Fiberglasrohre: vorteile, produktionstechnologie, standards

Was ist die Produktion von Rohren aus Fiberglas? Was sollten Glasfaserrohre laut GOST sein? Wie attraktiv sind ihre Eigenschaften gegenüber alternativen Lösungen? Versuchen wir, diese Fragen zu beantworten.

Rohrmuster mit Anschlüssen verschiedener Typen.

Was ist das

Was ist Fiberglas? Der Name vermittelt im Allgemeinen ein umfassendes Bild der Zusammensetzung des Materials: Das Bindemittel (Epoxidharz oder Polyesterharz) ist mit Glasfaser verstärkt. Die Verstärkung bietet Widerstand gegen Zug- und Biegebelastungen. Bindemittel sorgt für Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen.

Bitte beachten Sie: Die verwendeten Harze sind typische Duroplaste. Beim Aushärten treten irreversible chemische Veränderungen auf. Wenn ja - im Gegensatz zu Thermoplasten ist das Widerstandsschweißen von Produkten nicht möglich. Zum Verbinden von Rohren werden Leim, Flansche für Bolzen, Gewinde usw. verwendet.

Flanschverbindung der Glasfaserleitung.

Geschichte von

Die Produktionstechnologie entstand in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts, als die industrielle Produktion von Epoxidharzen begann. Wie bei jeder neuen Technologie war dies in der Anfangsphase nicht sehr beliebt: Die mangelnde Erfahrung bei der Verwendung von Glasfasern ergänzte den niedrigen Preis herkömmlicher Materialien (Stahl, Kupfer und Aluminium).

Um die Mitte der 60er Jahre begann sich das Bild jedoch zu ändern.

Was ist passiert?

  • Die Preise für Stahl und NE-Metalle stiegen.
  • Die kommerzielle Entwicklung von Offshore-Öl- und Gasfeldern hat begonnen. GFK-Schläuche (Schläuche) unterschieden sich günstig durch geringes Gewicht und vor allem Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metall: Der Kontakt mit Salzwasser verursachte im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten keine Schäden.
  • Schließlich standen auch die Glasfaserproduktionstechnologien selbst nicht still: Sie wurde billiger und langlebiger.

Das Ergebnis ließ nicht lange auf sich warten: Ende der 60er Jahre stieg die amerikanische Firma Ameron mit ihren Hochdruck-Glasfaserrohren zunächst in den nordamerikanischen und dann in den Nahen Osten ein. In den 80er Jahren wurden europäische und etwas später sowjetische (später russische) Hersteller gegründet.

Ameron-Produkte sind trotz der Präsenz einheimischer Hersteller auf dem russischen Markt immer noch gefragt.

Vorteile

Als hat Glasfaser an Popularität gewonnen?

Die Liste der Vorteile ist nicht zu groß, sieht aber sehr überzeugend aus.

  1. Vor dem Hintergrund hochlegierter und rostfreier Stähle sehr günstig.
  2. Beständigkeit gegen Korrosion und aggressive Medien.

Es ist sinnvoll: Wenn besonders aggressive Flüssigkeiten transportiert werden müssen, werden die Rohrleitungselemente mit Hochdruckpolyethylen ausgekleidet.

  1. Geringes Gewicht. Die spezifische Festigkeit von Glasfaser (Festigkeit bezogen auf die Dichte) ist 3,5-fach höher als die von Stahl; Daher unterscheiden sich Strukturen gleicher Festigkeit dieser Materialien um ein Vielfaches.
Bei derselben Wandstärke wie das Stahlrohr ist Glasfaser in seiner Festigkeit nur geringfügig unterlegen.
  1. Die Möglichkeit, Material mit gewünschten mechanischen Eigenschaften aufgrund eines bestimmten Verstärkungsschemas zu erhalten. Zum Beispiel bietet die Spiralringwicklung aus Glasfaser die höchste Widerstandsfähigkeit gegen Innendruck.

Produktion

Was ist die Produktion von Glasfaserrohren?

Bis heute gibt es vier Haupttechnologien ihrer Herstellung.

Name Beschreibung
Extrusion Das Harz wird mit einem Härter und geschnittenem Fiberglas gemischt und anschließend durch ein ringförmiges Loch extrudiert. Technologisch ist die Produktion billig, aber das Fehlen eines regelmäßigen Verstärkungsrahmens beeinflusst die Endfestigkeit der Produkte.
Pultrusion Die Röhre wird zwischen den inneren und äußeren Dornen gebildet. Beide Oberflächen sind perfekt; Eine Reihe technologischer Einschränkungen erlaubt es jedoch nicht, Rohre mit großem Durchmesser und hohem Arbeitsdruck herzustellen.
Zentrifugalformung Die Verstärkung ist eine fertige Hülse aus Fiberglas, die durch Fliehkräfte gegen die Oberfläche einer rotierenden Form gedrückt wird. Sie tragen auch zu einer gleichmäßigen Verteilung des Harzes in den zukünftigen Wänden bei. Der Hauptvorteil der Technologie ist die Möglichkeit, eine glatte Oberfläche zu erhalten. Der Hauptnachteil ist die Energieintensität und dementsprechend hohe Kosten.
Wicklung Faserimprägnierte Glasfasern (Faden, Band oder Stoff) werden auf einen zylindrischen Dorn aufgewickelt. Ausrüstungen für die Herstellung von Glasfaserrohren im Wickelverfahren sind aufgrund der relativen Einfachheit und hohen Leistungsfähigkeit am gebräuchlichsten.
Produktionsschema nach dem Pultrusionsverfahren.

Die letztgenannte Produktionsweise hat sozusagen mehrere Unterarten. Lass uns sie kennenlernen.

Spiralringwicklung

Der Stapler - ein Ring mit mehreren imprägnierten Fadenzuführmechanismen - bewegt sich entlang eines rotierenden Dorns hin und her. Bei jedem Durchgang wird eine Faserlage mit konstantem Abstand gelegt; Wie wir uns erinnern, ermöglicht das Ringschema der Verlegung die maximale Rohrfestigkeit beim Bruch.

Merkwürdig: Die Vorspannung des Fadens wirkt sich auch günstig auf die Endfestigkeit des Produkts aus und verhindert das Auftreten von Rissen unter Biegungsbelastung.

Das Spiralring-Wickelverfahren wird zur Herstellung von für hohe Betriebsdrücke ausgelegten Rohrleitungen, Strukturbauteilen (einschließlich Verbundträgern für die Kraftübertragung) und sogar der Rumpf von Raketentriebwerken verwendet.

Spiralringwickelmaschine herstellen.

Spiralbandwicklung

Der Unterschied zum vorherigen Verfahren besteht nur darin, dass der Stapler in einem Durchgang ein schmales Band aus einem Dutzend oder zwei Fasern bildet. Dementsprechend erfordert die Bildung einer kontinuierlichen Verstärkung viel mehr Durchgänge; Die Verstärkung selbst ist etwas weniger dicht. Der Hauptvorteil des Verfahrens ist viel einfacheres und dementsprechend günstiges Gerät.

Längsquerwicklung

Der Hauptunterschied zu den bisherigen Schemata besteht darin, dass das Wickeln kontinuierlich erfolgt: Der Stapler legt gleichzeitig die Längs- und Querfäden ab. Es scheint, dass dies die Technologie vereinfachen und verbilligen sollte; Es gibt jedoch ein rein mechanisches Problem.

Der Dorn, auf den das zukünftige Rohr aufgewickelt wird, dreht sich; Wenn dies der Fall ist, müssen sich auch die Spulen drehen, von denen der Faden der Längsverstärkung abgewickelt wird. Je größer der Durchmesser des Rohrs ist, desto größer müssen auch die Spulen sein.

Längs-Querwickler.

Schräge Längs-Längswicklung

Diese Lösung wurde zu Lebzeiten der Sowjetunion in Kharkov entwickelt und wurde ursprünglich zur Herstellung von Raketengranaten verwendet. Später wurde es im gesamten postsowjetischen Raum verbreitet.

Was ist die Essenz der Methode?

  • Der Stapler bildet ein breites Band aus parallelen, mit Bindemittel imprägnierten Fasern.
  • Das Band wird vor dem Aufwickeln auf den Dorn ohne Imprägnierung mit einem Faden vorgewickelt, um anschließend eine axiale Verstärkung zu bilden. Die im Band gesammelten Fäden bilden jeweils eine Querverstärkung: Das Band wird quer zur Dornachse gelegt.
  • Nach dem Verlegen werden die Rollen gerollt, die Verstärkung versiegelt und überschüssiges Bindemittel verdrängt.

Was ist der Vorteil eines solchen Schemas?

  • Die Möglichkeit einer kontinuierlichen Produktion. In einem Durchgang können Sie beliebig dicke Wände formen, indem Sie einfach die Überlappung des Bandes ändern.
  • Hohe leistung.
  • Die Möglichkeit, Glasfaserrohre mit großem Durchmesser herzustellen (theoretisch - ohne Einschränkungen der maximalen Größe). Die Abmessungen sind nur durch die Größe des Dorns begrenzt.
  • Extrem hoher Glasfaseranteil im fertigen Material. Sie beträgt 85% gegenüber 45-65% bei alternativen Methoden. Dies beeinflusst sowohl die Endfestigkeit als auch die Entflammbarkeit des Produkts.
Querschnitt - Längswicklung.

Standards

Die Produktion von Produkten, die für uns von Interesse sind, wird durch zwei regulatorische Dokumente geregelt:

  1. GOST R 53201-2008 enthält technische Bedingungen für die Herstellung von Rohren mit einem Durchmesser von 50-200 mm an Gewindeanschlüssen.
  2. GOST R 54560-2011 wurde unter Beteiligung von NTT LLC (New Pipe Technologies) entwickelt und beschreibt die Details von glasfaserverstärkten Duroplasten.

Wir untersuchen die grundlegenden Bestimmungen der Dokumente.

GOST R 53201-2008

Der Standardmodus für die Pipeline ist wie folgt:

  • Temperatur - von -60 bis + 60 ° C.
  • Relative Luftfeuchtigkeit - bis zu 100%.
  • Die Temperatur der transportierten Flüssigkeit beträgt bis zu + 110 ° C.
  • Arbeitsdruck - von 3,5 bis 27,6 MPa.

Für die von der Norm beschriebenen Produkte werden folgende Verwendungen bereitgestellt:

  1. Transport von Öl und Gaskondensat.
  2. Transport von Salzlösungen (einschließlich Meerwasser).
  3. Der Bau von Hubsäulen.
  4. Befestigungsbohrungen für verschiedene Zwecke.
Demontiertes Gehäuse.
  1. Aufrechterhaltung des Reservoerdrucks bei der Entwicklung von unterirdischen Lagerstätten.
  2. Technische und Trinkwasserversorgung.

Der Standard unterscheidet drei Arten von Rohren:

Bezeichnung Entschlüsselung
NK Pumpenkompressor
Oh! Stauchen
L Linear

Wie können die Durchmesser von Glasfaserrohren, die gemäß GOST R 53201-2008 hergestellt wurden, und deren sonstige Merkmale sein?

Pumpen und Gehäuse

Innendurchmesser, mm Nenndruck, MPa Mindestwandstärke, mm Gewicht pro Meter, kg
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
Im Fotofaserglasschlauch der Hochdruck.

Linear

Innendurchmesser, mm Nenndruck, MPa Mindestwandstärke, mm Gewicht pro Meter, kg
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

Neben den Rohrgrößen enthält das Dokument detaillierte Anweisungen zur Herstellung von Formstücken mit Angabe der Grundabmessungen, Anforderungen an das Aussehen, maximale Toleranzen und Kennzeichnung aller Produkte.

GOST R 54560-2011

Die Norm beschreibt Rohrleitungen, die wesentlich milder betrieben werden als die oben beschriebenen Bedingungen:

  • Betriebsdruck - bis zu 3,2 MPa;
  • Mediumstemperatur - bis zu 35 ° C;
  • Transportierte Flüssigkeiten - Wasser, Wasserlösungen und Abwasserleitungen (Haushalt und Industrie).
Weiche Anforderungen an die Festigkeit ermöglichen es, Wände mit geringer Dicke zu handhaben.

Wichtig: Die Maßnahme von GOST gilt nicht für Rohrleitungen für die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung.

Im Rahmen des Dokuments werden Produkte nach folgenden Kriterien klassifiziert:

  • Durchmesser (DN). Der Wertebereich reicht von 300 bis 3000 Millimeter.
  • Nenndruck (PN). Für drucklose Rohre ist das PN-Konzept selbst eher willkürlich und wird mit 0,1 bis 0,4 MPa angenommen. Für den Druck werden Werte von 0,6, 1,0, 1,6, 2,0, 2,5 und 3,2 MPa benötigt.
  • Nennsteifigkeit (SN). Es wird auch in Megapascal gemessen und kann 1250, 2500, 5000 und 10000 betragen.

Bitte beachten Sie: Wenn Sie ein Fiberglas-Abwassersystem mit eigenen Händen verlegen, ist zu bedenken, dass SN 1250-Rohre grundsätzlich nicht für die unterirdische Installation empfohlen werden, und es wird empfohlen, SN 2500 in Trays zu legen.

Für die Installation unter der Erde werden dickwandige Rohre mit hoher Steifigkeit verwendet.

Das Dokument enthält wie das vorige Dokument die Hauptabmessungen aller Arten von Beschlägen und die Anforderungen an Aussehen, Festigkeit, Markierung und Bewehrungsmethoden.

Fazit

Natürlich haben wir in unserem Material nur einen kleinen Teil eines sehr umfangreichen Themas der Verwendung von Fiberglas angesprochen. Wir haben nicht herausgefunden, ob es möglich ist, Glasfaserrohre zum Heizen oder für häusliches Abwasser zu verwenden. Einige dieser Fragen betreffen das Video in diesem Artikel. Erfolge!

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