ТРУБА ГИБРИДНАЯ
HYBRID PIPE

Изобретение относится к области производства труб, предназначенных для транспортировки жидких и газообразных сред.
Из уровня техники известна облегченная металлическая труба с защитным покрытием, содержащим слой из резины и слои из стеклоткани, предварительно пропитанной жидкой фенолформальдегидной смолой, и кольцевые ребра жесткости из стеклопластика (патент на полезную модель РФ №69962, МПК F16L 9/16, 10.01.2008).
Известная труба защищает от коррозии наружную стенку металлической трубы и облегчает массу металлической трубы за счет полых стеклопластиковых ребер жесткости, однако такое исполнение трубы не позволяет повысить ее коррозионную стойкость и уменьшить толщину стенки металлической трубы.
Наиболее близким к заявленной гибридной трубе является изделие для транспортировки и хранения жидких и газообразных сред, представляющее собой тело вращения из волокнистых композиционных материалов, содержащее корпус, состоящий из внутренней футеровочной стенки и наружной несущей стенки в виде полых ребер жесткости из волокнистых композиционных материалов на основе органических и неорганических связующих, при этом внутренняя футеровочная стенка имеет толщину 0,1÷20 мм и изготовлена из металлической ленты толщиной 0,1÷1,2 мм (патент РФ на изобретение №2660984, МПК F16L 9/12, 10.07.2018).
Данное изобретение предназначено для изготовления крупно-габаритных изделий и имеет повышенную толщину внутреннего футеровочного слоя из металлической ленты толщиной 0,1÷1,2 мм, что снижает технические характеристики и повышает стоимость изделия.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение кольцевой жесткости внутреннего футеровочного слоя и уменьшение толщины его стенки.
Указанный технический результат достигается тем, что в трубе гибридной для транспортировки жидких и газообразных сред, содержащей внутренний футеровочный слой, слой из полых ребер жесткости, выполненный из волокнистых композиционных материалов, и наружный слой из металла или неметалла, согласно предложению, внутренний футеровочный слой выполнен в виде витой трубы из металлической ленты, при этом на витую трубу намотаны слои из волокнистого армирующего материала, пропитанного жидким органическим и неорганическим связующим.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что металлическая лента выполнена из оцинкованной стали или нержавеющей стали, или меди, или титана, при этом толщина ленты составляет 0,1÷1,5 мм; волокнистые композиционные материалы содержат в качестве армирующих материалов стеклянные, либо базальтовые, либо углеродные, либо арамидные волокна, а в качестве жидких связующих использованы органические связующие из реактопластов горячего либо холодного отверждения, либо неорганические связующие на основе фосфатных составов холодного отверждения; кроме того, наружный слой выполнен из листа нержавеющей стали либо из листовой оцинкованной стали, либо из термопластов; пространство между полыми ребрами жесткости заполнено теплоизоляционным материалом, а также может быть заполнено бетоном.
На фигуре изображен продольный разрез корпуса трубы гибридной, общий вид.
Труба гибридная для транспортировки жидких и газообразных сред содержит внутренний футеровочный слой в виде витой трубы 1 из металлической ленты шириной b. Металлическая лента изготовлена из оцинкованной стали либо нержавеющей стали, либо меди, либо титана. Толщина ленты составляет 0,1÷1,5 мм. На витую трубу 1 намотаны слои волокнистого армирующего материала, пропитанного жидким органическим или неорганическим связующим. Волокнистый армирующий материал может быть выполнен, например, в виде стеклоткани, пропитанной жидким органическим связующим из реактопластов горячего либо холодного отверждения, например, фенольной смолой или жидким неорганическим связующим, например натрийборсиликатфосфатным, холодного отверждения. Количество слоев волокнистого армирующего материала, наматываемых на витую металлическую трубу, определяется диаметром изготавливаемой трубы гибридной и характеристикой транспортируемой среды. Средний несущий слой трубы гибридной изготовлен в виде полых ребер жесткости 2 из волокнистых композиционных материалов. Полые ребра жесткости 2 имеют высоту h, толщину δ и намотаны на упомянутые выше слои волокнистого армирующего материала с шагом τ. Волокнистые композиционные материалы содержат в качестве армирующих материалов стеклянные либо базальтовые, либо углеродные, либо арамидные волокна, а в качестве жидких связующих использованы органические связующие из реактопластов горячего либо холодного отверждения, либо неорганические связующие на основе фосфатных составов холодного отверждения.
Наружный защитный слой 3 трубы гибридной выполнен из листа оцинкованной стали толщиной либо из листа нержавеющей стали, либо из термопластов.
Пространство между полыми ребрами жесткости заполнено теплозащитным материалом 4, когда требуется сохранение температуры транспортируемой среды. Пространство между полыми ребрами жесткости может быть заполнено бетоном 4 для использования при укладке труб гибридных через водные среды (реки, озера, моря и т.п.) либо при траншейной укладке на большие глубины.
Трубу гибридную изготавливают следующим образом.
На дорн устанавливают готовую витую металлическую трубу 1 диаметром 50÷5000 мм, изготовленную из металлической ленты толщиной 0,1÷1,5 мм и шириной 50÷300 мм. Лента изготовлена из оцинкованной стали либо из нержавеющей стали различных марок, либо из меди, либо из титана. Диаметр витой металлической трубы 1, характеристику металлической ленты определяют характеристикой транспортируемой среды. Так, оцинкованная стальная лента применима в основном при изготовлении труб гибридных для транспортировки жидких и газовых сред, не нуждающихся в повышенных требованиях по коррозионной стойкости. Ленту из нержавеющей стали различных марок используют при изготовлении труб гибридных для транспортировки различных кислот, щелочей, солей, масел, растворителей и других жидких и газовых сред при различных температурах, для которых удовлетворяются требования по коррозионной стойкости ленты. Ленты из нержавеющей стали и витые трубы из них позволяют транспортировать также пищевые продукты.
Ленту из меди используют при изготовлении труб гибридных для отопления, а ленту из титана используют при изготовлении труб гибридных для транспортировки высокоагрессивных жидких и газовых сред.
Внутренняя поверхность лент для изготовления витой трубы может иметь полировочную (зеркальную) поверхность. Такая поверхность витой трубы имеет минимальную шероховатость, что дает возможность повысить коррозионную стойкость и увеличить скорость транспортировки среды.
Перед установкой на дорн витой металлической трубы 1 в ней устанавливают элементы для соединения труб (например, сварка или резьбовой, или муфтовый, или фланцевый способ). Затем на витую трубу наматывают несколько слоев волокнистого материала, например, в виде стеклоткани марки ЭЗ/2-200П100) (ТУ 5952-002-99544202-2011), пропитанной жидким органическим связующим из реактопластов горячего либо холодного отверждения, например, фенольной смолой марки СФЖ-309* (ГОСТ 20907-75, изм. 1, 2) горячего отверждения или жидким неорганическим связующим, например натрийборсиликатфосфатным, холодного отверждения (ТУ 1523-003-395611921-2006).
Далее осуществляют укладку металлического полого профиля, который, в свою очередь, является формой для последующей намотки полых ребер жесткости из волокнистых композиционных материалов. Металлический полый профиль согласно ТУ 1208-009-99133717-10 изготовлен из стальной (черной) ленты и имеет форму кривой 2-го порядка и высоту ребер h (см. фиг.). Укладывают его в виде колец или спирали с определенным шагом τ. На металлический профиль наматывают волокнистый композиционный материал в виде ленты, ширина которой определяется высотой h ребра жесткости, т.е. металлического полого профиля. Ленту из композиционного волокнистого материала предварительно пропитывают жидким связующим, описанным выше. Характеристика полых ребер жесткости: высота h, толщина δ, расстояние между ребрами τ, число слоев волокнистого наполнителя, тип наполнителя, вид текстильной структуры, тип жидкого органического и неорганического связующего определяется диаметром трубы гибридной и характеристикой транспортируемой среды.
После окончания намотки полых ребер жесткости трубу гибридную вместе с дорном помещают в камеру отверждения, а по окончании процесса отверждения их вынимают из камеры, и снимают трубу с дорна.
Окончательной стадией изготовления трубы гибридной является установка наружного защитного слоя, выполненного, например, из листовой оцинкованной стали или из листа нержавеющей стали, или в виде трубы из термопластов (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид). Перед установкой наружного защитного слоя 3 пространство между полыми ребрами жесткости 2 заполняют теплоизоляционным материалом 4 для сохранения температуры транспортируемой среды или бетоном для прокладки труб гибридных через водные среды (реки, озера, моря), либо при траншейной прокладке на большие диаметры.
Изобретение позволяет изготавливать трубы гибридные с широким диапазоном диаметра 0,05÷5,0 м и более и длиной до 12,0 м.
Благодаря выполнению внутреннего футеровочного слоя трубы гибридной в виде витой трубы из металлической ленты достигнуто повышение кольцевой жесткости внутреннего футеровочного слоя и значительное уменьшение толщины его стенки.