لوله تک جداره ویژگی ها و برخی از مزایای خاص
لوله تک جداره پلی اتیلن راهکاري مقرون به صرفه براي طیف وسیعی از کاربردها، از جمله توزیع گاز ، آبرسانی و فاضلاب شهري، صنایع، تأسیسات دریایی، معدنی، دفن زباله، کانالهاي برق و مخابرات هستند. به علاوه براي تأسیسات هوایی، زیر زمینی، سطحی، شناور و دریایی، کارآمد هستند.
اگر پتانسیلِ داشتن هزینه هاي نگهداري پایین تر و بیشتر بودن عمر مفید را هم به این موارد اضافه کنید علت رقابت شدید این لوله ها را در بازارهاي جهانی درمی یابیم.یکی از اولین کاربردها نیمه چگال (MDPE) توزیع گاز طبیعی بود.
در واقع بسیاري از سیستم هایی که در حال حاضر مشغول بکار هستند، از سال 1960با موفقیت قابل توجه شروع به کار کرده اند.
امروزه %95 لوله هاي زیر 12اینچ انتقال گازطبیعی نصب شده در آمریکا و کانادا، لوله تک جداره هستند، نه تنها در آمریکاي شمالی، بلکه در سراسر جهان کالاي منتخب است.
تقریباً 50سال است که لوله تک جداره در کاربردهاي آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفته اند و بطور پیوسته موفق به دریافت تأییدات و رشد در مصارف شهري شده اند.
لوله تک جداره بر طبق استانداردهاي NSF ،AWWAو ASTM کنترل کیفی میشوند.
در زیر به برخی از مزایای لوله پلی اتیلن تک جداره اشاره میشود:
•صرفه جویی در هزینه هاي چرخه عمر
در کاربردهاي شهري، هزینه هاي چرخه عمر لوله تک جداره میتواند به طرز چشمگیري کمتر از سایر انواع لوله ها باشد.
سطح داخلی کاملاً صاف لوله تک جداره موجب حفظ خواص ویژه جریان میشود و جوش گرمایی باعث حذف نشتی ها میگردد.
ثابت شده است که این موارد ترکیب موفقی براي کاهش هزینه هاي عملکرد سیستم هستند.
•اتصالات بدون نشتی و کاملاً مهار شده
اتصال لوله پلی اتیلن با استفاده از جوش گرمایی موجب تشکیل اتصالات بدون نشتی میشود که استحکام آنها همانند بسیار قوی است.
استفاده از جوشکاري در کاربردهاي شهري موجب حذف نقاط نشتی احتمالی میشود که این نقاط در سایر انواع لوله ها %10 یا بیشتر است اما این میزان در لوله تک جداره با توجه به امکان استفاده از جوش، بطور نسبی صفر است.
به علاوه نقاط جوش خورده لوله پلی اتیلن خاصیت خود مهاري دارند که ضمن حفظ یکپارچگی اتصالات، باعث حذف نیاز به مهار کننده ضربه گران قیمت و یا بلوك ضربه گیر میشود.
بیشتر بخوانید: کاربرد لوله پلی اتیلن در انتقال فاضلاب شهری
با وجود مزایایی که روش اتصال جوش لب به لب دارد، مهندسان راههاي دیگري هم براي اتصال لوله تک جداره در اختیار دارند که از جمله آنها میتوان از الکتروفیوژن و اتصالات مکانیکی نام برد.
در اتصالات الکتروفیوژن، لوله ها و یا اتصالات با استفاده از گرم کننده الکتریکی تعبیه شده در آنها به یکدیگر اتصال مییابند.
گاهی براي اتصال لوله به سایر قطعات مانند شیرآلات یا دیگر دستگاهها بکار رفته به اتصالات مکانیکی نیاز است.
براي اینگونه اهداف، اتصالات بخصوصی ایجاد شده که براي پاسخگویی به اکثر نیازهاي کاربردي به وفور در دسترس است.
•خوردگی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی
لوله پلی اتیلن زنگ نمیزنند، نمیپوسند، سوراخ نمیشوند، باد نمیکنند و باعث رشد موجودات زنده درون یا بیرون لوله نمیشوند.
لوله پلی اتیلن مقاومت شیمیایی فوق العاده اي دارد و در بسیاري از محیط هاي مهاجم شیمیایی نخستین انتخاب بعنوان ماده مورد استفاده است.
اگر چه لوله پلی اتیلن از خاك طبیعی که از نظر شیمیایی فعال است تأثیر نمیپذیرد اما مانند هر لوله دیگري، اگر خاك با حلالهاي آلی آلوده شده باشد ممکن است نیاز به روش هاي نصبی باشد که از لوله تک جداره در برابر تماس با حلال آلی محافظت کند.
بیشتر بخوانید: کاربرد لوله های پلی اتیلن در زمین های کشاورزی
باید در نظر داشت که محافظت در برابر نفوذ انحلالی حتی در مورد لوله هاي فلزي و سایر انواع لوله هایی که با استفاده از واشر به یکدیگر متصل میشوند هم لازم است.
عموماً براي همه سیستمهاي لوله کشی که در خاك آلوده نصب میشوند، در هنگام نصب استفاده از راهکارهاي حفاظتی که تضمین کننده کیفیت سیال مورد انتقال هستند، ضروري است.
•انعطاف پذیري و مقاومت در برابرخستگی
لوله پلی اتیلن در محل نصب میتوانند نهایتاً تا شعاع حدود 30برابر قطر اسمی خود خم شوند که بسته به ضخامت دیواره این مقدار میتواند کمتر باشد. این موضوع موجب سهولت نصب میگردد.
لوله تک جداره در برابر خستگی مقاومتی استثنایی دارد و تحت بالاترین فشار عملیاتی، میتواند چندین نوسان فشار تا %100 بالاي بیشینه فشار کاري خود را بدون هیچ اثر منفی روي قابلیتهاي عملکردي طولانی مدت حفظ کند.
•مقاومت لرزه اي
چقرمگی ، انعطاف پذیري لوله تک جداره همراه با دیگر خواص ویژه آن از جمله اتصالات بدون نشتی و کاملاً مهار شده حاصل از جوش، آن را براي نصب در محیطهاي خاکی فعال و محلهاي در معرض زلزله کاملاً مناسب گردانیده است.
•دوام
تأسیسات لوله تک جداره به دلیل خواص فیزیکی لوله، اتصالات بدون نشتی و کاهش هزینه هاي نگهداري، مقرون به صرفه هستند و در طولانی مدت کم هزینه تر هستند.
شرکت های تولید کننده عمر مفید این لوله هارا به شرط اینکه سیستم به درستی طراحی و نصب شده باشد و طبق نمونه هاي منتشر شده صنعتی و پیشنهادات شرکت سازنده مورد استفاده قرار بگیرد، به طور متوسط بین 50تا 100سال تخمین میزنند.
این ماندگاري و طول عمر زیاد باعث نوعی صرفه جویی در هزینه میشود.
در سیستمهاي که به درستی طراحی و نصب شده اند، نیاز اندکی به نگهداري مستمر وجود دارد. لوله تک جداره در برابر اغلب مواد شیمیایی متداول مقاوم بوده و مستعد خطر خوردگی گالوانیک و یا الکترولیز نیست.
•بازده هیدرولیکی
از آنجا که سطح داخلی لوله هاخالی از هرگونه زبري است، این لوله ها در رده صاف قرار میگیرند، گروهی که کمترین مقاومت در برابر جریان سیال را ایجاد میکند، بدون خوردگی، بادکردگی و یا رشد بافتهاي زنده، صافی سطح داخلی و قابلیتهاي جریانی خود را حفظ کرده و بازده هیدرولیکی سیستم را در طول عمر مورد نظر طراحی، تضمین میکند.
•مقاومت در برابر دما
بازه دمایی متداول عملکرد لوله را در شرایط کاري پرفشار 0تا 140درجه فارنهایت است. اما براي شرایط کاري کم فشار و برخی کاربردهاي خاص، این ماده میتواند دماهاي بسیار پایین تري را تحمل کند (تا -40درجه فارنهایت و کمتر از آن)، همچنین فرمولاسیونهاي خاصی از آنها نیز وجود دارد که میتواند در دماهاي نسبتاً بالاتري به کار رود.
آزمایشهاي گسترده و بکارگیري بسیار زیاد این لوله هادر محیطهاي بسیار سردا نشان داده است که این شرایط کاري تأثیر زیادي بر استحکام و خواص عملکردي لوله ندارد.
بسیاري از رزین هاي پلی اتیلنی که در لوله تک جداره مورد استفاده قرار میگیرند، نه تنها در دماي استاندارد73 درجه فارنهایت، بلکه در دماهاي بالاتر مانند 140درجه فارنهایت، مورد آزمون تنش قرار گرفته اند.
مواد پلی اتیلن تقریباً %50از استحکام شان در دماي 73درجه فارنهایت را در دماي 140درجه فارنهایت حفظ میکنند در حالیکه PVC در 140درجه فارنهایت، نزدیک به %80 از استحکامش در 73درجه فارنهایت را ازدست میدهد
در نتیجه لوله پلی اتیلن را میتوان در بسیاري از کاربردهاي لوله کشی در طیف گستردهاي از تغییرات دمایی مورد استفاده قرار داد.
•چقرمگی
چقرمگی عبارت است از قابلیت تغییر شکل یک ماده تحت تأثیر تنش، بدون ایجاد شکستگی و یا نهایتاً گسیختگی.
همچنین گاهی از قابلیت افزایش کرنش ازدیاد طول به چقرمگی تعبیر میشود و این یکی از ویژگیهاي مهم لوله تک جداره، هم در هنگام استفاده بصورت رو زمینی و هم بصورت زیرزمینی میباشد.
بعنوان مثال، در اثر وارد شدن بار از سطح زمین، لوله پلی اتیلن مدفون در خاك تغییر شکل میدهد
سطح مقطع دایرهاي آن به بیضی تغییر میکند و قطر عمودي آن کاهش و قطر افقی اندکی افزایش یابد.
افزایش قطر افقی باعث میشود دیواره خاکی به عرض لوله فشار آورند، این فشار مانع از تغییر شکل بیشتر لوله شده و نهایتاً به پایداري لوله می انجامد.
چقرمگی همواره بعنوان یکی از ویژگیهاي خاص و ذاتی این لوله مطرح بوده است و این یکی از دلایل اصلی استفاده مستمر از این ماده براي توزیع گاز طبیعی در آمریکاي شمالی در بیش از 30سال اخیر بوده است.
چقرمگی نسل جدید آنها به طرز چشم گیري در قیاس با نمونه هاي قدیمی- که به خودي خود در صنعت گاز، آب، فاضلاب، کاربردهاي صنعتی، دریایی و معدنی در 50 سال پیش بسیار موفق عمل کرده بودند- بهبود یافته است.
خاصیت ویسکوالاستیک کشسانی گرانرو لوله تک جداره مادهاي با ساختمان ویسکوالاستیک است پلی اتیلن به دلیل طبیعت مولکولی اش، ترکیب پیچیده اي از رفتار سیال گون و کشسان گون دارد.
در نتیجه این ماده خواصی مابین بلورهاي فلزي و سیالات بسیار گرانرو کند روان را از خود نشان میدهد.
•خزش و میرایی تنش
خزش مؤلفهاي از تغییر شکل است که به صورت مؤلفه جریان گرانرو وابسته به زمان تعریف میشود. خزش به پاسخ پلی اتیلن به یک بار ثابت در طول زمان نیز تعبیر میشود. هنگامی که پلی اتیلن تحت یک بار ثابت قرار میگیرد،
بلافاصله دچار یک تغییر شکل میشود که توسط مدول الاستیک که از منحنی تنش-کرنش کششی قابل پیش بینی است.
علاوه بر این تغییر شکل آنی، ماده در بارهاي زیاد با نرخ کند شوندهاي به تغییر شکل ادامه میدهد و اگر بار به اندازه کافی زیاد باشد، ممکن است ماده دچار پکیدگی یا شکست شود.
لوله تک جداره بر طبق استانداردهاي صنعتی، جزء مواد سخت طراحی شده اند که منطبق با نمونه هاي پیشنهادي صنعتی، تغییر شکل حاصل از تحمل بار، یا به عبارتی همان خزش، آنقدر کم شود که از نظر مهندسی قابل چشم پوشی باشد.
میرایی تنش ویژگی منحصر به فرد دیگري است که حاصل طبیعت ویسکوالاستیک پلی اتیلن است.
