خط تولید لوله های فایبر گلاس

لوله های فایبر گلاس (GRP) از رزین های پلی استری و الیاف تقویت کننده شیشه ساخته می شوند که بسته به نوع تولید از پر کننده های غیر آلی نیز استفاده می شود.فلسفه طراحی لوله های GRP تولید محصولی با خواص مناسب و محدوده ایمنی مورد نیاز است به همین واسطه این لوله ها قادرند که در یک مدت طولانی (۵۰ سال) تحت شرایط کاری مورد نظر به صورت مناسبی سرویس دهی نمایند. گزارش حاضر شرح مختصری از فعالیت های لازم جهت تاسیس یک کارخانه تولید لوله های GRP را ارائه می کند.

مشخصات دیواره های لوله های فایبر گلاس

دیواره لوله های GRP از سه لایه کاملاٌ به هم چسبیده تشکیل می شود. هر کدام از این لایه ها متناسب با وظیفه ای که دارند از مشخصات و خواص متفاوتی برخوردار هستند . در هر صورت خواص مقاومت شیمیایی و نفوذ ناپذیری برای هر سه لایه مساوی می باشد.
این لایه ها عبارتند از :
لاینر
این لایه به تنهایی در تماس مستقیم با سیال بوده و حداکثر مقاومت شیمیایی را در مقابل سیال از خود بروز می دهد این لایه باعث ایجاد سطحی صاف در داخل لوله بدون نقص ، ترک و یا ورقه شدن موضعی میشود. لاینر از یک لایه glass veil و glass mat tape تشکیل شده و طی دو مرحله تولید می شود.

فیلامنت یا لایه مقاومت مکانیکی
این لایه با توجه به شرایط طراحی وظیفه تحمل تنش های وارد بر لوله را بر عهده دارد ( تنش های ناشی از فشارهای داخلی یا خارجی و مقاومت خمشی ناشی از بارهای خارجی ) و بوسیله عمل لایه گذاری به صورت الیاف پیچی تولید می شود.
ضخامت لایه فیلامنت بستگی به شرایط طراحی دارد. مقاومت مکانیکی این لایه ناشی از الیاف رشته پیچی شده آغشته به رزین می باشد.

پوشش ژلاتینی یا لایه خارجی
این لایه ضخامتی در حدود ۰٫۲ میلی متر دارد و شامل رزین خالص بدون الیاف شیشه می باشد. این لایه باعث پوشش کامل فایبرها و سطح خارجی لوله شده و از خراب شدن و صدمه دیدن فایبر جلوگیری کرده و باعث کیفیت ظاهری سطح لوله می شود . پوشش خارجی لوله ها به عنوان لایه محافظ در برابر تابش اشعه های فرابنفش برای کاهش اثرات آب و هوا قرار می گیرد.

فرایند تولید لوله های فایبر گلاس

فرایند تولید لوله بر اساس تکنیک پیچش الیافFilament Winding مطابق با استاندارد ASTM D2996 می باشد.

الیاف پیچی (Discontinues Filament Winding)

در این روش تولید، لوله ها در طول های استاندارد( معمولا ۱۲ متر) بر روی ماندرل فولادی چرخان تولید می شود. با توجه به تنظیمات کامپیوتری و کنترل حرکت دورانی ماندرل و حرکت خطی شانه راهنمای الیاف، لوله تقویت شده به صورت هلیکال و با زاویه مشخصی تولید می گردد. این خاصیت امکان تغییر زاویه پیچش الیاف باعث ایجاد خواص مکانیکی متفاوتی در جهات محوری و محیطی در لوله می گردد. لذا در مقایسه با لوله های تولید شده به روش پیوسته که الیاف فقط تحت زاویه ۹۰ درجه روی ماندرل می پیچند قابلیت تحمل فشارهای داخلی و محوری بیشتری را دارا می باشند.
اولین لایه که روی ماندرل اجرا می گردد لاینر یا همان لایه محافظ شیمیایی و خوردگی است که شامل ۹۰ درصد رزین و ۱۰ درصد الیاف C-glass می باشد. پس از آن چندین لایه با نسبت الیاف ۶۰ تا ۷۰ درصد و به صورت بافت تحت زاویه اجرا می گردد که وظیفه تحمل شرایط مکانیکی و استحکامی لوله را دارا می باشد . در انتها نیز لایه محافظ UV با توجه به نیاز پروژه اجرا می گردد.
در موارد خاص و بر اساس شرایط می توان از پرکننده های غیر آلی مانند سیلیس جهت افزایش سفتی و کاهش هزینه تولید لوله استفاده نمود که البته این مورد در لوله های با قطر زیاد و در روش های تولید پیوسته و یا دستگاه های تک ماندرل مرسوم می باشد. لازم به ذکر است تجهیزات ماسه پاشی در صورت در خواست مشتری قابل اجرا و نصب بر روی دستتگاه MT4 نیز می باشد.
رزین مورد استفاده در همزن با افزودنیهای مربوطه مخلوط شده و در پمپ پنوماتیکی مخصوص در صد معینی از کاتالیست به آن اضافه می گردد که میزان آنها بر اساس فرایند طراحی شده، قابل تنظیم است. نهایتا رزین وارد حوضچه رزین شده و باعث آغشتگی الیاف عبور کننده از حوضچه می شود.
فرایند پلیمریزاسیون رزین در قسمت های بالایی و جانبی دستگاه و بوسیله المنتهای مادون قرمز صورت می گیرد. میزان حرارت المنتها بوسیله سیستم کنترلی تنظیم می گردد.
پس از تولید و کیورینگ، لوله در قسمت پایین دستگاه از روی ماندرل بیرون کشیده می شود و جهت عملیات بعدی که شامل برش دو انتها و کالیبره کردن طول لوله و نیز تراشکاری شیارهای اورینگ اسپیگوت می باشد به سوی دستگاه کاتر گریندر حمل می گردد.

تست ها

بر اساس استانداردهای ASTM تست های متعددی بر روی مواد اولیه و محصولات تولیدی صورت می گیرد.یکی از مهمترین تست ها که ۱۰۰ درصد لوله ها را در بر می گیرد تست هیدرواستاتیک است که در آن لوله با قرارگرفتن در دستگاه تست و پس از پرشدن از آب تحت ۱٫۵ تا ۲ برابر فشار نامی قرار می گیرد.
استحکام مکانیکی محصول نیز به صورت متناوب روی نمونه هایی از محصول و توسط دستگاههای تست کشش، سفتی و بیم مورد آزمایش قرار می گیرد. کنترل ابعادی و ظاهری لوله ها نیز به صورت کامل انجام گرفته و نتایج کلیه آزمونها و کنترل ها در فرم های استاندارد گزارش می شود تا در صورت مطابقت با مشخصات لازم نسبت به تایید و الصاق برچسب کنترلی روی لوله ها اقدام گردد.
مواد اولیه نیز کاملا باید جهت تطابق با مشخصات فروشنده مورد بررسی قرار گیرند از جمله خواص ویسکوزیته، کشش، جذب آب، زمان ژل شدگی و … در مورد رزینهای مصرفی و خواص کشش و استحکامی الیاف.

تجهیزات کارخانه تولید لوله فایبر گلاس
1- دستگاه تولید لوله

ماشین تولید به روش ناپیوسته با قابلیت نصب چند عدد ماندرل که مراحل پیچش الیاف، کیورینگ و اجکت لوله به صورت مجتمع در یک دستگاه تعبیه شده است و یا تک ماندرل می باشد.دستگاه چند ماندرل قابلیت تولید لوله از قطر ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر و با طول ۱۲ متر در هر شاخه را دارا می باشد.لوله های تولیدی جهت فشارهای داخلی تا ۳۲ بار و در موارد خاص بیشتر از ۳۲ بار و با سفتی ویژه تا ۱۰۰۰۰ پاسکال قابل طرح و اجرا است.ظرفیت تولید جهت سایز متوسط (قطر ۶۰۰ و فشار ۱۶ بار) با در نظرگرفتن ۳ شیفت کاری و ۳۰۰ روزکاری در هر سال حدود ۶۵ کیلومتر می باشد.
مزیت اصلی لوله های تولیدی به روش ناپیوسته امکان ایجاد زاویه در پیچش الیاف و افزایش استحکام محوری و محیطی لوله ها به صورت متناسب و عدم برش الیاف از ابتدا تا انتهای تولید یک لوله می باشد.سیستم کنترل کامپیوتری دستگاه امکان برنامه پذیری جهت تولید محصولات با مشخصات فنی مورد نیاز هر پروژه را دارا می باشد.کلیه مراحل تولید لوله به صورت مجتمع در یک دستگاه و در چهار منطقه کاری آن انجام می شود بنابراین بیشترین استفاده را از کمترین جا می توان نمود.
در دستگاه های تک ماندرل عملیات لایه پیچی، پخت و اجکت در ایستگاه های کاری مختلف انجام می شود. در این روش امکان تولید لوله ها با قطرهای بیشتر وجود دارد ضمن اینکه فضای سالن تولید بسیار بزرگ تر باید باشد.

2- دستگاه کاتر و گریندر لوله

دستگاه کاتر و گریندر قادر به کالیبره کردن طول لوله های تولیدی در هر اندازه دلخواه می باشد. وجود ریل سرتاسری در طول دستگاه امکان تغییر مکان تیغه های کاتر جهت برش لوله در طول ها ی مختلف را ایجاد می کند.این دستگاه قابلیت ایجاد شیارهای اسپیگوت جهت جاگذاری اورینگ های آببندی را نیز دارا می باشد.
دستگاه مزبور جهت کات و گریند لوله های GRP تا سایز ۱۰۰۰ طراحی شده است و سیستم کنترل حرکت تیغه های آن بوسیله تابلو مجهز به PLC صورت می گیرد. کلیه تجهیزات و قطعات مورد استفاده در این دستگاه از مارک های معتبر اروپایی تامین می گردد. ضمن اینکه ریل راهنمای قطعات متحرک در طول دستگاه دارای پوشش کروم سخت می باشد.

3- دستگاه تست هیدرو استاتیک

با توجه به نیازمندی استانداردهای تولید محصول ، دستگاه تست هیدرو استاتیک جهت اعمال فشار داخلی به میزان ۱٫۵ تا ۲ برابر فشار نامی لوله مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به حساسیت این دستگاه و اعمال تنشهای زیاد به سازه آن مراحل طراحی و مطالعاتی کاملی را طی می نماید و با توجه به نیازمندی هر خط تولید ، دستگاه تست هیدرواستاتیک مناسب طراحی و ساخته می شود.جهت پر کردن و اعمال فشار به لوله از دو پمپ مجزا استفاده می شود تا زمان انجام تست به حداقل ممکن برسد.
دستگاه تست هیدرو استاتیک مورد نیاز این خط تولید قابلیت تست لوله تا قطر ۱ متر و فشار ۶۴ بار را خواهد داشت. و جهت نصب لوله های ۲۵۰و۳۰۰و۴۰۰و۵۰۰و۶۰۰و۷۰۰و۸۰۰و۹۰۰و۱۰۰۰ به صورت بل اسپیگوت ارائه می گردد.

4- سایردستگاه ها

– مخازن همزن رزین
– گاری های اجکت لول
– گاری های حمل لوله
– دستگاه تست stiffness
– دستگاه تست beam

فضای سالن تولید لوله فایبر گلاس

فضای کل سالن مورد نیاز جهت راه اندازی یک خط تولید شامل مخازن رزین ،کمپرسور، دستگاه تولید، دستگاه برش و سنگ زنی لوله حدود ۲۰*۴۰ متر بوده که به این مقدار باید فضای انبارها، آزمایشگاه و ساختمان اداری را افزود.
– محل نگهداری شتاب دهنده های رزین
– محل نگهداری کاتالیست های رزین
– انبار ذخیره رزین
– پست برق
– ژنراتور دیزلی
– کمپرسور هوا
– اتاق همزن رزین
– تابلو برق اصلی
– آزمایشگاه تستهای شیمیایی
– آزمایشگاه تستهای مکانیکی
– دستگاه تولید MT4
– دستگاه کاتر و گریندر لوله
– سیستم مکنده بخارات کیورینگ
– فیلتر گرد و غبار
– محل قرارگیری و هدایت روینگ ها
– منطقه نگهداری مواد اولیه و انبار قطعات
– گاری های اجکت لوله
– جرثقیل سقفی ۱۰ تن
– گاری های حمل لوله
– دستگاه تست هیدرو استاتیک
– واحد تولید اتصالات

 

 


درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: