FRP配管とは何ですか？ガラス繊維強化プラスチックパイプのガイド

FRP配管とは何ですか？

FRP配管は、ガラス繊維強化プラスチックとポリエステル、ビニルエステル、エポキシなどの熱硬化性樹脂マトリックスを組み合わせて作られたガラス繊維強化プラスチックから作られたパイプです。 ガラス繊維は構造的負荷を担い、樹脂は繊維を結合して化学的攻撃に耐え、完成したパイプに過酷な環境では金属パイプが匹敵することのできない機械的強度と耐食性の両方を与えます。

FRPパイプ (ガラス強化プラスチックの略で GRP と呼ばれることもあります) は、炭素鋼が数カ月以内に腐食し、PVC では必要な圧力や温度定格が不足する産業において、腐食性化学薬品、海水、廃水、およびプロセス流体を移動させるために広く使用されています。

エンジニアが金属パイプではなく FRP を選択する理由

• 鋼を破壊する酸、塩、化学薬品による腐食に耐えます。
• おおよその重さ 同等の鋼管の4分の1の重量 、サポートとインストールのコストを削減
• 一般的に評価される耐用年数を実現します。 30年から50年 最小限のメンテナンスで
• スケールを防止し、摩擦損失を低減する滑らかな内壁を維持します。

FRPパイプができるまで

FRP パイプは 3 つの主要なプロセスのいずれかを使用して製造され、それぞれが異なる直径と圧力要件に適しています。 フィラメントワインディングは工業用プロセス配管の最も一般的な方法です 繊維の配向と壁の厚さを正確に制御できるためです。

主な製造方法

1. フィラメントワインディング: 連続したガラスストランドを回転マンドレルに張力をかけて巻き付け、硬化させます。
2. 遠心注型: 樹脂とチョップドファイバーを金型内で回転させ、緻密で均一な壁を形成します。
3. ハンドレイアップ: 通常、フィッティングやカスタム形状のために、グラスファイバークロスと樹脂の層を手動で適用します。

FRPパイプの特性を鋼やPVCと比較

FRP配管は強度の点では金属と熱可塑性プラスチックパイプの中間に位置しますが、単位重量あたりの耐薬品性では両方を上回ります。 一般的な FRP パイプの密度は約 1.8 ～ 2.1 g/cm3 ですが、炭素鋼の密度は 7.85 g/cm3 です。 これが、FRP 設置に軽量のサポートと小型の吊り上げ装置が必要な主な理由です。

FRPパイプに使用される樹脂システム

FRP パイプに使用される樹脂は、ガラス繊維よりもはるかに化学的適合性と温度限界を決定します。 ビニルエステル樹脂は、標準的なポリエステルよりも幅広い酸や酸化剤に対応します そのため、コストがかかるにもかかわらず、化学処理用途で主流となっています。

FRP配管を使用する場合

FRP パイプは、流体の腐食性やスケールにより金属パイプのメンテナンスが困難な場合に指定されます。 石炭火力発電所の排煙脱硫 (FGD) システムは、単一用途としては最大規模の 1 つです 、多くの場合、高温の酸性スクラバー スラリーを運ぶために直径 100 インチを超える FRP ダクトと配管が使用されます。

• 化学処理: 酸および苛性物質の移送ライン、タンクファーム配管
• 発電：FGDスクラバー配管、冷却水ライン
• 上下水処理：原水取水ライン、汚泥ライン、排水ライン
• 石油とガス: 鉄鋼が急速に腐食する生成水と塩水の廃棄ライン
• 淡水化および海洋: 海水取水およびブライン排出配管

サイズ、圧力クラス、および管理規格

FRP パイプは、小径の研究室排水ラインから大規模な都市水道本管まで、ほとんどの配管材料と比較して非常に幅広いサイズ範囲で製造されています。 標準直径は 1 インチから 144 インチまで 、工業プロセスラインでは一般に最大 300 psi の圧力定格が利用可能です。

主要な業界標準

• ASTM D2996 — フィラメント巻き FRP パイプ
• ASTM D2997 — 遠心鋳造FRPパイプ
• AWWA C950 — 送水用大口径FRP管
• ISO 14692 — 石油および天然ガス産業向けの FRP 配管システム

FRPパイプの接合・設置の様子

FRPは鋼のように溶接できないため、接合方法は接着、機械的結合、または積層に依存します。 接着剤によるベルアンドスピゴットジョイントが最も一般的な方法です プロセス配管用で、接液経路に金属金具を使用せずに完全に密閉された耐腐食性の接続を提供します。

1. 直線管およびほとんどの継手用のベルアンドスピゴット接着剤による接着
2. パイプ端を突き合わせてグラスファイバーラミネートで覆うバットアンドラップジョイント
3. 頻繁に分解が必要なセクションにはフランジ接続を採用
4. 小径低圧ライン用のねじ接続

FRP を指定する前に考慮すべき制限事項

FRP 配管は金属配管の万能な代替品ではなく、その限界を無視すると早期故障につながります。 保護されていない樹脂は、長時間の UV 暴露により劣化します。 そのため、屋外に設置する場合は通常、紫外線を抑制したトップコートまたは塗装仕上げが必要です。

• 耐衝撃性はスチールよりも低いため、取り扱いや設置には注意が必要です
• 高性能樹脂であっても、一般に温度制限は 250°F (121°C) 未満です
• 接合は溶接ではなく手作業で行われるため、接合の品質は施工者のスキルに大きく左右されます。
• 高圧蒸気や極度の機械的柔軟性を必要とする用途には適していません