Трубы из стеклопластиковых материалов

  Стеклопластик – это композиционный материал, состоящий из стекловолокнистого наполнителя (стеклонитей) и полимерного связующего (смолы), который обладает высокой коррозийной стойкостью в сероводородной и щелочной средах, а также высокими механическими характеристиками. Трубы, изготовленные из этого материала, можно использовать в нефтяной промышленности, в энергетике, в системах водоснабжения и канализации для транспортировки агрессивных сред, включая кислотные и щелочные. Технология производства стеклопластиковых труб позволяет регулировать у них анизотропию механических свойств.
   Стеклопластиковые трубы изготовляются в соответствии с ТУ-2296-001-11669551-97 по безотходной технологии методом намотки стекловолоконной нити или ткани после пропитки на оправку с последующей термической обработкой. Труба представляет собой цилиндрическую оболочку, состоящую из нескольких слоев: внутренней стенки трубы, слоя механического сопротивления и внешнего слоя.
   Внутренняя стенка трубы представляет собой химически и коррозионно гидронепроницаемый слой толщиной 500-600 мкм.
   Слой механического сопротивления обеспечивает механическую прочность трубы при совместном воздействии на нее внутреннего давления и внешних нагрузок. Общая толщина слоя зависит от нагрузок, возникающих при эксплуатации трубы.
   Внешний слой защищает трубу от воздействия атмосферных явлений, солнечной радиации и химических веществ, имеющихся в почве, образуется нанесением смолы, в которую добавлен парафин и абсорбер ультрафиолетовых лучей поверх слоя механического сопротивления.
   В настоящее время освоено производство следующей номенклатуры труб:
   – внутренний диаметр – от 50 до 2500 мм;
   – длина – от 50 до 8000 мм;
   – рабочее давление – от 0 до 150 МПa;
   – рабочая осевая нагрузка – до 5000 кН.

   В табл. 1 приводятся толщины стенки трубы и масса погонного метра для различных диаметров в зависимости от номинального давления. Приведенные данные являются ориентировочными и уточняются при проведении расчета для каждого конкретного случая в зависимости от условий эксплуатации.
   Сравнительные характеристики стеклопластиковых и стальных материалов приведены в табл. 2, а сравнение основных свойств стальных насосно-компрессорных труб (группа прочности Д) и аналогичных размеров стеклопластиковых труб приведено в табл. 3.
   Для сооружения трубопроводов из стеклопластика изготовляются фасонные изделия (фланцы, тройники, отводы и др.), стандартные или специальные, выполненные по чертежам заказчика. При стыковке стеклопластиковых труб и фасонных изделий используется клеевое (раструбное, муфтовое), механическое (резьбовое, шпоночное, фланцевое) соединение или их комбинация (раструбно-шпоночное, муфто-резьбовое, муфто-шпоночное и другие соединения). Всего предприятие производит более 20 типов соединений. Для насосно-компрессорных труб рекомендуется механическое резьбовое соединение. Часть способов соединения стеклопластиковых труб представлена на рисунке.
   Наиболее часто используется резьбовое соединение, состоящее из металлического упора, полиуретановой законцовки, приклеиваемой в процессе изготовления трубы, и накидной гайки, с использованием которой осуществляется герметизация стыка (см. рисунок). Обеспечение необходимого уровня давления разгерметизации осуществляется путем выбора длины накидной гайки. Затраты на выполнение такого соединения в 2 раза, а время – в 3 раза меньше, чем при резьбовом соединении стальных труб.
   Часто оказывается целесообразным применение самоуплотняющегося соединения, гибкой шпонки, полиуретанового или резинового кольцевого уплотнения. Такое соединение не требует механической обработки. При этом для него чем больше внутреннее давление, тем сильнее уплотнение стыка.
   При необходимости применяется врезка участка из стеклопластиковых труб в стальные.
   Переход на применение стеклопластиковых труб взамен стальных обусловлен следующими преимуществами:
   - способность работать в условиях низких и высоких температур (от
   –80 до +100°С);
   - высокая механическая прочность, сопоставимая со сталью;
   - высокая коррозионная стойкость;
   - низкая тепло- и электропроводность;
   - устойчивость к воздействию агрессивных сред и микроорганизмов, к воздействию грунтовых и сточных вод, корродирующих грунтов;
   - высокая стойкость к абразивному износу;
   - гладкая внутренняя поверхность исключает парафиновые и соляные отложения и снижает гидравлическое сопротивление;
   - высокая атмосферостойкость и инертность к воздействию биовредителей;
   - высокая ремонтопригодность (специальные ремонтные наборы позволяют устранять негерметичность трубопровода без сварки и монтажных работ);
   - низкий удельный вес стеклопластиковых труб при погрузочно-разгрузочных работах и монтаже труб диаметром до 600 мм позволяет обходиться без специальных подъемно-транспортных машин;
   - при монтаже не требуются сварка и высококвалифицированные рабочие и ниже трудоемкость;
   - гарантийный срок службы таких труб – не ниже 30 лет.
   При определении ориентировочной стоимости стеклопластикового трубопровода необходимо исходить из того, что 1 кг стеклопластикового материала стоит 45 рублей. Стоимость фасонных изделий в 3-5 раз выше стоимости погонного метра. Также необходимо отметить, что при изготовлении стеклопластиковых труб используются исключительно отечественные материалы и качество их превосходит импортные аналоги, в частности США.
   С позиции монтажника стеклопластиковые трубы имеют целый ряд преимуществ:
   - трубы не требуют дополнительной обработки (очистка, изоляция, последующая обработка стыков);
   - монтаж трубопроводов производится легкими грузоподъемными механизмами, сокращается шлейф вспомогательного оборудования (сварочные агрегаты, источники электроэнергии и др.);
   - значительно снижаются трудозатраты на монтаж трубопроводов (складские, транспортные, погрузочно-разгрузочные, по контролю качества и др.).
   Совокупность вышеперечисленных положительных характеристик позволяет оценить стеклопластиковые трубы как оптимальный материал для использования при транспортировке агрессивных сред, обвязке объектов водоподготовки, очистных сооружений, внутрипромысловых и сборных нефтепроводов, других трубопроводах, работающих в экстремальных условиях или прокладываемых в труднодоступных местах.
   Кроме трубопроводов, стеклопластик используется для изготовления резервуаров, емкостных изделиях для водоочистных сооружений и расчетных комплексов.

СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ

   Клеевые соединения:
а - клеевое соединение с цилиндрическим раструбом;
б - клеевое соединение с коническим раструбом и кольцевым уплотнением

   Механические соединения:
в - шпоночное соединение с кольцевыми уплотнениями;
г - шпоночное самоуплотняющееся соединение;
д - муфто-шпоночное соединение с кольцевым уплотнением;
е - штифто-шпоночное соединение с кольцевым уплотнением;
ж - фланцевое соединение с кольцевым уплотнением;
з - неразъемное соединение металла с пластиком

   Резьбовые соединения:
и - муфто-резьбовое соединение с кольцевым уплотнением;
к - пластиковое резьбовое соединение с кольцевым уплотнением;
л - резьбовое соединение с накидной гайкой и полиуретановой законцовкой