Традиционный способ борьбы с коррозией трубопроводов заключается, как известно, в специальной обработке труб и проведении периодической диагностики, что требует достаточно весомых затрат средств и рабочего времени. Применение современных материалов в производстве труб позволяет производителю выбрать между старым способом и новым, радикальным. Он заключается в переходе на трубы, изготовленные из стекловолокна и полимера. При использовании таких труб о существовании коррозии можно просто забыть.
Актуальность вопроса борьбы с коррозией возрастает по мере старения трубопровода. А в России трубопроводы на столько старые, что недалек тот день, когда латать дыры станет бессмысленно. Разумнее и дешевле будет заменить все трубопроводы полностью.
Примерно 30% трубопроводов России имеют «возраст» от 20 до 30 лет, еще 25% – старше 30 лет. Естественно, напрашивается вывод, что искать решение проблемы замены выходящего из строя оборудования необходимо в «новой системе координат». А именно – применять трубы, которые, в принципе, не подвержены коррозии, что позволит впредь не заботиться хотя бы об антикоррозийном покрытии, диагностике и других дорогостоящих процедурах.
С точки зрения экономической эффективности одним из наиболее приемлемых вариантов решения данной проблемы является переход к стеклопластиковым трубам.
Сам по себе стеклопластик (как и другие композитные материалы) разработан и применяется достаточно давно. Но на практике новые материалы с высокими эксплуатационными качествами использовались только в военно-промышленном комплексе. В бывшем СССР распространение новейших технологий на гражданские отрасли тормозилось жесткими правилами соблюдения секретности. Применение импортных композитных материалов было невозможно из-за ограничений, действовавших по системе «КОКОМ», ограничивающей распространение материалов, изделий и технологии «двойного назначения» в социалистические страны и развивающиеся государства. Получался замкнутый круг.
Первые позитивные сдвиги в данном вопросе произошли только в конце 80-х годов.
Свойства стеклопластиковых труб
Стеклопластики представляют собой композитные конструкционные материалы, сочетающие высокую прочность с относительно небольшой плотностью. В разных отраслях промышленности они успешно конкурируют с такими традиционными материалами, как металлы и их сплавы, бетон, стекло, керамика, дерево. В ряде случаев конструкции, отвечающие специальным техническим требованиям, могут быть созданы только из стеклопластика. Изделия из этого материала получили особенно широкое распространение в аппаратах, предназначенных для работы в экстремальных условиях – в судостроении, авиации и космической технике, оборудовании нефтехимической и газодобывающей отраслей.
Мировым лидером в производстве и потреблении изделий из композитных материалов являются США, где их промышленное производство было налажено еще в 1944 г.
Стеклопластиковые трубы были впервые использованы в конце 50-х. В 70-х годах на Западе они стали обычным решением проблемы коррозии трубопроводов.
Основные преимущества стеклопластиковых труб перед традиционными металлическими аналогами:
- в 4 раза легче,
- низкая стоимость монтажа,
- высокая коррозийная стойкость,
- хорошие гидравлические параметры,
- отсутствие коррозионных отложений на внутренней поверхности,
- исключительно высокая способность выдерживать давление и осевую нагрузку,
- в 4-5 раз больший срок службы.
Большинство стеклопластиковых труб изготавливаются методом намотки стекловолокна со связующим компонентом (таким, как полиэфирная или эпоксидная смола) на оправку. После намотки труба отверждает-ся, снимается с оправки, испытывается и отгружается заказчику.
Особое значение имеют процесс намотки и научно обоснованный подход к разработке технологии этого процесса. Автоматизация намотки, увеличение числа контролируемых технологических параметров, а также повышение точности их контроля и измерения способствуют не только повышению производительности труда и улучшению качества изделий, но и позволяют уменьшить число операций, снизить численность персонала и сделать технологию безотходной.
Другим способом изготовления стеклопластиковых труб является центробежное формование – технология, предложенная фирмой Hobas. Процесс производства этих труб протекает в направлении от наружной поверхности к внутренней, с применением вращающейся формы. Труба изготавливается из рубленых стеклянных волокнистых жгутов (ровингов), полиэфирной смолы и песка.
Трубы из стеклопластика классифицируются по жесткости и номинальному давлению.
Жесткость трубы определяется ее способностью сопротивляться нагрузкам от окружающего грунта и движения транспорта, а также отрицательным внутренним давлениям.
Чем толще стенка, тем выше жесткость и способность к сопротивлению нагрузкам. По жесткости в разных системах стандартизации трубы делятся на следующие классы
Таблица 1.
|
Система стандартизации |
Обозначение |
Единица измерения
|
Класс жесткости |
||
|
SN2500 |
SN5000 |
SN10000 |
|||
|
ISO |
SP |
Н/м2 (Па) |
2500 |
5000 |
10000 |
|
DIN |
SR |
Н мм (МПа) |
0,02 |
0,04 |
0,08 |
|
ASTM |
F/Δy |
psi |
20 |
40 |
80 |
По давлению трубы классифицируются по номинальному давлению (PN), под которым подразумевается величина безопасного давления воды в МПа при +20 °С в течение нормируемого срока службы (обычно 50 лет).
Например, стандартные стеклопластиковые трубы фирмы Hobas имеют комбинированные характеристики по рабочему давлению и жесткости, показанные в табл. 2.
Технологические процессы производства стеклопластиковых труб позволяют изготавливать трубы с внутренним покровным слоем, стойким к воздействию разных сред (табл. 3).
В России стеклопластиковые трубы и детали в зависимости от температуры, содержания твердых компонентов, химического состава транспортируемого вещества изготовляют с различными защитными внутренними покрытиями. Их подразделяют на следующие виды:
а – для жидкостей с абразивными компонентами,
х – для химически агрессивных сред,
п – для питьевой холодной воды,
г – для горячей (до 75 °С) воды хозяйственно-питьевого водоснабжения,
с – для других сред.
Толщина слоя внутреннего защитного покрытия составляет от 0,5 до 3 мм, в зависимости от вида покрытия и транспортируемой среды.
В табл. 4, 5 и 6 приведены физико-механические свойства стеклопластиковых труб.
Трубы и соединительные детали из стеклопластика имеют обозначения и изготавливаются под стыковые соединения следующих типов:
Ф – фланцевый,
Б – бугельный,
М – муфтовый,
МК – муфтовый клеевой,
Р – раструбный,
С – специальный (например, резьбовой).
Сортаменты стеклопластиковых труб довольно обширны. Так, например, трубы по ТУ 2296 250-24046478 95 на эпоксидном связующем изготовляются диаметром от 60 до 400 мм на номинальное давление от 0,6 до 4,0 МПа. По ТУ 2296011-26598466 96 изготовляются стеклопластиковые трубы на полиэфирном связующем с раструбно-шиповым типом соединения диаметром от 50 до 1000 мм на номинальное давление 0,6, 1,0 и 1,6 МПа.
Таблица 2.
|
Рабочее давление (МПа)
|
Класс по давлению (PN)
|
Класс по жесткости (SN)
|
Обозначение
|
|
,4
|
4
|
2500
|
4/2500
|
|
0,6
|
6
|
5000
|
6/5000
|
|
1,0
|
10
|
5000
|
10/5000
|
|
1,0
|
10
|
10000
|
10/10000
|
|
1,6
|
16
|
10000
|
16/10000
|
|
2,0
|
20
|
10000
|
20/10000
|
|
2,5
|
25
|
10000
|
25/10000
|
Таблица 3.
|
Обозначение типа внутреннего слоя трубы
|
Максимальная рабочая температура, °С
|
Предельное значение рН при максимальной температуре
|
| VA
|
35
|
1,0-9
|
|
DA
|
50
|
0,8-10
|
|
DS
|
75
|
0,5-13
|
|
HP
|
90
|
0,2-14
|
Таблица 4. Физико-механические свойства стеклопластиковых труб на эпоксидном связующем ТУ 2296-250-24046478-95.
|
Наименование показателя
|
Трубы спиральной намотки с углом намотки 55
|
Трубы непрерывной намотки армирование 2 1
|
|
Предел прочности при растяжении в тангенциальном направлении МПа не менее
|
240
|
180
|
|
Предел прочности при растяжении в осевом направлении МПа не менее
|
120
|
80
|
|
Модуль упругости в тангенциальном направлении, Мпа, не менее
|
25000
|
19000
|
|
Модуль упругости в осевом направлении МПа не менее
|
12000
|
8000
|
|
Коэффициент линейного теплового расширения (осевой) 1/0С, не более
|
1 8х105
|
2 1х10'
|
|
Плотность кг/м3
|
1800 – 1900
|
1600 - 1700
|
|
Весовое соотношение стеклонаполнитель связующее
|
65 - 72/35 - 28
|
50 – 55 / 50 – 40
|
|
Тангенциальные напряжения при растяжении МПа не более
|
50
|
35
|
|
Осевые напряжения при растяжении Мпа не более
|
24
|
16
|
|
Деформация при растяжении мм/м не более
|
0002
|
0002
|
Напорные трубы Hobas выпускаются диаметром от 200 до 2000 мм на номинальное давление и класс жесткости, приведенные в табл. 2, а безнапорные – классы жесткости SN 2500, 5000 и 10000.
Все трубы выпускаются длиной 6 или 12 м, другая длина – по специальному заказу.
Область применения
Из-за своих уникальных свойств стеклопластиковые трубы имеют следующее применение:
- системы горячего и холодного питьевого и технического водоснабжения,
- промышленное и коммунальное водоотведение,
- транспортировка агрессивных сред,
- технологические трубопроводы для промышленных установок,
- транспортировка нефтепродуктов,
- системы сероочистки,
- системы пожаротушения,
- прокладка трубопроводов по морскому и речному дну,
- дымоходы для агрессивных сред,
- вентиляционные трубы,
- дренажные и обсадные трубы,
- колодцы,
- фильтры для водоподготовки и др.
Низкая коррозионная стойкость стальных труб и высокая нагрузка, действующая на артезианские водоподъемные колонны, подвигли строителей к поиску труб, изготовленных из новых, высокопрочных материалов. В частности, водоподъемные колонны стали изготавливать из стеклопластика на основе эпоксидных смол. Применение эпоксидной смолы в качестве связующего объясняется более высокой адгезией к стеклонитям по сравнению с другими смолами.
Для обеспечения соответствия трубы санитарно-гигиеническим нормам внутренняя поверхность трубы изготавливается из полимерного, термостойкого, пленочного материала, называемого «лайнером». Трубы изготавливаются с резьбовыми соединениями и кольцевыми уплотнениями. Не большой вес трубы (диаметр 160 мм, длина – 10м, вес 1 м – 3,2 кг) и простой способ соединения позволяют двум рабочим монтировать колонну глубиной 200 м в течение одного часа.
Водоподъемные колонны из стеклопластиков смонтированы в следующих городах: Химки, Красногорск, Мытищи, Клин, Орехово-Зуево, Истра и др.
Еще одним примером применения стеклопластиковых труб может служить создание на их основе установок обратноосмотического обессоливания (опреснения), ионного обессоливания, механических фильтров различной степени фильтрации.
Тем, кто знаком с системами водоподготовки, действующими на промышленных объектах, известно, что большинство таких систем работает с применением химически активных веществ. В таких условиях трубопроводы, изготовленные из высококачественной стали, нуждаются в коррозионной защите внутренней поверхности. При этом стальная труба, футерованная резиной по внутренней поверхности, сопоставима по стоимости со стеклопластиковой. По показателям коррозионной стойкости, рабочей температуре и давлению, низкому коэффициенту гидравлического сопротивления и низкому весу применение труб из стеклопластика гораздо эффективнее. В настоящее время успешно эксплуатируются системы обратного осмотического опреснения производительностью 50 м3/час на ТЭЦ-23 в г. Москве и аналогичная установка производительностью 2 м3/час в Большом театре.
Таблица 5.Физико-механические свойства стеклопластиковых труб на полиэфирном связующем ТУ 2296-011-26598466-96.
|
Наименование |
Единица измерения |
Значение |
|
Окружная прочность на растяжение |
МПа |
220-250 |
|
Осевая прочность на растяжение |
МПа |
110-130 |
|
Окружная прочность на изгиб |
МПа |
330-370 |
|
Окружной модуль упругости на изгиб |
МПа |
20 000 -25.000 |
|
Осевой модуль упругости на растяжение |
МПа |
10.000-14.000 |
|
Окружной модуль упругости на растяжение |
МПа |
20.000 -25.000 |
|
Коэффициент линейного теплового расширения |
1/°С |
1,8 10-5 |
|
Теплопроводность |
ккал/м час -°С |
0,25 |
|
Удельная теплоемкость |
ккал / кг °С |
0,30 |
|
Шероховатость внутренней поверхности новой трубы |
мкм |
23 |
|
Шероховатость внутренней поверхности трубы в экстраполяции на 50 лет |
мкм |
50 |
|
Плотность |
кг/ м3 |
1850 |
Вступите в группу, и вы сможете просматривать изображения в полном размере
Это интересно
0
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Стеклопластиковые трубы
(2)
альтерантив.рф
,
25.05.2017
-
Колодезный насос — то, что надо для колодца
(1)
Denis Kiev
,
05.03.2017
20240430202214