Стеклопластиковые трубы — виды, способы соединения, монтаж

Всего лет сорок-пятьдесят назад человечеству не были знакомы стеклопластиковые трубы. Но уже в конце семидесятых годов прошлого столетия западным ученым удалось решить проблему коррозии металлических труб благодаря применению новых материалов. Тогда и стали активно использоваться стеклопластиковые трубы.

Стеклопластиковая труба изготавливается из композиционного материала – стеклопластика. В зависимости от типа смолы, количества и видов применяемых армирующих материалов, а также технологии производства, механические и физические свойства изделия могут изменяться.

Область применения

Популярный производитель труб из стеклопластика – компания Amiantit выпустила пробную партию труб в конце шестидесятых годов прошлого столетия. За десятки лет производителю удалось выйти на мировой уровень и сейчас трубы из стеклопластика (GRP) заслуживают внимания, благодаря качеству и надежности. Это обусловлено тем, что трубы изготавливают особым методом – непрерывной намотки по спирали. В результате этого они не подвергаются воздействию коррозии и становятся весьма устойчивыми к кислотам и среде. Кроме этого, в отличие от стандартных металлических труб, стеклопластиковые трубы легки в обращении — вес изделий во много раз меньше тяжелых металлических. Поэтому, если возникают сомнения, какие купить трубы – стеклопластиковые или традиционные металлические, большинство компаний выбирают долговечные и практичные материалы для прокладки магистралей из стеклопластика.

Всего за сорок-пятьдесят лет, одноименной ведущей компании по производству труб из стеклопластика удалось занять не только лидирующую позицию, но и стать на ступень выше.

Сфера применения труб из стеклопластика достаточно широка, их можно использовать для укладки системы канализации и водоотведения, а также применять для пожаротушения, транспортировки питьевой и технической воды. Можно прокладывать трубы на электростанциях и при выводе любыых видов отходов.

Помимо этого, трубы из стеклопластика широко применяются при прокладке практически любых видов коммуникаций:

• магистральных линий;
• канализационных сетей любого назначения;
• водопровода;
• прокладки газо- и нефтепроводов.

Популярные заводы компании Amiantit при производстве своей продукции учитывают интересы каждого потребителя – можно приобрести трубы из стеклопластика разного диаметра, длины и конструкции, а также дополнительные комплектующие и фитинги. Кроме этого, производственный процесс налажен таким образом, чтобы удовлетворить требования любого покупателя и изготовить трубы по индивидуальному заказу.

Диаметр стандартной стеклопластиковой трубы колеблется в пределах от ста до трех тысяч семисот миллиметров, причем длина может достигать восемнадцати метров. Использовать такие трубы разрешается в шести классах давления и в трех – по прочности. Благодаря этим показателям, можно с уверенностью отметить, что трубы из стеклопластика обладают не только эффективностью. Также отмечена высокая долговечность изделий.

Стандарты

Производство интересующих нас изделий регламентируется двумя нормативными документами:

1. ГОСТ Р 53201-2008 содержит техусловия для изготовления труб диаметром 50-200 мм на резьбовых соединениях.
2. Разработанный при участии ООО НТТ (Новые Трубные Технологии) ГОСТ Р 54560-2011 описывает детали трубопроводов из “реактопластов, армированных стекловолокном”.

Изучим основные положения документов.

ГОСТ Р 53201-2008

Предусмотренный стандартом режим эксплуатации труб выглядит так:

• Температура – от -60 до +60С.
• Относительная влажность – до 100%.
• Температура транспортируемой жидкости – до +110С.
• Рабочее давление – от 3,5 до 27,6 МПа.

Предусматриваются следующие варианты использования описанных стандартом изделий:

1. Транспортировка нефти и газового конденсата.
2. Транспортировка растворов солей (включая морскую воду).
3. Сооружение лифтовых колонн.
4. Крепление скважин различного назначения.

Разобранная обсадная колонна.

1. Поддержание пластового давления при разработке подземных месторождений.
2. Техническое и питьевое водоснабжение.

Стандарт выделяет три типа труб:

Обозначение	Расшифровка
НК	Насосно-компрессорные
О	Обсадные
Л	Линейные

Какими могут быть диаметры стеклопластиковых труб, произведенных по ГОСТ Р 53201-2008, и прочие их характеристики?

Насосно-компрессорные, обсадные

Внутренний диаметр, мм	Номинальное давление, МПа	Минимальная толщина стенки, мм	Масса погонного метра, кг
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

На фото – стеклопластиковые НКТ высокого давления.

Линейные

Внутренний диаметр, мм	Номинальное давление, МПа	Минимальная толщина стенки, мм	Масса погонного метра, кг
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

Кроме типоразмеров труб, в документе содержится детальная инструкция по изготовлению фитингов с указанием базовых размеров, требования к внешнему виду, максимальным допускам и маркировке всех изделий.

ГОСТ Р 54560-2011

Стандарт описывает трубопроводы, эксплуатирующиеся в куда более мягких по сравнению с описанными выше условиях:

• Рабочее давление – до 3,2 МПа;
• Температура среды – до 35С;
• Транспортируемые жидкости – вода, водные растворы и стоки (бытовые и промышленные).

Мягкие требования к прочности позволяют обойтись стенками невысокой толщины.

Важно: действие ГОСТ не распространяется на трубопроводы для внутренних водопроводов и канализации.

В рамках документа продукция классифицируется по следующим признакам:

• Диаметру (DN). Диапазон значений – от 300 до 3000 миллиметров.
• Номинальному давлению (PN). Для безнапорных труб само понятие PN довольно условно и берется равным 0,1 – 0,4 МПа; для напорных оно принимает значения 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 и 3,2 МПа.
• Номинальной жесткости (SN). Она тоже измеряется в мегапаскалях и может быть равной 1250, 2500, 5000 и 10000.

Обратите внимание: при прокладке стеклопластиковой системы канализации своими руками стоит учитывать, что трубы SN 1250 не рекомендованы для подземной прокладки в принципе, а SN 2500 рекомендуется прокладывать в лотках.

Для подземной укладки используются толстостенные трубы высокой жесткости.

Документ, как и предыдущий, перечисляет основные размеры всех видов фитингов и требования к их внешнему виду, прочности, маркировке и методам армирования.

Основные преимущества

Большинство труб изготавливаются по стандартной схеме – стекловолоконные нити накручиваются на прочную оправу в непрерывном режиме. Нить армируется специальным составом из стекловолокна и пропитывается смоляной смесью, измельченным стекловолокном и песком. Благодаря такой технологии трубы могут прослужить больше пятидесяти лет. Говорить о более длительном сроке эксплуатации пока не представляется возможным, потому что с момента выпуска первой партии изделий прошло всего полвека. Но, по мнению экспертов, такие трубы могут прослужить гораздо дольше.

В чем плюсы труб из стеклопластика:

• длительный срок эксплуатации;
• простой монтаж. Соединять трубы очень легко при помощи дополнительного муфтового соединения. Использовать сварку и контролировать качество соединительного шва не нужно, что позволяет значительно экономить время и средства при монтаже;
• легкость. Если сравнивать вес трубы стандартных размеров с аналогичной трубой, но состоящей из высококачественного сплава стали, то труба из стеклопластика будет легче на восемьдесят процентов;
• не ржавеет и выполнять дополнительные действия по борьбе с коррозией не придется;
• материал устойчив к износу и не повергается воздействию агрессивных компонентов;
• монтаж можно выполнять как зимой, так и летом – температурные изменения не оказывают существенного влияния на монтаж;
• цена стеклопластиковой трубы не зависит от стоимости металла и энергоносителей;
• отвечают нормам экологии;
• стеклопластик выдерживает температурные колебания – от минус шестидесяти пяти до плюс ста пятидесяти пяти градусов по Цельсию.

При выборе стеклопластиковых труб необходимо учитывать следующее:

1. Трубы из стеклопластика не должны содержать посторонних вкраплений.
2. Поверхность должна быть ровной и гладкой.
3. Обратите внимание на край трубы – он должен быть гладким и ровным, без трещин и расслоений.
4. Трубы можно распиливать, сверлить, точить и фрезеровать, причем поверхность качественного изделия при механическом воздействии не подвергается расслоению, образованию сколов и трещин.

Срок эксплуатации трубопровода из стеклопластика увеличивается в восемь раз (если сравнивать с трубопроводом из сплава металлов), поэтому можно не беспокоиться о возникновении коррозии и других методах защиты покрытия.

Правильный выбор

Чтобы правильно подобрать конструкцию трубы ее необходимо тщательно осмотреть, чтобы выявить повреждения или некачественные части.

1. Она должна быть ровной, без вздутий, а в материале не должны присутствовать различного рода вкрапления.
2. Также стоит обратить внимание на ее край, он должен быть гладким, ровным. Если на краю есть расслоения или трещины, то такая труба не может быть использована. Это считается производственным браком и служить будет не долго.
3. Если стеклопластиковая труба требует обрезания и распиливания, то на ее кромке не должны образоваться трещины, сколы и материал не должен расслоиться. Если такое произошло, то вероятнее всего, конструкция была изготовлена из некачественных материалов или производство производилось по неправильной технологии. Такая конструкция может повредиться очень быстро.

Виды

Чтобы повысить прочность изделий, производители разработали несколько видов труб из стеклопластика, которые можно применять в различных сферах деятельности. Так, чтобы добиться прочности соединений стеклопластиковых труб, разработаны разные виды армирования среза. Помимо этого, повысить прочность пазового клина на срезе можно благодаря усилению боковой грани клиньев. Благодаря этой технологии такие трубы разрешается применять для роторных клиньев.

По поперечному сечению трубы из стеклопластика разделаются на такие виды:

1. Сплошное сечение. Его форма может быть разной – в виде прямоугольника, круга, трапеции, полукруга и сегмента.
2. Сечение «кольцо». Трубы с таким сечением изготавливают только под заказ, заранее оговаривая с заказчиком все нюансы.

При производстве труб из стеклопластика могут быть использованы разные типы смол. Чтобы усилить прочность изделия, при производстве изделий добавляют ортофталиевую, изофталевую и бисфенольную смолы, благодаря чему увеличивается стойкость к щелочным растворам, солям и кислотам.

Каждый вид трубы можно условно разделить на два типа: однослойную трубу и многослойную. Первая состоит из композитного материала и изготавливается по технологии намотки мокрым способом. В составе трубы преобладает эпоксидная смола и связующий материал – стеклонити. Многослойные трубы «облачены» в дополнительную оболочку (одну или несколько) из прочного полиэтилена. Каждый слой связывается с предыдущим благодаря полимеризации при высокой температуре, что позволяет повысить стойкость трубы к различным воздействиям.

Что собой представляют

Стеклопластик – многокомпонентный материал, состоящий из стекловолокнистого наполнителя и полимерного связующего вещества. Такое сочетание в композите приводит к появлению качественно новых механических свойств. В качестве наполнителя в стеклопластике используется прочное стеклянное или пластиковое волокно, в качестве реактопластичного связующего чаще всего применяются эпоксидные и полиэфирные смолы.

Технологическая возможность производить стеклопластиковые трубы появилась в 50-х годах ХХ века. Но низкая цена на традиционные металлические трубы (даже медные и из нержавеющей стали) мешала распространению стеклопластиковых изделий.

В 60-х улучшилось качество стеклопластика, появилась возможность применять их при высоких давлениях. Одновременно с появившимся спросом на прочные коррозионностойкие материалы в нефтедобывающей, угольной промышленности начали расти цены на металл.

С ростом технических характеристик стеклопластики получили широкое распространение, особенно в Северной Америке и Саудовской Аравии. В 80-е годы стеклопластиковые трубопроводы начали появляться во всех странах с развитой промышленностью.

В чем минусы труб из стеклопластика

Наряду с преимуществами, трубы из стеклопластика обладают и рядом недостатков. Так, при эксплуатации труб из стеклопластика были выявлены такие особенности: при существенной нагрузке поперек волокон изделия отмечена низкая устойчивость к трещинам, что не позволяет использовать трубы при прокладке нефтепроводов. Этого можно избежать, если усилить герметизацию труб изнутри при помощи специального рифленого герметизирующего слоя.

Монтаж стеклопластиковых труб

Монтаж труб из стеклопластика можно выполнять разными способами.

Рассмотрим наиболее доступные и эффективные:

1. Стандартный тип трубы раструб можно легко смонтировать. Технология монтажа не отличается от прокладки поливинилхлоридных канализационных труб. При монтаже следует придерживаться определенной последовательности – вставлять одну трубу в расширение (раструб) следующей.
2. Соединение труб фланцевым методом. Каждая труба на торце оснащена специальным фланцем (кольцом) с отверстиями для крепежных элементов.
3. Муфтовые соединения – применяются для труб любых видов. Можно дополнительно устанавливать съемные соединения или конструкции без последующей разборки (применение клеящих материалов).
4. Соединение типа «бугельное», разновидность муфтового монтажа. Это специальное приспособление, при помощи которого можно легко состыковать трубы, а затем соединить их крепежными элементам (например, болтами).
5. В некоторых случаях допускается применение винтового и резьбового соединения труб из пластика.

Способы изготовления

Стеклопластиковые трубы изготавливают на основе четырех технологий, кардинально различных между собой. Для получения композитных изделий пользуются:

1. Намоткой (навивкой). Полагается достаточно высокой по производительности и чрезвычайно простой по выполнению. Различают навивку:

• простую;
• непрерывную.

Навивку разделяют по использованию полимерных связующих:

• термореактивных – полиэфирных, фенолформальдегидных, эпоксидных и прочих смол;
• термопластичных – полиамида, полипропилена, полиэтилена, полиэтилен рефталата и пр. В этом случае технология возможна одно- или двустадийная.

Укладывается армирующее стеклянное волокно разными способами, но крупное промышленное производство ведется только четырьмя:

• спирально-кольцевым. Так изготавливают стеклопластиковые трубы высокого давления и конструкционные, для корпусов твердотопливных ракетных двигателей, опор линий электропередач. Стеклопластиковые трубы большого диаметра этим способом практически не производятся из-за высокой сложности и дороговизны процесса;

Для изготовления труб используют разные способы навивки и намотки материала

• спирально-ленточным. Упрощение технологического процесса позволяет получать изделия большого диаметра. Но оборачивается снижением качества, таким способом вырабатываются стеклопластиковые трубы для магистралей со средним или низким давлением;
• продольно-поперечным. При таком способе волокна укладываются машиной независимо друг от друга;
• косослойным продольно-поперечным. Способ разработали в Харьковском авиационном институте, чтобы массово производить стеклопластиковые корпуса для реактивных снарядов.

Важно! Последний способ отличается от прочих получением высочайшего содержания стекла в полученном изделии. Оно доходит до 85 % от общей массы стеклопластика. К этому способу близка редко используемая навивка стеклотканью, с помощью которой получают малые партии крупногабаритных изделий.

2. Центробежным формованием (литьем). Этим способом, позволяющим практически неограниченно увеличивать толщину стенок, получают трубы с повышенной кольцевой жесткостью, а также изделия для микротоннелирования, подвергающиеся высоким осевым нагрузкам.

3. Методом пултрузии (протяжки). На высокопроизводительном оборудовании выполняются для отопительных систем, сантехники трубы малого диаметра и удилища.

4. Методом экструзии (выдавливания). Упрощение технологии для повышения производительности до высочайшего уровня позволяет вырабатывать из термопластов, в основном, изделия с несплошным армированием, т. е., с ухудшенными физико-механическими характеристиками.

Кроме технологии производства, трубы различаются составом материала, что сказывается на из свойствах

Маркировка

В зависимости от покрытия и назначения каждая труба имеет определенную маркировку. Разобраться в этих обозначениях не трудно. Изделия, предназначенные для прокладки водопроводов, подачи питьевой и хозяйственной воды обозначают буквой «П». Маркировка указывает на то, что трубы из стеклопластика можно использовать для любых водопроводов, в том числе и подачи питьевой воды.

Буква «Г» — трубы разрешено применять в системах горячего водоснабжения, при условии, что температура воды или иного энергоносителя не будет превышать семидесяти пяти градусов.

«Х» — обозначение этой буквы свидетельствует о том, что трубы можно укладывать для транспортировки газов и других химически активных веществ.

Если в составе жидкости будут присутствовать абразивные вкрапления, то такие вещества можно перекачивать по трубам с маркировкой «А».

Универсальные трубы из стеклопластика обозначены маркировкой «С», кроме этого, изделия устойчивы к кислоте.