašīnu un sazāģē segmentos.
Pultrūzijas tehnoloģijas atšķirīgās iezīmes:
- polimēri, kurus var apstrādāt — epoksīdsveķi, poliestera sveķi, vinili;
- zīmēšanas ātrums — inovatīvu optimizētu “pultrūzijas” polimēru izmantošana ļauj paātrināt urbšanu līdz 4-6 m/min. (standarta – 2-3 m/min.);
- darba zonas ieskriešanās: minimālais – 3,05*1 m (vilkšanas spēks līdz 5,5 t), maksimālais – 1,27*3,05 m (vilkšanas spēks – 18 t).
Izvads ir caurule ar perfekti gludām ārējām un iekšējām sienām, augsta līmeņa stiprības raksturlielumiem.
Metodes trūkumi attiecas nevis uz sākotnējā produkta kvalitāti, bet gan uz pašu tehnoloģiju.Argumenti pret: augstas izmaksas un ražošanas procesa ilgums, neiespējamība izgatavot liela diametra caurules, kas paredzētas ievērojamām slodzēm.
Tehnoloģija #3 - centrbēdzes liešana
Šveices uzņēmums Hobas izstrādāja un patentēja centrbēdzes formēšanas tehniku. Šajā gadījumā ražošana tiek veikta no caurules ārējās sienas līdz iekšējai sienai, izmantojot rotējošu veidni. Cauruļvadā ir: šķembas stikla pavedieni, smiltis un poliestera sveķi.
Izejvielas tiek ievadītas rotējošā matricā - veidojas cauruļvada ārējās virsmas struktūra. Ražošanas laikā šķidrajos sveķos tiek iemaisīti cietie komponenti, pildviela un stikla šķiedra - katalizatora ietekmē polimerizācija notiek ātrāk.
Papildu priekšrocības:
- sākotnējā izstrādājuma izmēru augsta precizitāte (rotējošās veidnes iekšējais šķērsgriezums atbilst gatavā produkta ārējam diametram);
- spēja atliet jebkura biezuma sienu;
- polimēru kompozīta augsta gredzena stingrība;
- gludas virsmas iegūšana cauruļu veidgabalu ārpusē un iekšpusē.
Stikla šķiedras cauruļu centrbēdzes ražošanas trūkums ir enerģijas intensitāte un augstās galaprodukta izmaksas.
Tehnoloģija #4 - progresīva tinums
Populārākā tehnika ir nepārtraukta uztīšana. Caurule ir izveidota, mainot serdi ar stiklšķiedru un polimēriem ar dzesēšanas procesiem. Ražošanas metodei ir vairāki apakštipi.
Spirālveida gredzenu tehnoloģija
Šķiedru krāvējs ir speciāls gredzens, ap kura apkārtmēru ir veidņi ar vītnēm.
Darba elements nepārtraukti pārvietojas pa kustīgā rāmja asi un sadala šķiedras pa spirālveida līnijām.
Galvenās metodes priekšrocības:
- vienmērīga izturība visā šosejas virsmā;
- lieliska tolerance pret stiepes slodzi - plaisas ir izslēgtas;
- mainīga diametra un sarežģītu konfigurāciju sekciju izstrādājumu izveide.
Šis paņēmiens ļauj iegūt augstas stiprības caurules, kas paredzētas darbam zem augsta spiediena (sūkņu un kompresoru inženiertīkli).
Spirālveida lentes uztīšana
Tehnika ir līdzīga iepriekšējai, atšķirība ir tāda, ka krāvējs baro šauru šķiedru lenti. Blīvs pastiprinošais slānis tiek panākts, palielinot gājienu skaitu.
Ražošanā tiek izmantotas lētākas iekārtas nekā spirālveida gredzena metode, taču “lentes” tinumam ir pāris būtiski trūkumi:
- ierobežota veiktspēja;
- Brīva šķiedru ieklāšana samazina cauruļvada izturību.
Spirāllentes metode ir piemērota cauruļu veidgabalu ražošanai zemā, mērenā spiedienā.
Garenvirziena-šķērsvirziena metode
Tiek veikta nepārtraukta uztīšana - krāvējs vienlaikus novieto gareniskās un šķērseniskās šķiedras. Nav reversās kustības.
Metodes īpašības:
- galvenokārt izmanto, veidojot caurules ar šķērsgriezumu līdz 75 mm;
- ir iespēja nospriegot aksiālos pavedienus, pateicoties kuriem tiek panākta izturība, tāpat kā ar spirāles metodi.
Garenvirziena šķērsvirziena tehnoloģija ir ļoti produktīva. Mašīnas ļauj mainīt aksiālās un gredzenveida stiegrojuma attiecību plašā diapazonā.
Šķērsslāņu šķērsgareniskā tehnoloģija
Harkovas inženieru attīstība ir pieprasīta vietējo ražotāju vidū. Ar slīpu tinumu krāvējs rada “plīvuru”, kas sastāv no savienojošo diegu kūļa. Lente tiek padota uz rāmja nelielā leņķī, pārklājoties ar iepriekšējo pagriezienu - veidojas gredzena pastiprinājums.
Pabeidzot visa serdeņa apstrādi, šķiedras tiek velmētas ar rullīšiem - tiek noņemti atlikušie saistošie polimēri un sablīvē stiegrojošo pārklājumu.
Slīpās rievošanas iezīmes:
- stikla šķiedru blīvums;
- neierobežots saražoto cauruļu diametrs;
- augstas dielektriskās īpašības, jo gar asi nav nepārtrauktas stiegrojuma.
“Starpslāņu” stikla šķiedras elastības modulis ir zemāks nekā citiem paņēmieniem. Starpslāņu plaisu riska dēļ metodi nevar īstenot, veidojot cauruļvadus zem augsta spiediena.
Stikla šķiedras cauruļu izvēles parametri
Stikla kompozītmateriālu cauruļu izvēle balstās uz šādiem kritērijiem: stingrība un projektētais spiediens, savienojošās detaļas veids, sienu konstrukcijas īpatnības un savienojuma metode.Nozīmīgi parametri ir norādīti pavaddokumentos un uz katras caurules - saīsināti marķējumi.
Cietības un spiediena reitings
Stikla šķiedras stingrība nosaka materiāla spēju izturēt ārējās slodzes (augsnes smagumu, satiksmi) un spiedienu uz sienām no iekšpuses. Saskaņā ar ISO standartu cauruļu veidgabali tiek klasificēti vairākās stingrības klasēs (SN).
Stingrības pakāpe palielinās, palielinoties stikla šķiedras cauruļvada sienas biezumam.
Klasifikācija pēc nominālā spiediena (PN) parāda produktu gradāciju attiecībā pret drošu šķidruma spiedienu +20 ° C temperatūrā visā to kalpošanas laikā (apmēram 50 gadi). PN mērvienība ir MPa.
Daži ražotāji, piemēram, Hobas, norāda kombinētos raksturlielumus diviem parametriem (spiedienam un cietībai), izmantojot daļu. Caurules ar darba spiedienu 0,4 MPa (klase PN - 4) ar cietības pakāpi (SN) 2500 Pa tiks marķētas - 4/2500.
Saistvielas veids
Caurules veiktspējas īpašības lielā mērā ir atkarīgas no saistvielas veida. Vairumā gadījumu tiek izmantotas poliestera vai epoksīda piedevas.
PEF saistvielu īpašības
Sienas veidotas no termoreaktīviem poliestera sveķiem, kas pastiprināti ar stikla šķiedras un smilšu piedevām.
Izmantotajiem polimēriem ir svarīgas īpašības:
- zema toksicitāte;
- sacietēšana istabas temperatūrā;
- uzticama saķere ar stikla šķiedrām;
- ķīmiskā inerce.
Kompozītmateriālu caurules ar PEF polimēriem nav pakļautas korozijai un agresīvai videi.
Epoksīda sveķu raksturojums
Saistviela piešķir materiālam paaugstinātu izturību. Kompozītmateriālu ar epoksīdiem temperatūras robeža ir līdz +130 °C, maksimālais spiediens ir 240 atmosfēras.
Papildu priekšrocība ir gandrīz nulles siltumvadītspēja, tāpēc samontētajām līnijām nav nepieciešama papildu siltumizolācija.
Kompozītcauruļu sienu dizains
Pēc konstrukcijas tie ir sadalīti: viena, divu un trīs slāņu stikla šķiedras caurulēs.
Viena slāņa izstrādājumu raksturojums
Caurulēm nav aizsargājoša oderējuma, tāpēc tās ir zemas izmaksas. Cauruļu veidgabalu īpašības: nav iespējams izmantot reģionos ar sarežģītu reljefu un skarbu klimatu.
Arī šiem izstrādājumiem nepieciešama rūpīga uzstādīšana - lielas tranšejas rakšana, smilšu “spilvena” sakārtošana. Bet tāpēc uzstādīšanas darbu izmaksas palielinās.
Divslāņu cauruļu īpašības
Izstrādājumi no iekšpuses ir izklāti ar plēves pārklājumu – augsta blīvuma polietilēnu. Aizsardzība palielina ķīmisko izturību un uzlabo līnijas hermētiskumu ārējās slodzes apstākļos.
Tomēr vārstu darbība naftas rūpnieciskajos cauruļvados ir atklājusi divu slāņu modifikāciju vājās puses:
- nepietiekama saķere starp konstrukcijas slāni un oderi - sienu cietības pārkāpums;
- aizsargplēves elastības pasliktināšanās zem nulles temperatūrā.
Pārvadājot gāzi saturošu vidi, odere var atlobīties.
Trīsslāņu caurules parametri
Stikla šķiedras caurules struktūra:
- Ārējais polimēra slānis (biezums 1-3 mm) – paaugstināta mehāniskā un ķīmiskā izturība.
- Strukturālais slānis – strukturāls slānis, kas atbild par izstrādājuma izturību.
- Ieliktnis (biezums 3-6 mm) – iekšējais apvalks no stiklplasta.
Iekšējais slānis nodrošina gludumu, blīvumu un izlīdzina cikliskās iekšējā spiediena svārstības.
Stikla šķiedras tīklu savienošanas metode
Pamatojoties uz savienojuma metodi, kompozītmateriālu cauruļu veidgabalu klāsts ir sadalīts 4 grupās.
Grupa Nr.1 - uzmavas-tapo savienojums
Elastīgās gumijas blīves tiek montētas savstarpējās rievās uz cauruļu gala smailēm. Sēdekļa gredzeni veidoti, izmantojot elektroniski vadāmu aprīkojumu, nodrošinot precīzu novietojumu un izmērus.
Grupa Nr.2 - zvana tapas ar blīvējumu un aizbāzni
Izbūvējot virszemes cauruļvadu, nepieciešams kompensēt aksiālo spēku ietekmi uz cauruļvadu. Šim nolūkam papildus blīvējumam tiek uzlikts aizbāznis.Elements ir izgatavots no metāla kabeļa, polivinilhlorīda vai poliamīda.
Grupa Nr.3 - atloka savienojums
Saliktā cauruļvada savienošana ar formas veidgabaliem vai metāla caurulēm. Stikla šķiedras atloku savienojuma izmēri ir regulēti GOST 12815-80.
Grupa Nr.4 - adhezīva fiksācija
Pastāvīgā savienojuma metode - galos tiek uzklāts armatūras stikla materiālu sastāvs, pievienojot “auksti” cietējoša poliestera komponentu. Metode nodrošina līnijas izturību un blīvumu.
Aizsargājošā iekšējā slāņa marķēšana
Cauruļu izstrādājumu ražošanas metode ļauj ražot produktus ar dažādu iekšējā slāņa sastāvu, kas nosaka cauruļvada izturību pret transportējamo vidi.
Vietējie ražotāji aizsargpārklājumiem izmanto šādus marķējumus.
Burtu apzīmējums atspoguļo pieļaujamo lietošanas apjomu:
- A – šķidruma transportēšana ar abrazīviem līdzekļiem;
- P – aukstā ūdens, tai skaitā dzeramā ūdens, padeve un izvešana;
- X – pieļaujama izmantošana ķīmiski agresīvā gāzes un šķidruma vidē;
- G – karstā ūdens apgādes sistēmas (ierobežojums 75 °C);
- AR – citi šķidrumi, tostarp tie, kuriem ir augsts skābums.
Aizsargpārklājums tiek uzklāts slānī līdz 3 mm.
Vadošo ražotāju produktu apskats
Starp piedāvātajiem produktiem ir cienījami zīmoli ar daudzu gadu pozitīvu reputāciju. Tajos ietilpst šādu uzņēmumu produkti: Hobas (Šveice), Steklokompozit (Krievija), Amiantit (koncerns no Saūda Arābijas ar ražotnēm Vācijā, Spānijā, Polijā), Ameron International (ASV).
Jauni un daudzsološi kompozītmateriālu stiklplasta cauruļu ražotāji: Poliek (Krievija), Arpipe (Krievija) un Fiberglass Pipe Plant (Krievija).
Ražotājs #1 - HOBAS zīmols
Zīmola rūpnīcas atrodas ASV un daudzās Eiropas valstīs. Hobas grupas produkti ir izpelnījušies pasaules atzinību ar savu izcilo kvalitāti. GRT caurules ar poliestera saistvielu tiek ražotas, izmantojot centrbēdzes liešanas tehnoloģiju no stiklplasta un nepiesātinātiem poliestera sveķiem.
Hobas kompozītmateriālu cauruļu īpašības:
- diametrs – 150-2900 mm;
- SN-cietības klase – 630-10 000;
- PN spiediena līmenis – 1-25 (PN1 – bezspiediena cauruļvads);
- iekšējās oderes pretkorozijas pārklājuma klātbūtne;
- izturība pret skābu vidi plašā pH diapazonā.
Ir izveidota formas detaļu ražošana: līkumi, adapteri, atloku caurules un tējas.
Ražotājs #2 - Steklokompozit uzņēmums
Uzņēmums Steklokompozit ir izveidojis līniju Flowtech stiklašķiedras cauruļu ražošanai, ražošanas tehnika ir nepārtraukta tinšana.
Tiek izmantota iekārta ar dubultu sveķaino vielu padevi.Iekšējā slāņa ieklāšanai tiek izmantoti augsto tehnoloģiju sveķi, bet konstrukcijas slānim tiek uzklātas lētākas kompozīcijas. Tehnika ļauj racionalizēt materiālu patēriņu un samazināt produktu izmaksas.
Ražotājs #3 - Amiantit zīmols
Amiantit Flowtite cauruļu galvenās sastāvdaļas ir: stikla šķiedra, poliestera sveķi, smiltis. Izmantotais paņēmiens ir nepārtraukts tinums, kas nodrošina daudzslāņu cauruļvada izveidi.
Stikla šķiedras struktūra sastāv no sešiem slāņiem:
- ārējais tinums izgatavots no neaustas lentes;
- spēka slānis – sasmalcināta stikla šķiedra + sveķi;
- vidējais slānis – stikla šķiedra + smiltis + poliestera sveķi;
- atkārtota slāņa jauda;
- oderējums no stikla pavedieniem un sveķiem;
- aizsargpārklājums izgatavots no neaustas stikla šķiedras.
Veiktie pētījumi uzrādīja augstu abrazīvo pretestību - vairāk nekā 100 tūkstošus grants apstrādes ciklu, aizsargpārklājuma zudums sasniedza 0,34 mm.
Ražotājs #4 - Poliek uzņēmums
Poliek LLC ražo dažādu modifikāciju Fpipes cauruļu izstrādājumus no stiklplasta. Ražošanas tehnika (nepārtraukta slīpa garenvirziena tinums) ļauj izveidot trīsslāņu caurules ar diametru līdz 130 cm.
Polimēru kompozītmateriāli tiek izmantoti korpusa cauruļu, ūdens pacelšanas kolonnu savienojumu, ūdens apgādes cauruļvadu un apkures sistēmu izveidē.
Papildus stikla šķiedras caurulēm tirgū tiek piedāvāti daudzi izstrādājumi, kas izgatavoti no citiem materiāliem - tērauda, vara, polipropilēna, metāla plastmasas, polietilēna utt. Kuras, pateicoties to pieejamākai cenai, tiek aktīvi izmantotas dažādās sadzīves jomās – apkures sistēmu ierīkošanā, ūdens apgādes, kanalizācijas, ventilācijas u.c.
Ar dažādu materiālu cauruļu īpašībām varat iepazīties mūsu rakstos:
- Metāla-plastmasas caurules: veidi, tehniskie parametri, uzstādīšanas pazīmes
- Polipropilēna caurules un veidgabali: PP izstrādājumu veidi cauruļvadu montāžai un savienošanas metodes
- Plastmasas ventilācijas caurules nosūcējiem: veidi, to raksturojums, pielietojums
- Vara caurules un veidgabali: veidi, marķējumi, vara cauruļvadu izvietojuma īpatnības
- Tērauda caurules: veidi, klāsts, tehnisko raksturojumu pārskats un uzstādīšanas nianses
Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Ražošanas tehnoloģija un stikla šķiedras cauruļu izmantošanas iespējamība:
Nepārtrauktas un periodiskas šķiedru uztīšanas tehnikas salīdzinājums:
Privātmāju celtniecībā stikla šķiedras caurules tiek izmantotas diezgan reti. Galvenais iemesls ir augstās izmaksas salīdzinājumā ar plastmasas kolēģiem. Taču industriālajā sfērā kompozītmateriāla kvalitāte tiek novērtēta, un nolietotās metāla līnijas masveidā tiek aizstātas ar stikla šķiedras..
Pēc mūsu raksta izlasīšanas jums joprojām ir jautājumi? Jautājiet viņiem komentāru blokā - mūsu eksperti centīsies sniegt izsmeļošu atbildi.
Vai varbūt vēlaties papildināt piedāvāto materiālu ar attiecīgiem datiem vai piemēriem no personīgās pieredzes? Lūdzu, ierakstiet savu viedokli zem šī raksta.
Savulaik es izvēlējos nepareizās stikla šķiedras caurules ūdens padevei un problēmas, protams, tās man radīja daudz. Viņi sūdzējās par kaut ko nezināmu daļiņu ūdenī, taču tās plūda nepārtraukti.
Vai kāds ir lietojis šīs rūpnīcas produktus (stikla šķiedras caurules)? — https://ntt.su
Ko jūs varat teikt par kvalitāti?
Rakstā ir daudzas neprecizitātes gan attiecībā uz metodēm, gan galīgajiem raksturlielumiem. Ceru, ka autors tos ar nolūku nav atļāvis