Конструкции из композитов

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ МОСТЫ

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ МОСТЫ
ПРЕИМУЩЕСТВА:
НИЗКИЙ ВЕС;
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ;
БЫСТРЫЙ МОНТАЖ;
ВЫСОКАЯ ПРОЧНОСТЬ;
НИЗКАЯ СТОИМОСТЬ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА;
ХОРОШО РАБОТАЮТ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

КОМПОЗИТНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП

КОМПОЗИТНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Композитные опоры воздушных линий электропередач — строительные конструкции, выполненные из армированных полимерных композиционных материалов, предназначенные для удержания проводов и грозозащитных тросов на заданном расстоянии от земли и друг от друга. Сравнительно новый тип строительных конструкций, начавший получать распространение при сооружении линий электропередач в США, Канаде, Норвегии и др. в 2000-х — 2010-х года. В России в опытной эксплуатации с 2009 года.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
НИЗКИЙ ВЕС;
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ;
БЫСТРЫЙ МОНТАЖ;
ВЫСОКАЯ ПРОЧНОСТЬ;
НИЗКАЯ СТОИМОСТЬ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА;
ХОРОШО РАБОТАЮТ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ;
ВЫСОКИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТНЫХ ОПОР, ЧАСТО НЕ ТРЕБУЕТСЯ ГРОЗОЗАЩИТА, ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ИЗОЛЯТОРЫ, ОТСУТСТВИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ СНИЖАЕТ КОЛИЧЕСТВО БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ НА ТЕРРИТОРИИ

КОМПОЗИТНЫЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРЫ

КОМПОЗИТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ И ЕМКОСТИ (ВЕРТИКАЛЬНЫЕ)
Ин­до­не­зия. Стек­ло­пла­сти­ко­вые ре­зер­вуа­ры Ø 20.0 м
для хра­не­ния фос­фор­ной ки­сло­ты
Стек­ло­пла­сти­ко­вые ре­зер­вуа­ры Ø 20.0 м ем­ко­стью по 5000 м3 ка­ж­дый для хра­не­ния фос­фор­ной ки­сло­ты. Про­ект ре­зер­вуа­ров был раз­ра­бо­тан ор­га­ни­за­ци­ей FEMech Engineering (США). На на­стоя­щий мо­мент это са­мые круп­ные стек­ло­пла­сти­ко­вые ре­зер­вуа­ры в ми­ре. Обо­лоч­ки ре­зер­вуа­ров из­го­тав­ли­ва­лись на спе­ци­аль­но раз­ра­бо­тан­ной и из­го­тов­лен­ной ус­та­нов­ке вер­ти­каль­ной на­мот­ки.

КОМПОЗИТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ И ЕМКОСТИ (ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ)
Стек­ло­пла­сти­ко­вые го­ри­зон­таль­ные ем­ко­сти и ап­па­ра­ты (ре­ак­то­ры, ис­па­ри­те­ли и др.) ис­поль­зу­ют­ся на пред­при­яти­ях хи­ми­че­ской про­мыш­лен­но­сти для хра­не­ния и пе­ре­ра­бот­ки раз­лич­ных хи­ми­че­ски аг­рес­сив­ных ве­ществ. Ос­нов­ным уз­лом ци­лин­д­ри­че­ской ем­ко­сти или ап­па­ра­та яв­ля­ет­ся кор­пус. Кор­пус изо­ли­ру­ет об­ра­ба­ты­вае­мую сре­ду, под­вер­га­ясь ее хи­ми­че­ско­му воз­дей­ст­вию, вос­при­ни­мая при этом ме­ха­ни­че­ские на­груз­ки и те­п­ло­вое воз­дей­ст­вие. Кор­пус пред­став­ля­ет со­бой стек­ло­пла­сти­ко­вую ци­лин­д­ри­че­скую обо­лоч­ку, ра­бо­таю­щую под внут­рен­ним ста­ти­че­ским дав­ле­ни­ем или раз­ре­же­ни­ем. Тор­цы кор­пу­са за­кры­ты, пло­ски­ми, ко­ни­че­ски­ми или сфе­ри­че­ски­ми крыш­ка­ми, вы­пол­няю­щи­ми функ­цию диа­фрагм, ко­то­рые мо­гут быть мо­но­лит­но со­еди­не­ны с кор­пу­сом или кре­пить­ся к не­му при по­мо­щи флан­це­во­го со­еди­не­ния.
Со­глас­но [81] зна­че­ния внеш­них дав­ле­ний на не­ко­то­рые хи­ми­че­ские ап­па­ра­ты близ­ки к 0.1 МПа (10000 кг/м2), а для кон­ст­рук­ций, ра­бо­таю­щих под «ру­баш­кой», на­при­мер ис­па­ри­те­лей, рас­чет­ное зна­че­ние внеш­не­го дав­ле­ния на внут­рен­нюю ци­лин­д­ри­че­скую обо­лоч­ку мо­жет дос­ти­гать 0.5 МПа (50000 кг/м2). При­ме­ром при­ме­не­ния стек­ло­пла­сти­ков в по­доб­ных кон­ст­рук­ци­ях мо­жет слу­жить аб­сор­бер-ис­па­ри­тель из­го­тов­лен­ный на­мот­кой фир­мой PLASTILON OY (Фин­лян­дия) [64], пред­на­зна­чен­ный для рас­тво­ре­ния KNO3 и рас­счи­тан­ный на пол­ный внут­рен­ний ва­ку­ум и тем­пе­ра­ту­ру 120оС.

КОМПОЗИТНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ
Под­зем­ные стек­ло­пла­сти­ко­вые тру­бо­про­во­ды ра­бо­та­ют со­вме­ст­но с ок­ру­жаю­щим их грун­том. Грун­то­вый мас­сив в, ко­то­ром рас­по­ло­жен тру­бо­про­вод од­но­вре­мен­но яв­ля­ет­ся на­груз­кой на не­го, ос­но­ва­ни­ем, а так­же сре­дой ока­зы­ваю­щей со­про­тив­ле­ние пе­ре­ме­ще­нию сте­нок тру­бо­про­во­да. НДС и ус­той­чи­вость под­зем­ных стек­ло­пла­сти­ко­вых тру­бо­про­во­дов диа­мет­ра­ми 1.5 и бо­лее мет­ров ис­сле­до­ва­лись в ра­бо­те [135].
На рис. 1.17. по­ка­зан про­цесс строи­тель­ст­ва под­зем­но­го стек­ло­пла­сти­ко­во­го тру­бо­про­во­да Ø 3.4 м в Ден­ве­ре шт. Ко­ло­ра­до (США). Стек­ло­пла­сти­ко­вый про­из­ве­ден­ный Belco Manufactoring Co (США) тру­бо­про­вод, яв­ляю­щий­ся са­мым круп­ным под­зем­ным стек­ло­пла­сти­ко­вым тру­бо­про­во­дом в Се­вер­ной Аме­ри­ке, пред­на­зна­чен­ный для транс­пор­ти­ров­ки ка­на­ли­за­ци­он­ных сто­ков, был вы­пол­нен вза­мен под­верг­ше­го­ся кор­ро­зии же­ле­зо­бе­тон­но­го тру­бо­про­во­да [153].

КОМПОЗИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГАЗООТВОДЯЩИХ ТРАКТОВ:
ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ
ГАЗОХОДЫ
СИСТЕМЫ ГАЗООЧИСТКИ
СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА

ВЫПОЛНЕНИЕ ДЫМОВЫХ ТРУБ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА
ВНОСИТ ВКЛАД В КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ
РЕСУРСО- ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И
ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Количество утилизированного тепла в зависимости от температуры
охлаждения дымовых газов в теплообменниках: 1 – уголь Воркутинского месторождения,2 – природный газ газопровода Уренгой-Сургут-Челябинск.
Соотношение цен на нержавеющие стали и связующие для стеклопластиков

От­дель­но­стоя­щие стек­ло­пла­сти­ко­вые ды­мо­вые тру­бы не по­лу­чи­ли ши­ро­ко­го рас­про­стра­не­ния у нас в стра­не, од­на­ко опыт при­ме­не­ния та­ких кон­ст­рук­ций име­ет­ся за ру­бе­жом. В 1984 го­ду Joseph Plecnic с со­ав­то­ра­ми опуб­ли­ко­вал ста­тью в жур­на­ле Polymer Composites, по­свя­щен­ную строи­тель­ст­ву от­дель­но­стоя­щей стек­ло­пла­сти­ко­вой ды­мо­вой тру­бы вы­со­той 52 м для са­ха­ро­про­из­во­дя­ще­го за­во­да в шта­те Ва­шинг­тон (США). За по­сле­дую­щие де­сять лет в Се­вер­ной Аме­ри­ке бы­ло по­строе­но боль­шое ко­ли­че­ст­во по­доб­ных со­ору­же­ний.

Элек­тро­стан­ция STEAG-RWE OHG в Гер­ма­нии. Ре­кон­ст­рук­ция же­ле­зо­бе­тон­ной тру­бы с внут­рен­ним стек­ло­пла­сти­ко­вым га­зо­от­во­дя­щим ство­лом Ø 8.0 м и под­во­дя­щи­ми стек­ло­пла­сти­ко­вы­ми га­зо­хо­да­ми

Намотка «сэндвичевых» оболочек

ЦЕХ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГОВ
Намотка секции трубы
Контрольная сборка г/о ствола
Механическая обработка

Непрерывная намотка
Циклическая намотка

СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ИЗ НИХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЫМОВЫХ ТРУБ И ГАЗОХОДОВ
Механические нагрузки:
собственный вес;
ветровая нагрузка;
вес транспортируемого продукта или отложений;
и др.
Воздействия:
- среда эксплуатации, вызывающая изменение геометрических размеров и свойств материалов;
- тепловое воздействие, которое приводит к тепловым напряжениям, деформациям и изменению свойств материалов;
- последствия технологических операций (память на технологию), в результате которых возникает преднапряжение, усадка, вынужденная эластичность.
Вклад в несущую способность конструкции вносят как её конструктивные особенности, так и технология изготовления: в виде технологических дефектов, изменения свойств материалов и технологических остаточных напряжений. В пластмассовых конструкциях, за счет технологических режимов изготовления можно в широких пределах регулировать свойства получаемого материала изделия, следовательно и его расчетное сопротивление R, модуль упругости Е и реологические характеристики.

Физические свойства и химическая стойкость
Теплостойкость. Качественным показателем конструкционной теплостойкости ПКМ является теплостойкость по Мартенсу, оС. Максимальная рабочая температура может приниматься не выше этого показателя.
ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ ПО МАРТЕНСУ - это метод, по которому образец в виде консольно закрепленного стержня прямоугольного сечения нагружают изгибающим моментом, и равномерно увеличивая температуру, наблюдают за развивающейся деформацией изгиба. Температура, при которой деформация достигает стандартизованного значения, и является теплостойкостью по Мартенсу.
Химическая стойкость – это способность полимерного материала сохранять свои эксплуатационные свойства в условиях воздействия агрессивных сред, она зависит от природы связующего и наполнителя, от их взаимодействия.
Основным критерием химической стойкости и долговечности изделий из полимерных материалов по-прежнему продолжает оставаться фактически опытная эксплуатация, что занимает непозволительно много времени.
Процесс переноса агрессивной среды в полимер осуществляется как по механизму диффузии, так и по механизму микрокапиллярного потока, обусловленного наличием в материале пор, трещин и других факторов.

Физические свойства и химическая стойкость
В результате диффузии среды в полимер происходит его пластификация, вымывание примесей, непрореагировавших при отверждении мономеров и продуктов распада, а также деструкция или структурирование. При этом среда проникает также на границы раздела стекло – связующее, вызывая ослабление адгезионных связей и отделение волокна от связующего. В дальнейшем может происходить также коррозия стеклянного волокна с образованием щелочных продуктов, вызывающих омыление связующего. Как правило, проникновение агрессивной среды в нагруженный стеклопластик происходит не в результате диффузии через поры молекулярного размера, а в результате проникновения по более крупным порам и трещинам – дефектам структуры.
Бездефектным считается стеклопластик с пористостью до 2%.