محاسبه استاندارد وزن لوله های پلی اتیلن

دوستان عزیزی که به نحوی در رابطه با تولید،فروش،خرید و... لوله های پلی اتیلنی هستند متوجه شده اند هر بار برای دانستن حد استاندارد ضخامت یا وزن یک متر لوله باید به جدول مراجعه کنند اینجا ما یک راه حل بسیار ساده داریم که دقت بسیار بالا ی دارد. ...

لوله های پلی اتيلن چگالی بالا

بررسی لوله های پلی اتيلن چگالی بالا

چکيده

لوله های پلی اتيلن سنگين كاربردهای بسياری دارند. در اين مقاله ضمن بررسی ساختار شيميايی اين دسته از لوله ها و ويژگی هاي آنها، به مقايسه اين لوله ها با ساير لوله ها و اتصالات مي پردازيم. در اين رهگذر اين لوله ها را با لوله های بتن مسلح، پی وی سی، چدن نشكن و فولادی مقايسه می كنيم و مزايا و معايب آنها و رفتار لرزه ای آنها را بررسی می كنيم.

مقدمه

لوله های پلی اتيلن سنگين چگالی بالا در حوزه وسيعی از خطوط لوله شهری، صنعتی، دريايی، حفاری، دفن زباله و كشاورزی به كار مي روند كاربرد مطلوب اين دسته از لوله ها در موقعيت هايی چون سطح زمين،حالت مدفون، شناور و. سطوح زير دريا آزمايش و به اثبات رسيده است

اين لوله ها قابليت انتقال آب آشاميدنی، فاضلاب، موادشيميايی،دوغاب، و پسماندهای خطرناک و گازهای فشرده را دارند. استفاده از لوله های پلی اتيلن در صنايع نفت و گاز سابقه ای طولانی دارد .

درمقايسه با ساير لوله ها كمترين ميزان تعمير و نگهداري را براي توزيع گاز شهری دارند. در گذشته به دليل مسائل مربوط به نگهداری آنها در برابر خوردگي و آثاری كه به مرور در نتيجه خوردگی ناشی از كلر موجود در آب در لوله های پلی اتيلن به وجود مي آمد.

 ازاين لوله ها در شبكه های آبرسانی استفاده چندانی نمی شد؛ اما امروزه اين نقيصه ها در لوله های پلی اتيلن سنگين برطرف شده است و استفاده از اين لوله ها در شبكه های آبرسانی رو به رشد است.

بررسی ساختار شيميايی

پلی اتيلن ها خانواده ای از گرمانرم ها ترموپلاستيك ها  هستند كه از طريق پليمريزاسيون گاز اتيلن به دست می آيند. اين پليمريزاسيون تحت فشار و دماي بالا و در حضور كا تاليست های فلزی انجام می شود . تحت اين شرايط، مولكول های اتيلن به زنجيره هايی به طول 50 تا 50000 واحد تبديل مي شوند و گاز اتيلن به يك ماده جامد سفيد كريستالی تغيير حالت مي دهد.

 پلی اتيلن شامل ساختار بسيار ساده ای است، به طوری كه ساده تر از تمام پليمرهای تجاری است. يك مولكول پلی اتيلن زنجير بلندی از اتم های كربن مي باشد كه به هر اتم كربن آندو اتم هيدروژن چسبيده است.

پلی اتيلنی كه تعداد زنجيره های جانبی آن كم و طول آنها كوتاه باشد، پلی اتيلن سنگين ) پلی اتيلن خطی ( ناميده می شود . در اين حالت هيچ شاخه ای در مولكول وجود ندارد

 پلی اتيلن خطی سخت تر از پلی اتيلن شاخه ای است، اما پلی اتيلن شاخه ای آسانتر و ارزانتر ساخته مي شود . شكل اين پليمر كريستالی است.

پلی اتيلن خطی محصول نرمالی با وزن مولكولی 200000 تا 500000 گرم است كه آن را941/0تا965/0 گرم بر سانتی متر مكعب / 0 تا 965 / تحت فشار و دماهای نسبتاً پايين پليمری زه می كنند.

 چگالی آن بين 941 است و آن را بيشتر به وسيله فرايند پليمريزاسيون، كه زيگلر ناتا ناميده می شود، تهيه می كنند  تفاوت هاي خواص پلی اتيلن نوع سبك و سنگين به اندازه ای زياد است كه كاربردهای آنها را كاملاً متفاوت ميكند و می توان آنها را از دو خانواده گوناكون فرض كرد.

ويژگی لوله

اين لوله ها، به دليل عدم امكان نشت، فاسد شدن، نصب آسان و مقاومت در برابر حركت خاك و فشار، حدود نيم قرن است كه مورد مصرف قرار می گيرند. از طرفی چون پلی اتيلن ماده اي ويسكوالاستيك است و مثل تمامی ترموپلاستيك ها رفتار خزش از خود نشان مي دهد، بر اثر مرور زمان دچار تغيير شكل مي شود.

چنين پديده ای حتی در دماي معمولی و فشار نسبتاً كم نيز صـورت می پذيرد و همانند ديگر پلاستيك ها، خواص مكانيكي پلی اتيلن به سه پارامتر زمان، حرارت و فشار وابسته است. بنابراين در محاسبات مربوط به طراحی لوله ها، همواره مقادير خواص مكانيكی توسط آزمايشات طولانی مدت تعيين و الزاماً در يك فاكتور به نام فاكتور ايمنی تقسيم می شود. در ادامه به بيان ويژگی هاي اين لوله ها می پردازيم.

1- مقاومت در برابر مواد شيميايی: اين لوله ها در برابر محيط های اسيدی و بازی، همچنين بسياری از محلول ها و مواد شيميايی مقاوم اند.

2- وزن كم: اين لوله ها داراي وزن كمتري نسبت به انواع لوله های فولادی، چدنی و بتنی اند كه باعث سهولت حمل، بارگيری و نصب آسان لوله و اتصالات می شود.

شكل 1.لوله های پلي اتيلن سنگين

 

3-استحكام و انعطاف پذيری بالا و قابليت تحمل تنش: استحكام و قابليت تحمل تنش هاي كششی و فشاری و انعطاف پذيری بالای اين لوله ها به كاربر امكان حمل و نصب لوله و اتصالات را در اجراي انواع پروژه های صنعتی مي دهد.

 

4- عدم نشت: اين لوله ها، به دليل دارا بودن ويژگي عدم نشت، گزينه مناسبی برای انتقال گاز هستند و از طرفی باعث كاهش تلفات و هزينه ها در پروژه های آبرسانی مي شوند.

5- مقاوم بودن در برابر ضربه: مقاومت بسيار بالاي اين لوله ها در مقابل ضربه نياز به كارگيری فشارهای بالاتر لوله و اتصالات و خريداري تجهيزات ضد ضربه را منتفي مي كند. اين خاصيت در پروژه هاي بزرگ صنعتی باعث سهولت اجرا و كاهش بسيار زياد هزينه هاي اجرا می شود، ضمن آنكه ضايعات اجرا را به ميزان صفر كاهش مي دهد. اين عامل مي تواند دليل بسيار موجهی برای جايگزينی لوله و اتصالات پلی اتيلن سنگين با انواع لوله های بتنی باشد.

6- رسوب ناپذيری: به دليل صيقلی و صاف بودن و داشتن زبری بسيار پايين سطح داخلی لوله، سيالات درون آن جريان سريعی دارند.

7-مقاوم بودن در برابر سايش: اين لوله مقاومت بالايی در مقابل ساييدگی دارد. بنابراين انتخابی خوب برای انتقال مايعات دارای مواد جامد غير محلول است.

8- مقاوم در برابر حمله جوندگان و ريز جاندارها: به دليل فقدان ارزش غذايی و سختی سطح لوله و اتصالات، جوندگان نمي توانند به آنها آسيبی برسانند.

9- عدم نياز به پوشش و حفاظت كاتدی: اين لوله ها به علت مقاومت در برابر زنگ زدگي و خوردگي نيازی به پوشش و حفاظت كاتدي ندارد.

10- داشتن عمر طولاني: اين لوله دارای دوره مصرف طولانی است. نكته ای كه بايد همواره در مباحث عمر مفيد بدان توجه كرد، كيفيت و نحوه نصب و كارگذاری لوله است. تمامي سازه هاي مدفون به نوعی بخشی از ساختار خاك محسوب شده، لذا نيروهای وارده را با برهمكنشی كه با يكديگر دارند، تحمل می نمايند. در نتيجه نصب بی دقت لوله، مي تواند باعث عملكرد ضعيف آن در بستر خاک شود.

11- مقاوم در برابر حلال های آلی

12- مقاوم در برابر اشعه بنفش آفتاب

13- مقاوم در برابر سرما و گرمای شديد

14- سهولت در نصب و اجراي سريع و حمل و نقل آسان

15- امكان استفاده از انواع اتصالات

کاربرد لوله ها

موارد استفاده از لوله های پلي اتيلن سنگين بدين شرح است:

. استفاده در شبكه های آبرساني شهری و روستايی

. استفاده در شبكه های فاضلاب شهری و روستايی

. استفاده در شبكه های گازرساني و زهكشی

. سيستم های مايعات و فاضلاب صنعتی

. شبكه های آبياری تحت فشار قطره ای و بارانی

. سيستم های آبياری متحرك

. پوشش كابل های مخابراتی و فيبر نوری

. پوشش كابل برق

. پوشش لوله هاي فلزی

. به عنوان كانال های تهويه

بررسی اتصالات لوله ها

اتصالات اين دسته از لوله ها با توجه به كاربردهای گوناگون شان متفاوت است. اتصالات الكتوفيوژن براي پروژه هاي گازرسانی و اتصالات پيچی براي پروژه های آبرساني تا فشار 10 اتمسفر استفاده مي شود. براي بقيه پروژه ها از اتصالات جوشی پلي اتيلن طبق استاندارد آلمان DIN 16963استفاده مي شود. فاضلاب خانگی از قوانين اشاره شده تبعيت نمیکند .

ويژگی اتصالات اين لوله ها بدين شرح است:

. مقاومت بسيار خوب اتصالات پلی اتيلن در برابر شكستگی و ترک خوردگی ناشی از فشارهای خارجی

. مقاومت بالا در مقابل فشار و ضربه

. مقاوم در برابر مواد شيميايی

. مقاوم در برابر خوردگي و ساييدگی

. مقاومت عالی در برابر ارتعاشات ناشی از زلزله

. مقاوم در برابر زنگ زدگی

. صاف و صيقلی بودن جداره داخلی و خارجی

. عدم رسوب گيری و افت فشار بسيار كم ناشی از اصطكاك سطح داخلی

. انعطاف پذيری بالا، هزينه بسيار پايين نصب و اجرا، سرعت اجرا و عدم نياز به ماشين آلات سنگين در زمان اجرای خطوط لوله های پلی اتيلن

مقايسه اين دسته از لوله ها با ساير لوله ها

مقايسه لوله های پلی اتيلن سنگين با چهار نوع ديگر لوله، كه دارای مصرف زيادی هستند، مي پردازيم.

لوله پلی اتيلن سنگين و لوله بتنی مسلح اين دو لوله در موارد زير با هم مقايسه شده اند:

الف) فنی و اجرايی:

. لوله پلي اتيلن سنگين به دليل داشتن وزن كمتر نسبت به لوله بتنی دارای حمل و نصب آسانی است و سرعت لوله گذاری با آن بيشتر مي باشد.

. عمر مفيد بسيار بالاتر لوله پلی اتيلن سنگين نسبت به لوله بتنی با توجه به مقاومت بالای آن به فاضلاب

. روش های متنوع اتصال

. عمر انبارداری بالا و اشغال فضای كم انبار

. عدم نشت

. انعطاف پذيری

. روش های متنوع اتصال

ب) اقتصادی:

. قيمت لوله های بتنی در قطرهاي مساوی يا بالاتر 600 ميلی متر بيشتر از لوله هاي پلی اتيلن سنگين است.

. هزينه حمل به دليل سبكی و هزينه انبارداری به علت اشغال فضای كم براي لوله پلی اتيلن سنگين كمتر است.

. هزينه های تأمين سيمان، ميلگرد و شن و ماسه، كه ازعوامل توليد لوله هايی بتنی اند، باعث بالا بودن هزينه   توليد  لوله های بتنی نسبت به لوله های پلی اتيلن سنگين با آن بيشتر مي شود .

. هزينه لوله گذاری برای قطرهای معادل در لوله های پلی اتيلنی سنگين بين 25 تا 40 درصد لوله های بتنی است.

ج) دوام:

لوله های پلی اتيلن سنگين در برابر سايش مقاومت بالايی دارند.

د) بهره برداری:

لوله هايی پلی اتيلن سنگين از نظر انجام عمليات ترميمی و مقاومت در برابر جابجايی های زمين نسبت به لوله     هاي بتنی دارای مزايای بسياری هستند. اين عوامل، عمر مفيد شبكه های اجرا شده و دوره طــــــرح را افزايش می دهد و نياز به اصلاح شبكه را به تأخير مي اندازد.

در لوله های پلی اتيلن سنگين، امكان ايجاد انشعابات و اتصالات پس از اجرا و در طول بهره برداری بيشتر، ارزانتر و آسانتر است.

لوله پلی اتيلن سنگين و لوله پی وی سی:

در بررسي های انجام شده ميان چند جنبه فنی و اقتصادی اين دو نوع لوله، مزايای آنها نسبت به هم به صورت زير بيان شده است:

1- لوله ها ی پی وی سی سبك تر است و به ازای مقاومت مساوی به حجم مواد اوليه كمتری نياز دارد. يك لوله پی وی سی در حدود 6/0تا 7/0 برابر لوله پلی اتيلن هم قطر خود وزن دارد.

2- مواد اوليه لوله پی وی سی ارزانتر است. نياز به انرژی در مراحل ساخت آن نيز به ازای واحد طول لوله كمتر است.

3- قيمت تما م شده لوله پی وی سی تقريباً 50 تا 60 درصد لوله های مشابه از نوع پلی اتيلن سنگين می باشد.

4- لوله های پی وی سی سختترند و درمقابل فشار و دما تغيير شكل كمتری ميدهند.

5- لوله های پلی اتيلن سنگين ازنظرزيست - محيطي كم خطرترازلوله های پی وی سی هستند.

6- قابليت بازيافت مواد پلی اتيلنی بيشتر است.

7-. لوله پلی اتيلن سنگين در برابر اشعه فرابنفش مقاوم تر است.

8- لوله پلی اتيلن سنگين به دليل نرمی بيشتر در برابر ضربه مقاومتراست.

لوله پلی اتيلن سنگين و لوله چدن نشكن:

دربررسی های انجام شده بين اين دو لوله، مزايای لوله چدن نشكن به لوله پلی اتيلن سنگين اينگونه بيان شده است:

1- استحكام كششی:

استحكام كششی لوله چدن نشكن24 برابر بيشتراست و برخلاف آن لوله های پلی اتيلن سنگين حتي درمقادير پايين تنش كششی دچارخزش ميشوند.

شكل 2. مقايسه تنش كششی

لوله پلی اتيلن سنگين و چدن نشكن

2- عملكرد در شرايط دمايی:

تغييرات و نوسانات معمول در دمای نصب و عملكرد لوله چدن نشكن تأثيری روی استحكام آنها ندارد.

در دماي سرويس كاري لوله نشكن هيچ تغيير محسوسی، حتی در محدوده دمايی بالاتر از60 درجه سانتی گراد، در استحكا م كششی ايجاد نمي شود، اما به دليل طبيعت پليمری و ترموپلاستيكی لوله پلی اتيلن، عملكرد آن به شدت به دمای سرويس و كاركرد آن بستگی دارد.

چون ضريب انبساط حرارتی پلی اتيلن 18 برابر چدن نشكن است، اين احتمال وجود دارد كه در حين قرارگرفتن در معرض تغييرات دمايی شديد دستخوش جابه جايي سراسری خط لوله گردد.

شكل3 نشان مي دهد كه در) دماي 43 درجه سانتی گراد( 110 درجه فارنهايت استحكام كششی پلی اتيلن سنگين تقريباً 70 درصد استحكام آن در73 درجه فارنهايت) / دماي 23 درجه سانتی گراد ( 4است.

اين كاهش استحكام در) دمای 60 درجة سانت يگراد( 140 درجه فارنهايت به 50 درصد ميرسد.

3- مقاومت فشاری:

مقاومت در برابر فشار6 برابر  هيدرواستاتيك تركيدگی لوله چدن داكتيل لوله پلی اتيلن سنگين است. مستقيم ترين روش براي اندازه گيری مقاومت لوله در برابر فشار، تست هيدرواستاتيك است.

 تمامی لوله هاي چدن نشكن كه تا مرحله شكست تحت فشار قرار گرفتند فقط دچار ترك شدند، در حالی كه تمامی لوله های پلی اتيلن سنگين پس از شكست دچار بادكردگی، انحنا، پيچش و اعوجاج گرديدند.

شكل 3. بررسی استحكام كششی لوله

پلي اتيلن سنگين در رابطه با دما

شكل 4. مقايسه مقاومت در برابر فشار هيدرواستاتيك

لوله پلي اتيلن سنگين و چدن نشكن

4- استحكام در برابر ضربه:

استحكام در برابر ضربه لوله چدن نشكن 12 برابر لوله پلی اتيلن سنگين است. اين ويژگی به خصوص در شرايط حمل ونقل و نصب مؤثر است. آزمايشات به هر دو روش شارپی21 درجه سانتی گراد انجام ± و ايزود در دمای 2 شده است. همانند استحكام كششی، استحكام ضربه نيز در لوله چدن نشكن از دمای نصب تأثير نمی پذیرد.

شكل 5. مقايسه استحكام در برابر ضربه

لوله پلی اتيلن سنگين و چدن نشكن

پلی اتيلن سنگين و لوله فولادی

مزايای لوله پلی اتيلن سنگين نسبت به لوله فولادی بشرح ذیل میباشد:

. ارزانی قيمت

. حمل ونقل آسان به علت سبكی

. عدم خوردگی و زنگ زدگی

. يكنواختی ضخامت جداره لوله ها

. صاف و صيقلی بودن جداره داخلی و درنتيجه حداقل ته نشين شدن رسوبات

. قابليت انعطاف حتی در سرمای زير صفر

. نشكستن و ترك برنداشتن در اثر و فشار خارجی

. توليد در سيستم متريك و غيره با قطرهای متنوع و به طول های موردنظر به صورت حلقه های شكل

. عايق بودن در برابر حرارت

. سهولت طريقه اتصال آنها به هم؛ يعني نصب سريع و نياز كمتر به وسائل اتصال

. عدم لزوم ماشين آلات سنگين و حجيم جهت نصب و جوشكاری

بررسی رفتار لرز های لوله ها:

در اين بخش به بررسی رفتار لرزه ای لوله های چدن نشكن، آزبست سيمان، بتنی، فولادی و لوله های پلی اتيلن می پردازيم:

لوله های چدن نشكن:

لوله های چدن نشكن برخلاف لوله های چدن معمولی، كه در برابر زلزله آسيب پذيرند لوله های چدن معمولی، كه در برابر زلزله آسيب پذيرند لوله های چدن معمولی، كه در برابر زلزله آسيب پذيرند.

لوله های بتنی:

اين لوله ها نسبت به لوله های آزبست سيمان انعطاف پذيرترند، اما در حالت كلي برای مناطق زلزله خيز توصيه نمی شوند. اين لوله ها در قطرهای بالا، به علت رفتار خمشی، كمتر دچار آسيب مي شوند. لوله های بتنی هسته فولادی نسبت به ساير لوله های بتنی رفتار مناسب تری در برابر زلزله داشته اند.

لوله های فولادی:

اين لوله ها، به ويژه اگر در مسيرهاي انحنادار يا دارای شكستگی استفاده شوند، در برابر زلزله مقاومند و آسيب پذيری آنها بيشتر در حالت برخورد عمود برگسل اتفاق مي افتد. اين لوله ها در مقايسه با لوله هاي چدنی، بتنی و آزبست كمتر آسيب می بينند.

اگر از خوردگی اين لوله ها ممانعت شود، كاربرد آنها در مناطق زلزله خيز با خطر كم و متوسط و حتی بدون اتصال انعطاف پذير قابل قبول است.

لازم به ذكر است كه در صورت اتصال جوشی و به صورت يكپارچه در آوردن خطوط لوله می توان انتظار عملكرد لرزه ای بهتر و مناسب تری از اين لوله ها داشت.

لوله های پلی اتيلن سنگين: اين لوله ها با جوش های فيوژن رفتار لرزهای خوبی دارند و برای مناطق زلزله خيز توصيه مي شوند. دارای انعطاف پذيری مناسبی هستند و در زلزل ههای گذشته كمتر دچار آسيب شده اند. اما با گذشت زمان در برابر كلر موجود در آب لايه لايه شده و بايستی نسبت به عمر آنها دقت كافی داشت.

مقايسه ميزان ترميم ناشی از زلزله در لوله ها:

ميزان حركت گسل و جنس لوله دو پارامتر اساسي در برآورد ميزان خرابي لوله هاست؛ اگرچه خصوصيات مقاومتی خاك، زاويه استقرار خط لوله نسبت به جهت گسل و عمق كارگذاري لوله نيز جزء پارامترهای مؤثر مي باشند. در شكل 6 ميزان ترميم برای آسيب ناشي ازحركت گسل برای انواع لوله نمايش داده شده است.

شكل 6. مقايسه ميزان ترميم براه آسيب ناشی

ازحركت گسل بر لوله ها

نتيجه گيری:

در مجموع مي توان چنين نتيجه گيری كرد كه لوله های مقاوم در برابر زلزله، داراي اتصالات مقاومی هستند. بنابراين برای كاهش آثار ناشي از زلزله مي توان از لوله های فولادی با اتصالات جوشی يا لوله های چدن نشكن با اتصالات مقاوم در برابر جداشدگی در قطرهای بالا، و لوله های پلی اتيلنی با اتصالات قوس الكتريكی در قطرهای پايين استفاده كرد.

 

شنبه ۳۱ فروردین ۱۳۹۲
اخبار و رویدادها

 درباره نرم افزار : محاسبه گرلوله پلی اتیلن برای راحتی کار فروشندگان و خریداران لوله های پلی اتیلن...

بررسی لوله های پلی اتيلن چگالی بالا چکيده لوله های پلی اتيلن سنگين كاربردهای بسياری دارند. در اين م...

استاندارد لوله پلی اتیلن      لوله پلی اتیلن دارای استانداردهای مختلفی برای کارب...

استانداردهای BSI BSI 3505 لوله های پی وی سی برای استفاده در تأسیسات آب سرد  BSI 3506 لوله های...

بطور خلاصه ضربه قوچ که دربعضی ازمتون فارسی از آن به عنوان «چکش آبی » یا " آب کوبه " ن...

عضویت در خبرنامه

 

تاریخچه تولید پلی اتیلن


اثر دما بر فشار کاری لوله های پلی اتیلن

  

علت استفاده دوده در لوله های پلی اتیلن


ضریب اطمینان لوله های پلی اتیلن

 

  آزمون های استاندارد لوله پلی اتیلن

 

  جخنخن9خنخنتدانومختامنشسیسسجدول رفتار پلاستیکها در شعله


 خواص پلی اتیلن در لوله های اسپیرال

خخخخ

 

ساختارلوله پلی اتیلن دوجداره اسپیرال


روش لوله گذاری و جوشکاری لوله پلی اتیلن

 

روش محاسبه میزان خمش لوله پلی اتیلن

 

محاسبه استاتیکی لوله های پلی اتیلن


دستورالعمل نصب  مخازن پلی اتیلن دوجداره

 

جدول اصطکاک لوله

 

جدول جوشکاری لوله پلی اتیلن

 

خواص و مزایای لوله PVC

 

خواص فیزیکی و شیمیای لوله پلی اتیلن

 

فن آوری اتصال لوله دوجداره کاروگیت

 

آبیاری قطره ای از یک نگاه

 

 مراحل اجرایی اجزاء آبیاری بارانی

 

    کاربرد شیر فشار شکن    

 

کاربرد شیر کنترل سطح مخازن

 

انواع سیستمهای آبیاری بارانی

 

گندزدایی لوله های آبرسانی

 

روش های نوین جمع آوری فاضلاب