Металлические трубы Металлические трубы являются старейшим типом труб. Свинцовые трубы применялись еще во времена римлян, а чугунные трубы использовались больше столетия. Время и накопленный опыт способствовали пониманию того, как избежать таких последствий, как

Пластиковые трубы Пластиковые трубы, изображенные на рис. 3.10, завоевывают все бо?льшую популярность как у непрофессионалов, так и у профессиональных сантехников. Эти трубы недорогие, легко поддающиеся обработке, прочные, долговечные и очень надежные. Пластик является

Трубы и смесители Подумайте о размещении сливной трубы для душа или ванны. Труба должна иметь однооборотный сифон, расположенный на несколько дюймов ниже вашего сантехнического прибора. Чтобы сливные трубы хорошо функционировали, возможно, вам придется сделать

1.3.3. Медные трубы Вариант установки и ремонта медной трубы более сложный, но и более надежный.Для самостоятельной работы рекомендую диаметр трубы 15 мм. Этим диаметром делается разводка по сантехническим приборам.Из инструментария и материала необходимо иметь: 1.

Трубы и радиаторы Трубы для доставки теплоносителя к радиаторам внутри дома изготавливаются из стали, меди, полимерных и металлополимерных труб; последние сейчас наиболее распространены.Если вы выбрали полимерные трубы, особое внимание уделите системе соединений

Дымовые трубы Устройство традиционной бани предполагает обязательное наличие дымохода. Он необходим для вывода из помещения дыма и газа. При отсутствии дымохода продукты сгорания и различные окиси будут оседать на поверхностях и загрязнять

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.

Sullivan D. Curran P.E., Executive Director Fiberglass Tank and Pipe,
Перевод: Царёва Анастасия
http://www.aquart-info.ru

Введение

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.

Следует также различать процесс наслаивания, осуществляемый вручную (hand lay-up), и изготовление стекловолокна на специальном оборудовании. Количество производителей, работающих по технологии ручного наслаивания, исчисляется тысячами. Они ориентируются на небольшие магазины, специализирующиеся, в основном, на товарах широкого потребления, таких как аксессуары для ванных комнат или детали прогулочных катеров. Число предпринимателей, производящих трубы на специальных установках, относительно невелико. Это довольно крупные промышленные компании, изготавливающие большие партии труб для нефтяной отрасли, торговли, промышленного и коммунального хозяйства, как в пределах страны (Прим. ред. – имеется в виду США), так и за рубежом.

Предыстория

До начала строительства трубопроводов нефть, предназначенную для перевозки, перекачивали непосредственно в деревянные бочки. Впоследствии при изготовлении трубопроводов стали использовать дерево, которое позже заменили сталью. Однако под воздействием соленой воды и нефти с высоким содержанием серы стальные трубопроводы быстро подвергались коррозии. Но несмотря на то, что стекловолокно было изобретено во время Второй Мировой Войны, первая труба, изготовленная из стекловолокна и эпоксидной смолы, появилась гораздо позже, поскольку технология ручного наслаивания, используемая лишь в некоторых отраслях химической промышленности, не могла заменить сталь в нефтедобывающей отрасли, так как не обеспечивала необходимой прочности и не была экономически эффективной.

Производство труб на специальном оборудовании

В 50-е годы центробежное литье стало первой промышленной технологией производства труб, пригодных для использования в химической отрасли, торговле и нефтедобывающей промышленности. Затем был открыт способ производства труб методом спиральной намотки стекловолокна на вращающуюся оправку.

В 60-е годы больших объемов достигло производство труб малого диаметра, давление которых достигало 450 psi (30,62 атм). Их полномасштабное использование началось в 1964 году, а впервые трубопроводы из таких труб были установлены на магистралях по добыче сырых нефтепродуктов.

Разработка норм и стандартов

В 1959 году организацией ASTM (American Society for Testing Materials) были изданы общепризнанные в масштабах страны стандарты и методы тестирования стекловолоконных труб. Первая версия ASTM D1694 «Стандарты Резьбы Для Армированных Термореактивных Стекловолоконных Труб» (Standard Specification for Threads for Glass Fiber Reinforced Thermosetting Resin Pipe) была разработана при сотрудничестве представителей компаний, производящих стекловолоконные трубы, а также компаний нефтяной и других отраслей промышленности.

В 1968 году Американский Институт Нефти (American Petroleum Institute - API) опубликовал первые стандарты для стеклопластиковых труб. Первый стандарт API, который назывался API 15LR Спецификация для Армированных Стекловолокном Термореактивных Труб на Основе Эпоксидной Смолы (Specification for Glass Fiber Reinforced Thermosetting Resin Line Pipe). В настоящее время ASTM и API выпускают многочисленные стандарты, инструкции и методики тестирования стекловолоконных труб.

Современное производство

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.

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).

Перспективы труб из стеклопластика

В настоящее время строительные и конструкторские фирмы могут использовать компьютерное программное обеспечение для создания более совершенных систем стекловолоконных трубопроводов. Программное обеспечение анализирует потоки жидкости и газа, исследует пролеты трубопроводов и конструкции упорных подушек, определяет химический состав и обрабатывает сведения, касающиеся установки трубопроводов. Эти программы облегчают различные вычисления, помогают в создании новых трубопроводных систем, а также позволяют определять и устранять неисправности ранее проложенных трубопроводов.

Возможно, в недалёком будущем нефтяной и газовой промышленностью будут востребованы трубы большего диаметра, выдерживающие более высокое давление, в связи с необходимостью решения проблем профилактики коррозии. Кроме того, появилась возможность конструировать трубы с использованием специальных технологий, препятствующих распространению огня. Это достигается с помощью специального огнестойкого покрытия. А в случае протекания жидкости по такому трубопроводу, такая система будет надежно функционировать как минимум 3 часа. Противопожарная и водоотталкивающая защита позволяет снижать вес стеклопластиковых труб. Это имеет большое значение при создании морских нефтепромысловых платформ. Сокращение веса конструкции позволяет производителю снизить себестоимость от 2-х до 4-х долларов за фунт (например, сэкономить до 750-ти тонн).
Стремительно развиваются бестраншейные технологии по прокладке микротоннелей без повреждения дорожного полотна и других наземных объектов.

Трубы из стеклопластика являются отличной альтернативой традиционным материалам, таким как сталь, и бетон. Имеют отличную прочность, стойкость к коррозии, отличаются малым весом, просты в эксплуатации и установке. У них гладкая поверхность, обеспечивающая более высокую скорость потока, что снижает потребление энергии.

Стекловолокно является распространенным типом для стеклопластика. Волокна могут быть случайным образом размещены, спрессованы в лист или вплетены в ткань. Пластиковая матрица может быть термореактивной полимерной матрицей, чаще всего на основе термореактивных полимеров, таких как эпоксидная смола, полиэфирная смола или виниловый эфир.

История

С середины и до конца 1980-х годов 20 века начался рост производства и применения подземных композитных труб большого диаметра. Технологические достижения в процессе намотки нитей, коррозионная стойкость и сильные рыночные факторы способствовали популярности стекловолоконной трубы. Определения того, что является трубой большого диаметра, могут варьироваться, но в целом размеры колеблются от 12 до 14 дюймов.

Композитная или стекловолоконная труба используется в широком спектре отраслей промышленности, таких как производство электроэнергии, нефтехимия и опреснение морской воды. Труба из стекловолокна устойчива к коррозии, имеет большой жизненный цикл, который зачастую превышает 30 лет, и является лучшей альтернативой стали и другим металлическим сплавам, ковкому чугуну и бетону. Согласно статистике, во всем мире работает более 60 000 км труб большого диаметра.

Область применения

Основные сферы использования:

Тепловое расширение и сокращение

Труба из стеклопластика имеет разное в диагональном и осевом направлении. В направлении окружности тепловое расширение примерно такое же, как у стали. Однако в осевом направлении тепловое расширение примерно в два раза больше, чем у стали.

Относительно низкий стекловолоконной трубы является преимуществом, которое следует учитывать при проектировании системы трубопроводов. Поскольку тепловые силы меньше, ограничительное оборудование (направляющие, анкеры) не должно быть таким же мощным и тяжелым, как для стальных трубопроводов. Существует некоторый рост из-за конечной нагрузки от давления в системе трубопроводов, но опыт показал, что это изменение длины не нужно учитывать при проектировании системы трубопроводов из стекловолокна. Системы композитных трубопроводов могут обрабатывать термические удары между максимальными номинальными рабочими температурами, если соединения труб не являются механическими.

Характерные особенности

Стекловолоконные трубы обладают следующими преимуществами:

• длительный срок службы благодаря отличной стойкости к коррозии и химическому воздействию (соленая вода, CO 2 , H 2 S, растворители, термальная и масляная вода);
• простота в обращении и небольшой вес (приблизительно ¼ веса стали);
• требуют меньше персонала и оборудования для установки;
• быстрая установка благодаря фитинговым соединениям и снижение затрат на установку;
• улучшенные характеристики потока благодаря плавному внутреннему покрытию и сниженному сопротивлению материалов.

Трубы из стеклопластика: технические характеристики

Главной причиной увеличения использования и популярности стекловолокна являются такие ключевые преимущества, как высокое соотношение прочности и веса, стабильность размеров, хорошие механические свойства, простота установки, снижение затрат на установку и обслуживание и общая долговечность в экстремальных условиях. Еще одно преимущество стекловолоконной трубы заключается в том, что она имеет более гладкую внутреннюю поверхность по сравнению с традиционными строительными материалами. Гладкое внутреннее отверстие противостоит масштабным депозитам и может создавать большой поток служебной жидкости в течение всего срока действия проекта.

При проектировании подземной трубы большого диаметра необходимо учитывать многие соображения: местные почвенные условия, глубину грунтовых вод, погребальные и живые нагрузки, отклонение из-за погрешности и рабочих температур, скорость и давление жидкости, потери напора из-за турбулентного потока, гидравлический молот, давление на изгиб и давление пульсации. Разработка надлежащей системы подземных трубопроводов представляет собой сложный процесс, который включает в себя обширные расчеты - дизайн продукта всегда должен выполняться квалифицированными инженерами.

Композитная стекловолоконная труба

При из стеклопластика используются различные эпоксидные и виниловые сложноэфирные смолы и, при необходимости, коррозионные барьеры для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик для любого практического применения. Широкий диапазон температур и давления позволяет наилучшим образом подобрать стекловолоконную трубу к требованиям конкретного применения.

Высоконапорные трубы из стеклопластика проверены временем, поскольку они десятилетиями эксплуатировались в суровых условиях и доказали свою долговечность и ценность. Первые образцы появились более 40 лет назад.

Преимущества композитных систем трубопроводов из стекловолокна:

• повышенное сопротивление коррозии/истиранию при воздействии сильных кислот;
• высокая прочность;
• пролеты труб аналогичны стальным аналогам;
• высококачественный поливинилхлорид для более высоких температур и длинных расстояний трубопровода;
• оптимальная замена для стальной трубы с наружным или коррозионным внутренним покрытием.

Диаметры стеклопластиковых труб варьируются в диапазоне от 1 до 72 дюймов.

Микробиологически индуцированная коррозия

Данная уязвимость является общей проблемой в промышленных процессах из-за присутствия микробов. Это в конечном итоге приводит к образованию щелей, с ячейками концентрации кислорода и ионов, что позволяет коррозии прогрессировать.

Если их не обработать при помощи набора для ремонта стеклопластика, системы трубопроводов будут значительно ослаблены, часто образуя отверстия в стенах труб, что приведет к утечкам и потере жидкости.

Обработка может быть выполнена путем защиты трубопроводов с или химической обработки жидкости, которая сама по себе может соединять коррозию.

Любой из этих методов требует дополнительных затрат, которые могут только задержать сбой.

Фитинги и аксессуары

Аксессуары для труб из стекловолокна изготовлены из смол эпоксидных и виниловых эфиров. Данные адгезивы обеспечивают наилучшую коррозионную стойкость и температурные характеристики.

Фитинги включают фланцы, муфты, тройники, редукторы, дренажные трубы, ремонтные комплекты, набор для ремонта стеклопластика и многое другое. Стекловолоконные трубы предназначены для тяжелых эксплутационных условий и подходят для широкого спектра химических веществ, указанных в руководстве по химическому сопротивлению стекловолокна.

Все фитинги поставляются с патрубком или фланцевым соединением для легкого монтажа в полевых условиях. Цены труб стеклопластиковых включают все необходимые для монтажа аксессуары и варьируются в диапазоне от 4 350 до 47 900 рублей за один погонный метр в зависимости от диаметра.

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 (0 С)

GRР трубы — усиленный стекловолокном композит на основе полиэфирной смолы

GRЕ трубы — усиленный стекловолокном композит на основе эпоксидной смолы

Стекловолоконные трубы GRР

• 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.

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.

5773 просмотра