استاندارد INSO 14427-2 (تست لوله پلی اتیلن)
17 اردیبهشت 1402
لوله پلی اتیلن، شریان حیاتی صنعت
امروزه استفاده از لوله پلی اتیلن که در سایزهای 16 تا بالای 3000 میلیمتر و فشارهای کاری 4 تا 25 بار، تحت فرآیند اکستروژن تولید می‌شوند، در جای جای صنعت و پروژه‌های اجرایی، بسیار فراگیر شده است.
به‌طور‌کلی، لوله های پلی اتیلن در کارخانه‌های تولیدکننده لوله، به رنگ مشکی تولید و روانه بازار می‌شوند. پس چنانچه، ماده اولیه مورد نیاز برای تولید لولهها (که غالباً از ماده اولیه پلی اتیلن سنگین HDPE100 استفاده می‌شود) به‌صورت بی‌رنگ یا همان نچرال (Natural) از پتروشیمی‌ها خریداری شود، ابتدا گرانول‌ها را با مستربچ مشکی مخلوط کرده، سپس طی فرآیند اکستروژن (Extrusion)، لوله مورد نظر در سایز و فشار کاری مورد نیاز مشتری تولید می‌شود.
اما اگر ماده اولیه به‌صورت خودرنگ وارد کارخانه شود، بدون نیاز به هیچ افزودنی، در خط تولید لوله استفاده می‌شود.
در یک دسته‌بندی کلی، لوله‌های پلی اتیلن تولیدی کارخانه‌ها، به دو دسته تک جداره (Single-Wall Pipe) و دوجداره (Double-Wall Pipe) تقسیم می‌شوند.
لوله‌های تک جداره شامل لوله‌های تک جداره فشار قوی (High-Pressure Single-Wall Pipe)، لوله‌های کشاورزی (Agricultural Pipe) از جمله لوله‌های آبیاری قطرهای (Drip Irrigation) و بارانی (Rain Irrigation) و در نهایت، لوله‌های کابلی (Cable Pipe) یا همان لوله‌های غلافی می‌شوند.
لوله‌های دوجداره که با نام لوله‌های فاضلابی هم در صنعت شناخته می‌شوند، عبارتند از لوله‌های کاروگیت (Corrugated Pipe) و اسپیرال (Spiral Pipe).
در این میان، لوله‌های تک جداره فشار قوی، یکی از پرکاربردترین لوله‌های پلی اتیلن بوده که در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها از جمله: آبرسانی (شرب و غیر شرب)، گازرسانی، نفت و پتروشیمی، نیروگاهی، آتشنشانی و معدنی استفاده می‌شوند.
اساساً لوله‌های پلی اتیلنی در زمان نصب در پروژه‌ها، به کمک یکی از روش‌های: اتصال جوش لب به لب، اتصال جوش اکستروژن، اتصال الکتروفیوژنی، اتصال پیچی، اتصال سریع و اتصال فلنجی، به یکدیگر متصل می‌شوند.
بدون شک، محبوبیت لوله‌های پلی اتیلنی در پروژه‌های مختلف و به دنبال آن کمرنگ کردن حضور لوله‌های چدنی و فلزی در این پروژه‌ها، وام‌دار مزایا و ویژگی‌های فوق‌العاده لوله‌های پلی اتیلن است.
در واقع استحکام و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی و پوسیدگی، طول عمر بالا، تولید مقرون‌به‌صرفه، سبک‌وزن بودن، سهولت در جابجایی و نصب و بسیاری پارامترهای مثبت دیگر، موجبات برتری لوله‌های پلی اتیلن نسبت به سایر لولهها اعم‌از چدنی، فلزی، سیمانی و آزبست را فراهم آورده است.
رسالت ما در این مقاله، تشریح مباحث و نکات لازم، راجع به لوله‌های پلی اتیلن برای درک بهتر اهمیت آنهاست. پس لطفا برای شناخت آگاهانه‌تر لوله‌های پلی اتیلن، در ادامه مقاله با ما همراه باشید.
مقاله لوله پلی اتیلن در یک نگاه
مطالب این مقاله
سایزهای لوله پلی اتیلن
لوله‌های پلی اتیلن در بازه گسترده 16 تا بالای 3000 میلیمتر و در فشارهای کاری متفاوت از 4 تا 25 بار در کارخانه‌های تولیدکننده لوله، تولید می‌شوند.
پس از تولید لوله پلی اتیلن در خط تولید، پرسنل واحد کنترل کیفیت و آزمایشگاه موظفند که در اولین قدم، لولهها را مورد بازرسی ابعادی قرار دهند. در حقیقت، لولهها باید مطابق استاندارد ملی ایران به شماره INSO 14427-2، از لحاظ قطر، ضخامت و دوپهنی بررسی شوند. جداول استاندارد برای کنترل ابعادی لولهها عبارتند از:
میانگین قطرهای خارجی و حداکثر دوپهنی
ضخامت‌های دیواره
ضخامت‌های دیواره (ادامه)
مواد اولیه مصرفی لوله پلی اتیلن
ماده اولیه ساخت لوله‌های پلی اتیلن، همان‌طور که از نامشان پیداست، پلیمری به نام پلی اتیلن (Polyethylene) است. در مقاله مواد اولیه پلی اتیلن که تمامی جزئیات راجع به پلی اتیلن شرح داده شده است، متوجه شدیم که پلیمرها (بَسپار)، از پلیمریزاسیون (Polymerization) واحدهای مولکولی کوچکی به نام مونومر (تک‌پار) تشکیل می‌شوند.
به‌طور‌کلی، مولکول پلی اتیلن به سه دسته: پلی اتین سبک، پلی اتیلن سبک خطی و پلی اتیلن سنگین تقسیم می‌شود که در میان آنها، پلی اتیلن سنگین، پرکاربردترین ماده اولیه محسوب می‌شود. ماده اولیه پلی اتیلن سنگین (HDPE)، گریدهای متفاوتی از جمله :HDPE63، HDPE80 و HDPE100 دارد که پلی اتیلن سنگین HDPE100، بالاترین جایگاه را در مقایسه با سایر گریدها به خود اختصاص داده است.
مشخصات فنی لوله پلی اتیلن
در نقطه شروع، گرانول‌های HDPE100 تولید‌شده در پتروشیمی‌ها، باید نتایج قابل قبول را در تمامی تست‌های الزام‌شده در استاندارد ملی ایران به شماره INSO 14427-1، برآورده کنند. تست های الزامی طی 3 مرحله در محل پتروشیمی‌ها انجام می‌شود:
- تست‌های گرانول HDPE100 به شکل دانه
- تست‌های گرانول HDPE100 به شکل لوله
- تست جوش‌پذیری (تست جوش لب به لب دو لوله تولید‌شده از گرانول HDPE100)
با توجه به اینکه تمامی جزئیات مربوط به این 3 مرحله، در مقاله مواد اولیه پلی اتیلن به‌طور کامل شرح داده شده است، شما عزیزان می‌توانید برای دسترسی به اطلاعات لازم در این زمینه، به مقاله مورد‌نظر مراجعه کنید.
پس از انجام تمامی این تست‌ها در داخل پتروشیمی و دریافت تأییدیه کنترل کیفیت، گرانول‌ها می‌توانند از پتروشیمی خارج شده و به سمت کارخانه‌های تولیدکننده لوله یا اتصالات پلی اتیلن ارسال شوند.
به محض ورود گرانول‌های HDPE100 به داخل کارخانه‌های تولیدکننده، پرسنل آزمایشگاه می‌بایست، گرانول‌های ورودی به کارخانه را مورد تست مجدد و راستی‌آزمایی قرار دهند تا هم از صحت نتایج ارائه‌شده توسط پتروشیمی‌ها اطمینان حاصل کنند و هم بتوانند مجوز استفاده از گرانول‌ها در خط تولید کارخانه را با تیب خاطر صادر کنند.
تمامی تست‌هایی که در کارخانه برای گرانول‌ها انجام می‌شود دقیقاً مشابه تست‌هایی است که مطابق استاندارد INSO 14427-1 بر روی گرانول HDPE100 به شکل دانه در پتروشیمی انجام شده است، با این تفاوت که تست‌های مقدار آب و ESCR معمولاً درکارخانه انجام نمی‌شود و تولیدکننده‌های لوله پلی اتیلن به نتایج ارائه‌شده توسط پتروشیمی اعتماد می‌کنند.
بعد از تأیید کیفیت مواد اولیه و تولید لوله با استفاده از آن، باید لوله تولید شده در خط تولید کارخانه را مطابق استاندارد ملی ایران به شماره INSO 14427-2 مورد بازرسی قرار داده تا از کیفیت محصول نهایی برای ارائه به مشتری، اطمینان حاصل شود. لیست این آزمون‌ها که به 2 دسته مشخصه‌های مکانیکی و فیزیکی تقسیم‌بندی می‌شوند، عبارتند از:
مشخصه‌های مکانیکی
- تست هیدرواستاتیک در دمای 20 درجه سانتیگراد، 100 ساعته
- تست هیدرواستاتیک در دمای 80 درجه سانتیگراد، 165 ساعته
- تست هیدرواستاتیک در دمای 80 درجه سانتیگراد، 1000 ساعته (آزمون نوعی)
مشخصه‌های فیزیکی
- تست کرنش در شکست
- تست برگشت طولی
- تست نرخ جریان جرمی مذاب (MFR)
- تست زمان القاء اکسایش (OIT)
- تست مقدار دوده (برای لوله تولید‌شده با آمیزه سیاه)
- تست مقدار خاکستر
- تست پراکنش دوده (برای لوله تولید‌شده با آمیزه سیاه)
- تست پراکنش رنگدانه (برای لوله تولید‌شده با آمیزه غیر سیاه)
- اثر بر کیفیت آب
لطفاً برای اطلاع از جزئیات آزمون‌های مذکور، به صفحه کنترل کیفیت←استانداردها←استاندارد INSO 14427-2 (تست لوله پلی اتیلن)، مراجعه کنید.
انواع لوله پلی اتیلن
به‌طور‌کلی، لوله‌های پلی اتیلن به دو دسته تقسیم می‌شوند که هرکدام مشخصات و کاربردهای ویژه خود را دارند:
- لوله پلی اتیلن تک جداره
- لوله پلی اتیلن دوجداره
انواع لوله پلی اتیلن
برای شناخت بهتر انواع لوله های پلی اتیلن، مطالب پیش‌رو را از دست ندهید.
لوله پلی اتیلن تک جداره
تمامی لوله‌های پلی اتیلن تک جداره از گرانول‌های پلی اتیلن سنگین HDPE100 (به‌علت منسوخ‌شدن گرانول‌های HDPE80 و HDPE63)، تولید می‌شوند؛ مگر در موارد استثناء، که در زمان لازم به آن اشاره می‌کنیم.
به‌طور‌کلی، لوله‌های تک جداره‌ای را که قرار است در خطوط انتقال پرفشار (فشارهای کاری بالا) استفاده شده و معمولاً در سایزهای 25 تا 1200 میلیمتر در پروژه‌ها نیاز می‌شوند، لوله تک جداره فشار قوی می‌نامند.
لوله پلی اتیلن تک جداره
در مورد نصب لوله‌های فشار قوی، لازم است بدانید که این لولهها به 2 دلیل باید زیر خاک مدفون شوند. اولین دلیل این است که لوله‌های پلی اتیلن در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV)، آسیب‌پذیر هستند. دلیل دوم عبارت است از بالا بودن ضریب انبساط حرارتی لوله‌های پلی اتیلن نسبت به سایر لولهها. بنابراین لازم است که آنها را برای محافظت از صدمات احتمالی، زیر خاک مدفون کنند.
از لوله‌های تک جداره فشار قوی معمولاً در پروژه‌های گوناگونی استفاده می‌شود که عبارتند از:
- آبرسانی
- گازرسانی
- سایر مصارف (نیروگاهی، معدنی، نفت و پتروشیمی و آتشنشانی)
لوله پلی اتیلن آبرسانی
لوله‌های پلی اتیلن آبرسانی در دسته لوله‌های پلی اتیلن تک جداره فشار قوی قرار می‌گیرند. از اين لولهها برای انتقال آب شرب و غير شرب بهره‌گرفته می‌شود. بنابراين، مواد اولیه مورد استفاده برای این لولهها بايد تمامی استانداردهای لازم را داشته و از كيفيت بالايی برخوردار باشد تا به‌هيچ عنوان تغييری در بو، طعم و مزه آب ايجاد نكند.
لوله پلی اتیلن آبرسانی
لوله‌های آبرسانی در سايزهای 25 تا 1200 ميليمتر و در فشارهای كاری متداول 6 تا 16 بار به بازار عرضه می‌شوند، اما بنا به درخواست و نياز مشتری قابليت توليد تا فشار كاری 25 بار را هم دارند.
لوله پلی اتيلن گازرسانی
يكی ديگر از انواع لوله‌های پلی اتيلن تک جداره فشار قوی، لوله‌هایی پلی اتيلن گازرسانی هستند. اين لولهها كه در شبکه‌های حساس گازرسانی به‌كار گرفته می‌شوند، بايد حتما تأييديه شركت ملی گاز ايران تحت عنوان IGS را دريافت كنند.
لوله پلی اتیلن گازرسانی
نكته‌ای كه توليدكنندها موظفند در نظر بگيرند اين است كه، برای توليد لوله‌های گازرسانی حتما بايد از مواد اوليه پلی اتيلن خودرنگ استفاده كنند. كارخانه‌های توليدكننده، قابليت توليد اين لولهها در سايزهای 25 تا 225 میلیمتر و فشارهای كاری 12.5 و 16 بار را دارند.
سابق بر این، برای متمایز کردن لوله‌های پلی اتیلن آبرسانی و گازرسانی از یکدیگر، به ترتیب خطوط نشانگر آبی و زرد، بر روی سطح خارجی لوله به چشم می‌خورد؛ اما در حال حاضر فقط لوله‌های پلی اتیلن گازرسانی، به علت حساسیتشان، با خط نشانه زرد رنگ از سایر لوله‌های پلی اتیلن متمايز می‌شوند.
لوله پلی اتیلن برای مصارف نفت و پتروشیمی، نیروگاهی، آتشنشانی و معدنی
این لولهها به صورت تک جداره و در سایزهای 25 تا 1200 میلیمتر و فشارهای کاری 6 تا 25 بار، روانه بازار می‌شوند. شاید برایتان این سؤال پیش آمده باشد که چرا برای پروژه‌های معدنی، علی‌رغم اینکه فشار سیال عبوری از داخل لوله‌های پروژه بالا نیست، از لوله‌های تک جداره فشار قوی استفاده می‌کنند.
قبل از هر چیز، اول باید بدانید که لوله‌های مورد استفاده در پروژه‌های معدنی، همواره با چالش‌های خوردگی و سایش مواجه هستند. در گذشته، از لوله‌های استیل برای این پروژه‌ها استفاده می‌شد که مشکل خوردگی را نداشتند اما به دلیل ضخامت پایینشان، به مرور زمان ساییده شده و در نهایت سوراخ می‌شدند. از طرفی، افزایش ضخامت لوله‌های استیل هم، بسیار گران تمام می‌شد و مقرون‌به‌صرفه نبود.
همین دلایل موجب شد که لوله‌های پلی اتیلن تک جداره فشار قوی (که با قیمت مناسب می‌توان ضخامت بالای آنها را جهت مقاومت در برابر سایش، تولید کرد) به‌عنوان جایگزین مناسبی برای لوله‌های استیل انتخاب شوند.
لوله پلی اتیلن برای مصارف نفت و پتروشیمی، نیروگاهی، معدنی و آتشنشانی
لوله‌های فشار قوی به صورت کلافی یا شاخه‌ای تولید می‌شوند.
در مورد لوله‌های کلافی، مطابق با استاندارد ملی ایران به شماره INSO 14427-2 باید به نکات زیر توجه داشت:
- لوله باید طوری کلاف شود که از تغییر شکل موضعی آن (از قبیل کمانش و پیچش) جلوگیری شود.
- حداقل قطر داخلی کلاف، باید بیش از 20 برابر dn (قطر لوله) باشد و در هر حال از 600 میلیمتر کمتر نباشد. (به‌عنوان مثال: اگر بخواهیم لوله 63 میلیمتر را کلاف کنیم، 20 برابر 63 می‌شود 1260. این یعنی قطر داخلی کلاف لوله 63 باید بیش از 1260 باشد که این عدد از 600 میلیمتر هم که در استاندارد الزام شده بیشتر است.)
- برای لوله‌های کلافی با قطر 75 میلیمتر و کمتر، SDR بیش از 21 مجاز نیست.
- برای لوله‌های کلافی با قطر 90 میلیمتر و بیشتر، SDR بیش از 17 توصیه نمی‌شود.
- حداکثر قطر مجاز برای لوله‌هایی که کلافی می‌شوند، 125 میلیمتر است.
لوله پلی اتیلن کلافی
در کنار لوله‌های پلی اتیلن فشار قوی، دو دسته دیگر برای لوله‌های تک جداره وجود دارد که عبارتند از:
- لوله‌های کشاورزی (آبیاری قطرهای و بارانی)
- لوله‌های کابلی (غلافی)
لوله پلی اتیلن کشاورزی (آبیاری قطرهای و بارانی)
لوله‌های کشاورزی لوله‌های تک جداره‌ای هستند که به دو دسته آبیاری قطرهای و بارانی تقسیم می‌شوند. برای تولید لوله‌های آبیاری قطرهای از گرانول‌های LDPE در کنار HDPE80 (به‌صورت کامپاند) استفاده می‌کنند که موجب انعطاف و نرمی این لولهها می‌شود. لوله‌های آبیاری قطرهای در سایزهای 16 و 20 میلیمتر و بدون اهمیت فشار کاری آنها، تولید می‌شوند.
لوله آبیاری قطرهای
لوله‌های آبیاری بارانی هم در واقع همان لوله‌های تک‌جداره فشار قوی هستند که در شبکه‌های اصلی آبیاری به‌کار‌گرفته می‌شوند، اما چون در سایزهای پایین، از 25 تا 50 میلیمتر مورد استفاده قرار گرفته و مجبور به تحمل فشار بالایی هم نیستند (نهایتاً 4 بار)، آنها را در کنار لوله‌های آبیاری قطرهای دسته‌بندی می‌کنند.
لوله پلی اتيلن كابلی (غلافی)
اين لولهها در سایزهای مورد نیاز مشتریان و بدون فشار کاری توليد می‌شوند. كيفيت مواد اوليه مورد استفاده برای توليد لوله‌های کابلی اهميت چندانی نداشته و حتی ممکن است از پلی اتیلن‌های بازیافتی، برای تولید این لولهها استفاده شود.
لوله کابلی
لوله‌های پلی اتيلن كابلی (غلافی) به عنوان بهترين انتخاب برای پوشش‌دهی و عايق‌كردن سيم‌ها و كابل‌های برق و فيبرهای نوری استفاده می‌شوند. كاربرد اين لولهها برای حفاظت كابل‌ها در برابر صاعقه و برق‌گرفتگی، بارندگی و ضربه است.
لوله پلی اتیلن دوجداره
این لولهها که به لوله‌های پلی اتیلن فاضلابی هم شهرت دارند، از مواد اولیه پلی اتیلن سنگین HDPE تولید و به لوله‌های کاروگیت و اسپیرال تقسیم‌بندی می‌شوند. لوله‌های کاروگیت و اسپیرال در سایزهای بالا، به ترتیب تا 1200 و بالای 3000 میلیمتر و تا فشار کاری نهایتاً 0.5 بار، تولید و روانه بازار می‌شوند. لوله‌های اسپیرال در پروژه‌های راه‌سازی و پل‌سازی هم به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.
لوله پلی اتیلن کاروگیت
لوله‌های دوجداره به علت مدفون شدنشان زیر زمین، باید قدرت تحمل فشارهای خارجی ناشی از خاک را داشته باشند. این ویژگی با بهره‌بردن از طراحی ساخت خاص آنها، که جداره خارجی مارپیچ و حلقوی دارند، میسر می‌شود.
سیالات عبوری از داخل لوله‌های دوجداره، دارای فشار ثقلی هستند. از این رو، برخلاف سیالات عبوری از لوله‌های تک جداره فشار قوی، اصلا فشار بالایی را به دیواره داخلی لوله دوجداره تحمیل نمی‌کنند.
تفاوت ظاهری عمده لوله کاروگیت با لوله پلی اتیلن تک جداره (فشار قوی، کشاورزی و کابلی) در این است که لوله‌های تک جداره، سطح داخلی و خارجی کاملاً صاف و صیقلی و مشکی رنگ دارند؛ اما لوله‌های کاروگیت، سطح خارجی حلقوی‌شکل و موجدار و البته مشکی رنگ و در کنار آن، سطح داخلی معمولاً زرد رنگ و البته صاف و صیقلی دارند.
جالب است بدانید که همین ساختار حلقوی، این امکان را برای لوله‌های فاضلابی فراهم می‌آورد که بتوانند زیر خاک و تا عمق 1.5 متری زمین‌های ماشین‌رو مدفون شده و با تحمل فوق‌العاده‌شان در برابر فشارهای وارده ناشی از خاک، از هرگونه تغییر شکل یا خمیدگی، مصون بمانند.
کاربرد لوله پلی اتیلن
لوله‌های پلی اتیلن با توجه به ویژگی‌های منحصر‌به‌فردشان، کاربرد گسترده‌ای در پروژه‌ها و صنایع مختلف دارند. از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- شبکه‌های گازرسانی (حتماً باید تأییدیه IGS دریافت کنند)
- شبکه‌های آبرسانی شهری و روستایی
- شبکه‌های فاضلاب شهری و روستایی
- شبکه‌های زهکشی
- آبیاری قطرهای و بارانی
- سیستم‌های انتقال مایعات و فاضلاب‌های صنعتی
- شبکه‌های اطفاء حریق (لوله‌های آتشنشانی)
- خطوط انتقال سیالات در کارخانجات
- خطوط انتقال آب با سختی بالا و انتقال آب دریا
- خطوط آب سرد برای واحدهای صنعتی (پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و نیروگاه‌ها)
- پوشش سیم و کابل‌های مخابراتی، کابل برق و فیبر نوری
- به‌عنوان کانال تهویه
- استفاده در شیلات و پرورش ماهی‌ها
- لوله‌های لایروبی
- در فضای سبز شهری (آبیاری و جمع‌آوری آب‌های اضافی)
- خطوط انتقال محصولات نفتی
- در بخش ورزشی (آبیاری و جمع‌آوری آب‌های اضافی زمین‌های ورزشی گلف، فوتبال و ...)
- مخزن‌های نگهداری مواد شیمیایی
- محل‌های دفن بهداشتی زباله
- راه‌آهن و قطار شهری
- استفاده در فرودگاه‌ها
- استفاده در سیستم‌های گرمایش از کف
- سیستم‌های لوله‌کشی کشتی‌ها و صنایع دریایی
مزایا و ویژگی‌های لوله پلی اتیلن
همان‌طور که می‌دانیم، در سال‌های اخیر، لوله‌های پلی اتیلن به کمک پارامترهای مثبتی که دارند، توانسته‌اند نسبت به لوله‌های فلزی و چدنی در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها از جمله کم فشار و پرفشار، برتری داشته باشند.
این پارامترها و مزایای برجسته لوله‌های پلی اتیلن عبارتند از:
- ایمن‌ماندن از تخریب، پوسیدگی و زنگ‌زدگی توسط عوامل محیطی
- مصونیت در برابر فرآیندهای خوردگی الکتروشیمیایی (توسط اسیدها، بازها و نمک‌ها) به‌علت نارسانا‌بودن پلی اتیلن در برابر جریان الکتریسیته
- ایمنی در برابر حملات میکروبی
- مقاومت در برابر انسداد و گرفتگی، به‌علت سطح داخلی صیقلی و صاف آنها
- قابل بازیافت بودن
- سبک‌وزن بودن و در پی آن، سهولت در جابجایی و حمل‌و‌نقل
- قابلیت کلاف‌شدن به خاطر منعطف‌بودن آنها
- تنوع بالا اتصالات آن برای متصل‌کردن لوله‌های پلی اتیلن به یکدیگر
- انعطاف‌پذیری فوق‌العاده و به دنبال آن، سهولت در عملیات نصب
- تحمل فشار وارده از سطح زمین بر لوله‌های مدفون در خاک (بدون ایجاد ترک و گسست در لوله) و بهره‌بردن از آن خاک به‌عنوان نگهدارنده
- مقاومت عالی در برابر زلزله
- استحکام بالا و مقاومت در برابر رشد یک نقص ریز به یک ترک بزرگ
- حفظ چقرمگی (Toughness) حتی در دماهای پایین
- مقاوم در برابر خستگی یا به عبارتی مقاوم در برابر نیروهای مختلف و متوالی اعمال‌شده
انواع روش‌های اتصال لوله
انواع روش‌های اتصال لوله
برای متصل‌کردن لوله‌های پلی اتیلن در پروژه‌های اجرایی، از اتصالات پلی اتیلن متفاوت و روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. انواع این اتصالات و روش‌های متصل‌کردن لولهها به یکدیگر عبارتند از:
- اتصال جوش لب به لب (Butt-welding)
- اتصال جوش اکستروژن (Extrusion-welding)
- اتصال الکتروفیوژنی (Electro-Fusion)
- اتصال پیچی یا همان رزوه‌ای (Threaded)
- اتصال سریع (Quick Coupling)
- اتصال فلنجی (Flanged joint)
قبل از اینکه به بیان جزئیات انواع روش‌های اتصال بپردازیم، می‌توانیم با استفاده از یک شکل شماتیک، راجع به مزایا و معایب این روش‌ها نسبت به یکدیگر، یک دید کلی به‌دست آوریم.
مقایسه روش‌های اتصال لوله
اتصال جوش لب به لب (Butt-welding)
در این روش، برای متصل‌کردن لولهها به یکدیگر از جوش گرمایی، به‌صورت جوش لب به لب (Butt Fusion) استفاده می‌شود. در حقیقت، یک صفحه گرمکن بین لولهها قرار گرفته و پس از رسیدن به دمای مناسب برای جوش، صفحه گرمکن برداشته شده و لولهها به هم متصل می‌شوند.
جوش لب به لب
شاید به جرأت بتوان گفت که روش اتصال جوش لب به لب (که بعد از اتصال الکتروفیوژنی، قابل‌اعتمادترین روش اتصال محسوب می‌شود)، پرکاربردترین تکنیک متصل‌کردن لوله‌های پلی اتیلنی در بسیاری از پروژه‌های اجرایی (از پروژه های کشاورزی و آبرسانی و معدنی و نیروگاهی گرفته تا پروژه‌های نفت و پتروشیمی و آتشنشانی) به شمار می‌رود.
در صورت تمایل برای کسب اطلاعات بیشتر، به مقاله اتصالات پلی اتیلن دست ساز (مایتری) مراجعه کنید.
اتصال جوش اکستروژن (Extrusion-welding)
این تکنیک هم، مانند روش جوش لب به لب، یک روش اتصال با استفاده از جوش گرمایی است که معمولاً برای متصل‌کردن لوله‌های کاروگیت به‌کار گرفته می‌شود. اتصال جوش اکستروژن شاید روش اتصال مطمئنی نباشد، اما برای لوله‌های کاروگیت که فشار کاری برای آنها مطرح نیست، تکنیک مناسبی به‌شمار می‌رود.
دستگاه جوش اکستروژن
در این روش، یک دستگاه جوش اکستروژن استفاده می‌شود که سایز بزرگی هم ندارد. ساز‌و‌کار آن به این شکل است که دستگاه جوش، توسط گرانول‌های HDPE تغذیه شده که این گرانول‌ها در داخل دستگاه حرارت دیده و نرم می‌شوند.
گرانول‌ها پس از نرم‌شدن، به شکل الکترودهای جوش از دستگاه خارج شده و در محل اتصال دو لوله، که پیش‌تر به‌وسیله سشوار مناسب گرم شده است، قرار می‌گیرد. در نهایت یک جوش همگن به وجود می‌آید که موجب متصل‌شدن لولهها به یکدیگر می‌شود.
اتصال الکتروفیوژنی (Electro-Fusion)
در اتصال الکتروفیوژنی مانند اتصال جوش لب به لب، از تکنیک جوشکاری برای متصل‌کردن لولهها به یکدیگر استفاده می‌شود، با این تفاوت که در این روش به جای جوش گرمایی از جوش الکتریکی بهره گرفته می‌شود.
جوش الکتروفیوژن
وجه تمایز اتصالات پلی اتیلن الکتروفیوژنی از سایر اتصالات پلی اتیلن (مانند اتصالات پلی اتیلن تزریقی، اتصالات پلی اتیلن دست ساز (مایتری) و اتصالات پلی اتیلن برنچی و ...)، ضریب اطمینان بالای آنها در متصل‌کردن لولهها به یکدیگر و دریافت تأییدیه IGS(Iranian Gas Standards) است. در واقع اتصالات الکتروفیوژنی تنها اتصالات پلی اتیلنی هستند که مجوز حضور در پروژه‌های گازرسانی را (که از حساسیت بالایی برخوردارند) کسب کرده‌اند.
علی‌رغم این ویژگی‌های مثبت، گران‌قیمت بودن اتصالات الکتروفیوژنی نسبت به اتصالات جوشی (که آنها هم اتصالات بسیار قابل‌اعتمادی هستند)، موجب شده که مشتریان برای پروژه‌هایی که به اندازه پروژه‌های گازرسانی حساس نیستند، از اتصالات جوشی بهره ببرند.
لطفاً برای شناخت آگاهانه‌تر این اتصال، مقاله اتصالات پلی اتیلن الکتروفیوژن را مطالعه کنید.
اتصال پیچی یا همان رزوه‌ای (Threaded)
اتصال پیچی یکی از روش‌های متصل‌کردن لوله‌های پلی اتیلن به یکدیگر است که چون برای انجام آن اصلا نیازی به فرآیند جوشکاری وجود نداشته و متصل‌شدن از طریق سرپیچ‌های مادگی و نری اتفاق می‌افتد، مصرف‌کنندگان اتصالات، آن را به اشتباه، یک تکنیک ساده برای اتصال لوله قلمداد می‌کنند.
در این روش، باید اجزاء اتصال پیچی را باز کرده و لوله را داخل آن جایگذاری کنید، سپس تک‌تک اجزاء را مجدداً سر جای خود برگردانده و ببندید. به ظاهر و در گفتار، انجام این مراحل اصلاً مشکل به نظر نمی‌رسد، اما در حقیقت، نصب یک اتصال پیچی، سختی‌های خاص خود را دارد.
اتصال پیچی
مهمترین ویژگی این اتصالات، چندبار‌مصرف بودن و یا قابلیت تعویض آنها در صورت خراب‌شدن در پروژه است. در طرف مقابل، متأسفانه قیمت اتصالات پیچی بسیار بالا بوده و خرید آنها برای پروژه اصلاً مقرون‌به‌صرفه نیست. در واقع، استفاده از سایر اتصالات مانند اتصالات تزریقی، اتصالات دست ساز (مایتری) و اتصالات برنچی، علی‌رغم اینکه برای اتصال آنها به لوله، به حضور دستگاه جوش در محل پروژه نیاز است، باز هم منطقی‌تر و کم‌هزینه‌تر است. از طرفی، خیلی نمی‌توان روی ضریب اطمینان اتصالات پیچی در متصل‌کردن لولهها به یکدیگر، حساب باز کرد.
توضیحات مفصل‌تر، در مقاله اتصالات پلی اتیلن پیچی، برای شما همراهان گرامی ارائه شده است.
شایان ذکر است، هر آنچه که باید درباره اتصالات پلی اتیلن بدانیم، در مقاله اتصالات پلی اتیلن، به تفصیل شرح داده شده است.
اتصال سریع (Quick Coupling)
استفاده از اتصال سریع، یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین تکنیک‌های متصل‌کردن لوله در پروژه‌های آبیاری بارانی محسوب می‌شود. در این روش، لولهها با بهره‌مندی از اتصال سریع نری به کمک یک قلاب (یا اصطلاحاً گیره) و یا اتصال سریع مادگی به کمک رزوه به یکدیگر متصل می‌شوند.
اتصال سریع
اتصال فلنجی (Flanged joint)
در این روش برای متصل‌کردن لولهها به یکدیگر از چند آیتم در کنار هم بهره می‌برند که عبارتند از: فلنج پلی اتیلنی، رینگ فولادی در پشت فلنج، واشر (Gasket) جهت آب‌بندی اتصال و پیچ و مهره برای متصل‌کردن این اجزا به یکدیگر.
اتصال فلنجی
به‌کارگیری این تکنیک بیشتر در زمان‌هایی اتفاق می‌افتد که قرار باشد لوله پلی اتیلن را به لوله‌های دیگر با جنس فلزی، یا به شیرآلات فلزی متصل کنند. همچنین، این روش برای زمان‌هایی که به بازبینی خط نیاز است، کاربرد دارد.
قیمت لوله پلی اتیلن
با توجه به محبوبیت روز‌افزون لوله‌های پلی اتیلن و برتری این لولهها نسبت به سایر لولهها (فولادی، چدنی، فلزی، سیمانی و یو پی وی سی)، بی‌شک استقبال مشتریان برای خرید این لولهها و استعلام قیمت آنها، روز‌به‌روز بیشتر می‌شود.
نکته‌ای که مشتریان باید همواره در نظر داشته باشند این است که، با توجه به خرید مواد اولیه مورد نیاز تولید لولهها از بازار بورس، نوسانات همیشگی این بازار، وابستگی قیمت پایه مواد اولیه پلی اتیلن به بازار جهانی و نرخ ارز و البته اعلام قیمت مواد اولیه به‌صورت هفتگی از سمت بورس، قیمت لوله‌های پلی اتیلن هیچوقت نمی‌تواند ثبات داشته باشد و تولیدکننده‌ها مجبورند که پیش‌فاکتورهای خود را با مدت اعتبار حداکثر 48 یا 72 ساعت تقدیم مشتریان کنند.
فرمول محاسبه قیمت لوله پلی اتیلن
به‌طور‌کلی، فرمولی که همه تولیدکنندگان مطابق با آن، قیمت لوله را تعیین می‌کنند عبارتند از:
حاصل‌ضرب قیمت هر کیلو ماده اولیه در وزن یک متر از سایز لوله (طبیعتاً در لوله‌های هم‌سایز، هرچقدر فشار کاری بالاتر باشد، لوله سنگین‌تر شده و قیمت آن بالاتر می‌رود) + هزینه‌های سربار.
ضمناً، %85 از قیمت نهایی لوله، مربوط به مواد اولیه است.
انواع لوله پلی اتیلن از نظر دانسیته (چگالی)
شاید خالی از لطف نباشد که در انتهای مقاله، به دسته‌بندی لولهها از نگاهی متفاوت بپردازیم. این نگاه متفاوت که اتفاقاً می‌تواند جالب‌توجه هم باشد، چیزی نیست جز: تقسیم‌بندی لولهها از نظر دانسیته (Density).
انواع لوله پلی اتیلن از نظر دانسیته
پلی اتیلن یکی از متداول‌ترین پلیمرهاست که مونومر آن مولکول اتیلن بوده که عبارت است از یک گاز بی‌رنگ متشکل از دو اتم کربن با پیوند دوگانه، و چهار اتم هیدروژن.
فرآیند پلیمریزه‌شدن اتیلن با بهره‌مندی از کاتالیزورهای (سرعت‌دهنده‌های واکنش) متفاوت و تحت دما و فشارهای مختلف انجام می‌شود. عامل فشار، یکی از پارامترهایی است که در تعیین میزان دانسیته (چگالی) پلی اتیلن حاصل از پلیمریزاسیون نقش دارد.
به‌طور‌کلی، هرچقدر فرآیند پلیمریزاسیون اتیلن در فشار بالاتری انجام شود، دانسیته پلی اتیلن منتج‌شده از آن کمتر خواهد بود. در حقیقت، افزایش فشار موجب افزایش تعداد شاخه‌های جانبی موجود در آرایش مولکولی پلی اتیلن شده و حضور همین شاخه‌ها، مانع چیدمان فشرده و متراکم زنجیرهای پلی اتیلنی شده و در نتیجه پلی اتیلن سبک‌تر با دانسیته پایین‌تری تشکیل می‌شود.
مولکول‌های پلی اتیلن از لحاظ میزان دانسیته (چگالی) به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که عبارت است از:
- پلی اتیلن سبک LDPE=Low-Density Polyethylene (فرآیند پر فشار)
- پلی اتیلن سبک خطی LLDPE=Linear-Low-Density Polyethylene (پیشرفت فرآیند به سمت کم فشار)
- پلی اتیلن سنگین HDPE=High-Density Polyethylene (فرآیند کم فشار) (دانسیته HDPE: بزرگ‌تر یا مساوی 941 g/cm3)
لوله پلی اتیلن سبک (LDPE)
لوله‌های پلی اتیلن سبک از گرانول‌های LDPE تولید می‌شوند. ماده اولیه LDPE در مقایسه با LLDPE و HDPE، به دلیل نیروهای بین مولکولی ضعیف‌تر، نقطه ذوب پایین‌تری داشته و همین امر موجب شکل‌پذیری راحت‌تر آن می‌شود. علاوه‌بر‌این، لوله‌های تولید‌شده از گرانول LDPE، مقاومت کمتری در برابر فشار سیالات داشته و در نتیجه برای عبور سیالات پرفشار، گزینه مناسبی نیستند و بیشتر برای تولید لوله‌های مورد استفاده در آبیاری قطرهای یا بارانی، به کار می‌رود.
لوله پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)
این لولهها با استفاده از ماده اولیه LLDPE ساخته شده و از لحاظ ویژگی‌های ساختاری، شرایط بینابین لوله‌های LDPE و لوله‌های HDPE را تجربه می‌کنند. به این ترتیب که:
- دانسیته آن، بیشتر از LDPE و کمتر از HDPE
- نیروهای بین مولکولی آن، قوی‌تر از LDPE و ضعیف‌تر از HDPE
- نقطه ذوب آن، بالاتر از LDPE و پایین‌تر از HDPE
- شکل‌پذیری آن، راحت‌تر از LDPE و مشکل‌تر از HDPE
- مقاومت در برابر فشار ناشی از عبور سیال از داخل آن، بیشتر از LDPE و کمتر از HDPE
لوله پلی اتیلن سنگین (HDPE)
برای تولید لوله پلی اتیلن سنگین (HDPE)، که متداول‌ترین لوله در میان لوله‌های پلی اتیلن است، از گرانول‌های HDPE بهره گرفته می‌شود. ماده اولیه HDPE، دانسیته و نیروی بین مولکولی بالاتری در مقایسه با LDPE و LLDPE دارد که نهایتاً منتج به استحکام کششی در نقطه تسلیم، سختی (Hardness) و سفتی (Stiffness) بیشتر، و مقاومت بالاتر آن در برابر سائیدگی (Abrasion resistance) و مواد شیمیایی خواهد شد.
در طرف مقابل، نقطه ذوب HDPE بالاتر بوده و شکل‌پذیری آن را در فرآیند تولید، مشکل‌تر می‌کند. علاوه‌بر‌این، سخت‌تر بودن HDPE در قیاس با LDPE و LLDPE، موجب کاهش مقاومت آن در برابر ضربه (Impact) یا ترک (Stress crack resistance) و در نتیجه شکنندگی بیشتر در دماهای پایین می‌شود.
مجهز‌بودن لوله‌های پلی اتیلن سنگین (HDPE) به ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد، موجب محبوبیت گسترده آنها شده و بسیاری از کارفرمایان و مجریان صنعت پلی اتیلن را مجاب نموده تا با آغوش باز، پذیرای این لولهها برای اجرای پروژه‌های شبکه‌های انتقال تحت فشار باشند.
انواع گرید لوله پلی اتیلن سنگین(HDPE)
بعد از شناخت لوله پلی اتیلن سنگین به عنوان یک گزینه قابل‌اعتماد در صنعت پلی اتیلن، محققان این صنعت بر آن شدند تا بتوانند خواص و ویژگی‌های مثبت آن را از نسلی به نسل دیگر، ارتقاء دهند. نتیجه این تلاش‌ها، گذار از گرید HDPE63 به HDPE80 و در نهایت، نیل به HDPE100 در سال‌های اخیر بوده است.
مهمترین و قابل اتکاترین تغییر در ویژگی‌های گریدهای مذکور، افزایش استحکام آنهاست. به بیان ساده‌تر می‌توان گفت، لوله PE100 در مقایسه با لوله‌های PE80 و PE63، قابلیت تحمل فشارهای مشابه را با ضخامت کمتری دارد. گزینه ضخامت کمتر لوله HDPE100، موجب سبک‌وزن‌تر شدن و در نتیجه پایین‌آمدن قیمت تمام‌شده این لوله پس از فرآیند تولید آن می‌شود، در حالی که خواص آن بهبود یافته است.
کنار هم قرار گرفتن تمامی این پارامترهای مثبت، سبب می‌شود که لوله پلی اتیلن سنگین HDPE100 به بهترین گزینه برای شبکه‌های انتقال پرفشار تبدیل شود.
لازم است بدانید که پس از گذر 50 سال از عمر لوله‌های HDPE100 و HDPE80، چنانچه این لولهها تحت دمای 20 درجه سانتیگراد بوده باشند، به ترتیب قابلیت تحمل فشارهای 10MPa و 8MPa را دارند.
سوالات مرتبط
کلام آخر
همان‌طور که در این مقاله خواندیم، بهره‌مندی از لوله‌های پلی اتیلن و استفاده از آن در سراسر دنیا و در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها، نقطه عطفی در بسیاری از صنایع ایجاد کرده است. قطعاً، جایگاه امروز لوله‌های پلی اتیلن در پروژه‌های اجرایی، مرهون ویژگی‌های مواد اولیه پلی اتیلن بوده و بدون شک این جایگاه، انتهای مسیر لوله‌های پلی اتیلن نیست و این لولهها با سرعتی قابل‌توجه، تحولات بیشتری در دنیا رقم خواهند زد.
لطفاً چنانچه پس از مطالعه محتوای ارائه‌شده راجع به لوله‌های پلی اتیلن، همچنان سؤالی در این باره در ذهنتان دارید از طریق صفحه ارتباط با ما یا پل ارتباطی 22378764-021 با ما تماس بگیرید.
