ТРУБА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к производству трубопроводов из композиционных материалов и может быть использована для транспортировки агрессивных и абразивоактивных сред.
Известна труба из композиционного материала, состоящая из внешней оболочки, выполненной намоткой ровингом, пропитанным связующим, и внутренней оболочки, выполненной из фторопласта, образующих неразъемное соединение (Свид. на пол. модель РФ №15378, МПК F 16 L 9/00, бюл. №29, 2000 г.).
Недостатками данной конструкции является недостаточная адгезия между внутренней защитной оболочкой и конструкционным слоем - внешней оболочкой.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является труба, содержащая футеровочный слой из резины, промежуточный слой из стекломата МПС-35А по ТУ-6-11-403-84, поверх которого выполнен конструкционный слой из стеклопластика (Пат. РФ №2153984, В 29 Д 22/00, бюл. №22, 2000 г.).
Недостатками прототипа является нестабильность адгезии между резиной и конструкционным слоем по длине трубы из-за проникновения связующего в промежуточный слой при обжиме резины ровингом в процессе формирования конструкционного слоя, что приводит в процессе эксплуатации к образованию вздутий и отслоению защитного слоя.
Задачей создания полезной модели является разработка надежной в эксплуатации конструкции трубы за счет увеличения механического сцепления между защитной и конструкционной оболочками.
Это достигается с помощью общих с прототипом существенных признаков, указанных в формуле полезной модели, а именно: труба из композиционного материала, содержит наружную конструкционную оболочку из стеклопластика, и внутреннюю защитную оболочку, включающую слой резины, образующих неразъемное соединение, и отличительных существенных признаков: внутренняя защитная оболочка изготовлена из нескольких слоев: первого слоя из ленты резины, выполненного внахлест, второго - из предварительно дублированного нетканым полотном слоя резины в виде ленты, выполненного встык, и третьего слоя из нетканого полотна, пропитанного полимерным связующим. Нетканое полотно для дублирования резины может быть выполнено из стеклянных или синтетических волокон.
Вышеперечисленные признаки позволяют улучшить адгезионную связь наружной и внутренней оболочек и повысить надежность работы конструкции в целом при эксплуатации.
Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.
Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники.
Полезная модель поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего ее, примера реализации и прилагаемыми чертежами, где на фиг. представлена конструктивная схема трубы.
Труба из композиционного материала, содержит наружную конструкционную оболочку 1 из стеклопластика и внутреннюю защитную оболочку 2, образующих неразъемное соединение.
Защитная оболочка 2 выполнена из нескольких слоев: первого - из ленты резины 3, выполненного внахлест, второго - из предварительно дублированного нетканым полотном 4 слоя резины в виде ленты 5, выполненного встык, и третьего слоя из нетканого полотна 6, пропитанного полимерным связующим.
Дублирование резины осуществляется широко известными методами при ее каландрировании или после каландрирования при повышенных температурах.
Конструкционная оболочка 1 выполнена из нескольких спиральных и/или кольцевых слоев стеклоровинга, пропитанного полимерным связующим состава, вес.ч.: смола ЭД 20 95-105; изометилтетрагидрофталевый ангидрид 75-85; ускоритель Алкофен МА 1,5-2,5. Защитная оболочка 2 выполнена из набора слоев сырой резины и нетканого полотна, пропитанного связующим.
Пример 1. Изготовление трубы, внутренний диаметр 215 мм. Толщина конструкционной оболочки 5 мм, защитной оболочки 1,8-2,0 мм.
Резину марки 51-1481 по ТУ 38 1051023 режут на ленты шириной 100-150 мм и наматывают внахлест (10-15 мм) в один слой на металлическую оправку с усилием натяга 20-30 кгс (первый слой защитной оболочки). Предварительно известным методом (пропускают через каландр вместе резину и нетканое полотно) изготавливают дублированную нетканым полотном из синтетических волокон марки С1.200.150.01 сырую резину марки 51-1481. Дублированную резину режут на ленты, которые наматывают на сырую резину в один слой встык (второй слой защитной оболочки). Далее на дублированную резину
наматывают один слой нетканого полотна С3.10.030.070.3 по ТУ 17-28-ОП-142 (третий слой защитной оболочки), пропитанного эпоксидным связующим на основе смолы ЭД 20 ГОСТ 10587 и изометилтетрагидрофталевого ангидрида по ТУ 6-09-3321-78.
Таким образом, защитную оболочку 2 выполняют из набора слоев: первого слоя из ленты резины, выполненного внахлест, второго - из предварительно дублированного нетканым полотном слоя резины в виде ленты, выполненного встык, и третьего слоя из нетканого полотна, пропитанного полимерным связующим. Защитная оболочка является термостойкой, так как резина маркм 51-1481 сохраняет свою работоспособность до 150°С.
Затем на нетканое полотно, пропитанное связующим, с помощью стеклоровинга ЕС 10-1260(Н), также пропитанного эпоксидным связующим горячего отверждения, формировали внешнюю конструкционную оболочку 1 трубы.
Оправку вместе с заготовкой помещали в полимеризационную печь. Режим полимеризации 165°С в течение 2-3 часов. Охлаждали заготовку до 20-30°С, затем снимали трубу с оправки.
Пример 2. Изготовление трубы, внутренний диаметр 215 мм. Толщина конструкционной оболочки 5 мм, защитной оболочки 1,8-2,0 мм.
Трубу изготавливали аналогично примеру 1. Для дублирования резины применяли нетканое полотно, выполненное из стеклянных волокон - стекломата МПС-35А по ТУ-6-11-403-84.
Прочность адгезионной связи при расслоении эпоксидного пластика и дублированной резины в обоих случаях составила стабильно 8-10 кгс/см, а по прототипу 5-12 кгс/см. Проведенные испытания показали когезионный характер разрушения образцов по защитному слою резины трубы предлагаемой конструкции. По прототипу характер разрушений лежит в основном по границе защитное покрытие - конструкционный слой.
Трубу (пример 1 и 2) подвергали циклическим гидростатическим испытаниям. Она сохраняла герметичность до давления, равного 6,0 Мпа (60 кГс/см2). При этом труба сохраняла монолитность, отсутствовало явление отслоения защитной оболочки.
Предлагаемая конструкция трубы может найти применение при строительстве трубопроводов, в особенности для транспортировки агрессивных и абразивоактивных сред.