Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Металлополимерные трубы
Материал из https://ru.wikipedia.org

Металлополимерные трубы — это композитные трубы, состоящие из двух или более компонентов: полимерная труба, армированная сварным сетчатым металлическим каркасом или, например, алюминиевой фольгой[1][уточнить ссылку]. Существует большое количество видов металлополимерных труб, различающихся по материалам, технологии производства, назначению и другим параметрам.

Полимерное тело трубы изготавливается преимущественно из термопластов. Каркас состоит из продольных и поперечных элементов: продольные расположены концентрично относительно центра трубы, поперечные с определенным шагом навиваются на продольные и образуют спирали.

Содержание

Применение

Область применения металлополимерных труб очень широка. Металлополимерные трубы небольшого диаметра (16—40 мм), армированные алюминиевой фольгой, успешно применяют в жилищно-коммунальном хозяйстве (водоснабжение, отопление, канализация). Металлополимерные трубы большего диаметра используют при прокладке нефтепроводов, газопроводов, технологических трубопроводов для транспортировки агрессивных сред (кислот, щелочей и продуктов с высоким содержанием солей)[2]. Металлополимерные трубы применяются при подземном и кучном выщелачивании цветных и редкоземельных металлов; также они могут быть использованы для гидротранспорта и пневмотранспорта. В морской инфраструктуре находят применение в качестве опор для различных строений.

Типы металлополимерных труб

Металлополимерные трубы, армированные алюминиевой фольгой

Материалом для трубы обычно служит полиэтилен (PERT, PEX[3] и другие), перерабатываемый посредством экструзии. Листы алюминиевой фольги (толщиной от десятых долей миллиметра) свариваются между собой ультразвуковой сваркой. Для обеспечения прочной связи между полимером и металлом используется адгезив.

Качественными показателями металлополимерных труб, армированных алюминиевой фольгой, являются:
  • прочность сварного шва алюминиевой фольги;
  • высокая адгезия полимера с металлом;
  • низкая шероховатость наружной и внутренней поверхностей трубы;
  • округлость каркаса, а также равномерность распределения полимера по окружности наружного и внутреннего слоев.
  • коррозионная и химическая стойкость;
  • удобство монтажа и надежность соединений;
  • широкий диапазон рабочих температур: от многократного замораживания до +95 °C (кратковременно — до +110 °C);
  • высокая гибкость, способность труб сохранять изогнутую форму.
  • возможность механических повреждений;
  • низкая температурная стойкость;
  • невысокий предел усталостной прочности (для труб из PEX).


Металлополимерные трубы, армированные жёстким сетчатым каркасом

Технология производства такого типа труб может различаться; общее — это наличие жёсткого армирующего каркаса, изготовленного из отдельных элементов (проволок, полос). Производственная линия может состоять, например, из следующих компонентов
  • экструдер (для переработки полимера);
  • сварочная машина (для сварки металлического каркаса);
  • система охлаждения внутренней и наружной стенки трубы;
  • система контроля геометрических параметров трубы;
  • тянущее устройство (для протягивания трубы);
  • отрезное устройство (для отрезания отрезков труб необходимой длины);
  • рольганг (для размещения готовых труб).


На непрерывно перемещающиеся (посредством тянущего устройства) вдоль производственной линии продольные элементы арматуры с определенной частотой наматывается поперечная арматура. В местах пересечения поперечной (кольцевой) и продольной арматуры производится сварка контактным методом посредством вращающегося по окружности вокруг трубы цилиндрического роликового электрода.

Сваренный каркас поступает в экструзионную полость, которая при этом наполняется расплавом полимера. Внутренний диаметр трубы с очень высоким качеством поверхности (низкой шероховатостью) формируется полированным дорном, имеющим автономное охлаждение. Охлаждение наружной поверхности производится после того как труба миновала формующую втулку

Отсутствие адгезии между полимером и металлом (адгезив не используется) в случае жёсткого каркаса способствует тому, что при воздействии на трубу изгибающих напряжений, каркас, воспринимая нагрузку на себя, упруго деформируется, а полимерное тело при этом сохраняет целостность и стойкость к растрескиванию[4]. Этим свойством металлополимерных труб, армированных жёстким сетчатым каркасом, обусловлена прочность и одновременная гибкость эти труб.

Качественными показателями металлополимерных труб, армированных жёстким сетчатым каркасом, являются:
  • прочность элементов металлического каркаса;
  • прочность сварного соединения элементов металлического каркаса (если они свариваются между собой);
  • низкая шероховатость внутренней полимерной поверхности трубы;
  • равномерность распределения полимера по окружности относительно поперечного сечения каркаса.
  • высокая прочность трубы;
  • высокая коррозионная и химическая стойкость;
  • легкий вес;
  • продолжительный период эксплуатации.
  • сложная технология изготовления;
  • невысокая гибкость;
  • существенное снижение прочностных качеств при понижении и повышении рабочей температуры.


История применения в СССР

Острая необходимость в освоении добычи редкоземельных металлов методом подземного выщелачивания обусловила востребованность обсадного материала, способного выдерживать давление земной коры (горное давление) на глубинах до 700 м, а также обеспечивать безаварийную работу (без ремонтов и без сооружения новых скважин взамен вышедших из строя) в течение всего срока работы технологической скважины. Коллективом инженеров по заказу Министерства среднего машиностроения СССР была спроектирована и испытаны первые образцы металлополимерной трубы. С 1977 г. МПТ используется для строительства трубопроводов, колонн обсадных труб, при выщелачивании редкоземельных металлов, в жилищно-коммунальном секторе и других отраслях народного хозяйства. В настоящее время основная технология производства МПТ осталась неизменной. Благодаря развитию технологии материалов появилась возможность использовать в качестве тела трубы высококачественные полимеры с повышенной стойкостью к внешним условиям (температура, механическое разрушение, химическое воздействие)[5].

Сравнение с другими типами труб

Металлополимерные трубы объединяют в себе высокую прочность металлических труб и химическую стойкость и долговечность полимерных (полиэтиленовых, пластиковых).

Трубопроводы, изготовленные из металлополимерных труб, могут эксплуатироваться без ремонта несколько десятков лет, в отличие от металлических трубопроводов, подверженных коррозии. В целях повышения химической и коррозионной стойкости металлические трубопроводы в таких случаях покрывают гальваническими растворами или изготавливают из специальных сплавов; в этом случае цена погонного метра трубы и стоимость прокладки трубопровода увеличивается многократно.

Прочность металлополимерных труб выше прочности обычных полимерных труб за счет армирующего металлического каркаса[5]. В некоторых металлополимерных трубах этот каркас выполняет и другие функции, помимо непосредственно восприятия нагрузки. Например, в пятислойной металлополимерной трубе из полиэтилена, алюминиевая фольга, кроме того, что позволяет придать трубе определенную форму, изогнув её, также является барьером, ограничивающим перемещение кислорода между внутренним слоем полимера и наружным.

Перспективы развития индустрии металлополимерных труб

Совершенствование технологии производства металлополимерной трубы, в частности, разработки новых видов металлического каркаса, более прочного и эффективного, предоставляет возможность сократить долю полимера в массе трубы, что в свою очередь позволяет производить трубы на основе дорогих высококачественных полимеров.

Использование в качестве сырья для изготовления металлополимерных труб высококачественных полимеров, более стойких к химическому воздействию и более прочных, чем используемые в настоящее время[6] полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и другие, позволит значительно расширить сферу применения металлополимерных труб.

Нормативные документы
  • СП 41-102-98 (МСП 4.02-101-98). Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб.
  • ТУ 2290-001-12333095-01 взамен ТУ 2290-001-12333095-96. Металлопластовые трубы.


См. также

Примечания
  1. Металлопластовая труба. Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Дата обращения: 9 апреля 2013. Архивировано 4 марта 2016 года.
  2. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластичных полимеров. Журнал «Нефтегазовое дело», 2005. УДК 622.692.4. Дата обращения: 27 марта 2013. Архивировано 21 августа 2011 года.
  3. Трубы РЕХ: характеристика материалов. Дата обращения: 26 ноября 2021. Архивировано 26 ноября 2021 года.
  4. Моделирование механического поведения металлопластовых труб под действием внутреннего давления. С. Г. Иванов, Л. Л. Стриковский и другие. Журнал «Механика композитных материалов», Т. 41, № 1, 2005 г.
  5. 1 2 Моделирование процесса разрушения металлопластовых труб. Журнал «Нефтегазовое дело», 2006. УДК 622.692.4. Дата обращения: 1 апреля 2013. Архивировано 4 марта 2016 года.
  6. Сравнительный анализ композиционных материалов для изготовления труб нефтяной и химической промышленности. Журнал «Нефтегазовое дело», 2005. УДК 621.633. Дата обращения: 27 марта 2013. Архивировано 14 декабря 2010 года.


Ссылки
Downgrade Counter