Стеклопластиковые трубы: как производятся, где используются, маркировка + рабочие характеристики

Разновидности труб по связующей добавке

Трубы различаются по тем добавкам, которые связывают все компоненты (стекловолокно, кварцевый песок) в один цельный материал. К ним относят эпоксидную и полиэфирную смолы. Все производители стеклопластиковых труб выбирают одну из добавок с учетом технологии изготовления и будущего применения продукции.

Трубы с ПЭФами

Полиэфирные смолы используют чаще эпоксидов. Пройдя все стадии обработки, труба с такой добавкой становится неуязвимой как для кислот, солей, щелочей, так и для коррозии, поэтому может найти применение во многих отраслях строительства (в особенности стеклопластиковые трубы большого диаметра).

Стеклопластиковые трубы большого диаметра востребованы в прокладке очистных сооружений, потому что не накапливают осадка на внутренних стенках

С их помощью прокладывают:

1. трубопроводы с холодной водой;
2. канализационные сети;
3. инженерные системы на гидроэлектростанциях;
4. линевки;
5. мелиорационные и ирригационные сооружения;
6. дренажные системы;
7. очистные сооружения;
8. колодцы;
9. водозаборы.

Но стеклопластик на ПЭФе боится температуры выше 90 градусов и давления свыше 32 атмосфер, поэтому для таких критических условий работы применяют трубы на эпоксидной смоле.

При создании стеклопластиковых труб основным сырьем выступает стекловолокно, кварцевый песок и связующие добавки (смолы)

Трубы с эпоксидными добавками

Эпоксидная смола придает стеклополимерным трубам способность противостоять давлению до 240 атмосфер и температуре до 130 градусов. У них настолько низка теплопроводность, что внешнюю стенку не теплоизолируют, ибо это не нужно.

На эпоксидной смоле чаще всего создают стеклопластиковые трубы, которые будут применяться в промышленности. В условиях частного домостроения такой высокопрочный материал можно применить только в отопительной системе и горячем водоснабжении.

Производственные сферы применения:

1. Нефтепромышленность (на любом этапе добычи либо транспортировки нефти).
2. Химическая отрасль (для прокладки трубопроводов, по которым транспортируются агрессивные вещества – кислоты, соли и пр.).
3. ЖКХ (в системах отопления и горячего водоснабжения).
4. Энергетическая отрасль (в трубопроводах, охлаждающих ТЭЦ, и в опреснительных установках).

Стеклокомпозитный материал на ПЭФах стоит меньше эпоксидного, потому что исходное сырье обходится дешевле. К тому же, такая повышенная прочность не нужна в обычных трубопроводных системах, через которые в дома поставляется холодная вода или отводятся канализационные стоки.

Прочность и устойчивость стеклопластика к химическим реагентам позволяет использовать трубы в нефтегазовой промышленности

Полимерные водопроводные, канализационные и газовые трубы

Полиэтиленовые трубы изначально использовали только для холодного водоснабжения. Изобретение сшитого полиэтилена, который устойчив к ультрафиолетовому излучению, более прочен и эксплуатируется при подаче воды с температурой до 95º С, позволило занять около половины рынка полимерных труб. Трубы из сшитого полиэтилена пригодны для систем горячего водоснабжения и отопления. Именно из сшитого полиэтилена изготавливают трубы самого большого диаметра (норвежские твердостенные напорные трубы – до 2 м, немецкие полимерные композитные ПЭ-трубы – до 4 м в диаметре, рассчитанные на рабочее давление до 20 бар). Полиэтиленовые трубы применяют в газовых сетях низкого и среднего давления.

Полипропиленовые изделия близки по свойствам, но жестче изготовленных из сшитого полиэтилена. Поэтому их выпускают как мерные отрезки, что усложняет транспортировку и монтаж.

Поливинилхлоридные конструкции находят применение в водоотводных и канализационных системах (присутствие хлора исключает использование для водоснабжения). Они малочувствительны к ультрафиолетовому излучению, отличаются пониженной горючестью и повышенной химической стойкостью.

Канализационные системы чаще всего монтируются из труб ПВХ — поливинилхлорида

Полибутеновые трубы схожи по свойствам с изделиями из сшитого полиэтилена, от полипропиленовых отличаются эластичностью. Применяются для горячего водоснабжения, отопления (к примеру, обустройства теплых полов).

Преимущества и недостатки стеклопластиковых труб

Распространение стеклопластиковой продукции связано с такими ее достоинствами:

• длительностью эксплуатации;
• малым весом, что упрощает транспортировку и монтаж;
• малым коэффициентом теплового расширения;
• простотой монтажа;
• неподверженностью коррозии и инертностью к агрессивным средам;
• износоустойчивостью;
• прочностью;
• устойчивостью к температурным колебаниям в диапазоне от — 65º С до +155º С;
• сравнительно невысокой стоимостью;
• экологичностью.

Преимущества в значительной мере перевешивают недостаток, который, скорее, можно отнести к особенностям использования.

Монтаж труб может производиться раструбным методом, который отличается простотой

Требования к помещению

При производстве стеклопластика, химической пыли и различных примесей веществ в воздухе не избежать. Обязательным условием к помещению является полная фильтрация и циркуляция воздуха. Для рабочих также потребуется постоянная покупка защитных масок и респираторов. В помещении должна быть установлена пожарная сигнализация. Температура в помещении производства должна быть не ниже 15 градусов.

Помимо помещения для производства, необходим склад для готовой продукции минимум 200 кв.м. В идеале нужно иметь два склада, один для заготовок и материала, второй под готовое изделие. Их также необходимо оборудовать системой отопления и пожарной сигнализацией.

Монтаж стеклопластиковых труб

При покупке труб из стеклокомпозита обращают внимание на торец – не должно быть растрескивания и расслоения, только гладкие и ровные поверхности. Визуально бывают видны посторонние вкрапления в композите – это скорее всего признак плохого качества. В самостоятельном монтаже стеклопластиковые трубы можно пилить, фрезеровать торцы, засверливать и протачивать, при этом качественный стеклокомпозит не показывает ни расслоений, ни трещин или сколов

В самостоятельном монтаже стеклопластиковые трубы можно пилить, фрезеровать торцы, засверливать и протачивать, при этом качественный стеклокомпозит не показывает ни расслоений, ни трещин или сколов.

Существуют ряд способов монтажа, из которых несколько самых надежных и простых:

• Раструбные трубы монтируют так же, как и ПВХ-трубы;
• Фланцевое крепление – соединение предполагает использование трубы со специальным фланцевым кольцом на торце, кольцо снабжено отверстиями для болтов;
• Муфтовый монтаж типа бугельного – трубы стыкуются и соединяются крепежными элементами (болты, шурупы, шпильки и так далее). При монтаже на муфтах используют как съемные соединительные элементы, так и клеящий состав – при сборке без возможности демонтажа с последующим применением элементов;
• Допускаются в ряде случаев и резьбовые, и винтовые соединения как для труб из пластика.

Несколько нюансов по хранению и установке труб:

• Хранят трубы в помещении не ближе одного метра от нагревательного прибора;
• Бросать трубы не рекомендуется;
• Если привезли трубы в мороз – нужно выдержать их в помещении сутки-двое;
• Монтируют стеклопластиковые трубы при положительных температурах воздуха;
• До монтажа труб все работы со сваркой рядом с местом работ должны быть закончены;
• Перекручивать и слишком «перегибать» нельзя любую трубу и стеклокомпозит не исключение; пределы ручного изгиба – не более 5 диаметров, если это разрешено техническим руководством. если изгиб больше 30 град, то отвод берут на 45;
• Режут стеклопластик под прямым углом относительно центральной оси, специальными строительными ножницами с острыми лезвиями. При использовании фитингов с металлом следует избегать сильных натяжений;
• Предпочтительны не джутовые уплотнители, а тефлоновые.

При эксплуатации следует соблюдать все условия, означенные в технической характеристике на стеклокомпозитные трубы: например, для незащищенных от УФ труб предусмотреть изоляцию и защиту. От замерзания внешние трубопроводы защищают стандартно – утеплением.

Классификация

Высокопрочные композитные изделия в зависимости от того, какой материал избран армирующим наполнителем, бывают:

• базальтопластиковыми;
• органопластиковыми;
• стеклопластиковыми.

Принимают во внимание тип полимерного связующего, которое может быть:

• полиэфирным;
• эпоксидным.

Имеет определенное значение тип соединения:

• клеевый;
• механический.

Исходя из конструктивных особенностей стенок, трубы рассматриваются как:

• многослойные;
• футерованные;
• без футеровки.

Трубы без защитного покрытия (футеровки) используют для транспортировки неагрессивных сред

По конструкции изделия могут быть:

• однослойными. Изготавливаются с применением мокрого способа намотки с преобладанием эпоксидной смолы и стеклонитей в качестве связующего;
• многослойными. Они укрываются одним или несколькими полиэтиленовыми слоями.

Смола применяется бифенольная, изофталевая или же ортофталиевая.

Трубы различают в зависимости от устройства внутреннего сечения, которое бывает:

• сплошным. Форма может быть круглой, полукруглой, прямоугольной, трапециевидной, сегментированной;
• кольцевым. Такие выполняются по согласованию с заказчиком.

Изделия могут различаться по способу армирования среза, степени усиления боковой грани пазовых клиньев.

Монтаж труб ПВХ

Как было упомянута выше, главным способом монтажа поливинилхлоридных труб является склеивание. С помощью агрессивных клеёв растворяются верхние слои стенки склеиваемых объектов, в результате чего получается монолитная конструкция, герметичная и прочная. Данный вид монтажа не требует ни профессионального оборудования, ни наличия источника электроэнергии, ни профессиональных навыков в строительстве. Прежде, чем делать окончательный монтаж, нужно провести примерку деталей. Трубы должны свободно входить на 2/3 глубины в фитинги. Затем можно подготовить необходимые для монтажа предметы. Необходимые материалы:

• строительные ножницы или ножовка;
• наждачная бумага;
• праймер (очиститель);
• кисточки для очистки поверхности;
• кисточки для нанесения клея;
• клей;
• чистые тряпки.

Трубы небольшого диаметра нарезаются специальными строительными ножницами, а трубы больших диаметров режутся роликовым резаком. В крайнем случае, можно воспользоваться ножовкой для резки металла. Угол отреза должен находиться к оси на 90 градусов. Торцы труб зачищаются ножом для снятия фаски или напильником. После зачистки концы труб обезжириваются и продуваются места соединения труб и фитингов обрабатываются праймером — специальным очистителем, подготавливающим трубы к нанесению клея.

Главное условие соединения, чтобы трубопровод не прогибался и чтобы не образовалась течь. При стыковке труб диаметром более 50 мм применяется специальное монтажное устройство. Для монтажа нужно использовать лишь тот клей, который рекомендует производитель.

Расход клея и очистителя при склеивании труб ПВХ

Этапы клеевого монтажа

1. После всех измерений делается отрез трубы необходимого размера.
2. Отрезанный конец зачищается наждачной бумагой.
3. С помощью сухой тряпки концы трубы зачищаются от стружки и продуваются.
4. В фитинг и на поверхность трубы наносится праймер.
5. После высыхания очистителя тонким слоем наносится специальный клей.
6. Труба вставляется в фитинг не менее чем на 2/3 и прокручивается на ¼ оборота.
7. Придерживайте склеенные детали 30−60 секунд.
8. Излишки клея удаляются сухой тряпкой.

Этапы раструбного монтажа

1. После всех измерений делается отрез трубы необходимого размера.
2. Отрезанный конец зачищается наждачной бумагой.
3. С помощью сухой тряпки концы трубы зачищаются от стружки и продуваются.
4. Проверьте качество вставленного уплотнительного конца. Оно должно быть без выпуклостей и прогибов.
5. Гладкий конец трубы и уплотнительное кольцо второй детали смазываются силиконом.
6. Обе детали соединяются вместе.

Этапы муфтового соединения

1. После всех измерений делается отрез трубы необходимого размера.
2. Отрезанный конец зачищается фаской или наждачной бумагой.
3. С помощью сухой тряпки концы трубы зачищаются от стружки и продуваются.
4. На конец трубы и на внутреннюю поверхность муфты наносится клей.
5. Сначала муфта одевается на один конец отрезка трубы, затем на другой.
6. Муфта располагается на стыке двух отрезков.

Что собой представляют такие трубы?

Итак, стеклопластик – это особый композитный материал, который отличается повышенными прочностными характеристиками. Изготовители описываемых в данной статье труб уверяют в том, что их изделия, которые пропитываются эпоксидными/полиэфирными смолами, могут быть использованы при наземной/подземной прокладке трубопроводов различного назначения. Такие трубы отлично демонстрируют себя в условиях повышенного давления транспортируемого вещества, с их помощью прокладываются магистрали в самых разных климатических зонах (сюда относится даже Крайний Север).

Маркировка стеклопластиковых труб, которые имеют подобное покрытие, выглядит следующим образом.

1. «П». Такие изделия могут быть использованы для трубопроводов холодного водоснабжения.
2. «А». Трубы, имеющие такую маркировку, предназначаются для перемещения жидких сред, включающих в себя различные абразивные примеси.
3. «Г». Это трубы, которые применяются для прокладки сетей горячего водоснабжения.
4. «Х». Изделия, которые имеют такую маркировку, рассчитаны на химически активные жидкости, среди которых и продукты нефтеперерабатывающей промышленности.
5. «С». Последняя категория труб, которая предназначается для всех остальных целей.

Характеристики стеклопластиковых труб и область применения

Стеклопластиковые трубы пока еще медленно внедряются в наши коммуникационные сети, и основная причина торможения – высокая цена на стеклопластиковую трубу. Но рекордная антикоррозийная стойкость – практически непробиваемые качества стеклопластиковых труб в качестве проводников воды и канализации не могут не привлекать частных строителей. В долгосрочном расчете стеклопластиковые (другие названия – стеклополимерные, а также армированные стекловолокном) трубопроводы дадут стойкую экономию за счет выпадения из сметы статей на ремонты и замены ржавого металла и пришедших в негодность комплектующих. На практике отечественных данных пока маловато, но факт высокой прочности и стабильности стеклопластиковых труб давно признан – в Европе эти трубы находятся в работе уже более полувека, а в США трубы из стеклокомпозита известны с 1944 года.

Стеклопластики – композитные материалы со сравнительно невысокой плотностью, но при этом уникально прочные. В составе композита кварцевый песок, армирующее стекловолокно и связующие добавки: эпоксидные п полиэфирные смолы. Трубы от разных производителей отличаются видом связующей добавки, а также и нюансами технологии производства, направленными на усиление нужных качеств из расчета будущих условий эксплуатации стеклопластикового трубопровода. Из двух основных широко известных добавок – эпоксидных и полиэфирных смол (еще применяют фенольные, но ограниченно) полиэфирные применяют чаще, и труба в результате приобретает в полном смысле неуязвимость к агрессии кислоты и щелочи, а коррозия в солевой среде становится абсолютно невозможна. Покрытие трубы эпоксидными смолами – это маркировка на трубах GRE; присутствие полиэфирных связующих можно увидеть по маркировке GRР. Надо сказать, что технические качества труб на эпоксидных смолах кардинально отличаются от аналогичных для труб на полиэфирных смолах.

Стандартная схема производства труб – намотка ровинга на прочную основу, режим непрерывный. При этом возможно применение различных волокон – базальтовых, стеклянных или даже дорогостоящих углеродных (для космической промышленности и авиастроения). Широкое применение стекловолокна связано именно с его низкой стоимостью и доступностью, хотя базальтовое волокно дает многократное превышение прочности и упругости (а также и водо- и жаростойкости) итогового изделия по сравнению со стеклянным ровингом. Важен и метод армирования – укладка волокна вдоль оси или вокруг центральной оси. Нормы на стеклопластиковые трубы и руководства по монтажу разрабатываются регионально, в России это ГОСТ Р53201-2008. Нити армируют специальным составом и пропитывают смесью смол с измельченной стеклофиброй и кварцевым песком.

Две современных технологии производства труб: центробежная формовка и непрерывная спиральная намотка (для 3-слойных труб), позволяют выпускать многослойные трубы. Связка слоев между собой основана на полимеризации при высоких температурах, что дает и дополнительную стойкость трубы к разным воздействиям. Два или три дополнительных слоя добавляют трубам прочности и стабильности в агрессивных средах. Однослойная труба имеет один слой из стекловолокна на связующем, конструкционный; двухслойная труба усилена внутренним защитным слоем для работы в условиях УФ-радиации или внешним – для работы в условиях агрессивных сред. Трехслойная труба включает силовую прослойку между конструктивной и защитной. Трубы с внутренним покрытием различают по маркировке, где указана сфера применения трубы: для питьевого водопровода, системы с химически активным содержимым и абразивами, для горячего водоснабжения и другие.

Эксплуатация стеклопластиковых труб показала не одни лишь плюсы, например – при массивных усилиях поперек волокон резко снижается трещиностойкость труб больших диаметров. При прокладке нефтепровода это критично и поэтому оптимизируется сложными техническими дополнениями к конструкции трубы (рифленые герметичные слои внутри). Но в контексте прокладки сетей и устройства отопительного оборудования на частном участке пределы прочности обычных одно- и двухслойных труб – сверх-оптимальны, так же как их коррозионная и химстойкость, поэтому единственным «минусом» можно считать цену на трубы.

Основные плюсы труб из стеклопластиковых композитов:

Применение и эксплуатационные особенности

Актуальность и экономическая целесообразность применения стеклопластиковых труб определяется рядом их эксплуатационных особенностей по сравнению с трубами других типов.

• Стеклопластики характеризуются плотностью 1750-2100 кг/м3, при этом их прочность на растяжение лежит в пределах 150-350 МПа. Таким образом по удельной прочности стеклопластик сопоставим с качественной сталью и значительно превосходит по этому показателю термопластичные полимеры (ПНД, ПВХ).
• Стеклопластик обладает высокой коррозионной стойкостью, так как стекло и отвержденные термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная), входящие в его состав, обладают низкой реакционной способностью. По этому показателю стеклопластик существенно превосходит черные и цветные металлы и сопоставим с нержавеющей сталью.
• Стеклопластик является трудногорючим, трудновоспламеняемым самозатухающим материалом с высоким значением кислородного индекса, так как негорючее стекло составляет в массе стеклопластика значительную долю. По этому показателю стеклопластик превосходит гомогенные и наполненные термопластичные полимеры.
• Стеклопластик является анизотропным материалом и его свойствами в заданных направлениях легко управлять, варьируя схему укладки волокон. Таким образом стеклопластиковые трубы могут быть выполнены с равным запасом прочности в осевом и кольцевом направлениях. В изотропных материалах при нагружении труб внутренним давлениям запас прочности в кольцевом направлении всегда в 2 раза меньше чем в осевом.
• Предел текучести стеклопластика близок к пределу прочности, по этой причине стеклопластиковые трубы значительно менее эластичны, чем стальные или термопластичные.
• Стеклопластик не сваривается. Соединения труб производятся с помощью фланцев, муфт, ниппель-раструбных соединений, клея.

Исходя из указанных особенностей сформировался ряд областей применения стеклопластиковых труб:

Нефтедобыча

В нефтедобывающей промышленности стеклопластиковые трубы находят применение по причине высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах (пластовые воды, сырая нефть, буровые и технологические растворы) по сравнению со сталью и высокой удельной прочности по сравнению с термопластичными полимерами.

Из стеклопластика изготавливают насосно-компрессорные и линейные (систем ППД) трубы диаметром до 130 мм на рабочие давления до 30 МПа, трубы для нефтесборных трубопроводов диаметром до 300 мм на рабочие давления до 5 МПа, трубы магистральные диаметром до 1200 мм на рабочие давления до 2,5 МПа.

Угольная промышленность

В угольной промышленности существуют ограничения на применяемые в закрытых горных выработках материалы. Так правила безопасности в угольных шахтах устанавливают, что изделия из неметаллических материалов, находящиеся в закрытых горных выработках должны иметь не менее 28%, быть трудногорючими, трудновоспламеняемыми (согласно ГОСТ 12.1.044), а продукты их горения не должны быть высокотоксичными. По указанным причинам применение полиэтиленовых и полипропиленовых труб в угольных шахтах невозможно. В то же время, стеклопластиковые трубы этим требованиям отвечают. Применение в шахтах стеклопластиковых труб целесообразно по ряду причин:

• малая масса, что весьма актуально, поскольку шахтные трубопроводы имеют большие диаметры (150 — 1200 мм) и монтируются, как правило, вручную;
• коррозионная стойкость в рудничной атмосфере;
• гладкая внутренняя поверхность, снижающая образование отложений угольной пыли и другой пыли, неизбежно присутствующей в транспортирумых средах;
• безопасность при взрывах метана, поскольку разрушение стеклопластика происходит без образования травмоопасных осколков.

Жилищно-коммунальное хозяйство

Стеклопластиковые трубы нашли применение в ЖКХ, в основном, в качестве канализационных. Это связано с тем, что трубы канализации имеют диаметры порядка 600 — 2500 мм,работают без внутреннего давления в условиях внешних нагрузок от грунта и давления грунтовых вод. Высокая кольцевая жесткость стеклопластика позволяет создавать трубы для указанных условий.

Еще одним применение стеклопластиковых труб в ЖКХ являются мусоропроводы. В последние 10-15 лет стеклопластиковые трубы находят применение и в качестве дымовых на газовых котельных и ТЭЦ.

Преимущества и недостатки стеклопластиковых труб

Распространение стеклопластиковой продукции связано с такими ее достоинствами:

• длительностью эксплуатации;
• малым весом, что упрощает транспортировку и монтаж;
• малым коэффициентом теплового расширения;
• простотой монтажа;
• неподверженностью коррозии и инертностью к агрессивным средам;
• износоустойчивостью;
• прочностью;
• устойчивостью к температурным колебаниям в диапазоне от — 65º С до +155º С;
• сравнительно невысокой стоимостью;
• экологичностью.

Преимущества в значительной мере перевешивают недостаток, который, скорее, можно отнести к особенностям использования.

Монтаж труб может производиться раструбным методом, который отличается простотой

Плюсы и минусы

В силу физических особенностей ПЭ-трубы высокого давления обладают рядом достоинств:

• Они прочны, прочны и долговечны. ПВД-трубы выдерживают давление, создаваемое в контуре движением носителя даже при обустройстве напорных магистралей. Незначительное смещение почвы при прокладывании подземных коммуникаций также не нанесёт вреда трубопроводу.
• Лёгкость материала облегчает транспортировку, осуществление монтажных работ и не создаёт дополнительной нагрузки на конструкцию.
• Термическая и химическая устойчивость расширяет сферу использования ПЭВД-труб.
• ПЭНП-трубы не подвержены коррозийным процессам.
• Высокий индекс гибкости и эластичности материала обеспечивает стойкость к минусовым температурам, что предупреждает разрыв магистрали даже при замерзании носителя.
• Упругость предотвращает повреждение трубопровода в результате гидроудара.
• Низкий индекс теплопроводности минимизирует тепловые потери при транспортировке горячих носителей и предотвращает образование конденсата на внешней части трубы.
• ПВД-трубы экологически безопасны для здоровья человека, благодаря чему без ограничений используются для подачи питьевой воды.

Несомненным плюсом является и невысокая стоимость при достаточно широком ассортименте модельного ряда.

К сожалению, в мире нет ничего идеального. Так и ПЭВД-трубы имеют некоторые недостатки, которые следует учитывать при проектировании трубопроводных магистралей:

• Недостаточная стойкость к ультрафиолету потребует обустройства дополнительного защитного кожуха при прокладке трубопровода на открытой местности.
• Восприимчивость к высоким температурам (а при температуре носителя свыше 80⁰С материал склонен к размягчению) ограничивает использование ПЭНП-труб в области горячего водоснабжения и отопления. Обязательное условие – наличие автоматического терморегулятора, контролирующего нагрев жидкости.

Примерная стоимость стеклопластиковых труб

Таблица. Сколько стоит трубы из стеклопластика – цены, характеристики.