4. Армированные трубы

В качестве основы армирования применяют эпоксидные и феноловые смолы, полиэфиры и т. д. Смолы обла­дают высокими механически­ми характеристиками (относи­тельное удлинение при разры­ве 5%) и химической стойкостью; максимальная рабочая темпера­тура - до 120°С. Пластмассовые трубы армируют металлом, сте­кловолокном и различными нитя­ми: полиэфирными, арамидными и др. Наиболее широкое при­менение пластмассы, армиро­ванные стекловолокном, получи­ли в начале 60-х годов. В настоящее время из них изготавлива­ются трубы нефтяного сортамен­та для различных видов работ на промысле.

Для армирования труб используют высокопрочные материалы - стальную проволоку, ленту, стекловолокно или синтетические нити, что увеличивает прочность, обеспечивающую повышение рабочего давления трубопровода, сохраняет его эксплуатационные параметры (рабочее давление, температура эксплуатации, срок службы), снижение материалоемкости и, как следствие, стоимости.

Армирование в 20-100 раз повышает прочность термопласти­ка в направлении волокон. Арми­рованные трубы устойчивы к воз­действию различных агрессивных сред при повышении температуры до 100°С. По устойчивости к кор­розии с пластмассовыми армиро­ванными трубами можно сравнить только нержавеющую сталь. Проч­ность материала определяется в основном прочностью волокон, а смола имеет значение прежде всего как коррозионностойкий материал.

Армированные пластики приме­няют преимущественно для труб, эксплуатируемых в условиях приложения внутрен­него гидроста­тического давле­ния, которое соз­дает растягиваю­щие напряжения в кольцевом направлении. Кроме того, возникают осевые напряжения, рав­ные 1/2 кольцевых, поэтому наи­лучшее располо­жение волокон такое, при кото­ром напряжения в них минимальны; волокна, перпенди­кулярные и парал­лельные оси трубы, располагаются в отношении 2:1.

Армирование полипропиленовых труб.

Рассматривая полипропиленовые трубопроводные системы в разрезе их физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик, нужно отметить, что они практически не уступают трубам из сшитого полиэтилена (PEX), полибутилена (PB) и дополнительно хлорированного поливинилхлорида (C-PVC), хотя и имеют ряд отличительных эксплуатационных особенностей. Одна же из главных причин популярности полипропиленовых инженерных систем – относительно низкая стоимость труб и фитингов.

Армирование трубы преследует одну цель - резкое снижение температурных удлинений термопластичной трубы, которые у однородных полипропиленовых труб проявляются в значительной мере. Не случайно разработчики армированных полипропиленовых труб, называют её термином «стабильная». Под этим подра­зумевается малая зависимость изменения первоначальной длины трубы при её нагреве или охлаж­дении.

Рисунок 2 - Две разновидности труб, армированных

алюминиевой фольгой: гладкие (а)  и перфорированные (б);

1-алюминий, 2 и 3-полипропилен PPR

У перфорированной алюминие­вая оболочка имеет частую перфорацию в виде сетки отверстий малого диаметра. В процессе экструдирования полипропиленовой трубы, вязкотекучий материал затекает в эти отверстия и тем самым создаёт сцепление полимера и металла.

По технологии раструбной сварки, алюминиевую оболочку и внешний полимерный слой облицовки перед сваркой удаляется при помощи специального инструмента – зачистки на величину, равную глубине вхождения трубы в фитинг. При всей очевидной простоте данной операции она продолжает занимать достаточно много времени при монтаже трубопроводных систем, кроме того, цена армированных труб выше обычных.

4.1. Виды армированных труб

4.1.1. Армированная труба с расположением алюминиевой фольги в

середине стенки трубы.

Виды алюминиевых слоев

Слой алюминия имеет две разновидности: со сквозными отверстиями и без них (так называемая «перфорированная» фольга и «гладкая» фольга. На поверхности трубы, армированной «гладким» алюминием, с течением времени при эксплуатации «на горячей воде» могут появляться небольшие вздутия. Это связано с тем, что в процессе экструзии трубы и наложения металлического слоя под алюминием могут оставаться микроскопические частицы воды, поскольку внутренний слой трубы перед обертыванием в алюминий проходит стадии остужения в водяных ваннах. Данный дефект не является критическим, поскольку деформация затрагивает лишь наружный слой полипропилена и слой алюминиевой фольги, даже не разрывая их. Внутренний (основной) слой при этом остается не тронутым.

Трубы, армированные перфорированной алюминиевой фольгой, данного эстетического недостатка лишены почти полностью.

В данной конструкции слой алюминиевой фольги перемещен в центр стенки трубы.

Рисунок 3 – Труба армированная перфорированной

алюминиевой фольгой.

Перед сваркой необходимо проводить «торцевание» таких труб специальной зачисткой, как показано на рисунке. Это делается для того, чтобы предотвратить контакт алюминиевого слоя с транспортируемой средой после сварки, когда зачищенная поверхность закроется расплавленным полипропиленом. При всех преимуществах данной трубы налицо очевидные минусы:

• Непосредственно к фитингу приваривается только наружный слой трубы равный половине толщины стенки

• Вместо операции снятия наружного армированного слоя вводится операция торцевания трубы после отрезки

• Требуется специальная насадка на сварочный аппарат.

• Требуется более эффективная квалификация монтажника, чем при работе с обычной армированной трубой, так как необходимо, помимо всего прочего, обеспечить заполнение проточки в торцевой поверхности трубы, образованной после «торцевания», полипропиленом.

• Но наиболее существенным, на наш взгляд, минусом можно назвать «человеческий фактор». Ведь если обычную армированную трубу невозможно сварить без зачистки наружного слоя алюминия, то данный вид трубы легко соединяется без «торцевания» и проверить соблюдение технологии возможно только разрезав соединение.

4.1.2. Армированная труба с тонким  внутренним слоем из полиэтилена.

Это металлопластиковая труба, в которой сделан толстый наружный слой из полипропилена PPR, обеспечивающий монтаж сваркой с PPR фитингами. Кроме того, внутренний слой из термостойкого полиэтилена PE-RT позволяет выдерживать более высокую температуру.

 Однако нельзя отнести к «положительным» следующие факты:

• Многослойность – три разных материала соединенных с помощью клея.

• Непосредственно к фитингу приваривается только наружный слой трубы.

• Не исключается контакт армированного слоя (алюминиевой фольги) с транспортируемой средой.

4.1.3. Полипропиленовая труба, армированная стекловолокном.

Рисунок 4 - Полипропиленовая труба,

армированная стекловолокном.

Армированный слой расположен в середине стенки трубы и состоит из полипропилена PPR с наполнителем из стекловолокна с добавлением красителя для визуального выделения.

Можно выделить следующие положительные моменты:

• Стенка трубы представляет собой монолитную, а не многослойную конструкцию, т.к. в основе среднего армированного слоя тот же полипропилен PPR.

• Тепловое линейное расширение на 75% меньше чем у обычных неармированных труб.

• Полностью отсутствует операция зачистки перед сваркой.

• Увеличенная жесткость трубы за счет стекловолокна.

• Теплопроводность аналогична обычной неармированной трубе.