...
 مميزات وفوائد أنابيب البولي ايثيلين

مميزات وفوائد أنابيب البولي ايثيلين

عند اختيار نوع الأنابيب ، اختر نوعًا موثوقًا به وطويل الأمد واقتصاديًا.

تعتبر أنابيب البولي إيثيلين أحادية الجدار حلاً فعالاً من حيث التكلفة لمجموعة واسعة من تطبيقات الأنابيب ، بما في ذلك توزيع الغاز الطبيعي ، والمياه والصرف الصحي في المناطق الحضرية ، والصناعات ، والمرافق البحرية ، والتعدين ، ومدافن النفايات ، وقنوات الطاقة والاتصالات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أنابيب البولي إيثيلين فعالة في المنشآت الجوية وتحت الأرض والسطحية والعائمة والبحرية.

وفقًا لـ David A. Willoughby 1 من شركة P.O.E ، فإن أحد الأسباب الرئيسية لنمو استخدام الأنابيب البلاستيكية ، وتوفير تكاليف التركيب ، وتوفير العمال والمعدات اللازمة مقارنة بالأنابيب الشائعة القديمة. إذا أضفت إمكانية وجود تكاليف صيانة أقل وعمر مفيد أطول لهذه الأشياء ، فسوف نفهم سبب المنافسة الشديدة لأنابيب البولي إيثيلين في الأسواق العالمية.

كان توزيع الغاز الطبيعي من أولى تطبيقات أنابيب البولي إيثيلين شبه الكثيفة (MDPE 2). في الواقع ، العديد من الأنظمة المستخدمة حاليًا تعمل منذ عام 1960 بنجاح كبير. اليوم ، 95٪ من أنابيب نقل الغاز الطبيعي أقل من 12 بوصة المثبتة في أمريكا وكندا هي أنابيب البولي إيثيلين. البولي إيثيلين هو المنتج المفضل ليس فقط في أمريكا الشمالية ، ولكن في جميع أنحاء العالم.

منذ ما يقرب من 50 عامًا ، تم استخدام أنابيب البولي إيثيلين في تطبيقات مياه الشرب ونجحت باستمرار في الحصول على الموافقات والنمو في الاستخدامات الحضرية. يتم التحكم في جودة أنابيب البولي إيثيلين وفقًا لمعايير NSF و AWWA و ASTM.

فيما يلي بعض المزايا الخاصة لأنابيب البولي إيثيلين:

توفير تكاليف دورة الحياة

في التطبيقات الحضرية ، يمكن أن تكون تكاليف دورة حياة أنابيب البولي إيثيلين أقل بكثير من الأنواع الأخرى من الأنابيب. يحافظ السطح الداخلي الأملس تمامًا لأنابيب البولي إيثيلين على الخصائص الخاصة للتدفق ولحام الحرارة يزيل التسربات. لقد ثبت أن هذه العناصر هي مزيج ناجح لتقليل تكاليف تشغيل النظام.

اتصالات خالية من التسرب ومقيدة تمامًا

يؤدي توصيل البولي إيثيلين باستخدام اللحام الحراري إلى توصيلات خالية من التسرب تكون قوية مثل الأنابيب أو حتى أقوى من ذلك. يزيل استخدام اللحام في التطبيقات الحضرية نقاط التسرب المحتملة الموجودة في أنواع أخرى من الأنابيب مثل PVC أو أنابيب الحديد ، مع استخدام 4 وصلات مشتركة بين الذكور والإناث كل 10 إلى 20 قدمًا.

في كل هذه الوصلات بين الذكور والإناث ، يتم استخدام غسالات مطاطية ، والتي تبلى بمرور الوقت وقد تتسرب ، لهذا السبب (معدل تسرب الماء المقبول) فيها 10٪ أو أكثر ، ولكن هذا المعدل في أنابيب البولي إيثيلين مع الانتباه إلى إمكانية استخدام اللحام صفر نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النقاط الملحومة من البولي إيثيلين لها خاصية الاحتفاظ الذاتي التي ، مع الحفاظ على سلامة التوصيلات ، تلغي الحاجة إلى امتصاص الصدمات أو كتل الصدمات باهظة الثمن.

على الرغم من مزايا طريقة توصيل اللحام التناكبي ، فإن المهندسين لديهم طرق أخرى لربط أنابيب البولي إيثيلين ، بما في ذلك الصهر الكهربائي والتوصيلات الميكانيكية.

في مفاصل الصهر الكهربائي ، يتم توصيل الأنابيب أو الوصلات ببعضها البعض باستخدام سخان كهربائي مدمج فيها.

في بعض الأحيان تكون هناك حاجة إلى توصيلات ميكانيكية لتوصيل الأنبوب بأجزاء أخرى مثل الصمامات أو الأجهزة الأخرى. لهذه الأغراض ، تم إنشاء اتصالات خاصة متوفرة بكثرة لتلبية معظم الاحتياجات العملية.

التآكل ومقاومة المواد الكيميائية

لا تصدأ أنابيب البولي إيثيلين أو تتعفن أو تثقب أو تنتفخ ولا تسبب نمو الكائنات الحية داخل الأنبوب أو خارجه. تتميز أنابيب البولي إيثيلين بمقاومة كيميائية ممتازة وهي الخيار الأول كمادة مستخدمة في العديد من البيئات الكيميائية العدوانية. على الرغم من أن أنابيب البولي إيثيلين لا تتأثر بالتربة الطبيعية النشطة كيميائيًا ، ولكن مثل أي أنبوب آخر ، إذا كانت التربة ملوثة بمذيبات عضوية (زيت ، ديزل) ، فقد تكون هناك حاجة لطرق التثبيت التي تحمي أنبوب البولي إيثيلين من التلامس. حماية بالمذيبات العضوية.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الحماية ضد تغلغل السوائل ضرورية حتى في حالة الأنابيب المعدنية وأنواع الأنابيب الأخرى المتصلة ببعضها البعض باستخدام الغسالات. بشكل عام ، بالنسبة لجميع أنظمة الأنابيب التي يتم تركيبها في تربة ملوثة ، من الضروري استخدام حلول وقائية أثناء التركيب تضمن جودة السائل الذي سيتم نقله.

المرونة ومقاومة التعب

يمكن أن تنحني أنابيب البولي إيثيلين في موقع التركيب إلى نصف قطر يبلغ حوالي 30 مرة قطرها الاسمي. 2. اعتمادًا على سمك جدار الأنبوب ، يمكن أن تكون هذه الكمية أقل. على سبيل المثال ، يمكن أن يتشوه أنبوب البولي إيثيلين مقاس 12 بوصة حتى نصف قطر يبلغ 32 قدمًا في موقع التثبيت وفي حالة باردة. سيؤدي هذا إلى القضاء على العديد من الاتصالات.

والتي تُستخدم لتغييرات الزوايا في نظام الأنابيب وتسهيل التثبيت أيضًا. تم بحث متانة أنابيب البولي إيثيلين على المدى الطويل. يتمتع البولي إيثيلين بمقاومة استثنائية للإجهاد وتحت أعلى ضغط تشغيل ، يمكنه تحمل العديد من تقلبات الضغط حتى 100٪ فوق الحد الأقصى لضغط التشغيل دون أي تأثير سلبي على قدرات الأداء على المدى الطويل.

المقاومة الزلزالية

إن المتانة ، 3 ، والمرونة لأنابيب البولي إيثيلين إلى جانب خصائصها الخاصة الأخرى ، مثل الوصلات الخالية من التسرب والمقيدة تمامًا الناتجة عن اللحام ، تجعلها مناسبة للتركيب في بيئات التربة النشطة والأماكن المعرضة للزلازل.

المزايا الهيكلية

توفر خصائص مثل الوزن الخفيف والمرونة والمفاصل المعزولة بالكامل والخالية من التسرب معًا طرق تركيب فعالة من حيث التكلفة وفريدة من نوعها غير ممكنة مع المواد الأخرى. في العديد من المرافق ، يمكن أن تسهل طرق التثبيت مثل الحفر الاتجاهي الأفقي ، وتجديد الأنابيب باستخدام تفجير الأنابيب القديمة ، وخط واحد منزلق ، و 2 حفر ووضع ، وتركيب محور الأنبوب شبه المغمور أو العائم بشكل كبير. وتوفير الكثير من الوقت والمال.

من الأسهل تركيب أنظمة أنابيب البولي إيثيلين بوزن حوالي ثُمن الأنابيب الفولاذية من نفس الحجم واستخدام وصلات متكاملة خالية من التسرب متوافقة مع ظروف العمل المختلفة ولا تتطلب معدات رفع ثقيلة. يتم إنتاج أنابيب البولي إيثيلين بأحجام قياسية تبلغ 50 قدمًا أو أكثر ويتم لفها في ملفات كبيرة بأقطار 6 بوصات وأكثر. في بعض الأقطار الخاصة ، تتوفر ملفات بطول يزيد عن 1000 متر.

تتحمل أنابيب البولي إيثيلين الصدمات – خاصة في ظروف الطقس البارد حيث يمكن أن تتصدع الأنابيب الأخرى وتنكسر – أفضل بكثير من أنابيب PVC. نظرًا لأن وصلات البولي إيثيلين الملحومة تناكبًا قوية مثل الأنبوب ، يمكن توصيلها على الأرض بطول طويل جدًا ثم وضعها مباشرة في الخندق أو حفرها على طول مسار البئر باستخدام الحفر الموجه. أو تستخدم في عملية إعادة بناء الأنابيب. وتجدر الإشارة إلى أن ظروف موقع البناء لها تأثير كبير على اختيار طريقة التركيب.

متانة

تعتبر تركيبات أنابيب البولي إيثيلين فعالة من حيث التكلفة نظرًا للخصائص الفيزيائية للأنابيب والتوصيلات الخالية من التسرب وتكاليف الصيانة المنخفضة ، كما أنها أقل تكلفة على المدى الطويل. تقدر صناعات أنابيب البولي إيثيلين العمر الإنتاجي لهذه الأنابيب بما يتراوح بين 50 و 100 عام في المتوسط ، بشرط أن يكون نظام الأنابيب مصممًا ومركبًا بشكل صحيح ويستخدم وفقًا للعينات الصناعية المنشورة واقتراحات الشركة المصنعة للأنابيب.

ستوفر هذه المتانة والعمر الطويل تكلفة استبدال هذه الأنابيب. في أنظمة أنابيب البولي إيثيلين المصممة والمركبة بشكل صحيح ، هناك حاجة قليلة للصيانة المستمرة. أنابيب البولي إيثيلين مقاومة لأكثر المواد الكيميائية شيوعًا ولا تتعرض لخطر التآكل الجلفاني أو التحليل الكهربائي. التآكل الهيدروليكي – نظرًا لأن السطح الداخلي لأنبوب البولي إيثيلين خالٍ من أي خشونة ، يتم تصنيف هذه الأنابيب على أنها أنابيب ملساء ، وهي المجموعة التي تخلق أقل مقاومة لتدفق السوائل.

في تطبيقات المياه ، يساوي عامل Hazen-Williams C 150 ولا يتغير بمرور الوقت. في أنواع أخرى من الأنابيب ، يتناقص العامل C بشكل كبير مع مرور الوقت ونتيجة للتآكل أو الانتفاخ أو تكوين الأنسجة الحية والطحالب وما إلى ذلك. تحافظ أنابيب البولي إيثيلين على نعومة سطحها الداخلي وقدرات التدفق دون التآكل والتورم أو نمو الأنسجة الحية وضمان الكفاءة الهيدروليكية للنظام خلال العمر المصمم.

مقاومة درجات الحرارة

تتراوح درجة حرارة التشغيل الشائعة لأنابيب البولي إيثيلين في ظروف العمل عالية الضغط من 0 إلى 140 درجة فهرنهايت. ولكن بالنسبة لظروف العمل ذات الضغط المنخفض وبعض التطبيقات الخاصة ، يمكن لهذه المادة أن تتحمل درجات حرارة أقل بكثير (تصل إلى -40 درجة فهرنهايت وأقل) ، وهناك أيضًا تركيبات خاصة من البولي إيثيلين يمكن استخدامها في درجات حرارة أعلى نسبيًا. . أظهرت الاختبارات المكثفة والعديد من التطبيقات لهذه الأنابيب في البيئات شديدة البرودة أن ظروف العمل هذه ليس لها تأثير كبير على القوة والخصائص الوظيفية للأنبوب.

تعرض العديد من راتنجات البولي إيثيلين المستخدمة في أنابيب البولي إيثيلين لاختبارات الإجهاد ليس فقط عند درجة حرارة قياسية تبلغ 73 درجة فهرنهايت ، ولكن أيضًا عند درجات حرارة أعلى مثل 140 درجة فهرنهايت. بشكل عام ، تحتفظ أنابيب البولي إيثيلين بمزيد من قوتها في درجات الحرارة العالية مقارنة بالمواد البلاستيكية الحرارية الأخرى مثل PVC.

تحتفظ مواد البولي إيثيلين بحوالي 50٪ من قوتها عند 73 درجة فهرنهايت عند 140 درجة فهرنهايت ، بينما تفقد مادة البولي فينيل كلوريد عند 140 درجة فهرنهايت ما يقرب من 80٪ من قوتها عند 73 درجة فهرنهايت. نتيجة لذلك ، يمكن استخدام أنابيب البولي إيثيلين في العديد من تطبيقات السباكة. تم استخدامه في مجموعة واسعة من التغيرات في درجات الحرارة. تتميز البولي إيثيلين بخصائص ومزايا واسعة جدًا وقد تم شرح بعض أهم خصائصه في الفقرات السابقة. في فصول أخرى من هذا الكتيب ، يتم توفير معلومات أكثر تفصيلاً حول الخصائص والأبحاث التي تم الحصول على هذه الوظائف من خلالها.

العديد من الخصائص الوظيفية لأنابيب البولي إيثيلين هي نتيجة مباشرة للجمع بين خاصيتين فيزيائيتين مهمتين لأنابيب البولي إيثيلين التي تم اختبارها عند ضغوط مختلفة. تتضمن هاتان الخاصيتان الصلابة والسلوك اللزج المرن. اقتراحنا للقارئ هو أن يضع هاتين الميزتين في الاعتبار أثناء مراجعة الفصول التالية من هذا الدليل.

صلابة

المتانة هي القدرة على تغيير شكل المادة تحت تأثير الإجهاد ، دون أن تنكسر أو تنكسر في النهاية. أيضًا ، أحيانًا يتم تفسير القدرة على زيادة إجهاد الاستطالة على أنها صلابة ، وهذه إحدى الخصائص المهمة لأنابيب البولي إيثيلين ، سواء عند استخدامها فوق الأرض أو تحت الأرض. على سبيل المثال ، نتيجة التحميل من سطح الأرض ، يغير أنبوب البولي إيثيلين المدفون في التربة شكله ويتغير المقطع العرضي الدائري إلى شكل بيضاوي ، وينخفض قطره الرأسي ويزداد قطره الأفقي قليلاً.

تؤدي زيادة القطر الأفقي إلى ضغط الجدار الترابي على عرض الأنبوب ، ويمنع هذا الضغط مزيدًا من تشوه الأنبوب ويؤدي في النهاية إلى استقرار الأنبوب. توفر هذه المشكلة أخيرًا تكوين هيكل أنبوب التربة وتعطي القدرة على تحمل الأحمال الرأسية للأرض أو الأحمال الرأسية الأخرى للمواد الخرسانية.

يمكن أن تتسبب هذه الأحمال في فشل الأنابيب القوية ولكن مع قدرة إجهاد أقل. يمكن أن تزيد المواد المموجة مثل البولي إيثيلين المستخدم في المياه والغاز الطبيعي وخطوط الأنابيب الصناعية من الضغوط المحلية من التركيب غير السليم ، حيث يمكن وضع الصخور أو الأنقاض أو جذوع الأشجار في وضع يضغط على السطح الخارجي للأنبوب ،

تحمل بأمان. هناك العديد من شروط البناء الأخرى التي قد تؤدي إلى تأثيرات مشابهة لما سبق ، على سبيل المثال ، ثني الأنبوب الذي يتجاوز الضغط المسموح به ، وعدم كفاية التعزيز للأنبوب ، والمحاذاة غير الناجحة للأنبوب للاتصال بهياكل صلبة ، وما إلى ذلك. تتعرض المتانة المنخفضة لمثل هذه الظروف من زيادة الضغط المحلي ، فهي لا تتمتع بالأداء المناسب للمواد الصلبة مثل البولي إيثيلين.

تستجيب المواد منخفضة الصلابة والضغط بشكل مختلف لزيادة الضغط. تحتوي المواد الحساسة للضغط على تحليل إجهاد معقد وهناك احتمال لزيادة الضغط في أجزاء معينة من المادة. إذا تجاوز أي من هذه الضغوط الحد المنصوص عليه في التصميم ، فسيبدأ تطوير الشقوق وقد يؤدي إلى كسر كامل للجزء أو المنتج. في مواد مثل أنابيب البولي إيثيلين ، تكون ضيقة

من الممكن إحداث تشوه موضعي أكثر دون التسبب في ضرر لا يمكن إصلاحه مثل التشقق. في الواقع ، يتسبب التشوه الموضعي في توزيع كبير وفقدان للضغط المحلي ، دون أي تأثير ضار على الأنبوب. نتيجة لذلك ، بشكل عام ، يمكن إجراء التصميم الهيكلي للمواد التي تعمل في وضع الانثناء بناءً على متوسط الضغط ، وهذه الحقيقة تسهل بشكل كبير بروتوكول التصميم. من أجل ضمان المتانة الكافية (قابلية الإجهاد) ، تم تطوير متطلبات خاصة ، وهي مدرجة في قائمة الخصائص الهيكلية للمواد التي يُتوقع منها سلوك التقوية ؛

على سبيل المثال ، يمكننا أن نذكر المتطلبات التي تم نشرها للحديد القابل للطرق وأنابيب الصلب الطري. لطالما اعتبرت المتانة إحدى الخصائص المميزة والمتأصلة لأنابيب البولي إيثيلين ، وكان هذا أحد الأسباب الرئيسية لاستخدام هذه المادة المستمر لتوزيع الغاز الطبيعي في أمريكا الشمالية لأكثر من 30 عامًا.

تم تحسين صلابة الجيل الجديد من أنابيب البولي إيثيلين بشكل ملحوظ مقارنة بالعينات القديمة – والتي كانت بحد ذاتها ناجحة جدًا في تطبيقات الغاز والمياه والصرف الصحي والصناعي والبحري والتعدين منذ 50 عامًا.

يوصى بالرجوع إلى الفصل 3 ، خصائص المواد ، للحصول على مناقشة أكثر تفصيلاً حول هذه الميزة الفريدة لمواد البولي إيثيلين ، لا سيما حول الإصدارات الجديدة عالية الأداء من هذه المواد ، ومزايا التصميم الاستثنائية التي جلبوها معهم إلى عالم السباكة.

إن خاصية المرونة اللزجة لأنابيب البولي إيثيلين هي مادة ذات هيكل مرن لزج. نظرًا لطبيعته الجزيئية ، يحتوي البولي إيثيلين على مزيج معقد من السلوك المرن والمرن. نتيجة لذلك ، تعرض هذه المادة خصائص بين البلورات المعدنية والسوائل شديدة اللزوجة بطيئة التدفق. تمت مناقشة هذه المفاهيم بالتفصيل في فصل الخصائص الهندسية من هذا الكتيب.

أدت الطبيعة اللزجة المرنة للبولي إيثيلين إلى خاصيتين هندسيتين تستخدمان في تصميم أنظمة أنابيب المياه المصنوعة من البولي إيثيلين:

الزحف والتخميد الإجهاد

الزحف هو أحد مكونات التشوه الذي يتم تعريفه على أنه مكون تدفق لزج يعتمد على الوقت. يُعرَّف الزحف أيضًا بأنه استجابة البولي إيثيلين لحمل ثابت بمرور الوقت. عندما يتعرض البولي إيثيلين لحمل ثابت ، فإنه يخضع على الفور لتشوه يمكن التنبؤ به بواسطة معامل المرونة الذي يمكن التنبؤ به من منحنى إجهاد الشد والانفعال. بالإضافة إلى هذا التشوه اللحظي ، تستمر المادة في التشوه بمعدل أبطأ تحت الأحمال العالية ، وإذا كان الحمل مرتفعًا بدرجة كافية ، قد تكون المادة تالفة أو مكسورة. وفقًا للمعايير الصناعية ، تم تصميم أنابيب البولي إيثيلين كجزء من المواد الصلبة 4 ، بحيث وفقًا للعينات الصناعية المقترحة ، يتم تقليل التشوه الناتج عن تحمل الحمل ، أو بعبارة أخرى نفس الزحف ، لدرجة أنه يمكن يتم تجاهله من وجهة نظر الهندسة.

التخميد

التوتر هو ميزة فريدة أخرى ناتجة عن الطبيعة اللزجة المرنة للبولي إيثيلين. عندما يتعرض البولي إيثيلين لإجهاد مستمر (تشوه إلى حد معين) يتم الحفاظ عليه لبعض الوقت ، فإن الحمل أو الإجهاد الناجم عن التشوه يتناقص ببطء بمرور الوقت ، على الرغم من أنه لا يتم إزالته تمامًا.

يعتبر التخميد الناتج عن الضغط استجابة للحمل مهمًا جدًا في تصميم أنظمة أنابيب البولي إيثيلين. هذه هي الاستجابة التي تقلل الضغط في أقسام الأنبوب التي تتعرض لضغط مستمر.

تعتمد استجابة أنظمة أنابيب البولي إيثيلين للتحميل ، كمواد لزجة مرنة ، على الوقت. نظرًا لخصائص الزحف والتخميد للبولي إيثيلين ، ينخفض معامل المرونة بشكل كبير مع مرور وقت التحميل. يبلغ معامل المرونة اللحظي للأحداث المفاجئة مثل المطرقة المائية عند 73 درجة فهرنهايت حوالي 150.000 رطل لكل بوصة مربعة. بالنسبة للأحداث التي تكون أطول قليلاً من الأحداث المفاجئة ، ولكنها لا تزال قصيرة المدى ، مثل استقرار التربة والحمل البيولوجي ، فإن معامل البولي إيثيلين قصير المدى عند 73 درجة فهرنهايت يتراوح بين 110.000 إلى 130.000 رطل لكل بوصة مربعة ؛ وينخفض المعامل الظاهر إلى حوالي 20.000 إلى 30.000 رطل لكل بوصة مربعة على المدى الطويل. المعامل ، كما سنرى في الفصول القادمة ، هو معيار رئيسي في تصميم أنظمة أنابيب البولي إيثيلين.

تعطي الاستجابة المعتمدة على الوقت للبولي إيثيلين للحمل البولي إيثيلين مرونة فريدة ومقاومة لأحداث الحمل المفاجئة أو قصيرة المدى نسبيًا. كمثال ، يمكننا أن نذكر مقاومة البولي إيثيلين ضد ظاهرة المطرقة الزرقاء ، والتي سيتم مناقشتها بمزيد من التفصيل في الأقسام التالية من هذا الكتاب.

Leave a Reply

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

تسعة + 14 =

Seraphinite AcceleratorOptimized by Seraphinite Accelerator
Turns on site high speed to be attractive for people and search engines.