Стекловолоконные трубы

Стекловолоконные трубы

В настоящее время стекловолоконный термореактивный пластик (Fiberglass Reinforced Thermosetting Plastic — FRP) включают в состав многих промышленных изделий. С его помощью могут осуществляться хранение и транспортировка разъедающих веществ или переработка некоторых веществ в едкой среде. Несмотря на то, что история производства стекловолоконных труб насчитывает более 30-ти лет, этот материал и по сей день является современным и обладает большими перспективами применения во многих сферах человеческой деятельности. Его достоинства таковы: устойчивость к коррозии, выгодное соотношение прочностных и весовых характеристик, не требующие больших затрат усилий и средств производство и техническое обслуживание. В этой статье речь пойдёт об истории стекловолоконных труб, их применении в настоящее время и будущих возможностях использования в нефтехранилищах и перерабатывающих установках.

Не следует путать стекловолоконный трубопровод с трубопроводом из обычных термопластиков, таких как ПВХ (PVC) и полиэтилен (PE). Обычно основой последнего является неармированная штампованная труба и литые под давлением фитинги и фланцы, тогда как компоненты стекловолоконного изготавливаются из различных эпоксидных смол, армированных сплошными стекловидными нитями. Используемая смола является термореактивной, т.е. после отверждения ее подвергают воздействию необратимых химических реакций, что благоприятно отражается на способности переносить сверхвысокие температуры. Волоконное армирование позволяет, в свою очередь, сделать компоненты трубопровода более прочными по сравнению с обычным неармированным термопластиком, при этом улучшая технические характеристики и уменьшая вес.

Значительные трудозатраты и капиталовложения, связанные со строительством, реконструкцией и ремонтом инженерных коммуникаций для транспортировки разнообразных жидких сред, требуют новых технологий, позволяющих снизить материальные затраты, сократить сроки проведения работ, повысить надёжность и
увеличить долговечность коммуникаций. Мировая практика свидетельствует о всё более широком применении, в особенности — для систем водоснабжения, канализации
и нефтегазовой отрасли стеклопластиковых труб, изготовленных из полимерных композиционных материалов. Стекловолоконные трубы — изготавливаются из композитных материалов на основе термореактивных смол, кварцевого песка, армированным стекловолокном. Применение труб из армированного стеклопластика имеет
следующие преимущества:

Высокая механическая прочность, обеспечиваемая присутствием стекловолокна в материале.

Коррозийная стойкость внешней и внутренней поверхностей труб, что позволяет отказаться от необходимости нанесения защитных покрытий, окрашивания и катодной защиты. Долговременная и
эффективная эксплуатация (до 50 лет и более). Трубы из армированного стеклопластика подходят для перекачки практически всех химических веществ даже при очень высоких температурах по сравнению с другими пластиками.

Гладкость поверхности внутренней стенки, которая сводит к минимуму потерю скоростного напора. Низкие потери на трение снижают затраты на перекачку и стоимость эксплуатации. При полном отсутствии отложений не требуют затраты на очистку.

Длительный срок эксплуатации трубопровода.

Абсолютная внешняя и внутренняя герметичность труб и соединений.

Низкий вес трубы, ¼ веса стальных труб и 1/10 бетонных что позволяет использовать укладчики малой грузоподъёмной и облегчает их транспортировку.

Возможность изготовления отрезков труб большей длины по сравнению с трубами из других материалов.

Удобство монтажа, т.к. как подземная, так и надземная укладка труб из армированного стеклопластика отличается простотой монтажа и может быть проведена в короткий промежуток времени.

Термины и определения

Номинальный диаметр (DN) — условный внутренний проход трубы (мм)

Номинальное давление (PN) — параметр определяющий рабочее давление в трубе при эксплуатации (МПа)

Номинальная жёсткость (SN) — параметр трубы, обуславливающий монтаж и укладку трубопровода в различных условиях, например расстояние между опорами при надземной прокладке или глубину и условия засыпки трубопровода при подземной прокладке (Н/ м²)

Расчётная рабочая температура (T) — максимальная постоянная температура, при которой ожидается функционирование системы (0С)

GRР трубы — усиленный стекловолокном композит на основе полиэфирной смолы

GRЕ трубы — усиленный стекловолокном композит на основе эпоксидной смолы

Стекловолоконные трубы GRР

Технические характеристики труб:

• Трубы диаметром (DN) от 300 до 2600 мм включительно
• Стандартная длина труб — 3, 6, 9, 12 м
• Давление (PN) до 4 МПа
• Жёсткость (SN) 2500, 5000, 10 000 Н/ м² и более
• Температура применения 60 °С.

Области применения GRP труб

• Водопроводы промышленной и питьевой воды
• Стоки промышленной и коммунальной канализации
• Водозаборы для систем охлаждения
• Выводные коллекторы сточных вод в море
• Подводные трубопроводы
• Технологические линии промышленных установок
• Системы пожарной безопасности
• Системы транспортировки и распределения бензина
• Дымоходы для коррозийных жидкостей и вентиляционные трубы
• Установочные втулки для погружных насосов
• Напорные трубопроводы
• Дезульфуризация дымовых газов
• Ирригационные системы
• Дымоходы для дымовых газов.

Стекловолоконные трубы GRE

Технические характеристики труб:

• Трубы диаметром (DN) от 25 до 1000 мм включительно
• Стандартная длина труб 9 м
• Давление (PN) 6,4 МПа и более
• Жёсткость (SN) 10000 Н/ м² и более
• Температура применения 90-130°С;

Назначение труб

• Нефть и нефтепродукты
• Горячее водоснабжение, система теплоснабжения
• Транспортировка химически агрессивных сред
• Водоснабжение питьевое и техническое
• Канализация и промышленные стоки.

Если ранее применение стекловолоконных труб, произведенных на специальном оборудовании, ограничивалось в основном нефтедобывающей отраслью, то в настоящее время их используют, начиная с транспортировки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, и заканчивая канализационными системами в коммунальном хозяйстве и промышленных отраслях. 

Далее приведены примеры использования стекловолоконных трубопроводов.

Для применяемых в нефтяной и газовой промышленности труб из стеклопластиков максимальное давление достигает 4000 psi (272,2 атм). 4-дюймовая (10,16 см) труба применяется при разработках нефтяных месторождений; трубы от 2-х до 16-ти (5,08 – 40,64 см) дюймов – при фильтрации воды, как в условиях низких температур Аляски, так и жарком климате Персидского залива. 12-ти дюймовый трубопровод перекачивает сырую нефть или соленую воду под давлением 290 psi (19,7 атм) и температуре около 120 o F (48.9o С). Подземные трубопроводы используются при транспортировке легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, доставляя бензин, спирт, а как же их смеси на государственные и частные автозаправочные станции в пределах страны.

После включения стеклопластиковых трубопроводов в конце 60-х в списки подлежащих страхованию объектов, их строительство началось в больших масштабах, а общая протяженность составила свыше 60-ти миллионов футов.

Несмотря на то, что в канализационных и водосточных трубопроводах все еще преобладает использование бетонных труб, существует множество отраслей, где предпочтение отдается стекловолокну. Например, бетонные трубы, используемые в канализационных системах, быстро разрушаются под воздействием сероводорода. Это химическое соединение разъедает поверхность трубы, что, в конечном счете, приводит к обрушению стенок. Стекловолокно, напротив, устойчиво к воздействию сероводорода, поэтому стеклопластиковые трубы использовались в качестве внутреннего слоя бетонных труб большого диаметра (от 48 до 60-ти дюймов – 116,84 – 152,4 см).

Стекловолоконные трубы GRP

DN400 мм PN1 МПа SN10000 Н/ м² Назначение: Транспортировка питьевой воды, г. Махачкала, РФ.

DN2600 мм, PN 0,6 МПа, SN 7500 Н/ м² Скорость потока 4 м/с, объём 17 м³ /с Назначение: Циркуляционные водопроводы Невинномысской ГРЭС,
г. Пятигорск, РФ.