مزایای استفاده از محصولات پلی اتیلن فراز تجهیز راویس نسبت به محصولات استیل و فولاد



از مقایسه ویژگی های ساختاری و عملکرد کوتاه مدت و بلند مدت لوله پلی اتیلن فشرده (HDPE – High Density Poly Ethytene ) و نیز مقایسه اسـتانداردهای ساخت و تولید در هر مورد AWWA C906 برای لوله پلی اتیلن و استاندارد های AWWA C200 برای محصولات استیل و فولادی) و همچنین آزمایشات عملی انجام شده انستیتو مواد مرکب ساختاری (SCI) Structural Composites Inc و آزمایشگاه مهندسی پلاستیک (PEL Plastics Engineering Laboratory،و انیسیتو پلاستیک پایپ PPI و اداره استاندارد صنعتی ایران که همگی مراکز تحقیقاتی معتبر و صاحب نام می‌باشند، نتایجی استنباط گردیده که در زیر می‌آید. جهت مقایسه منطقی در آزمایشات از مطلوب‌ترین جنس پلی اتیلن فشرده یعنی نوع PE 100 به تصریح استاندارد AWWA C906 استفاده شده است.
این مقایسه بر اساس ویژگی های این دو نوع محصول گردآوری شده است و مقایسه بر اساس مشخصات ارائه شده سازندگان این نوع محصولات می باشد که صرف نظر از استانداردهای موجود باید به عنوان مقایسه مورد توجه قرار گیرد .

مقدمه

محصولات پلی اتیلن سنگین (چگالی بالاHDPE) گروه صنعتی فراز تجهیز راویس در حوزه وسیعی از زمینه های شهری، صنعتی، دریایی، حفاری، دفن زباله و کشاورزی به کار می‌روند. کاربرد مطلوب این دسته از محصولات در موقعیت هایی چون سطح زمین، حالت مدفون، شناور و سطوح زیر دریا آزمایش و به اثبات رسیده است. این محصولات قابلیت انتقال آب آشامیدنی، فاضلاب، موادشیمیایی، دوغاب، و پسماندهای خطرناک و گازهای فشرده را دارند.

مشخصات مکانیکی محصولات پلی اتیلن گروه صنعتی فراز تجهیز راویس

شرح مقدار واحد
ضریب زبری مانینگ ۰.۰۱۰= N
هیزن ویلیامز C=150
آلاستیسیته پلی اتیلن کوتاه مدت ۱۱۰۰ Mpa
آلاستیسیته پلی اتیلن بلند مدت (۵۰سال) ۸۰۰ Mpa
مقاومت کششی کوتاه مدت ۲۰ Mpa
مقاومت کششی بلند مدت ۵۰ ساله ۷ Mpa
حداکثر دمای قابل تحمل(کوتاه مدت) ۸۰ Co
حداکثر دمای قابل تحمل(بلند مدت) ۴۵ Co
ضریب انبساط و انقباض ۰.۲ mm/m Co
طول عمر با مواد اولیه PE100 در Co ۲۰ ۱۰۰ سال
طول عمر با مواد اولیه PE 80 در ۲۰ Co ۵۰ سال
مقاومت شیمیائی ۱۴ – ۱.۵ PH
قابلیت انعطاف با شعاع ۲۴تا۳۰ برابر قطر لوله قابلیت خم دارد (تابع SDRلوله)
ضریب انتقال حرارت ۰.۴ [λ[w/m.k
قابلیت آتش سوزی حرارت بیش از Co ۳۴۰ سانتی گراد
مقاومت الکتریکی ۱۴ ۱۰ <

کاربرد محصولات پلی اتیلن

موارد استفاده از محصولات پلی اتیلن سنگین گروه صنعتی فراز تجهیز راویس بدین شرح است:

  • استفاده در شبکه های آب‌رسانی شهری و روستایی
  • استفاده در شبکه های فاضلاب شهری و روستایی
  • استفاده در شبکه های گازرسانی و زهکشی
  • سیستم های مایعات و فاضلاب صنعتی
  • شبکه های آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی)
  • سیستم های آبیاری متحرک
  • پوشش کابل های مخابراتی و فیبر نوری
  • پوشش کابل برق
  • پوشش لوله های فلزی
  • به عنوان کانال های تهویه

مزایای کلی محصولات پلی اتیلن سنگین فراز تجهیز راویس نسبت به محصولات استیل و فولادی

  • ارزانی قیمت
  • حمل و نقل آسان به علت سبکی
  • عدم خوردگی و زنگ زدگی
  • یکنواختی ضخامت جداره لوله ها
  • صاف و صیقلی بودن جداره داخلی و در نتیجه حداقل ته نشین شدن رسوبات
  • قابلیت انعطاف حتی در سرمای زیر صفر
  • نشکن و ترک برنداشتن در اثر و فشار خارجی
  • تولید در سیستم متریک و غیره با قطرهای متنوع و به طول های مورد نظر به صورت حلقه ای شکل
  • عایق بودن در برابر حرارت
  • سهولت طریقه اتصال آنها به هم؛ یعنی نصب سریع و نیاز کمتر به وسایل اتصال
  • عدم لزوم ماشین آلات سنگین و حجیم جهت نصب و جوشکاری

ویژگی های محصولات فولادی و استیل

این محصولات ، 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 محصولات ، همواره مقادیر خواص مکانیکی توسط آزمایشات طولانی مدت تعیین و الزاماً در یک فاکتور به نام فاکتور ایمنی تقسیم می شود در ادامه به بیان ویژگی های این محصولات می پردازیم.

خزش و استحکام کششی

هنگامیکه محصولات پلیمری تحت فشار بارهای خارجی و داخلی قرار می گیرند ،پس از مدتی مشخصه های مکانیکی آنها تغییر شکل می یابد که این پدیده با نام خزش در محصولات پلیمیری از اهمیت بالائی برخوردار می باشد .
محصولات استیل و فولادی اصولا رفتار داکتیل دارند و مقاومت خزشی کمتری نسبت به گونه های دیگر محصولات مورد اشاره دارد برخلاف محصول فولادی، لمحصولات پلی اتیلن در مقادیر تنش کششی دچار خزش می‌شوند.در اینگونه موارد محصولات استیل و فولادی از خود رفتار داکتیل نشان می دهد و می شکند .
هنگام کاهش سرعت بارگذاری روی لوله پلی اتیلن یا هنگامی که لوله تحت بار ثابت برای مدت زمان طولانی قرار می گیرد، مولکول‌ها فرصت جداشدن و آزاد شدن از یکدیگر را دارند که این امر باعث تقلیل تنش مورد نیاز برای تغییر شکل و جلوگیری از عدم شکست می شود که دامنه کاربرد آن را برای اجرای پروژه های زیرزمینی با ریسک جابجائی زمین و یا ناصاف بودن آن ساده‌تر و کاربردی تر می نماید .هرچند تجارب سازندگان و پیمانکاران نشان می دهد محصولات پلی اتیلن در این مورد از خود مقاومت بیشتری را نشان می دهد و با توجه به مولفه های شیمیائی مورد استفاده در مواد اولیه آن می تواند خزش بیشتری را قبل از پارگی تحمل نماید . رویه آزمون‌های استاندارد خزش در استاندارد انجمن امریکایی آزمون و مواد ASTM E139 آورده شده‌است.

بارگذاری خمشی و مقاومت فشاری

مستقیم‌ترین روش جهت اندازه‌گیری مقاومت محصول مقابل فشار، تست هیدرواستاتیک است. تمامی محصولات پلی اتیلن تولیدی فراز تجهیز راویس که تا مرحله شکست تحت فشار قرار گرفتند فقط دچار ترک به طول ٣٧ تا ١٠٠ سانتیمتر شدند.

افزایش دائمی قطر نمونه‌های پلی اتیلن پس از آزادشدن فشار داخلی و پایان تست در جدول ۱ آمده است. محصولات پلی اتیلن می تواند تا فشار ۱۰mpa را تحمل نماید و در برابر تغییرات زمین شناسی و زلزله بسیار مقاوم می باشد .ولی محصولات استیل و فولاد در برابر این تغییرات بسیار شکننده هستند .

سازگاری با محیط زیست

تولید محصولات پلی اتیلن هیچگونه آثار زیست محیطی ندارد و محصولات پلی اتیلن نیز در مقابل حمله میکرو ارگانیسم ها مقاوم می باشند چراکه پلی اتیلن ماده تغذیه کننده ای برای آنها نمی باشد .با توجه به ترکیب اکسیژن با هوا و زنگ زدگی محصولات استیل و فولاد این نوع محصولات می تواند به محیط زیست صدمه بزند ولی محصولات پلی اتیلن به عنوان محصولات دوستدار محیط زیست قلمداد می شوند .

مقاومت در برابر مواد شیمیائی

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 ۵۰ تا ۵۰۰۰۰ واحد تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک ماده جامد سفید کریستالی تغییر حالت می دهد.پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده ای است، به طوری که ساده‌تر 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 ۲۰۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ گرم است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پایین پلیمریزه می کنند. چگالی آن بین ۹۴۱/۰ تا ۹۶۵/۰ گرم بر سانتی متر مکعب است و آن را بیشتر به وسیله 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 خانواده گوناکون فرض کرد.

محصولات پلی اتیلن از مقاومت قابل توجهی در مقابل مواد شیمیائی آلی و غیرآلی برخوردار می باشد از این منظر در یک تحقیق که بوسیله آزمایشگاه تحقیقات مهندسی و محیط زیست دانشگاه برکلی کالیفرنیا انجام شده است گزارش شده که ۱۵ درصد لوله‌های فولادی نفوذ پذیری داشته‌اندو اصولا در برابر مواد شیمیائی مقاومت ندارند و نیاز به مقاوم سازی دارند. این در حالی است که پلی اتیلن در مقابل مواد شیمیائی مقاومت دارد.

شرایط بسترسازی

شرایط بستر در مورد محصولات استیل و فولادی بسیار مهمتر از محصول پلی اتیلن می‌باشد. بستر مناسب برای کنترل اعوجاج که تنها معیار طراحی محصولات استیل و فولاد در مقابل بارهای خارجی است مورد نیاز است. استاندارد کارگذاری محصولات استیل و فولاد بیان می‌دارد که بستر محصول آماده سازی گردد. بنابراین خاک اطراف محصول باید بقدری فشرده باشد که نیروهای جانبی را به صورت کاملاً یکنواخت به محصول اعمال ننماید. همچنین خاک بایستی عاری از هرگونه مواد آلی باشد. کف بستر باید مسطح و عاری از سنگ‌های بزرگ و کلوخه باشد چون این سنگ‌ها باعث کاهش استحکام در اثر ایجاد سایش و خراش محصول می‌گردند. لازم به یادآوریست بسیاری از این تمهیدات در عمل فراهم نمی‌گردد. برعکس بدلیل استحکام ذاتی محصولات پلی اتیلن گروه صنعتی فراز تجهیز راویس کف مسطح بدون خاک‌ریزی یا کف مسطح با خاک ریزی سبک برای بسیاری از کاربردها در مورد محصولات پلی اتیلن کافی است. هرچند عدم رعایت این توع ترانشه گذاری نیز مشکلی برای محصولات پلی اتیلن فراهم نمی نماید .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *