لوله کشی FRP چیست؟ راهنمای لوله های پلاستیکی تقویت شده با فایبرگلاس

لوله کشی FRP چیست؟

لوله‌کشی FRP لوله‌ای است که از پلاستیک تقویت‌شده با فایبرگلاس ساخته می‌شود که با ترکیب تقویت‌کننده الیاف شیشه با ماتریس رزین گرما سخت مانند پلی‌استر، وینیل استر یا اپوکسی ساخته می‌شود. الیاف شیشه بار ساختاری را حمل می کنند در حالی که رزین الیاف را به هم متصل می کند و در برابر حمله شیمیایی مقاومت می کند و به لوله تمام شده هم استحکام مکانیکی و هم مقاومت در برابر خوردگی می دهد که لوله فلزی در محیط های تهاجمی نمی تواند با آن مطابقت کند.

لوله های FRP (گاهی اوقات GRP برای پلاستیک های تقویت شده با شیشه نامیده می شود) به طور گسترده برای جابجایی مواد شیمیایی خورنده، آب دریا، فاضلاب و سیالات در صنایعی که فولاد کربنی در عرض چند ماه خورده می شود و پی وی سی فاقد درجه بندی فشار یا دمای مورد نیاز است، استفاده می شود.

چرا مهندسان FRP را به جای لوله فلزی انتخاب می کنند؟

• در برابر خوردگی اسیدها، نمک ها و مواد شیمیایی که فولاد را از بین می برند مقاومت می کند
• وزن تقریبی دارد یک چهارم وزن لوله فولادی قابل مقایسه است ، کاهش هزینه های پشتیبانی و نصب
• عمر مفیدی را ارائه می دهد که معمولاً رتبه بندی می شود 30 تا 50 سال با حداقل تعمیر و نگهداری
• دیوارهای داخلی صاف را حفظ می کند که در برابر پوسته شدن مقاومت می کنند و تلفات اصطکاک را کاهش می دهند

نحوه تولید لوله های FRP

لوله FRP با استفاده از یکی از سه فرآیند اصلی تولید می شود که هر کدام برای قطرها و فشارهای مورد نیاز متفاوت است. سیم پیچی رشته ای رایج ترین روش برای لوله کشی فرآیندهای صنعتی است زیرا امکان کنترل دقیق جهت گیری فیبر و ضخامت دیوار را فراهم می کند.

روشهای تولید اولیه

1. سیم پیچی رشته: رشته های شیشه ای پیوسته در اطراف سنبه چرخان تحت کشش پیچیده می شوند، سپس خشک می شوند
2. ریخته گری گریز از مرکز: رزین و الیاف خرد شده در داخل قالب چرخانده می شوند تا دیواره متراکم و یکنواختی تشکیل شود.
3. چیدمان دستی: لایه‌های پارچه فایبرگلاس و رزین به صورت دستی اعمال می‌شوند، معمولاً برای اتصالات و اشکال سفارشی

خواص لوله FRP در مقایسه با فولاد و PVC

لوله‌های FRP از نظر استحکام بین لوله‌های فلزی و ترموپلاستیک قرار می‌گیرند، اما از نظر مقاومت شیمیایی در واحد وزن از هر دو پیشی می‌گیرند. یک لوله معمولی FRP چگالی حدود 1.8 تا 2.1 گرم بر سانتی متر مکعب دارد، در مقایسه با 7.85 گرم در سانتی متر مکعب برای فولاد کربنی. که دلیل اصلی نیاز تاسیسات FRP به تکیه گاه های سبک تر و تجهیزات بالابر کوچکتر است.

سیستم های رزین مورد استفاده در لوله های FRP

رزین مورد استفاده در لوله FRP سازگاری شیمیایی و محدودیت دمایی آن را بسیار بیشتر از فیبر شیشه تعیین می کند. رزین وینیل استر طیف وسیع تری از اسیدها و اکسید کننده ها را نسبت به پلی استر استاندارد مدیریت می کند به همین دلیل است که علیرغم هزینه بیشتر، بر کاربردهای پردازش شیمیایی غالب است.

جایی که از لوله های FRP استفاده می شود

لوله FRP در هر جایی مشخص می شود که خورندگی یا مقیاس سیال نگهداری لوله های فلزی را غیر عملی کند. سیستم‌های گوگرد زدایی گاز دودکش (FGD) در نیروگاه‌های زغال‌سنگ یکی از بزرگترین کاربردهای منفرد است. اغلب از مجرای FRP و لوله های با قطر بیش از 100 اینچ برای حمل دوغاب اسکرابر داغ و اسیدی استفاده می کنند.

• پردازش شیمیایی: خطوط انتقال اسید و کاستیک، لوله کشی مزرعه مخزن
• تولید برق: لوله کشی اسکرابر FGD، خطوط آب خنک کننده
• تصفیه آب و فاضلاب: آب خام مصرفی، لجن و خطوط پساب
• نفت و گاز: خطوط دفع آب و آب شور تولید شده، که در آن فولاد به سرعت خورده می شود
• نمک زدایی و دریایی: لوله های ورودی آب دریا و تخلیه آب نمک

اندازه ها، طبقات فشار، و استانداردهای حاکم

لوله FRP در طیف وسیعی از اندازه‌های غیرمعمول در مقایسه با اکثر مواد لوله‌کشی، از خطوط تخلیه آزمایشگاهی با قطر کوچک تا شبکه‌های بزرگ آب شهری تولید می‌شود. قطر استاندارد از 1 اینچ تا 144 اینچ است ، با درجه بندی فشار معمولاً تا 300 psi برای خطوط فرآیند صنعتی موجود است.

استانداردهای کلیدی صنعت

• ASTM D2996 - لوله FRP با فیلامنت
• ASTM D2997 - لوله FRP ریخته گری گریز از مرکز
• AWWA C950 - لوله FRP با قطر بزرگ برای انتقال آب
• ISO 14692 - سیستم های لوله کشی FRP برای صنایع نفت و گاز طبیعی

نحوه اتصال و نصب لوله های FRP

از آنجایی که FRP را نمی توان مانند فولاد جوش داد، روش های اتصال به اتصال چسب، جفت مکانیکی یا لمینیت متکی است. اتصالات زنگوله ای با چسب متداول ترین روش هستند برای لوله‌کشی فرآیند، اتصال کاملاً مهر و موم شده و مقاوم در برابر خوردگی را بدون سخت‌افزار فلزی در مسیر خیس شده ارائه می‌دهد.

1. اتصال چسب زنگ و میخ برای مسیرهای مستقیم و اکثر اتصالات
2. اتصالات لب به لب، جایی که انتهای لوله به هم چسبیده شده و با ورقه ورقه فایبرگلاس پوشانده می شود.
3. اتصالات فلنجی برای بخش هایی که نیاز به جداسازی مکرر دارند
4. اتصالات رزوه ای برای خطوط با قطر کوچک و کم فشار

محدودیت هایی که باید قبل از تعیین FRP در نظر گرفت

لوله کشی FRP جایگزینی جهانی برای لوله فلزی نیست و نادیده گرفتن محدودیت های آن منجر به خرابی زودرس می شود. رزین محافظت نشده تحت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش تخریب می شود بنابراین، تأسیسات در فضای باز معمولاً نیاز به پوشش یا پوشش رنگی مهار شده با اشعه ماوراء بنفش دارند.

• مقاومت در برابر ضربه کمتر از فولاد، نیاز به مراقبت در هنگام جابجایی و نصب دارد
• محدودیت دما معمولاً زیر 250 درجه فارنهایت (121 درجه سانتیگراد) حتی با رزین های با کارایی بالا
• کیفیت اتصال به شدت به مهارت نصاب بستگی دارد، زیرا اتصال به جای جوشکاری دستی است
• برای بخار پرفشار یا کاربردهایی که نیاز به انعطاف مکانیکی شدید دارند مناسب نیست