RU2154766C1 - Tube from composite materials and method of its production - Google Patents
Tube from composite materials and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154766C1 RU2154766C1 RU99127155A RU99127155A RU2154766C1 RU 2154766 C1 RU2154766 C1 RU 2154766C1 RU 99127155 A RU99127155 A RU 99127155A RU 99127155 A RU99127155 A RU 99127155A RU 2154766 C1 RU2154766 C1 RU 2154766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- roving
- layer
- winding
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства труб из полимерных материалов, преимущественно труб диаметром от 50 до 400 мм, предназначенных для транспортировки различных сред под избыточным давлением. The invention relates to the production of pipes from polymeric materials, mainly pipes with a diameter of 50 to 400 mm, designed to transport various media under excess pressure.
Известна труба из композиционных материалов, содержащая силовой каркас и герметизирующую оболочку (см. , например, заявку GB 1116572, F 16 L 9/12, 06.06.68). Known pipe made of composite materials containing a power frame and a sealing shell (see, for example, application GB 1116572, F 16
Из этой же заявки известен способ изготовления трубы из композиционного материала, включающий формирование герметизирующей оболочки и последующее формирование силового каркаса. From the same application, a known method of manufacturing a pipe from a composite material, including the formation of a sealing shell and the subsequent formation of the power frame.
Однако указанные выше технические решения не обеспечивают возможности для перекачки абразивных сред, что сужает область использования этой трубы. However, the above technical solutions do not provide opportunities for pumping abrasive media, which narrows the scope of this pipe.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является труба из композитных материалов, содержащая силовой каркас, образованный двойными слоями ровинга, пропитанных отвержденным полимерным связующим, и внутренний герметизирующий слой из резины (см., например, заявку Великобритании 1229938, F 16 L 9/12, 28.04.71). Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a pipe made of composite materials containing a power frame formed by double layers of roving, impregnated with a cured polymer binder, and an inner sealing layer of rubber (see, for example, application Great Britain 1229938, F 16
В этой же заявке описан способ изготовления трубы из композиционных материалов, включающий формирование на оправке герметизирующего слоя из резины и последующее формирование силового каркаса путем намотки спиральных слоев ровинга, пропитанного полимерным связующим. In the same application, a method for manufacturing a pipe from composite materials is described, comprising forming a sealing layer of rubber on the mandrel and then forming a power frame by winding spiral layers of roving impregnated with a polymer binder.
Однако в указанной выше заявке труба из композиционных материалов не обеспечивает требуемой надежности работы при перекачке химически активных и абразивных сред (пульп, засоленных пластовых жидкостей и др.). However, in the above application, a pipe made of composite materials does not provide the required operational reliability when pumping chemically active and abrasive media (pulps, saline formation fluids, etc.).
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является повышение прочности и надежности трубы путем повышения адгезионной прочности герметизирующего слоя к силовому каркасу и предотвращение отслоения и разрушения герметизирующего слоя композиционной трубы. The problem to which the present invention is directed is to increase the strength and reliability of the pipe by increasing the adhesive strength of the sealing layer to the power frame and preventing delamination and destruction of the sealing layer of the composite pipe.
Указанная задача в части устройства, как объекта изобретения заключается в том, что труба из композиционных материалов содержит силовой каркас, образованный двойными слоями ровинга, пропитанных отвержденным полимерным связующим, и внутренний герметизирующий слой из резины, при этом между силовым каркасом и внутренним герметизирующим слоем толщиной до 5 мм из химически и абразивостойкой резины сформирован пакет из 5-ти адгеэионных слоев, намотанных на герметизирующий слой в следующей последовательности: слой нетканного полотна без пропитки связующим, слой из нетканного полотна, пропитанного связующим, двойной спиральный слой ровинга с углом намотки к продольной оси от 52 до 57o и толщиной от 0,5 до 1,2 мм, слой нетканного полотна с пропиткой и кольцевой слой ровинга толщиной не более 0,5 мм, при этом силовой каркас выполнен в виде двух пакетов, каждый из которых включает в себя до 10 двойных спиральных слоев, причем герметизирующий слой включает последовательно расположенные внутри слоя через расстояние от 0,5 до 2,0 м закладные элементы - опорные кольца, выполненные в виде, например, ленты-препрега, состоящей из 3 - 5 слоев ткани, при этом каждое опорное кольцо формирует в герметизирующем слое выступ, поперечное сечение которого имеет форму равнобедренного треугольника или трапеции со скругленными вершинами, а на концах трубы сформированы соединительные элементы, выполненные одновременно с намоткой герметизирующего слоя и силового каркаса.The specified task in terms of the device, as an object of the invention, is that a composite pipe contains a power frame formed by double layers of roving impregnated with a cured polymer binder, and an internal sealing layer of rubber, while between the power frame and the internal sealing layer up to a thickness of 5 mm from a chemically and abrasion-resistant rubber, a package of 5 adhesive layers is formed, wound on a sealing layer in the following sequence: a layer of non-woven fabric without itki binder layer of non-woven fabric impregnated with a binder, a double layer spiral wound roving with an angle to the longitudinal axis of from 52 to 57 o and a thickness of 0.5 to 1.2 mm, a layer of non-woven fabric impregnated roving and annular layer thickness of not more than 0.5 mm, while the power frame is made in the form of two packages, each of which includes up to 10 double spiral layers, and the sealing layer includes consecutive embedded elements inside the layer over a distance of 0.5 to 2.0 m - supporting rings made in the form, for example p, a prepreg tape consisting of 3 to 5 layers of fabric, with each supporting ring forming a protrusion in the sealing layer, the cross section of which is in the form of an isosceles triangle or trapezoid with rounded vertices, and connecting elements formed simultaneously with winding are formed at the ends of the pipe sealing layer and power frame.
Труба может содержать по крайней мере один соединительный элемент, выполненный в виде раструба, силовой каркас которого сформирован намоткой чередующихся слоев ткани, двойных спиральных и кольцевых слоев ровинга, а внутренняя поверхность которого образована конусом, переходящим в цилиндр, который имеет, как минимум, одну кольцевую канавку, имеющую сечение в виде двух противоположных конусных участков, причем конусный участок канавки со стороны торца трубы выполнен с углом, большим угла конуса противоположного участка, а герметизирующий слой заканчивается утонением на конусном участке канавки, ближайшем к конусу раструба. The pipe may contain at least one connecting element, made in the form of a bell, the power frame of which is formed by winding alternating layers of fabric, double spiral and annular layers of roving, and the inner surface of which is formed by a cone passing into a cylinder that has at least one annular a groove having a cross section in the form of two opposite conical sections, moreover, the conical section of the groove from the side of the pipe end is made with an angle greater than the angle of the cone of the opposite section, and sealing the th layer ends with thinning on the conical section of the groove closest to the bell cone.
Труба может содержать по крайней мере один соединительный элемент, выполненный в виде ниппеля, в торец которого под герметизирующий слой установлено подпорное кольцо, выполненное из 2-3-х слоев ленты-препрега, а на наружной цилиндрической поверхности выполнено, как минимум, по одной канавке под уплотнительный и стопорный элементы, при этом в зоне между канавками под указанные элементы размещено опорное кольцо, над которым между пакетами силового каркаса сформирован кольцевой выступ с сечением равнобедренного треугольника, выполненный намоткой кольцевых слоев ровинга, причем участок ниппеля в зоне канавок под уплотнительные элементы от вершины кольцевого выступа до торца ниппеля выполнен сплошной намоткой кольцевых слоев ровинга, а на участке канавок под стопорные элементы от вершины кольцевого выступа до конца ниппеля - попеременной намоткой кольцевых слоев ровинга и кольцевых слоев ткани с утком, параллельным оси трубы. The pipe may contain at least one connecting element, made in the form of a nipple, in the end of which a retaining ring is installed under the sealing layer, made of 2-3 layers of prepreg tape, and at least one groove is made on the outer cylindrical surface under the sealing and locking elements, while in the area between the grooves for the indicated elements there is a support ring, over which an annular protrusion with an isosceles triangle section is formed between the power frame packages, made on with a coil of annular roving layers, the nipple section in the groove zone for sealing elements from the top of the annular protrusion to the end of the nipple made by continuous winding of the annular layers of the roving, and in the groove section of the locking elements from the top of the annular protrusion to the end of the nipple, by alternately winding the annular layers of the roving and ring layers of fabric with a weft parallel to the axis of the pipe.
Труба может содержать по крайней мере один соединительный элемент, выполненный в виде ниппеля, имеющего бурт и сопряженный с ним посадочный цилиндрический участок под свободный фланец, которые намотаны на силовой каркас трубы, причем цилиндрический участок выполнен поочередной кольцевой намоткой слоев ткани и слоев ровинга, а бурт сформирован намоткой кольцевых слоев ровинга, образующих подпорный клин, имеющий форму конуса с подъемом к торцу ниппеля, и кольцевых слоев ткани, наложенных на подпорный клин с подмоткой каждого 5-го слоя кольцевым слоем ровинга по всей длине и обжатых кольцевыми слоями ровинга, причем в зоне подпорного клина с торца трубы под герметизирующим слоем имеет подпорное кольцо. The pipe may contain at least one connecting element, made in the form of a nipple having a collar and an associated cylindrical landing section under the free flange, which are wound on the power frame of the pipe, and the cylindrical section is made alternately ring winding of fabric layers and roving layers, and the collar formed by winding the annular layers of the roving, forming a retaining wedge having the shape of a cone with a rise to the end of the nipple, and the annular layers of fabric superimposed on the retaining wedge with the winding of each 5th layer of the count tsevym fiber rovings over the entire length and crimped annular layers of rovings, in which the retaining wedge from the end zone of the tube below the sealing layer has a brace ring.
В торце ниппеля может быть выполнена кольцевая канавка под уплотнительный элемент, в качестве армирующего материала может быть использован стеклоровинг и стеклоткань или базальтовый ровинг и базальтовая ткань, а также их комбинации, внутренняя поверхность может быть выполнена в виде конуса с конусностью в пределах от 1 до 5 мм на 8 м длины, причем больший диаметр выполнен со стороны раструба, труба может быть механически обработана, при этом на механически обработанных поверхностях нанесено защитное покрытие на основе, например, эпоксидной смолы, толщиной до 0,25 мм, на торцы трубы с соединительными элементами может быть нанесено герметизирующее покрытие, например, эпоксиполиуретановая композиция толщиной 0,3 - 0,5 мм. An annular groove for the sealing element can be made at the end of the nipple, glass reinforcing and fiberglass or basalt roving and basalt fabric, as well as combinations thereof, can be used as a reinforcing material, the inner surface can be made in the form of a cone with a taper ranging from 1 to 5 mm by 8 m in length, the larger diameter being made from the side of the socket, the pipe can be machined, while on the machined surfaces a protective coating based on, for example, epoxy th resin to 0.25 mm thick, on the ends of tubes with connecting elements may be applied a sealing coating, such as thickness Epoxy composition 0.3 - 0.5 mm.
В части способа, как объекта изобретения, сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления трубы из композиционных материалов включает формирование на оправке герметизирующего слоя из резины и последующее формирование силового каркаса путем намотки спиральных слоев ровинга, пропитанного полимерным связующим, при этом формирование герметизирующего слоя проводят путем намотки на оправку, предварительно покрытую слоем антиадгезионного материала, ленты из невулканизированной химически и абразивостойкой резины толщиной 1 мм с шагом, равным ширине ленты, после чего наматывают второй слой ленты из невулканизированной резины со смещением относительно первого слоя на 0,5 шага и затем наматывают 3-ий слой невулканизированной резины, начиная намотку с противоположного торца оправки, после этого устанавливают опорные кольца, выполненные, например, из ленты-препрега, состоящей из 3-5-ти слоев, на расстоянии от 0,5 до 2,0 м по длине трубы, на которые укладывают по 2-3 слоя невулканизированной резины, причем с ниппельных торцев также устанавливают опорные кольца, далее проводят намотку пакета из 5-ти адгезионных слоев, при этом пакет включает последовательно намотку одного слоя непропитанной связующим ленты из низкоплотного, например, нетканного, материала, намотку слоя из ленты нетканного полотна, пропитанного связующим, намотку двойного спирального слоя толщиной не более 1,2 мм стекло- или базальтового ровинга с углом намотки от 52 до 57o, намотку кольцевого слоя ровинга толщиной не более 0,5 мм и усилием натяжения ровинга от 0,4 до 2,0 кг на 1 мм жгута ровинга, после чего формируют силовой каркас путем намотки пакета до 10-ти двойных спиральных слоев ровинга, причем в зоне установки каждого опорного кольца формируют кольцевой выступ в форме равнобедренного треугольника со скругленной вершиной, выполненный из кольцевых слоев ровинга, после чего формируют на концах трубы соединительные элементы.In terms of the method, as an object of the invention, the essence of the invention lies in the fact that the method of manufacturing a pipe from composite materials includes forming on the mandrel a sealing layer of rubber and the subsequent formation of a power frame by winding spiral layers of roving impregnated with a polymer binder, while the formation of the sealing layer is carried out by winding on a mandrel pre-coated with a layer of anti-adhesive material, a tape of chemically and abrasion-resistant rubber, non-vulcanized 1 mm in increments equal to the width of the tape, after which a second layer of tape from unvulcanized rubber is wound with an offset of 0.5 steps relative to the first layer and then a third layer of unvulcanized rubber is wound, starting from the opposite end of the mandrel, after which support rings are installed made, for example, of a prepreg tape, consisting of 3-5 layers, at a distance of 0.5 to 2.0 m along the length of the pipe, onto which 2-3 layers of unvulcanized rubber are laid, and also from the nipple ends set the support rings, then about lead the winding of a package of 5 adhesive layers, while the package includes sequentially winding one layer of non-impregnated with a binder tape of low-density, for example, non-woven material, winding a layer of non-woven fabric tape impregnated with a binder, winding a double spiral layer with a thickness of not more than 1.2 mm glass or basalt roving with a winding angle of 52 to 57 o , winding an annular layer of roving with a thickness of not more than 0.5 mm and a roving tension force of 0.4 to 2.0 kg per 1 mm of roving harness, after which a power frame is formed by winding pa ETA to 10 double spiral roving layers, wherein a region of each installation supporting ring is formed an annular projection in the shape of an isosceles triangle with a rounded vertex made from annular layers of the roving, and then formed at the ends of the pipe connecting elements.
При выполнении трубы, у которой по крайней мере на одном из концов формируют соединительный элемент в виде раструба последний формируют путем выкладки слоя ткани-препрега на оправку формователя кольцевых канавок с выходом на цилиндрическую поверхность формователя раструба на расстояние до 60 мм от оси формователя канавки, далее производят намотку резины на формователь раструба, причем на цилиндрическом участке раструба до его конусного участка выкладывается 2 слоя резины и на конусном участке - 3 слоя резины, затем со стороны конусной поверхности канавки с большим углом наклона производят кольцевую намотку ровинга с формированием плавного выхода на поверхность формователя раструба, после чего производят намотку адгезионного пакета из 5-ти слоев, причем полностью пакет наматывают только до внутреннего относительно торца трубы формователя канавки, кроме двойного спирального слоя, который наматывают до конца формователя раструба, затем производят намотку от 6 до 15 двойных спиральных слоев ровинга по всей длине оправки трубы с обмоткой каждого двойного слоя ровинга в зоне раструба одним кольцевым слоем ткани ровинга толщиной не более 0,5 мм. When performing a pipe in which at least one of the ends forms a connecting element in the form of a bell, the latter is formed by laying out a layer of fabric prepreg on the mandrel of the annular groove former with access to the cylindrical surface of the bell former at a distance of 60 mm from the axis of the groove former, then rubber is wound on the bell former, moreover, 2 layers of rubber are laid out on the cylindrical section of the bell to its conical section and 3 layers of rubber on the conical section, then from the conical side The groove surfaces with a large angle of inclination make annular winding of the roving with the formation of a smooth exit to the surface of the bell former, after which the adhesive package is wound from 5 layers, and the entire coil is wound only to the inner relative to the end of the tube of the groove former, except for the double spiral layer, which wound to the end of the bell former, then produce from 6 to 15 double spiral layers of roving along the entire length of the mandrel of the pipe with the winding of each double layer of roving in the zones flare one annular layer of woven roving is not more than 0.5 mm thick.
При выполнении трубы, у которой по крайней мере на одном из концов трубы формируют соединительный элемент в виде ниппеля последний формируют путем намотки пакета из 6-ти двойных спиральных слоев ровинга, на котором в зоне установки опорного кольца формируют кольцевой выступ, имеющий в поперечном сечении форму равнобедренного треугольника высотой до 14 мм, выполненный намоткой кольцевых слоев ровинга, затем производят намотку пакета из 6-ти двойных слоев ровинга и формирование поверхности ниппеля кольцевыми слоями ровинга, причем в зоне за кольцевым выступом производят чередование кольцевой намотки 6-ти слоев стекло- или базальтовой ткани с кольцевыми слоями ровинга, после чего производят формирование диаметра ниппеля посредством намотки кольцевых слоев ровинга на длине до 360 мм. When performing a pipe, at which at least one of the pipe ends a connecting element is formed in the form of a nipple, the latter is formed by winding a package of 6 double spiral layers of roving, on which an annular protrusion is formed in the installation area of the support ring, having a cross-sectional shape an isosceles triangle up to 14 mm high, made by winding the annular layers of the roving, then a package of 6 double layers of the roving is wound and the nipple surface is formed by the annular layers of the roving, and in the zone the annular protrusion produces an alternation annular winding 6 layers of glass or basalt fabric with annular roving layers, whereupon the formation of the pin diameter annular layers by winding the roving on the length to 360 mm.
При выполнении трубы у которой по крайней мере на одном из концов трубы формируют соединительный элемент в виде ниппеля с буртом последний формируют путем намотки пакета из 6 - 15 двойных спиральных слоев ровинга, затем со стороны торца подматывают подпорный клин высотой до 30 мм кольцевыми слоями ровинга методом жгутования и плавным выходом на тело трубы, и основанием, выходящим за выступ пакета спиральных слоев, сформированного над опорным кольцом, далее производят намотку пакета на длину ниппеля до 300 мм из максимум 15-18-ти слоев стекло- или базальтовой ткани, каждый из которых в зоне цилиндрической части ниппеля обматывается кольцевым слоем ровинга толщиной не более 0,5 мм, при этом каждый 5-ый слой ткани обматывается кольцевым слоем ровинга по всей длине ниппеля, а формирование бурта ниппеля и площадки под фланец выполняют намоткой кольцевых слоев ровинга с оформлением наружных диаметров элементов ниппеля, причем перед намоткой ниппельного стыка с буртом на цапфы оправки устанавливают фланцы, соответствующие диаметру изготавливаемой трубы, которые после намотки двойных спиральных слоев ровинга, составляющие силовой каркас трубы, переносятся в середину трубы и закрепляются там, после чего производится намотка соединительных элементов трубы. When the pipe is made, at which at least one of the pipe ends, a connecting element is formed in the form of a nipple with a collar, the latter is formed by winding a package of 6 to 15 double spiral layers of roving, then from the end side, a retaining wedge with a height of up to 30 mm is wound with ring layers of roving by the method harnesses and a smooth exit to the pipe body, and the base extending beyond the protrusion of the packet of spiral layers formed above the support ring, then the package is wound on a nipple length of up to 300 mm from a maximum of 15-18 glass or basalt fabric, each of which in the area of the cylindrical part of the nipple is wrapped with an annular layer of roving with a thickness of not more than 0.5 mm, while every 5th layer of fabric is wrapped with an annular layer of roving along the entire length of the nipple, and the formation of the collar of the nipple and the area under the flange is carried out by winding annular layers of roving with the design of the outer diameters of the elements of the nipple, and before winding the nipple joint with a shoulder on the mandrel pins, flanges are installed corresponding to the diameter of the pipe being manufactured, which, after winding double the spiral layers of the roving, which make up the pipe’s power frame, are transferred to the middle of the pipe and fixed there, after which the pipe connecting elements are wound.
Как показали проведенные опытные работы выполнение герметизирующего слоя из резины с опорными кольцами, входящими в несущий слой трубы (силовой каркас), формирование кольцевых выступов позволяет повысить прочность сцепления герметизирующего слоя с расположенными выше него слоями трубы, особенно в осевом направлении. Кроме того, повышается жесткость, устойчивость трубы, а также ее механическая прочность. As shown by the experimental work, the implementation of the sealing layer of rubber with supporting rings included in the pipe support layer (power cage), the formation of annular protrusions allows to increase the adhesion strength of the sealing layer with the pipe layers located above it, especially in the axial direction. In addition, the rigidity, stability of the pipe, as well as its mechanical strength, are increased.
Выполнение опорных колец из ленты-препрега и расположение колец на расстоянии друг от друга 0,5 - 2,0 м с выполнением сформированного таким образом выступа со скругленной вершиной позволяет создать монолитную структуру трубы в процессе ее полимеризации. The implementation of the support rings from the prepreg tape and the arrangement of the rings at a distance of 0.5 - 2.0 m from each other with the implementation of the protrusion thus formed with a rounded top allows you to create a monolithic structure of the pipe during its polymerization.
Формирование поверх герметизирующего слоя пакета из 5-ти адгезионных слоев с описанной выше последовательностью слоев позволяет выполнить качественно приклейку футеровочного слоя, поскольку именно такая последовательность слоев способствует внедрению в него герметизирующего слоя, созданию барьерного слоя, аккумулирующего излишки связующего и созданию упругой среды, через которую расположенный поверх пакета силовой каркас передает давление опрессовки. The formation of a package of 5 adhesive layers on top of the sealing layer with the sequence of layers described above allows to perform high-quality gluing of the lining layer, since it is precisely this sequence of layers that facilitates the introduction of the sealing layer into it, the creation of a barrier layer that accumulates excess binder and creates an elastic medium through which on top of the package, the power frame transfers the pressure of the crimping.
Выполнение клиновых выступов с установкой под ними опорных колец в области соединительных элементов трубы позволяет сформировать из них волнистую структуру пакета, что повышает прочность и надежность соединительных элементов. При этом снижается вероятность появления и распространения трещин. The implementation of the wedge protrusions with the installation of support rings under them in the area of the connecting elements of the pipe allows them to form a wavy structure of the package, which increases the strength and reliability of the connecting elements. This reduces the likelihood of the appearance and propagation of cracks.
Выполнение подпорных колец позволяет зафиксировать герметизирующий слой из резины относительно торца трубы и исключить его отслоение в процессе механической обработки трубы и эксплуатации. The implementation of retaining rings allows you to fix the sealing layer of rubber relative to the end of the pipe and to prevent its delamination during the machining of the pipe and operation.
Выполнение силового каркаса в виде двух пакетов, каждый из которых включает в себя до 10-ти двойных спиральных слоев ровинга позволяет создать монолитную структуру трубы в процессе полимеризации совмещенном с процессом вулканизации герметизирующего слоя выполненного намоткой невулканизированной резины на оправку. The implementation of the power cage in the form of two packages, each of which includes up to 10 double spiral layers of roving, allows you to create a monolithic pipe structure during the polymerization combined with the vulcanization of the sealing layer made by winding unvulcanized rubber on the mandrel.
На фиг. 1 представлен продольный разрез трубы; на фиг. 2 - продольный разрез раструба трубы; на фиг. 3 - представлена схема армирования раструба трубы; на фиг. 4 - продольный разрез ниппеля трубы; на фиг. 5 - схема армирования ниппеля трубы; на фиг. 6 - продольный разрез ниппеля трубы с буртом; на фиг. 7 - схема армирования ниппеля трубы с буртом. In FIG. 1 is a longitudinal section through a pipe; in FIG. 2 is a longitudinal section of a pipe bell; in FIG. 3 - presents a scheme for reinforcing a pipe bell; in FIG. 4 is a longitudinal section of a pipe nipple; in FIG. 5 is a diagram of the reinforcement of the pipe nipple; in FIG. 6 is a longitudinal section of a pipe nipple with a collar; in FIG. 7 is a diagram of the reinforcement of a pipe nipple with a shoulder.
Труба из композиционных материалов, содержит силовой каркас 1, образованный двойными слоями ровинга, пропитанных отвержденным полимерным связующим, и внутренний герметизирующий слой 2 из резины. Между силовым каркасом 1 и внутренним герметизирующим слоем 2 толщиной до 5 мм из химически и абразивостойкой резины сформирован пакет 3 из 5-ти адгезионных слоев, намотанных на герметизирующий слой 2 в следующей последовательности: слой нетканного полотна без пропитки связующим, слой из нетканного полотна, пропитанного связующим, двойной спиральный слой ровинга с углом намотки к продольной оси от 52 до 57o и толщиной от 0,5 до 1,2 мм, слой нетканного полотна с пропиткой и кольцевой слой ровинга толщиной не более 0,5 мм, при этом силовой каркас 1 выполнен в виде двух пакетов, каждый из которых включает в себя до 10 двойных спиральных слоев, причем герметизирующий слой 2 включает последовательно расположенные внутри слоя через расстояние от 0,5 до 2,0 м закладные элементы - опорные кольца 4, выполненные в виде, например ленты-препрега, состоящей из 3 - 5 слоев ткани, при этом каждое опорное кольцо 4 формирует в герметизирующем слое 2 выступ, поперечное сечение которого имеет форму равнобедренного треугольника или трапеции со скругленными вершинами, а на концах трубы сформированы соединительные элементы, выполненные одновременно с намоткой герметизирующего слоя 2 и силового каркаса 1.A pipe made of composite materials contains a power frame 1 formed by double layers of roving impregnated with a cured polymer binder, and an
При выполнении трубы с по крайней мере одним соединительным элементом, выполненным в виде раструба, у последнего силовой каркас 5 которого сформирован намоткой чередующихся слоев ткани, двойных спиральных и кольцевых слоев ровинга, а внутренняя поверхность образована конусом, переходящим в цилиндр, который имеет, как минимум, одну кольцевую канавку 6, имеющую сечение в виде двух противоположных конусных участков, причем конусный участок канавки 6 со стороны торца 7 трубы выполнен с углом, большим угла конуса противоположного участка, а герметизирующий слой 8 заканчивается утонением на конусном участке 9 канавки 6, ближайшем к конусу раструба. When making a pipe with at least one connecting element made in the form of a bell, the
При выполнении трубы с по крайней мере одним соединительным элементом, выполненном в виде ниппеля у последнего, в торец под герметизирующий слой 10 установлено подпорное кольцо 11, выполненное из 2-3-х слоев ленты-препрега, а на наружной цилиндрической поверхности выполнено, как минимум, по одной канавке 12, 13 под уплотнительный и стопорный элементы, при этом в зоне между канавками 12, 13 под указанные элементы размещено опорное кольцо 14, над которым между пакетами силового каркаса 15 сформирован кольцевой выступ 16 с сечением равнобедренного треугольника, выполненный намоткой кольцевых слоев ровинга, причем участок ниппеля в зоне канавок 12 под уплотнительные элементы от вершины кольцевого выступа 16 до торца ниппеля выполнен сплошной намоткой кольцевых слоев ровинга, а на участке канавок 13 под стопорные элементы от вершины кольцевого выступа до конца ниппеля - попеременной намоткой кольцевых слоев ровинга и кольцевых слоев ткани с утком параллельным оси трубы. When making a pipe with at least one connecting element made in the form of a nipple near the latter, a support ring 11 is installed in the end face under the sealing layer 10, made of 2-3 layers of prepreg tape, and at least on the outer cylindrical surface , one
При выполнении трубы с по крайней мере одним соединительным элементом, выполненным в виде ниппеля, имеющего бурт и сопряженный с ним посадочный цилиндрический участок под свободный фланец, последние намотаны на силовой каркас 1 трубы, причем цилиндрический участок выполнен поочередной кольцевой намоткой слоев ткани и слоев ровинга, а бурт 17 сформирован намоткой кольцевых слоев ровинга, образующих подпорный клин 18, имеющий форму конуса с подъемом к торцу ниппеля, и кольцевых слоев ткани, наложенных на подпорный клин с подмоткой каждого 5-го слоя кольцевым слоем ровинга по всей длине и обжатых кольцевыми слоями ровинга, причем в зоне подпорного клина 18 с торца трубы под герметизирующим слоем 2 имеет подпорное кольцо 19. В торце ниппеля может быть выполнена кольцевая канавка 20 под уплотнительный элемент. When making a pipe with at least one connecting element made in the form of a nipple having a collar and an associated cylindrical landing section under the free flange, the latter are wound on the power frame 1 of the pipe, and the cylindrical section is made by alternating ring winding of fabric layers and roving layers, and the
В трубе в качестве армирующего материала используется стеклоровинг и стеклоткань или базальтовый ровинг и базальтовая ткань, а также их комбинации, внутренняя поверхность трубы может быть выполнена в виде конуса с конусностью в пределах от 1 до 5 мм на 8 м длины, причем больший диаметр выполнен со стороны раструба, труба может быть механически обработана, при этом на механически обработанных поверхностях нанесено защитное покрытие на основе, например, эпоксидной смолы, толщиной до 0,25 мм, а на торцы трубы с соединительными элементами может быть нанесено герметизирующее покрытие, например, эпоксиполиуретановая композиция толщиной 0,3 - 0,5 мм. In the pipe, glass reinforcing and fiberglass or basalt roving and basalt fabric, as well as their combinations, are used as a reinforcing material, the inner surface of the pipe can be made in the form of a cone with a taper ranging from 1 to 5 mm by 8 m in length, and the larger diameter is made with sides of the socket, the pipe can be machined, while on the machined surfaces a protective coating is applied based on, for example, epoxy resin, up to 0.25 mm thick, and on the ends of the pipe with connecting elements it can be A sealing coating is applied, for example, an epoxy polyurethane composition 0.3-0.5 mm thick.
Способ изготовления трубы реализуется следующим образом. A method of manufacturing a pipe is implemented as follows.
Способ изготовления трубы из композиционных материалов включает формирование на оправке герметизирующего слоя 2 из резины и последующее формирование силового каркаса 1 путем намотки спиральных слоев ровинга, пропитанного полимерным связующим. Формирование герметизирующего слоя 2 проводят путем намотки на оправку, предварительно покрытую слоем антиадгезионного материала, ленты из невулканизированной химически и абразивостойкой резины толщиной 1 мм с шагом, равным ширине ленты, после чего наматывают второй слой ленты из невулканизированной резины со смещением относительно первого слоя на 0,5 шага и затем наматывают 3-ий слой невулканизированной резины, начиная намотку с противоположного торца оправки. После этого устанавливают опорные кольца 4, выполненные, например, из ленты-препрега, состоящей из 3-5-ти слоев, на расстоянии от 0,5 до 2,0 м по длине трубы, на которые укладывают по 2-3 слоя невулканизированной резины, причем в районе ниппельных торцев также устанавливают опорные кольца 14 или 19, далее проводят намотку пакета 3 из 5-ти адгезионных слоев, при этом пакет 3 включает последовательно намотку одного слоя непропитанной связующим ленты из низкоплотного, например, нетканного, материала, намотку слоя из ленты нетканного полотна, пропитанного связующим, намотку двойного спирального слоя толщиной не более 1,2 мм стекло- или базальтового ровинга с углом намотки от 52 до 57o, намотку кольцевого слоя ровинга толщиной не более 0,5 мм и усилием натяжения ровинга от 0,4 до 2,0 кг на 1 мм жгута ровинга, после чего формируют силовой каркас 1 путем намотки пакета до 10-ти двойных спиральных слоев ровинга, причем в зоне установки каждого опорного кольца 4 формируют кольцевой выступ в форме равнобедренного треугольника со скругленной вершиной, выполненный из кольцевых слоев ровинга, после чего формируют на концах трубы соединительные элементы.A method of manufacturing a pipe from composite materials includes forming a sealing
Раструб формируют путем выкладки слоя ткани-препрега на оправку формователя кольцевых канавок 6 с выходом на цилиндрическую поверхность формователя раструба на расстояние до 60 мм от оси формователя канавки, далее производят намотку резины на формователь раструба (формирование герметизирующего слоя 8 раструба переходящего в герметизирующий слой 2 трубы), причем на цилиндрическом участке раструба до его конусного участка, выкладывается 2 слоя резины и на конусном участке - 3 слоя резины, затем со стороны конусной поверхности канавки 6 с большим углом наклона производят кольцевую намотку ровинга с формированием плавного выхода на поверхность формователя раструба, после чего производят намотку адгезионного пакета 9 из 5-ти слоев, причем полностью пакет 9 наматывают только до внутреннего относительно торца трубы формователя канавки 6, кроме двойного спирального слоя, который наматывают до конца формователя раструба, затем производят намотку от 6 до 15 двойных спиральных слоев ровинга по всей длине оправки трубы с обмоткой каждого двойного слоя ровинга в зоне раструба одним кольцевым слоем ткани ровинга толщиной не более 0,5 мм. The bell is formed by laying out a layer of fabric-prepreg on the mandrel of the annular
Ниппель формируют путем намотки пакета из 6-ти двойных спиральных слоев ровинга, на котором в зоне установки опорного кольца 14 формируют кольцевой выступ 16, имеющий в поперечном сечении форму равнобедренного треугольника высотой до 14 мм, выполненный намоткой кольцевых слоев ровинга, затем производят намотку пакета из 6-ти двойных слоев ровинга и формирование поверхности ниппеля кольцевыми слоями ровинга, причем в зоне за кольцевым выступом производят чередование кольцевой намотки 6-ти слоев стекло- или базальтовой ткани с кольцевыми слоями ровинга, после чего производят формирование диаметра ниппеля посредством намотки кольцевых слоев ровинга на длине до 360 мм. The nipple is formed by winding a package of 6 double spiral layers of roving, on which, in the installation area of the
Ниппель с буртом формируют путем намотки пакета из 6 - 15 двойных спиральных слоев ровинга, затем со стороны торца подматывают подпорный клин 18 высотой до 30 мм кольцевыми слоями ровинга методом жгутования и плавным выходом на тело трубы, и основанием, выходящим за выступ пакета спиральных слоев, сформированного над опорным кольцом 19, далее производят намотку пакета на длину ниппеля до 300 мм из максимум 15-18-тн слоев стекло- или базальтовой ткани, каждый из которых в зоне цилиндрической части ниппеля обматывается кольцевым слоем ровинга толщиной не более 0,5 мм, при этом каждый 5-ый слой ткани обматывается кольцевым слоем ровинга по всей длине ниппеля, а формирование бурта 17 ниппеля и площадки под фланец выполняют намоткой кольцевых слоев ровинга с оформлением наружных диаметров элементов ниппеля, причем перед намоткой ниппельного стыка с буртом на цапфы оправки устанавливают фланцы, соответствующие диаметру изготавливаемой трубы, которые после намотки двойных спиральных слоев ровинга, составляющие силовой каркас 1 трубы, переносятся в середину трубы и закрепляются там, после чего производится намотка соединительных элементов трубы. The nipple with a collar is formed by winding a package of 6 to 15 double spiral layers of the roving, then from the end side they wind the retaining
В качестве наполнителя пластика трубы используется стеклоровинг, стеклоткань или базальтовый ровинг и ткань или их сочетания. В качестве связующего используется эпоксидное связующее со следующим соотношением компонентов в весовых частях: эпоксидная смола ЭД-20 - 100-108, изометилтетрагидрофталевый ангидрид Изо МТГФА - 80-86, модификатор ЭДОС - 5-9, ускоритель "Алкофен" - 1,5-4,0. Полимеризацию и вулканизацию проводят в следующем режиме: подъем температуры до 155-165oC, скорость подъема температуры 1,5-2,0 градуса в минуту, выдержка при температуре 155-165oC - 3-3,5 часа, охлаждение до 100oC вместе с печью, выдержка при 95-105oC - 1 час, охлаждение до 45-55oC вместе с печью.Glass filler, fiberglass or basalt roving and fabric, or combinations thereof, are used as filler for plastic pipes. An epoxy binder is used as a binder with the following ratio of components in parts by weight: epoxy resin ED-20 - 100-108, isomethyl tetrahydrophthalic anhydride Iso MTGFA - 80-86, modifier EDOS - 5-9, accelerator Alkofen - 1.5-4 , 0. Polymerization and vulcanization is carried out in the following mode: temperature rise to 155-165 o C, the temperature rise rate of 1.5-2.0 degrees per minute, exposure at a temperature of 155-165 o C - 3-3.5 hours, cooling to 100 o C with the furnace, holding at 95-105 o C - 1 hour, cooling to 45-55 o C with the furnace.
Указанный выше режим позволяет получить стабильную и достаточную величину адгезии герметизирующего слоя резины и пластика трубы (до 5-8 кг/см). The above mode allows you to get a stable and sufficient adhesion of the sealing layer of rubber and plastic pipe (up to 5-8 kg / cm).
После полимеризации трубы производится демонтаж трубы с оправки и затем механическая обработка, которая может включать подрезку торцев трубы, обработку ниппеля (наружный диаметр, канавки), обработку ниппеля с буртом (наружный диаметр, диаметр под площадку фланцев, ширину бурта, канавку в торце ниппеля), обработку раструба, а также сверление отверстий под установку стопорных элементов. After polymerization of the pipe, the pipe is dismantled from the mandrel and then machined, which may include trimming the ends of the pipe, processing the nipple (outer diameter, grooves), processing the nipple with a collar (outer diameter, diameter under the flange pad, collar width, groove in the end of the nipple) , socket processing, as well as drilling holes for the installation of locking elements.
После проведения механической обработки трубы проводят нанесение защитного покрытия на механически обработанные поверхности в качестве которого может быть использована, например, композиция (в весовых частях): смола ЭД-20 - 100, отвердитель УП 0633М - 27, смола ДЕГ-1 - 5, пластификатор ЭДОС - 19,5. After mechanical treatment of the pipe, a protective coating is applied to the machined surfaces, which can be used, for example, as a composition (in parts by weight): resin ED-20 - 100, hardener UP 0633M - 27, resin DEG-1 - 5, plasticizer EDOS - 19.5.
Затем на торцы трубы или ниппелей наносится герметизирующее покрытие, например, эпоксиполиуретановая композиция. Then, a sealing coating, for example, an epoxy polyurethane composition, is applied to the ends of the pipe or nipples.
Заключительным этапом проводится гидроиспытания трубы: на пробное давление - при приемосдаточных испытаниях и на давление разрушения - при типовых испытаниях. The final stage is the hydraulic testing of the pipe: for test pressure - for acceptance tests and for fracture pressure - for type tests.
Данная труба может быть использована везде, где требуется использование химически и абразовостойких труб, при перекачке рассолов, кислых сред, пульп, песчано-гравийных смесей, засоленных пластовых вод с большим содержанием абразивных частиц, шлама и золоотвалов энергетических предприятий. This pipe can be used wherever it is necessary to use chemically and abrasion-resistant pipes, when pumping brines, acidic media, pulps, sand and gravel mixtures, saline formation water with a high content of abrasive particles, sludge and ash dumps of energy enterprises.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99127155A RU2154766C1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Tube from composite materials and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99127155A RU2154766C1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Tube from composite materials and method of its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2154766C1 true RU2154766C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20228549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99127155A RU2154766C1 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Tube from composite materials and method of its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2154766C1 (en) |
-
1999
- 1999-12-29 RU RU99127155A patent/RU2154766C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6048428A (en) | Pipe construction | |
| CN108527807B (en) | Non-metal flexible pipe and manufacturing method thereof | |
| RU2099194C1 (en) | Carrying pipe-shell in the form of body of revolution made of composite materials, method and mandrel for its manufacture | |
| DK2959199T3 (en) | FLEXIBLE CORD FOR TRANSPORTING CARBON HYDRADES WITH AN EXTERNAL REINFORCED SEALING CAP | |
| US4681783A (en) | Tubular lining material for pipe lines | |
| CN103228972B (en) | Improved reinforcement stack | |
| EP2008010B1 (en) | A flexible pipe having integrated end fittings | |
| IL27800A (en) | Composite reinforced plastic pipe and method for fabricating this pipe | |
| US8978708B2 (en) | Tubular liner for the rehabilitation of defective sewers with an integral longitudinal pull strap and reinforcing layer | |
| CN110486568B (en) | Pretightening force repairing method, pretightening force and clamp combined repairing method and repaired pipeline | |
| JP2008521650A (en) | Plastic hollow body, especially plastic pipe | |
| US6585298B2 (en) | High-strength butt-wrap joint for reinforced plastic pipes | |
| RU2154766C1 (en) | Tube from composite materials and method of its production | |
| EP3105055B1 (en) | Composite | |
| RU2180418C2 (en) | Pipe made from composite material and method of manufacture of such pipe | |
| RU2156397C1 (en) | Method of repair of pipe lines (versions) | |
| CN1304355A (en) | Composite pipe structure heaving improved containment and axial strength | |
| EP1446603A1 (en) | A flexible pipe with a tensile reinforcement | |
| RU2285187C2 (en) | Method of manufacturing glass plastic pipeline section | |
| CN111425701A (en) | Photocuring pre-impregnated sheet for protecting crossing of directional drilling of pipeline | |
| CN112664725A (en) | Glass fiber reinforced plastic sand inclusion pipe and manufacturing method thereof | |
| JP2002514529A (en) | Laminate | |
| AU2013100210A4 (en) | Improvements in ventilation tubing | |
| RU2097197C1 (en) | Bearing tube-shell in the form of body of revolution made of composite materials (versions) | |
| OA20666A (en) | Composite tubular element and relevant manufacturing method. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20110415 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131230 |