Hvordan vælger man glasfiberrør: produktionsspecifikationer og oversigt over førende producenter

Takket være kombinationen af glas og polymerers positive egenskaber har glasfiberrør fået næsten ubegrænsede anvendelsesmuligheder – fra etablering af ventilationskanaler til nedlægning af petrokemiske ruter.

I denne artikel ser vi på de vigtigste egenskaber ved glasfiberrør, mærkning, fremstillingsteknologier for polymerkompositten og sammensætningen af bindemiddelkomponenter, som bestemmer komposittens anvendelsesområde.

Vi vil også give vigtige udvælgelseskriterier og fokusere på de bedste producenter, da producentens tekniske kapacitet og omdømme spiller en væsentlig rolle for produktkvaliteten.

Generelle egenskaber ved glasfiber

Glasfiber er et plastisk materiale, der indeholder glasfiberkomponenter og et bindemiddelfyldstof (termoplastiske og hærdeplastpolymerer). Ud over en relativt lav densitet har glasfiberprodukter gode styrkeegenskaber.

I de sidste 30-40 år er glasfiber blevet brugt i stor stil til fremstilling af rørledninger til forskellige formål.

Polymerkompositten er et værdigt alternativ til glas, keramik, metal og beton ved fremstilling af konstruktioner beregnet til ekstreme driftsforhold (petrokemi, luftfart, gasudvinding, skibsbygning osv.)

Rørledningerne kombinerer egenskaberne fra glas og polymerer:

1. Lav vægt. Den gennemsnitlige vægt af glasfiber er 1,1 g/cm³. Til sammenligning er den samme parameter for stål og kobber meget højere – henholdsvis 7,8 og 8,9. På grund af letheden letter det monteringsarbejdet og transporten af materialet.
2. Korrosionsbestandighed. Komposittens bestanddele har lav reaktivitet og udsættes derfor ikke for elektrokemisk korrosion og bakteriel nedbrydning. Denne egenskab er et afgørende argument for glasfiber til underjordiske tekniske net.
3. Høje mekaniske egenskaber. Komposittens absolutte brudstyrke er lavere end ståls, men den specifikke styrkeparameter overgår betydeligt termoplastiske polymerer (PVC, HDPE).
4. Vejrbestandighed. Temperaturområde (-60 °C til +80 °C), behandling af rør med et beskyttende lag af gelcoat sikrer modstandsdygtighed over for UV-stråler. Derudover er materialet vindbestandigt (op til 300 km/t). Nogle producenter angiver seismisk modstandsdygtighed for rørarmaturer.
5. Brandmodstand. Ikke-brændbart glas er hovedkomponenten i glasfiberforstærket plast, derfor er materialet svært antændeligt. Ved forbrænding frigives ingen giftig dioxin.

Glasfiberforstærket plast har lav varmeledningsevne, hvilket forklarer dets varmeisoleringsegenskaber.

Ulemper ved kompositrør: modtagelighed for slibende slid, dannelse af kræftfremkaldende støv som følge af mekanisk bearbejdning, og højere omkostninger sammenlignet med plast.

I takt med at de indre vægge slides, blottes og brækkes fibre af – partikler kan komme ind i det transporterede medium.

Fremstillingsteknologier for glasfiberrør

De fysisk-mekaniske egenskaber af det færdige produkt afhænger af produktionsteknikken. Kompositarmatur fremstilles med fire forskellige metoder: ekstrudering, pultrudering, centrifugalbøsning og vikling.

Teknologi #1 — ekstrudering

Ekstrudering er en teknologisk proces, der er baseret på kontinuerlig presning af en pastaagtig eller højviskos materiale gennem et formværktøj. Harpiks blandes med knust glasfiber og plastisk hærdemiddel, og derefter fødes den ind i ekstruderen.

Det færdige produkt har ikke en kontinuerlig forstærkningsramme, da bindemidlet fyldes med glasfiber tilfældigt. Fraværet af 'armeringsbælte' påvirker reduktionen af rørets styrke.

En højproduktiv ekstruderingslinje gør det muligt at opnå rammeløse kompositprodukter til en lav pris, men efterspørgslen er begrænset på grund af de lave mekaniske egenskaber. Basen af polymermatrixen er polypropylen og polyethylen.

Teknologi #2 — pultrusion

Pultrusion er en teknologi til fremstilling af kompositlange elementer med lille diameter og konstant tværsnit. Ved at passere gennem en opvarmet formdyse (+140 °C) 'trækkes' dele af glasfiberstof, der er imprægneret med termohærdende harpiks.

I modsætning til ekstruderingsprocessen, hvor tryk er den afgørende påvirkning, spiller trækkraften denne rolle i pultrusionsaggregatet.

De vigtigste arbejdsenheder i en pultrusionsinstallation: fiberfødesystem, polymerbeholder, præformeringsapparat, termopresseform, trækbånd og skæremaskine

Den teknologiske proces:

1. Fibertråde fra spoler fødes ind i polymerbadet, hvor de imprægneres med termoplastiske harpikser.
2. De behandlede fibre passerer gennem præformeringsanlægget - trådene rettes ud og får den ønskede form.
3. Den uherdede polymer kommer ind i dysen. Ved hjælp af flere varmelegemer skabes en optimal tilstand til polymerisering, og trækhastigheden vælges.

Det hærdede produkt trækkes ud af trækmaskinen og saves i segmenter.

Særlige kendetegn ved pultrusionsteknologi:

• tilladte polymerer til forarbejdning – epoxy-, polyesterharpikser, vinyl;
• trækhastighed – anvendelse af innovative optimerede 'pultrusionspolymerer' gør det muligt at øge trækhastigheden til 4-6 m/min. (standard – 2-3 m/min.);
• arbejdsområde: minimum – 3,05*1 m (trækkraft op til 5,5 t), maksimum – 1,27*3,05 m (trækkraft – 18 t).

Resultatet er et rør med perfekt glatte ydre og indre vægge, og styrkeegenskaberne er også på et højt niveau.

Egenskaber for glasfiber fremstillet ved pultrusion: brudspænding ved bøjning – 700-1240 MPa, varmeledningsevne – 0,35 W/m²°C, elasticitetsmodul ved træk – 21-41 GPa

Metodens ulemper vedrører ikke kvaliteten af det oprindelige produkt, men selve teknologien. Argumenter imod: høje omkostninger og lang produktionsproces, umulighed af at fremstille rør med stor diameter, designet til betydelige belastninger.

Teknologi #3 — centrifugalflydning

Det schweiziske firma Hobas udviklede og patenterede teknikken til centrifugaldannelse. I dette tilfælde sker produktionen fra rørets ydervæg til indervæg ved hjælp af en roterende form. Rørledningen består af: knuste glasstråler, sand og polyesterharpikser.

Råkomponenterne føres ind i en roterende matrice – strukturen af rørledningens ydre overflade dannes. Under produktionen blandes faste komponenter, fyldstof og glasfiber i den flydende harpiks – under påvirkning af en katalysator sker polymeriseringen hurtigere.

Resultatet er dannelse af flerlags glatte vægge. Takket være teknikken med centrifugalt 'sprøjtning' er rørstrukturen monolitisk, homogen uden delaminering og gasformige partikler.

Yderligere fordele:

• høj dimensionel nøjagtighed af det oprindelige produkt (det indre tværsnit af den roterende form svarer til den færdige varers ydre diameter);
• mulighed for at støbe en væg af enhver tykkelse;
• høj ringstivhed af polymerkompositten;
• opnåelse af en glat overflade udvendigt og indvendigt på rørfittingen.

Ulempen ved centrifugalfremstilling af glasfiberrør er energiforbruget og den høje pris på slutproduktet.

Teknologi #4 — progressiv vikling

Den mest populære teknik er kontinuerlig vikling. Røret skabes ved skiftende vekslen mellem dorn med glasfiber og polymerer med afkølingsprocesser. Produktionsmetoden har flere undertyper.

Spiral-ring teknik

Fiberlæggeren er en speciel ring, langs hvis omkreds der er dyser med tråde.

Arbejdselementet bevæger sig kontinuerligt langs aksen af den bevægelige dorn og fordeler fibrene langs skruelinjer.

Ved ændring af dornens rotationshastighed og læggerens bevægelse ændres vinklen for glasfiberarrangementet. Ved rørenden arbejder ringen i 'revers' tilstand og lægger trådene med minimal hældning.

De vigtigste fordele ved metoden:

• ensartet styrke over hele overfladen af rørledningen;
• fremragende modstandsdygtighed over for trækbelastninger – revner er udelukket;
• fremstilling af produkter med variabel diameter og tværsnit med kompleks konfiguration.

Denne teknik gør det muligt at opnå højstyrke rør, designet til drift under højt tryk (pumpe-kompressor ingeniørnetværk).

Spiral-bånd vikling

Teknikken svarer til den foregående, forskellen er, at læggeren leverer et smalt bånd af fibre. Et tæt forstærkningslag opnås ved at øge antallet af gennemløb.

Produktionen bruger billigere udstyr end ved spiral-ring-metoden, men båndviklingen har et par store ulemper:

• begrænset produktivitet;
• Løs fiberlægning reducerer rørledningens styrke.

Spiral-båndmetoden er relevant ved fremstilling af rørdele til lavt, moderat tryk.

Længde-tværretningsmetoden

Der udføres kontinuerlig vikling – læggeren placerer længde- og tværgående fibre samtidigt. Der er ingen reverserende bevægelse.

Under den roterende dorn bruges bevægelige spoler, der tilfører længdegående forstærkningsfibre. Ved fremstilling af store rør kræves et stort antal spoler.

Metodens egenskaber:

• bruges hovedsageligt ved fremstilling af rør med diameter op til 75 mm;
• der er mulighed for at spænde aksiale tråde, hvorved der opnås styrke som ved spiralmetoden.

Længde-tværretningsteknologien er meget produktiv. Maskinerne gør det muligt at ændre forholdet mellem aksial og ringarmering i et bredt spektrum.

Skrålags tværgående-længdegående teknologi

Kharkiv-ingeniørernes udvikling er efterspurgt blandt indenlandske producenter. Ved skrålagsvikling fører læggeren et 'slør' ud, bestående af et bundt bindetråde. Båndet tilføres dornen i en lille vinkel med overlap af den forrige vinding – der dannes ringarmering.

Efter behandling af hele dornen rulles fibrene med ruller – rester af bindepolymerer fjernes, og armeringsbeklædningen komprimeres.

Rulning gør det muligt at opnå minimalt nødvendigt plastindhold. Glasandelen i den hærdede komposit er omkring 80% – et optimalt resultat, der sikrer høj styrke og lav antændelighed.

Egenskaber ved skrålagsrulning:

• tætheden af glasfiberlægning;
• ubegrænset diameter af producerede rør;
• høje dielektriske egenskaber på grund af fravær af kontinuerlig armering langs aksen.

Elasticitetsmodulet for 'skrålags' glasfiber er lavere end den tilsvarende parameter for andre teknikker. På grund af risikoen for interlaminære revner er metoden ikke anvendelig ved fremstilling af rørledninger under højt tryk.

Valgparametre for glasfiberrør

Valget af glaskompositrør er baseret på følgende kriterier: stivhed og designtryk, type af bindemiddelkomponent, konstruktionsmæssige egenskaber af væggene og samlingsmetode. Væsentlige parametre er angivet i medfølgende dokumenter og på hvert rør – forkortet mærkning.

Stivhed og nominelt tryk

Glassfiberplastens stivhed bestemmer materialets evne til at modstå ydre belastninger (jordens vægt, transportbevægelse) og tryk på væggene indefra. Ifølge ISO-standardisering klassificeres rørarmaturer i flere stivhedsklasser (SN).

Maksimalt tilladt arbejdstryk for hver af klasserne: SN 2500 – 0,4 MPa, SN 5000 – 1 MPa, SN 10000 – 2,5 MPa

Stivhedsgraden stiger med stigende vægtykkelse af glasfiberrørledningen.

Klassificering efter nominelt tryk (PN) viser produkternes graduering i forhold til sikkert væsketryk ved temperatur +20 °C i hele levetiden (ca. 50 år). Måleenheden for PN er MPa.

Nogle producenter, f.eks. Hobas, angiver kombinerede egenskaber for to parametre (tryk og stivhed) med en brøk. Rør med arbejdstryk 0,4 MPa (klasse PN – 4) med stivhedsgrad (SN) på 2500 Pa vil blive mærket – 4/2500.

Type af bindemiddelmateriale

Rørets driftsegenskaber afhænger i høj grad af typen af bindemiddel. I de fleste tilfælde anvendes polyester- eller epoxyadditiver.

Egenskaber ved polyesterbindemidler

Væggene er dannet af varmehærdende polyesterharpikser, forstærket med glasfiber og sandadditiver.

De anvendte polymerer har vigtige egenskaber:

• lav toksicitet;
• hærdning ved stuetemperatur;
• pålidelig binding til glasfibre;
• kemisk inerthed.

Kompositrør med polyesterpolymerer er ikke modtagelige for korrosion og aggressive miljøer.

Anvendelsesområde: bygningsservice, vandindtag, rørledning til rensningsanlæg, industri- og husholdningskloakering. Driftsbegrænsninger: temperatur over +90 °C, tryk over 32 atmosfærer.

Egenskaber ved epoxyharpiks

Bindemidlet giver materialet øget styrke. Temperaturgrænsen for kompositter med epoxy er op til +130 °C, maksimalt tryk – 240 atmosfærer.

En yderligere fordel er næsten nul varmeledningsevne, så de samlede ledninger kræver ikke yderligere isolering.

Rør i denne klasse koster mere end polyesterprodukter. Som regel anvendes glasfiberrørledninger med epoxybindemiddel i olie- og gas-, petrokemisk industri samt ved etablering af havninfrastruktur.

Konstruktion af kompositrørsvægge

Efter konstruktion skelnes der mellem enkelt-, dobbelt- og trelags glasfiberrør.

Egenskaber ved enkeltlagsprodukter

Rør har ikke et beskyttende foret lag, hvilket gør dem billige. Egenskaber ved rørarmatur: umulighed for brug i regioner med komplekst terræn og barskt klima.

Disse produkter kræver også forsigtig installation – gravning af en stor rende, anlæggelse af en sandpude. Men estimatet for installationsarbejdet stiger som følge heraf.

Kendetegn ved dobbeltlagsrør

Produkterne er indvendigt foret med en filmbelægning – polyethylen af højtrykstype. Beskyttelsen forbedrer kemisk resistens og tætheden af rørledningen under eksterne belastninger.

Men brugen af armaturer i olierørledninger har afsløret svage punkter ved dobbeltlagsvarianter:

• utilstrækkelig vedhæftning mellem det konstruktive lag og foringen – brud på væggenes monolititet;
• forringelse af beskyttelsesfilmens elasticitet ved minusgrader.

Ved transport af gasformige medier kan foringen løsne sig.

Formålet med dobbeltlagsrørledningen er at transportere afgassede masser. Kompositrør er velegnede til pumpning af spildevand og til kloak- og vandforsyningsledninger.

Parametre for trelagsrør

Glasfiberrørets struktur:

1. Ydre polymerlag (tykkelse 1-3 mm) – forbedring af mekanisk og kemisk modstand.
2. Strukturlag – et konstruktionslag, som er ansvarlig for produktets styrke.
3. Liner (tykkelse 3-6 mm) – indvendig skal af glasfiber.

Det indre lag sikrer glathed, tæthed og udjævner cykliske udsving i indvendigt tryk.

De fysisk-mekaniske egenskaber ved trelags glasfiberrør gør det muligt at bruge dem i forskellige industrier til transport af gas- og væskemiljøer.

Metode til samling af glasfiberrørledning

Efter samlingsmetode opdeles sortimentet af kompositrørarmaturer i 4 grupper.

Gruppe nr. 1 – muffe-tapforbindelse

Elastiske gummipakninger monteres i modsvarende riller på rørenes endetapper. Monteringsringe dannes på elektronisk styret udstyr, hvilket sikrer præcis placering og dimensioner.

Afhængigt af placeringen af det tekniske netværk og typen af transportmedium vælges typen af gummipakning. Rørarmaturen leveres med de nødvendige ringe.

Gruppe nr. 2 – muffe-tapforbindelse med tætning og lås

Ved anlæggelse af en jordledning skal virkningen af aksiale kræfter på rørledningen kompenseres. Til dette formål placeres en låsning ud over tætningen. Elementet fremstilles af metalwire, polyvinylchlorid eller polyamid.

Låsningen monteres i ringformede riller gennem muffehullet på tappens endestykke. Begrænseren forhindrer aksial forskydning af ledningselementerne.

Gruppe nr. 3 – flangesamling

Samling af kompositrørledning med fittings eller metalrør. Tilslutningsdimensionerne for glasfiberflanger reguleres af GOST 12815-80.

Til flangefastgørelse ved rørets base er der foreskrevet en speciel 'stop' med huller til fastgørelseselementer. Bredden af samlingsflangerne afhænger af rørledningens parametre.

Gruppe nr. 4 – limfastgørelse

Ikke-adskillelig samlingsmetode – på endestykkerne påføres en blanding af armerende glasmaterialer med tilsætning af polyesterkomponent til 'kold' hærdning. Metoden sikrer styrke og tæthed af ledningen.

Mærkning af det beskyttende indre lag

Produktionsmetoden for rørprodukter gør det muligt at fremstille emner med forskellig sammensætning af det indre lag, som bestemmer ledningens modstandsdygtighed over for det transporterede medium.

Sortimentet er opdelt i 4 grupper. Glasfiberrør i kategori HP tåler roligt regelmæssig pumpning af væske op til +90 °C, mens den tilladte pH-værdi ikke må overstige 14.

Indenlandske producenter anvender følgende mærkning af beskyttende belægninger.

Bogstavbetegnelsen angiver det tilladte anvendelsesområde:

• A – transport af væske med slibemidler;
• P – tilførsel og afledning af koldt vand, herunder drikkevand;
• Kh – tilladt anvendelse i kemisk aggressive gas- og væskemiljøer;
• G – systemer til varmt brugsvand (grænse 75 °C);
• S – andre væsker, herunder med forhøjet surhedsgrad.

Beskyttelsesbelægningen påføres i et lag på op til 3 mm.

Oversigt over produkter fra førende producenter

Blandt mangfoldigheden af de præsenterede produkter er der autoritative mærker med mange års positivt ry. Til disse hører produkter fra virksomheder: Hobas (Schweiz), Steklokomposit (Rusland), Amiantit (koncern fra Saudi-Arabien med produktionsfaciliteter i Tyskland, Spanien, Polen), Ameron International (USA).

Unge og lovende producenter af kompositglasfiberrør: Poliek (Rusland), Arpipe (Rusland) og Zavod stekloplastikovykh trub (Rusland).

Producent #1 — mærket HOBAS

Fabrikkerne af varemærket ligger i USA og mange europæiske lande. Hobas-gruppens produkter har opnået verdensomspændende anerkendelse for fremragende kvalitet. GRT-rør med polyesterbindemiddel er fremstillet ved centrifugelstøbning af glasfiber og umættede polyesterharpikser.

Hobas rørsystemer anvendes bredt i kloak-, dræn- og vandforsyningsanlæg, industrielle rørledninger og vandkraftværker. Overjordisk lægning, mikro tunnel og trækmetode er tilladt.

Egenskaber for Hobas kompositrør:

• Diameter – 150-2900 mm;
• SN-stivhedsklasse – 630-10.000;
• PN-trykniveau – 1-25 (PN1 – trykløs rørledning);
• Tilstedeværelse af indvendig anti-korrosionsbelægning;
• Bestandighed over for sure miljøer i et bredt pH-område.

Produktion af fittings er etableret: knæ, overgange, flange rørstykker og t-stykker.

Producent #2 — virksomheden Steklokompozit

Virksomheden 'Steklokomposit' har etableret en produktionslinje for glasfiberrør Flowtech, produktionsteknikken er kontinuerlig vikling.

Udstyr med dobbelt tilførsel af harpiksmaterialer er i brug. Højteknologiske harpikser tilføres til indre lags opbygning, mens en billigere blanding tilføres til strukturlaget. Metoden muliggør rationalisering af materialeforbrug og billiggørelse af produkterne.

Flowtech rørsortiment – 300-3000 mm, PN-klasse – 1-32. Standardlængder – 6, 12 m. Efter ordre er produktion inden for 0,3-21 m mulig.

Producent #3 — mærket Amiantit

Hovedkomponenterne i Flowtite-rør fra Amiantit: glasfiber, polyesterharpiks, sand. Den anvendte teknik er kontinuerlig vikling, som sikrer skabelse af en flerlags rørledning.

Glasfiberstrukturen omfatter seks lag:

• ydre vikling af nonwoven bånd;
• styrkelag – hakket glasfiber + harpiks;
• mellemlag – glasfiber + sand + polyesterharpiks;
• gentaget styrkelag;
• foring af glastråde og harpiks;
• beskyttende lag af nonwoven glasfiber.

Udførte undersøgelser viste høj slidstyrke – efter 100.000 cyklusser med grusbehandling udgjorde tab af beskyttende lag 0,34 mm.

Flowtite-produkters styrkeklasse – 2500 – 10000, efter ordre er fremstilling af SN-30000 rør mulig. Driftstryk – 1-32 atmosfærer, maksimal strømningshastighed – 3 m/s (for rent vand – 4 m/s)

Producent #4 — virksomheden Poliek

OOO 'Polijek' producerer forskellige modifikationer af rørprodukter Fpipes af glasfiber. Fremstillingsteknikken (kontinuerlig skrålaget længde-tværgående vikling) muliggør skabelse af trelags rør op til 130 cm i diameter.

Polymere kompositmaterialer anvendes ved fremstilling af foringsrør, dele af vandløftesøjler, vandforsyningsrørledninger og varmesystemer.

Sortiment af kloakglasfiberrør – 62,5-300 mm, højtryksprodukter – 62,5-200 mm, ventilationskanaler – 200-300 mm, brøndforinger – 70-200 mm

Udover glasfiberrør findes der på markedet mange produkter af andre materialer – stål, kobber, polypropylen, metal-plast, polyethylen osv. Disse, på grund af deres mere overkommelige pris, bruges aktivt i forskellige private anvendelsesområder – installation af varmesystemer, vandforsyning, kloakering, ventilation og så videre.

Læs om egenskaberne ved rør af forskellige materialer i vores følgende artikler:

• Metal-plastrør: typer, tekniske egenskaber, montagefunktioner
• Polypropylenrør og fittings: typer af PP-produkter til samling af rørledninger og forbindelsesmetoder
• Plast ventilationsrør til emhætte: typer, egenskaber, anvendelse
• Kobberrør og fittings: typer, mærkning, særlige forhold ved opsætning af kobberrørssystem
• Stålrør: typer, sortiment, overblik over tekniske egenskaber og installationsdetaljer

Konklusioner og nyttig video om emnet

Fremstillingsteknologi og anvendelighed af glasfiberrør:

Sammenligning af teknikker til kontinuerlig og periodisk fibervikling:

I privat boligbyggeri bruges glasfiberrør ret sjældent. Hovedårsagen er den høje pris sammenlignet med plastalternativer. Men i industrien har man værdsat kompositens kvaliteter, og skifter i stor stil slidte metalrør ud med glasfiberrør.

Har du stadig spørgsmål efter at have læst vores artikel? Stil dem i kommentarfeltet – vores eksperter vil forsøge at give et udtømmende svar.

Eller måske vil du gerne supplere materialet med aktuelle data eller eksempler fra din egen erfaring? Skriv venligst din mening under denne artikel.