لوله های پلی اتیلن سنگین کاربردهای بسیاری دارند. (کاربر لوله پلی اتیلن) در این مقاله ضمن بررسی ساختار شیمیایی این دسته از لوله ها و ویژگی های آنها، به مقایسة لوله پلی اتیلن با سایر لوله ها و اتصالات می پردازیم. در این رهگذر این لوله ها را با لوله های بتن مسلـح، پی وی سی، چـدن نشکن و فولادی مقایسـه می کنیم و مزایا و معایب آنها و رفتار لرزه ای آنها را بررسی می کنیم.
مقدمه
لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE) در حوزة وسیعی از خطوط لولة شهری، صنعتی، دریایی، حفاری، دفن زباله و کشاورزی به کار می روند. کاربرد مطلوب این دسته از لوله ها در موقعیت هایی چون سطح زمین،حالت مدفون، شناور و سطوح زیر دریا آزمایش و به اثبات رسیده است. این لوله ها قابلیت انتقال آب آشامیدنی، فاضلاب، موادشیمیایی،دوغاب، و پسماندهای خطرناک و گازهای فشرده را دارند.
استفاده از لوله های پلی اتیلن در صنایع نفت و گاز سابقه ای طولانی دارد و در مقایسه با سایر لوله ها کمترین میزان تعمیر و نگهداری را برای توزیع گاز شهری دارند. در گذشته به دلیل مسائل مربوط به نگهداری آنها در برابر خوردگی و آثاری که به مرور در نتیجة خوردگی ناشی از کلر موجود در آب در لوله های پلی اتیلن به وجود می آمد ازاین لوله ها در شبکه های آبرسانی استفادة چندانی نمی شد؛ اما امروزه این نقیصه ها در لوله های پلی اتیلن سنگین برطرف شده است و استفاده از این لوله ها در شبکه های آبرسانی رو به رشد است.
بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن
ویژگی لوله پلی اتیلن
ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین
کاربرد لوله پلی اتیلن
بررسی اتصالات پلی اتیلن
ویژگی اتصالات پلی اتیلن
مقایسة لوله های پلی اتیلن با سایر لوله ها
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة بتنی مسلح
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة پی وی سی
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة چدن نشکن
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة فولادی
بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن
پلی اتیلن ها خانواده ای از گرمانرم ها (ترموپلاستیک ها) هستند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن به دست می آیند. این پلیمریزاسیون تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست های فلزی انجام می شود.
تحت این شرایط، مولکول های اتیلن به زنجیره هایی به طول 50 تا 50000 واحد تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک مادة جامد سفید کریستالی تغییر حالت می دهد. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده ای است، به طوری که ساده تر از تمام پلیمرهای تجاری است. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم های کربن می باشد که به هر اتم کربن آن دو اتم هیدروژن چسبیده است. پلی اتیلنی که تعداد زنجیره های جانبی آن کم و طول آنها کوتاه باشد، پلی اتیلن سنگین (پلی اتیلن خطی) نامیده می شود. در این حالت هیچ شاخه ای در مولکول وجود ندارد. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه ای است، اما پلی اتیلن شاخه ای آسانتر و ارزانتر ساخته می شود.
شکل این پلیمر کریستالی است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی 200000 تا 500000 گرم است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پایین پلیمریزه می کنند. چگالی آن بین 941/0 تا 965/0 گرم بر سانتی متر مکعب است و آن را بیشتر به وسیلة فرایند پلیمریزاسیون، که زیگلر ناتا نامیده می شود، تهیه می کنند. تفاوت های خواص پلی اتیلن نوع سبک و سنگین به اندازه ای زیاد است که کاربردهای آنها را کاملاً متفاوت می کند و می توان آنها را از دو خانوادة گوناکون فرض کرد.Top
ویژگی لوله پلی اتیلن
این لوله ها، به دلیل عدم امکان نشت، فاسد شدن، نصب آسان و مقاومت در برابر حرکت خاک و فشار، حدود نیم قرن است که مورد مصرف قرار می گیرند. از طرفی چون پلی اتیلن ماده ای ویسکوالاستیک است و مثل تمامی ترموپلاستیک ها رفتار خزش از خود نشان می دهد، بر اثر مرور زمان دچار تغییر شکل می شود. چنین پدیده ای حتی در دمای معمولی و فشار نسبتاً کم نیز صورت می پذیرد و همانند دیگر پلاستیک ها، خواص مکانیکی پلی اتیلن به سه پارامتر زمان، حرارت و فشار وابسته است. بنابراین در محاسبات مربوط به طراحی لوله ها، همواره مقادیر خواص مکانیکی توسط آزمایشات طولانی مدت تعیین و الزاماً در یک فاکتور به نام فاکتور ایمنی تقسیم می شود. Top
ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین
1- مقاومت در برابر مواد شیمیایی: این لوله ها در برابر محیط های اسیدی و بازی، همچنین بسیاری از محلول ها و مواد شیمیایی مقاوم اند.
2- وزن کم: این لوله ها دارای وزن کمتری نسبت به انواع لوله های فولادی، چدنی و بتنی اند که باعث سهولت حمل، بارگیری و نصب آسان لوله و اتصالات می شود.
لوله پلی اتیلن
3- استحکام و انعطاف پذیری بالا و قابلیت تحمل تنش: استحکام و قابلیت تحمل تنش های کششی و فشاری و انعطاف پذیری بالای این لوله ها به کاربر امکان حمل و نصب لوله و اتصالات را در اجرای انواع پروژه های صنعتی می دهد.
4- عدم نشت: این لوله ها، به دلیل دارا بودن ویژگی عدم نشت، گزینة مناسبی برای انتقال گاز هستند و از طرفی باعث کاهش تلفات و هزینه ها در پروژه های آبرسانی می شوند.
5- مقاوم بودن در برابر ضربه: مقاومت بسیار بالای این لوله ها در مقابل ضربه نیاز به کارگیری فشارهای بالاتر لوله و اتصالات و خریداری تجهیزات ضد ضربه را منتفی می کند. این خاصیت در پروژه های بزرگ صنعتی باعث سهولت اجرا و کاهش بسیار زیاد هزینه های اجرا می شود، ضمن آنکه ضایعات اجرا را به میزان صفر کاهش می دهد. این عامل می تواند دلیل بسیارز موجهی برای جایگزینی لوله و اتصالات پلی اتیلن سنگین با انواع لوله های بتنی باشد.
6- رسوب ناپذیری: به دلیل صیقلی و صاف بودن و داشتن زبری بسیار پایین سطح داخلی لوله، سیالات درون آن جریان سریعی دارند.
7- مقاوم بودن در برابر سایش: این لوله مقاومت بالایی در مقابل ساییدگی دارد. بنابراین انتخابی خوب برای انتقال مایعات دارای مواد جامد غیر محلول است.
8- مقاوم در برابر حمله جوندگان و ریز جاندارها: به دلیل فقدان ارزش غذایی و سختی سطح لوله و اتصالات، جوندگان نمی توانند به آنها آسیبی برسانند.
9- عدم نیاز به پوشش و حفاظت کاتدی: این لوله ها به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی نیازی به پوشش و حفاظت کاتدی ندارد.
10- داشتن عمر طولانی: این لوله دارای دورة مصرف طولانی است. نکته ای که باید همواره در مباحث عمر مفید بدان توجه کرد، کیفیت و نحوة نصب و کارگذاری لوله است. تمامی سازه های مدفون به نوعی بخشی از ساختار خاک محسوب شده، لذا نیروهای وارده را با برهمکنشی که با یکدیگر دارند، تحمل می نمایند. در نتیجه نصب بی دقت لوله، می تواند باعث عملکرد ضعیف آن در بستر خاک شود.
11- مقاوم در برابر حلال های آلی
12- مقاوم در برابر اشعة فربنفش آفتاب
13- مقاوم در برابر سرما و گرمای شدید
14- سهولت در نصب و اجرای سریع و حمل و نقل آسان
15- امکان استفاده از انواع اتصالات
مقدمه
لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE) در حوزة وسیعی از خطوط لولة شهری، صنعتی، دریایی، حفاری، دفن زباله و کشاورزی به کار می روند. کاربرد مطلوب این دسته از لوله ها در موقعیت هایی چون سطح زمین،حالت مدفون، شناور و سطوح زیر دریا آزمایش و به اثبات رسیده است. این لوله ها قابلیت انتقال آب آشامیدنی، فاضلاب، موادشیمیایی،دوغاب، و پسماندهای خطرناک و گازهای فشرده را دارند.
استفاده از لوله های پلی اتیلن در صنایع نفت و گاز سابقه ای طولانی دارد و در مقایسه با سایر لوله ها کمترین میزان تعمیر و نگهداری را برای توزیع گاز شهری دارند. در گذشته به دلیل مسائل مربوط به نگهداری آنها در برابر خوردگی و آثاری که به مرور در نتیجة خوردگی ناشی از کلر موجود در آب در لوله های پلی اتیلن به وجود می آمد ازاین لوله ها در شبکه های آبرسانی استفادة چندانی نمی شد؛ اما امروزه این نقیصه ها در لوله های پلی اتیلن سنگین برطرف شده است و استفاده از این لوله ها در شبکه های آبرسانی رو به رشد است.
بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن
ویژگی لوله پلی اتیلن
ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین
کاربرد لوله پلی اتیلن
بررسی اتصالات پلی اتیلن
ویژگی اتصالات پلی اتیلن
مقایسة لوله های پلی اتیلن با سایر لوله ها
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة بتنی مسلح
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة پی وی سی
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة چدن نشکن
لولة پلی اتیلن سنگین و لولة فولادی
بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن
پلی اتیلن ها خانواده ای از گرمانرم ها (ترموپلاستیک ها) هستند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن به دست می آیند. این پلیمریزاسیون تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست های فلزی انجام می شود.
تحت این شرایط، مولکول های اتیلن به زنجیره هایی به طول 50 تا 50000 واحد تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک مادة جامد سفید کریستالی تغییر حالت می دهد. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده ای است، به طوری که ساده تر از تمام پلیمرهای تجاری است. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم های کربن می باشد که به هر اتم کربن آن دو اتم هیدروژن چسبیده است. پلی اتیلنی که تعداد زنجیره های جانبی آن کم و طول آنها کوتاه باشد، پلی اتیلن سنگین (پلی اتیلن خطی) نامیده می شود. در این حالت هیچ شاخه ای در مولکول وجود ندارد. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه ای است، اما پلی اتیلن شاخه ای آسانتر و ارزانتر ساخته می شود.
شکل این پلیمر کریستالی است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی 200000 تا 500000 گرم است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پایین پلیمریزه می کنند. چگالی آن بین 941/0 تا 965/0 گرم بر سانتی متر مکعب است و آن را بیشتر به وسیلة فرایند پلیمریزاسیون، که زیگلر ناتا نامیده می شود، تهیه می کنند. تفاوت های خواص پلی اتیلن نوع سبک و سنگین به اندازه ای زیاد است که کاربردهای آنها را کاملاً متفاوت می کند و می توان آنها را از دو خانوادة گوناکون فرض کرد.Top
ویژگی لوله پلی اتیلن
این لوله ها، به دلیل عدم امکان نشت، فاسد شدن، نصب آسان و مقاومت در برابر حرکت خاک و فشار، حدود نیم قرن است که مورد مصرف قرار می گیرند. از طرفی چون پلی اتیلن ماده ای ویسکوالاستیک است و مثل تمامی ترموپلاستیک ها رفتار خزش از خود نشان می دهد، بر اثر مرور زمان دچار تغییر شکل می شود. چنین پدیده ای حتی در دمای معمولی و فشار نسبتاً کم نیز صورت می پذیرد و همانند دیگر پلاستیک ها، خواص مکانیکی پلی اتیلن به سه پارامتر زمان، حرارت و فشار وابسته است. بنابراین در محاسبات مربوط به طراحی لوله ها، همواره مقادیر خواص مکانیکی توسط آزمایشات طولانی مدت تعیین و الزاماً در یک فاکتور به نام فاکتور ایمنی تقسیم می شود. Top
ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین
1- مقاومت در برابر مواد شیمیایی: این لوله ها در برابر محیط های اسیدی و بازی، همچنین بسیاری از محلول ها و مواد شیمیایی مقاوم اند.
2- وزن کم: این لوله ها دارای وزن کمتری نسبت به انواع لوله های فولادی، چدنی و بتنی اند که باعث سهولت حمل، بارگیری و نصب آسان لوله و اتصالات می شود.
لوله پلی اتیلن
3- استحکام و انعطاف پذیری بالا و قابلیت تحمل تنش: استحکام و قابلیت تحمل تنش های کششی و فشاری و انعطاف پذیری بالای این لوله ها به کاربر امکان حمل و نصب لوله و اتصالات را در اجرای انواع پروژه های صنعتی می دهد.
4- عدم نشت: این لوله ها، به دلیل دارا بودن ویژگی عدم نشت، گزینة مناسبی برای انتقال گاز هستند و از طرفی باعث کاهش تلفات و هزینه ها در پروژه های آبرسانی می شوند.
5- مقاوم بودن در برابر ضربه: مقاومت بسیار بالای این لوله ها در مقابل ضربه نیاز به کارگیری فشارهای بالاتر لوله و اتصالات و خریداری تجهیزات ضد ضربه را منتفی می کند. این خاصیت در پروژه های بزرگ صنعتی باعث سهولت اجرا و کاهش بسیار زیاد هزینه های اجرا می شود، ضمن آنکه ضایعات اجرا را به میزان صفر کاهش می دهد. این عامل می تواند دلیل بسیارز موجهی برای جایگزینی لوله و اتصالات پلی اتیلن سنگین با انواع لوله های بتنی باشد.
6- رسوب ناپذیری: به دلیل صیقلی و صاف بودن و داشتن زبری بسیار پایین سطح داخلی لوله، سیالات درون آن جریان سریعی دارند.
7- مقاوم بودن در برابر سایش: این لوله مقاومت بالایی در مقابل ساییدگی دارد. بنابراین انتخابی خوب برای انتقال مایعات دارای مواد جامد غیر محلول است.
8- مقاوم در برابر حمله جوندگان و ریز جاندارها: به دلیل فقدان ارزش غذایی و سختی سطح لوله و اتصالات، جوندگان نمی توانند به آنها آسیبی برسانند.
9- عدم نیاز به پوشش و حفاظت کاتدی: این لوله ها به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی نیازی به پوشش و حفاظت کاتدی ندارد.
10- داشتن عمر طولانی: این لوله دارای دورة مصرف طولانی است. نکته ای که باید همواره در مباحث عمر مفید بدان توجه کرد، کیفیت و نحوة نصب و کارگذاری لوله است. تمامی سازه های مدفون به نوعی بخشی از ساختار خاک محسوب شده، لذا نیروهای وارده را با برهمکنشی که با یکدیگر دارند، تحمل می نمایند. در نتیجه نصب بی دقت لوله، می تواند باعث عملکرد ضعیف آن در بستر خاک شود.
11- مقاوم در برابر حلال های آلی
12- مقاوم در برابر اشعة فربنفش آفتاب
13- مقاوم در برابر سرما و گرمای شدید
14- سهولت در نصب و اجرای سریع و حمل و نقل آسان
15- امکان استفاده از انواع اتصالات
دیدگاه ها