Postępująca globalizacja oraz czynniki ekonomiczne powodują, że sieć rurociągów dalekiego zasięgu od kilkudziesięciu lat jest coraz bardziej rozbudowywana i dawno już przekroczyła granice państw. W chwili obecnej nie ma tańszej metody transportu takich mediów jak: gaz ziemny, ropa naftowa czy paliwa płynne, można więc zaryzykować stwierdzenie, że współczesna cywilizacja nie mogłaby funkcjonować bez sprawnie działającej sieci rurociągów. Jednak postęp technologiczny oraz zaostrzone normy bezpieczeństwa prowadzą do ciągłego wzrostu wymagań w zakresie ekonomiczności i wytrzymałości wytwarzanych elementów rurociągów1-2.

Werner Hufenbach, Andrzej Czulak

Tradycyjnie, już od ponad wieku, rury i kształtki wykonuje się ze stali, najczęściej stali węglowej, jednak wzrastające ceny rudy żelaza, jak również wady tej grupy materiałowej, skłaniają inżynierów do szukania nowych, alternatywnych materiałów, które z powodzeniem będą w stanie zastąpić ciężką i korodującą stal. Od ponad dekady coraz większy udział w rynku zdobywają rurociągi polietylenowe o gładkich ściankach wewnętrznych. Doskonałe właściwości eksploatacyjne i niezawodność w połączeniu z małym ciężarem, szybkim montażem oraz bezpiecznymi złączami, doprowadziła do ich szerokiego stosowania przy transporcie materiałów niebezpiecznych. Jednak dużą niedogodnością przy stosowaniu materiałów izotropowych jest brak możliwości dopasowania właściwości materiałowych do występujących obciążeń, co stanowi ogromny problem w przypadku przesyłania substancji o podwyższonej temperaturze i ciśnieniu3-4. Taką możliwość dają kompozyty, gdzie łączy się zazwyczaj dwa lub więcej materiałów, o uzupełniających się właściwościach. Spośród różnych kombinacji najlepsze własności mechaniczne uzyskuje się łącząc bardzo wytrzymałe, długie włókna z jednorodną, chemicznie utwardzalną żywicą polimerową. Mówi się wówczas o kompozytach wzmacnianych włóknem ciągłym. Dwu- lub wieloskładnikowość materiału umożliwia wykorzystanie pożądanych własności składników, przy jednoczesnym zredukowaniu własności szkodliwych. Materiały polimerowe cechują się zazwyczaj stosunkowo małą sztywnością i dość dużą wytrzymałością, której nie można wykorzystać, gdyż wymagałoby to odkształceń przekraczających znacznie wielkości uznane za dopuszczalne w technice. W wyniku wzmocnienia polimerów włóknami o dużej wytrzymałości uzyskuje się jednocześnie zwiększenie sztywności i wytrzymałości, zmniejszając zarazem, przez wprowadzenie koncentracji naprężenia, niepotrzebną w tym przypadku średnią wytrzymałość osnowy5.


Rys. 1
a) Automatyzacja procesu splatania liny
b) Schemat procesu poruszania się lalek pomiędzy tarczami

Dotychczas znanymi i stosowanymi metodami wytwarzania rur kompozytowych wzmocnionych włóknem ciągłym były techniki wykorzystujące proces nawijania rowingu na rdzeń lub liner. Ta metoda spełnia swoje zadanie dla rur prostych o ograniczonej długości. W przypadku złożonych struktur i skomplikowanych elementów jak kształtki albo trójniki, metoda nawijania wymaga dodatkowych nakładów związanych z pracą ręczną. Wiąże się to bezpośrednio z wydłużeniem czasu produkcji oraz wzrostem ceny produktu finalnego. Wadą tej metody jest również problem z zapewnieniem zadowalającej powtarzalności, ponieważ należy ona do półautomatycznych metod wytwarzania.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 1-2 (52-53) styczeń-luty 2012