اطلاعاتی درباره پلی اتیلن
پلی اتیلن برای تولید و پوشانش انواع لوله در کاربردهای مختلف مثل لوله های انتقال آب آشامیدنی، فاضلاب، گاز، لوله های گرمایشی و لوله کشی منازل، لوله های انتقال مواد جامد آبیاری قطره ای لوله های محافظتی (عبور سیم و کابل و الیاف شیشه و ….) استفاده می شود.
لوله های پلی اتیلن از حدود ۴۰ سال پیش مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند و به تدریج با شناخت مزایا و کارکرد این لوله و بهبود تدریجی ویژگیهای مورد مصرف در بسیاری کاربردها جایگزین انواع لوله های بتنی، فولادی، چدنی و نیز لوله های پی وی سی شدند.
انعطاف لوله های پلی اتیلنی موجب شده که جابجایی و کارگذاری خطوط لوله نسبت به خطوط لوله فولادی، بسیار آسان تر و کم هزینه تر باشد. انعطاف این لوله ها امکان دور زدن موانع و کاهش مفاصل و اتصالات را فراهم می کند. مقاومت این لوله ها در برابر حوادث طبیعی مثل زلزله بسیار بیشتر از انواع دیگر لوله ها می باشند.
لوله های پلی اتیلن دارای محدوده کاربردی وسیع می باشد که معمول ترین آنها به شرح ذیل می باشد:
- شبکه های آب آشامیدنی
- شبکه های آبرسانی شهری
- شبکه های فاضلاب شهری و روستایی
- آبیاری تحت فشار
- فاضلاب شهری و روستایی
- پوشش کابل ها، لوله فلزی
- آبرسانی صنعتی
مزایای لوله های پلی اتیلن:
- مقاومت بالا در مقابل شکستگی و ترک خوردگی
- مقاومت شیمیایی بسیار بالا
- مقاومت در برابر خوردگی
- انعطاف پذیری بالا
- کارکرد در دمای منفی ۴۰o c الی ۷۰o c
- قابلیت استفاده در زمینهای ناهموار
- طول عمر زیاد
- اجرای آسان و سریع
- مقاومت هیدرولیکی بالا
- عایق صوتی
- مقاومت عالی در مقابل زلزله
- مقاومت در مقابل ضربه
مقاومت دربرابر سایش و خراش:
لوله های پلی اتیلن به دلیل خصوصیات پلیری زیر برای انتقال مایعاتی که قابلیت سایندگی یا خراش دارند بسیار مناسب می باشد:
- مدول الاستیته پایین
- ضربه پذیری بالا
- ضریب اصطکاک پایین
- اینرسی شیمیایی بالاطول عمر لوله های پلی اتیلن در برابر مایعات حاوی ذرات ساینده و خراش تا ۱۰ برابر بالاتر از لوله های فلزی و سفالی می باشد.
مقاومت لوله پلی اتیلن در مقابل حوادث طبیعی مثل زلزله بسیار بیش تر از انواع دیگر لوله ها می باشد. شکل زیر میزان خرابی ها در زمین لرزه ژاپن در سال ۱۹۹۵ برای انواع لوله ها نشان میدهد.
انواع مواد اولیه پلی اتیلن:
- PE63
- PE80
- PE100
رده بندی فشاری لوله ها بر اساس استاندارد Iso I2I62:
در تولید لوله پلی اتیلتن هرچه رده بندی فشار بیشتر می شود (PE63 الی PE100) علاوه بر صرفه جویی در مصرف مواد، موجب افزایش سطح مقطع لوله در قطر بیرونی ثابت می شود که باعث افزایش ظرفیت انتقال لوله می شود. اگر ظرفیت انتقال را ثابت فرض کنیم می توان سرعت انتقال را کاست و در نتیجه از پمپ های کوچکتری برای انتقال استفاده کرد. این امر موجب کاهش هزینه ها می شود. ضمن اینکه به هنگام تعمیر لوله و استفاده از لوله های آمستری درون لوله قبلی – افت ظرفیت انتقال زیاد نخواهد بود.
PE100 به غیر از لوله های تحت فشار در لوله های بدون فشار هم مزایایی دارد، چه درون آن نسبت به پلی اتیلن سنگین استاندارد بیشتر است (۱۲۵۰MPA در برابر ۹۵۰MP)،مدول بیشتر، سفت تر شعاعی بیشتری را تأمین می کند که در شبکه های فاضلاب تحت فشار و بدون فشار مزیت بزرگی محسوب می شود.
مهمترین ویژگی های کارکردی لوله پلی اتیلن تحت فشار:
۱- استحکام دراز مدت:
استحکام دراز مدت یا مبنای طراحی هیدرواستانیکی لوله، تعیین کننده عمر یک لوله در یک فشار و دمای معین است و معمولاً توسط یک سری آزمون در فشار و دمای مختلف در یک بازه زمانی مشخص انجام می شود. برای بررسی عمر ۵۰ ساله لوله بایست بدون کشش خزشی لوله را به دست آورد.
۲- رشد سریع ترک:
رشد سریع ترک نقص بسیار مهمی است که به کراّت در خطوط انتقال دیده می شود. بزرگ ترین ترکی که برای یک لوله فولادی گزارش شده ترکی به طول ۱۱ کیلومتر بوده است و برای پلی اتیلن بزرگ ترین ترک در یک خط لوله گاز در مجارستان به قطر ۳۱۵mm دیده شده که طول ۷۰۰ متر بوده است. مقاومت در برابر رشد سریع ترک اصطلاحی است که برای بررسی استحکام ضربه ای استفاده می شود. این آزمون ها در یک دمای مشخص برای تعیین فشاری که در بیش از آن رشد سریع ترک رخ می دهد، استفاده می شود. به این فشار، فشار بحرانی می گویند.
احتمال وقوع رشد سریع ترک در لوله ها با افزایش قطر و ضخامت لوله در دمای کم و فشار محیطی زیاد، افزایش می یابد. اصطلاح رشد ترک زمانی به کاربرده می شود که طول ترک ۷/۴ برابر بیش از قطر اسمی بیرونی لوله باشد.
۳-رشد آهسته ترک:
ویژگی رشد آهسته ترک، مقاومت دراز مدت و محیطی لوله را نشان می دهد. آغاز رشد ترک وابسته به فشار درونی تنش باقی مانده از زمان فراورش در لوله فشار نصب لوله می باشد. آزمون شکاف ویژگی های خزش ره دراز مدت ماده را بررسی می کند، این آزمون ها به ESCR معروف هستند.
اگر ترک رشد کند و شکاف در لوله ایجاد شود، اصطلاحاً گفته می شود که لوله زانو زده است. لوله های تولید شده از پلی اتیلن نسل اول در ۱۰۰ ساعت زانو می زنند، ولی نسل بعد در ۱۰۰۰ ساعت زانو می زد و نسل فعلی نزدیک به ۱۰۰ سال دوام دارد.
۴- تراوایی:
این مسئله برای انتقال گاز طبیعی مهم است. زیرا امکان نفوذ آن از پلی اتیلن وجود دارد. البته میزان تراوش اندازه گیری شده چنان کم است که تأثیری بر انتقال گاز ندارد.
سرعت تراوش گازهااز پلی اتیلن
۵- ضریب انبساط لوله های پلی اتیلن:
ضریب انبساط برای محاسبات مربوط به طو خصوص و میزان فشار بر اتصالات لوله ها و خاک اطراف لازم است.
۶- رسانایی گرمایی:
میزان گرمایی که یک لوله پلاستیک می تواند از طریق دیواره خود منتقل کند، وابسته به رسانش گرمایی لوله است میزان رسانش گرمایی پلی اتیلن ۰/۴۳ w/mok می باشد. ASTM C177
۷- مسائل بهداشتی:
برای انتقال آّشامیدنی، بهداشتی بودن مواد موجود در لوله اهمّیت دارد. استانداردهای بهداشتی مربوط به پلی اتیلن عبارتند از:
۱- FDA, CFR, Title 21 (1994) 177. 1520. Olefin polymers (آمریکا)
۲- NSF (national sanitation foundation), NSF standard 61 (آمریکا)
۳- BS 6920, part 1 : 1998, Bs 3412 : 1976 (انگلیس)
۴- Bedarfsegenstandverordnung 10(آلمان)
۸- رنگ لوله:
مواد اولیه تولید لوله های پلی اتیلن که معمولاً به صورت گرانول ارائه می شوند، دارای پایدار کننده های گرمایی و نیز پایدار کننده پرتو فرابنفش می باشند .
مقاومت آب و هوایی دراز مدت پلی اتیلن رنگدانه دار در برابر پرتو ماوراء بنفش و همچنین در برابر هوازدگی و اثرات بیرونی لوله را محافظت کنند.
