Cevi iz steklenih vlaken: prednosti, proizvodna tehnologija,
Kakšna je proizvodnja cevi iz steklenih vlaken? Kakšne naj bodo cevi iz steklenih vlaken po GOST? Kako privlačne so njihove značilnosti glede alternativnih rešitev? Poskusimo odgovoriti na ta vprašanja.
Kaj je to?
Kaj je fiberglass? Ime na splošno daje celovito sliko o sestavi materiala: vezivo (epoksi ali poliestrska smola) je ojačano s steklenimi vlakni. Okrepitev zagotavlja odpornost proti nateznim in upogibnim obremenitvam; Binder zagotavlja odpornost proti udarnim obremenitvam.
Upoštevajte, da so uporabljene smole tipične termosete. Pri utrjevanju se v njih pojavljajo nepopravljive kemične spremembe; če je tako - za razliko od termoplastov, uporovno varjenje izdelkov ni mogoče. Za povezavo cevi uporabljamo lepilo, prirobnice za vijake, niti itd.
Zgodovina
Proizvodna tehnologija je nastala v petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko se je začela industrijska proizvodnja epoksidnih smol. Tako kot vsaka nova tehnologija, v začetni fazi to ni bilo zelo priljubljeno: pomanjkanje izkušenj pri uporabi steklenih vlaken dopolnjuje nizko ceno tradicionalnih materialov (jeklo, baker in aluminij).
Kljub sredi 60-ih pa se je slika začela spreminjati.
Kaj se je zgodilo?
- Cene jekla in barvnih kovin so se zvišale.
- Začel se je komercialni razvoj naftnih in plinskih poljih na morju. Cevi iz cevi GRP (cevi) so se od kovine ugodno razlikovale z nizko težo in, kar je še pomembneje, odpornost na korozijo: stik s slano vodo jim v nasprotju s konkurenčnimi izdelki ni povzročil škode.
- Nazadnje tudi same tehnologije proizvodnje steklenih vlaken niso stali: postala je cenejša in trajnejša.
Rezultat ni bil dolgotrajen: do konca šestdesetih let je ameriška družba Ameron najprej v Severno Ameriko in nato na trg Bližnjega vzhoda vstopila s svojimi visokotlačnimi cevmi iz steklenih vlaken. Do osemdesetih let prejšnjega stoletja so vzgojeni evropski in malo kasneje sovjetski proizvajalci.
Koristi
Od steklenih vlaken je postala priljubljena?
Seznam njenih prednosti ni prevelik, vendar izgleda zelo prepričljiv.
- Zelo razumno glede na visoko legirano in nerjavno jeklo.
- Odpornost proti koroziji in agresivnim medijem.
Koristno je: če je potrebno transportirati posebno agresivne tekočine, so cevovodni elementi obloženi z visokotlačnim polietilenom.
- Nizka teža. Specifična trdnost steklenih vlaken (moč, povezana z gostoto) je 3,5-krat višja kot pri jeklu; Tako bodo enake trdnosti teh materialov večkrat različne.
- Možnost pridobivanja materiala z želenimi mehanskimi lastnostmi zaradi posebne armaturne sheme. Na primer, navitje iz steklenih vlaken iz steklenih vlaken zagotavlja največjo odpornost na notranji tlak.
Proizvodnja
Kakšna je proizvodnja cevi iz steklenih vlaken?
Do danes so štiri glavne tehnologije njihove proizvodnje.
| Ime | Opis |
| Ekstrudiranje | Smola se zmeša s trdilcem in sesekljanim steklom, po katerem se ekstrudira skozi obročasto luknjo. Proizvodnja je poceni, tehnološko, vendar pomanjkanje rednega ojačevalnega okvirja vpliva na končno moč izdelkov. |
| Pultrusion | Cev je oblikovana med notranjimi in zunanjimi trni. Obe površini sta odlična; Vendar številne tehnološke omejitve ne dovoljujejo proizvajanja cevi velikih premerov in visokega delovnega tlaka. |
| Centrifugalno oblikovanje | Okrepitev je zaključen rokav iz steklenih vlaken, ki ga centrifugalne sile stisnejo proti površini vrtljive oblike. Prav tako prispevajo k enakomerni porazdelitvi smole v prihodnjih stenah. Glavna prednost tehnologije je sposobnost, da dobite gladko zunanjo površino; glavna pomanjkljivost je energetska intenzivnost in zato visoki stroški. |
| Namakanje | Steklena vlakna, impregnirana z vlakni (nit, trak ali tkanina), se navita na cilindrični trn. Oprema za izdelavo cevi iz steklenih vlaken po postopku navijanja je najpogostejša zaradi relativne preprostosti in visoke zmogljivosti. |
Slednji način proizvodnje ima več, tako rekoč, podvrsto. Spoznajmo jih.
Spiralna obročasta navitja
Zlagalnik - obroč z več impregniranih mehanizmov za navijanje niti - se vrača vzdolž vrtljivega trna. Pri vsakem prehodu položimo plast vlaken s konstantnim korakom; obročna shema polaganja, kot se vam spomnimo, vam omogoča doseganje največje moči cevi na prelomu.
Zanimivo je, da prednapenjanje niti pozitivno vpliva tudi na končno trdnost izdelka, kar preprečuje nastanek razpok pod upogibnimi obremenitvami.
Metoda navijanja spiralnih obročev se uporablja za izdelavo cevnih cevi, namenjenih visokim obratovalnim tlakom, strukturnim sestavnim delom (vključno s podpornimi stolpi za prenos moči) in celo trupih raketnih motorjev.
Spiralni trakovi navijanje
Razlika v prejšnji metodi je le v tem, da zlagalnik v enem prehodu tvori ozek trak ducata ali dveh vlaken. Zato za oblikovanje neprekinjene armature potrebujemo veliko več prehodov; ojačitev je nekoliko manj gosta. Glavna prednost metode je veliko enostavnejša in s tem poceni oprema.
Vzdolžni prečni navoji
Glavna razlika iz prejšnjih shem je, da je navit neprekinjen: zlagalnik istočasno položi vzdolžne in prečne niti. Zdi se, da bi to moralo poenostaviti in ceniti tehnologijo; vendar pa je povsem mehanski problem.
Krog, na katerega se vrti bodoča cev, se vrti; Če je tako, se morajo vrteti tudi tuljave, iz katerih je navoj vzdolžne ojačitve odmaknjen. Poleg tega je večji premer cevi, večje morajo biti tuljave.
Poševni prečni vzdolžni navitje
Ta rešitev je bila razvita v času življenja Sovjetske zveze v Harkovu in se je sprva uporabljala pri izdelavi raketnih lupin. Kasneje se je razširil po postsovjetskem prostoru.
Kaj je bistvo metode?
- Zlagalnik oblikuje širok trak vzporednih vlaken, impregniranih z vezivi.
- Trak pred navijanjem na trnku je predhodno zavit z navojem brez impregnacije, nato pa tvori aksialno ojačitev. Snemljene niti v traku sami tvorijo prečno ojačitev: trak se položi čez os svinca.
- Po polaganju vsakega sloja so valjani valji, tesnjenje ojačitve in premikanje presežnega veziva.
Kakšna je prednost takšne sheme?
- Možnost neprekinjene proizvodnje. V enem prehodu lahko oblikujete samovoljno debele stene, ki preprosto spreminjajo prekrivanje traku.
- Visoka zmogljivost.
- Sposobnost izdelave cevi iz steklenih vlaken velikega premera (v teoriji - brez omejitev največje velikosti). Dimenzije so omejene le z velikostjo trna.
- Zelo visoka vsebnost fiberglasa v končnem materialu. Približno 85% proti 45-65% z alternativnimi metodami. To vpliva na končno moč in vnetljivost izdelka.
Standardi
Proizvodnja izdelkov, ki nas zanimajo, urejajo dve regulativni dokumentaciji:
- GOST R 53201-2008 vsebuje tehnične pogoje za izdelavo cevi s premerom 50-200 mm za navojne povezave.
- Razvito s sodelovanjem NTT LLC (New Pipe Technologies), GOST R 54560-2011 opisuje podrobnosti o termoset plastičnih mas, ojačanih s steklenimi vlakni.
Preučujemo osnovne določbe dokumentov.
GOST R 53201-2008
Standardni način obratovanja cevi je naslednji:
- Temperatura - od -60 do + 60 ° C.
- Relativna vlažnost - do 100%.
- Temperatura transportirane tekočine je do + 110 ° C.
- Delovni tlak - od 3,5 do 27,6 MPa.
Za izdelke, opisane v standardu, so navedene naslednje uporabe:
- Prevoz nafte in plinskega kondenzata.
- Prevoz solnih raztopin (vključno z morsko vodo).
- Gradnja dvižnih stolpov.
- Pritrdilni vodnjaki za različne namene.
- Vzdrževanje pritiskanja rezervoarja pri razvoju podzemnih depozitov.
- Tehnična in oskrba s pitno vodo.
Standard razlikuje tri vrste cevi:
| Določitev | Dešifriranje |
| NK | Črpalni kompresor |
| Oh | Vznemirjajoč se |
| L | Linearno |
Kakšni so lahko premeri cevi iz steklenih vlaken, izdelani po GOST R 53201-2008, in njihove druge značilnosti?
Črpanje in ohišje
| Notranji premer, mm | Nazivni tlak, MPa | Najmanjša debelina stene, mm | Teža na meter, kg |
| 50 | 6,9 - 27,6 | 4.3 - 8.4 | 1,6 - 3,3 |
| 63 | 6,9 - 27,6 | 4,6 - 10,7 | 2.2 - 5.5 |
| 100 | 10.3 - 17.2 | 8.1 - 12.2 | 5,8 - 8,2 |
| 150 | 10.3 - 17.2 | 13,5 - 15,0 | 14.0-14.9 |
| 200 | 10.3 | 13.6 | 16.5 |
Linearno
| Notranji premer, mm | Nazivni tlak, MPa | Najmanjša debelina stene, mm | Teža na meter, kg |
| 50 | 10.3 - 27.6 | 2,79 - 8,10 | 1.2 - 3.1 |
| 63 | 8,6 - 27,6 | 2,80 - 9,90 | 1.4 - 5.2 |
| 100 | 5.5 - 27.6 | 2.80-16.00 | 2.3 - 12.8 |
| 150 | 5.5 - 13.8 | 4,57 - 11,20 | 5.1 - 12.2 |
| 200 | 5.5 - 13.8 | 5,84 - 14,70 | 8,6 - 22,6 |
Poleg velikosti cevi dokument vsebuje podrobna navodila za izdelavo fitingov z navedbo osnovnih dimenzij, zahtev glede videza, maksimalnih odstopanj in označevanja vseh izdelkov.
GOST R 54560-2011
Standard opisuje cevovode, ki delujejo precej blažje od zgoraj opisanih pogojev:
- Obratovalni tlak - do 3,2 MPa;
- Temperatura medija - do 35 ° C;
- Transportne tekočine - vodna, vodna raztopina in odtoki (gospodinjski in industrijski).
Pomembno: delovanje GOST ne velja za cevovode za oskrbo z vodo in kanalizacijo.
V okviru dokumenta so izdelki razvrščeni v skladu z naslednjimi merili:
- Premer (DN). Razpon vrednosti je od 300 do 3000 milimetrov.
- Nazivni tlak (PN). Za cevi brez tlaka je koncept PN sam po sebi precej poljuben in je ocenjen na 0,1 - 0,4 MPa; za tlak potrebuje vrednosti 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 in 3,2 MPa.
- Nazivna togost (SN). Izmeri se tudi v megapascalih in je lahko enako 1250, 2500, 5000 in 10000.
Upoštevajte: pri nameščanju stenskih kanalov iz steklenih vlaken z lastnimi rokami je treba upoštevati, da cevi SN 1250 načeloma niso priporočljive za podzemno inštalacijo in priporočamo, da se SN 2500 položi v pladnje.
Dokument, tako kot prejšnji, navaja glavne dimenzije vseh vrst pribora in zahteve za njihov videz, moč, oznako in metode ojačitve.
Zaključek
Seveda smo v našem materialu dotaknili le majhen del zelo obsežne teme uporabe steklenih vlaken. Nismo ugotovili, ali je mogoče uporabiti cevi iz steklenih vlaken za ogrevanje ali gospodinjske odplake, kako dobra so na ozadju kovinskih polimerov ali izdelkov iz vseh plastičnih mas. Nekatera od teh vprašanj vplivajo na videoposnetek v tem članku. Uspehi!