پلی اتیلن، سبکترین الفین است که گازی بی رنگ، قابل اشتعال و با بویی تقریبا شیرین است. پلی اتیلن بسپاری است که از اتیلن درست می شود. رزین های پلی اتیلن به دلیل برخورداری از ویژگیهایی نظیر انعطاف پذیری بالا، مقاومت خوب در مقا بل اسیدها، بازها و نمکها (به استثنا مواد اکسید کننده قوی) و آب، در محصولات بیشماری بکار رفته و به همین دلیل، امروزه بیشترین تولید بسپار جهان را به خود اختصاص داده است . در حال حاضر ، مصرف جهانی این بسپار بالغ بر 69 میلیون تن ، معادل 31 درصد کل مصرف بسپارهای پر مصرف جهان است. سه گروه اصلی این بسپار، پلی اتیلن سنگین، پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی میباشد .

آغاز استفاده از لوله های پلاستیکی تحت فشار، از حدود 1950 میلادی بود. از جمله کاربریهای این لوله ها، انتقال آب، مواد شیمیایی، سیالات خنک کننده و گرم کننده، مواد غذایی، دوغابها، گازها، هوای فشرده و سیستمهای خلأ، چه در روی زمین و چه در زیر زمین است. لوله های پلی اتیلنی تک جداره، که از حدود 1960 میلادی در آبرسانی تحت فشار، کاربرد زیادی پیدا کردند، از جمله این لوله ها هستند که می توان از آنها در فشارهای بین 2.5 تا 25 بار و با قطرهای مختلف استفاده نمود.

پلی اتیلن خانوادهای از گرمانرمها میباشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن بدست میآیند. از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده میتوان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب (MFI)، بلورینگی، درجه شاخهای و شبکهای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آنها کنترل کرد. پلیمرهای با وزن مولکولی پائین را به عنوان روان کننده(Lubricant) به کار میبرند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکسهایی امتزاج پذیر (مخلوط پذیر) با پارافین میباشند و نهایتا پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص میدهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار سادهای است، به طوری که ساده تر از تمام پلیمرهای تجاری میباشد.وقتی هیچ شاخهای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی (HDPE) مینامند. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخهای است اما پلی اتیلن شاخهای آسانتر و ارزانتر ساخته میشود. ریخت و شکل این پلیمر بسیار کریستالی شکل است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰-۵۰۰۰۰۰ است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پائین پلیمریزه میکنند.

کاربرد های لوله و اتصالات پلی اتیلن و دستگاه جوش لوله پلی اتیلن

از فیلمهای پلی اتیلنی برای بسته بندی مواد غذایی، البسه، کیسههای پلاستیکی، فیلمهای محافظ درکاربردهای ساختمانی، عایقهای رطوبت، گلخانهها، پوششهای صندلی اتومبیلهای نو، تارپولینها و غیره استفاده کرد. از کاربردهای دیگر لوله پلی اتیلن میتوان به استفاده از آن در عایقهای الکتریکی کابلها و سیمها، ظروف خانگی، قطعات مختلف مصرفی در صنایع خودروسازی، قطعات تزریقی، انواع لولهها، مخزنهای نگهداری مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی و از پودر لوله پلی اتیلن برای بهبود خواص مختلف رزینهای گرمانرم و گرماسخت و غیره اشاره کرد. بررسی میزان تاثیر ضربه قوچ در لولههای لوله پلی اتیلن ضربه قوچ و روش محاسبه آن ضربه قوچ در اثر بستن و یا باز کردن ناگهانی و یا تدریجی شیر تغذیه کننده لوله و یا دریچه و یا سوپاپ موجود در قسمت انتهای لوله حامل سیال تحت فشار، ایجاد میشود که با تغییرات سرعت و تغییر اندازه حرکت همراه و سبب ایجاد یک افزایش فشار و یا کاهش فشار در لوله میگردد و بصورت موج منفی و مثبت با سرعتی که به سرعت موج موسوم است در طول لوله پیش میرود.
مدول الاستیسیته کم در لوله باعث توانایی بالای دفع نیروی موج و کاهش تاثیر موج در سیستم میشود . شدت موج فشاری در لولههای فلزی بخاطر بالا بودن مدول الاستیسیته آنها بیشتر است . بدین ترتیب شدت ضربه قوچ در لوله بسیار کمتر در شرایط مشابه در لولههای کربن استیل یا چدنی میباشد . مقدار فشار ماکزیمم در نزدیکی انتهای لوله که شیر فلکه مستقر میباشد باید تعیین شود .فشار در انتهای لوله زمانی که شیر باز است صفر و به محض بستن آنی شیر فشار آن افزایش خواهدیافت که مقدار آن از فرمول زیر محاسبه میشود.

لوله و اتصالات پلی اتیلن و دستگاه جوش لوله پلی اتیلن در یک نگاه

  • موارد استفاده : به صورت ترموپلاستیک، الیاف، لوله، فیلم و ...
  • مونومر : اتیلن
  • روشهای پلیمریزاسیون : زنجیر رادیکالی آزاد
  • ریختشناسی : بسیار بلورین(پلی اتیلن خطی)، بی نظم(آمورف) با درصد تبلور پایین (پلی اتیلن شاخهای)
  • دمای ذوب : در حدود ۱۲۰-۱۳۰ درجه سانتیگراد
  • دمای انتقال شیشهای : در حدود ۸۰- درجه سانتیگراد( با توجه به درصد تبلور پلیمر تغییر میکند)



برخی ویژگیهای لوله و اتصالات پلی اتیلن و دستگاه جوش لوله پلی اتیلن

مهمترین ویژگیهای ذاتی لوله پلی اتیلن های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارتاند از:
۱) چگالی ۲) نمایهٔ مذاب ۳) توزیع وزن مولکولی


انواع لوله و اتصالات پلی اتیلن مورد استفاده در صنعت لوله

در ساخت لوله پلی اتیلن، عموماً از دو نوعِ مختلف پلی اتیلن به نامهایPE80 و PE 100 استفاده می شود. عدد مشخصه نوع ماده MRS گفته می شود كه عبارت است از حداقل مقاومت مورد نیاز بعد از 50 سال کارکرد در دمای سیال20 درجه سانتیگراد. در جدول زیر هر سه نوع ماده از نظر MRS، تنش مجاز در حین کاربرد (تنش طراحی) و موارد کاربرد، با هم مقایسه شده اند.







مزایای لوله و اتصالات پلی اتیلن آبرسانی

قابلیت اتصال آسان
انعطاف پذیری بالا
نصب آسان و کم هزینه
عمر طولانی، دوام و کاهش هزینه ها
مقاومت در مقابل خوردگی و اثر مواد شیمیایی
ضریب اصطکاک کم پلی اتیلن و ثابت بودن آن در طول کاربرد



لوله و اتصالات پلی اتیلن و دستگاه جوش لوله پلی اتیلن

لوله و اتصالات با مواد لوله پلی اتیلن می تواند بهترین گزینه برا ی سیستم های انتقال سیالات در پروژه های بزرگ و کوچک صنعتی، نیروگاهها و سیستم آبرسانی باشد. سیستم های فاضلاب شهری، سیستم های گازرسانی و پروژه های بزرگ اطفاء حریق بهترین پیشنهاد برای استفاده گسترده از لوله و اتصالات پلی اتیلن می باشد. دلائل زیر می تواند بطور خلاصه این ادعا را ثابت نماید:
• لوله و اتصالات پلی اتیلن در برابر تعداد بیشماری از مواد شیمیائی مقاوم هستند و دچار خوردگی نخواهند شد لذا در پروژه هائی که لوله و اتصالات فلزی یا بتنی امکان ادامه حیات ندارد لوله و اتصالات پلی اتیلن مقاومتی عالی از خود نشان می دهند.
• لوله و اتصالات پلی اتیلن در صورت اجرای صحیح و جوشکاری استاندارد نشتی نخواهند داشت و مقاومتی برابر با لوله اصلی را دارا خواهند بود.
• با توجه به انعطاف پذیری فوق العاده لوله و اتصالات پلی اتیلن، این لوله ها می توانند در برابر حرکات زمین و زلزله مقاوم باشد و تنش های خمشی و کششی را براحتی تحمل نمایند. این خاصیت هزینه تعمیرات و یا بازسازی خطوط انتقال را بسیار کاهش می دهد.
• هزینه ترانشه و بستر سازی شبکه لوله و اتصالات پلی اتیلن بسیار پائین تر از مشابه فلزی و یا بتنی آن می باشدو حتی در بعضی از پروژه ها نیازی به بستر سازی ندارد.
• عمر لوله و اتصالات پلی اتیلن با کاربردهای مختلف طولانی و بیشتر از ۵۰ سال است.
• با توجه به اینکه مواد اولیه لوله و اتصالات پلی اتیلن در برابر حملات بیولوژیکی مقاوم هستند می تواند برای انتقال آب شرب شهری مورد استفاده قرار گیرد و نیازی به فرآوری لوله برای انتقال آب شرب ندارد که این خاصیت می تواند هزینه های اجرا را تا ۵۰% کاهش دهد.
• وزن سبک لوله و اتصالات پلی اتیلن حمل و نقل این تجهیزات را ساده تر از نمونه های فلزی و بتنی می نماید و باعث کاهش هزینه های اجرا و سرعت بالاتر انتقال از محل تولید تا اجرا می شود.
• لوله و اتصالات پلی اتیلن دوستدار محیط زیست هستند و انرژی کمتری را با توجه به عدم به نیاز عایق کاری به هدر می دهند ضمنا در تولید آنها گازهای گلخانه ای کمتری تولید می شود . ضمنا با توجه به امکان بازگشت لوله و اتصالات پلی اتیلن به طبیعت، باعث آلودگی محیط زیست نمی شوند و می تواند پس از پایان عمر کارکردشان مجددا به انرژی تبدیل شود.
• مواد اولیه پلی اتیلن این امکان را می دهد که با تغییرات در آن به عملکردهای بهتر و دست یافت و امکان تبدیل آن به محصولات با کارائی بالاتر فراهم می باشد.


مزایای لوله و اتصالات پلی اتیلن به عنوان آبگذر:

  • افزایش سرعت نصب آبگذر به میزان قابل توجه
  • کاهش هزینه نصب و نگهداری
  • عدم نیاز به مصالح اضافی
  • قابلیت تولید در قطعات طویل و متناسب با عرض جاده
  • قیمت مناسب
  • قابلیت نصب در شرایط سخت
  • انعطاف پذیری
  • دوام و عمر طولانی
  • قابلیت تولید متنوع
  • آسانتر بودن جریان سیال
  • مقاومت بالا در مقابل خوردگی
  • وزن کم مقابل تولید در قطرهای متنوع

طول عمر لوله پلی اتیلن

تاثیر مواد اولیه پلی اتیلن بر طول عمر لوله پلی اتیلن و دیگر عوامل تاثیر گذار

سه عامل مهم مواد اولیه پلی اتیلن، شرایط محیطی و تنش بر عمر سامانهها تاثیر می گذارد. عامل اول مربوط به پتروشیمی و دو عامل دیگر به محیط اجرا مربوط می شود.

اگر پتروشیمی در تولید گرانول پلی اتیلن تعهد کافی نداشته باشد مواد با کیفیت خوب تولید نمی کند. از طرفی طراح بر حسب PE100 خود رنگ طراحی می کند ولی مواد پلی اتیلن پتروشیمی کیفیت لازم را ندارد. پس عمر لوله پلی اتیلن کاهش پیدا می کند و بین تولید کننده، طراح و مالک زیر ساختار و مصرف کننده (درایران هر دو عنوان کارفرماست) اعاده حق ایجاد می شود و هیچ کدام مشکل بوجود آمده را نمی پذیرد. در نتیجه مواد اولیه نقش مهمی ایفا می کند.

  • عامل مواد اولیه : نوع رزین – افزودنی (میزان و یکنواخت اضافه شدن آن) – تقویت کننده (مثل پلی اتیلن تقویت شده با الیاف شیشه که در ایران نیست)


  • فرآیند تولید : این بخش از تولید به ماشین آلات و مهارت پرسنل فنی نیز بستگی زیادی دارد


  • عامل محیطی : کاربرد لوله پلی اتیلن ( لوله آب یا فاضلاب و حتی برای چه نوع مصرفی آب صنعتی و یا ..)


  • پرتو فرابنفش : کاربردهای خاص (امواج رادیواکتیو – امواج مغناطیسی) – اثرات میکروبیولوژی


  • عامل تنشی : دما (در استاندارد عمر لوله پلی اتیلن با فرض دمای 20 درجه 50 سال تعیین شده است. در جایی که دما 20 درجه نیست عمر لوله پلی اتیلن متفاوت خواهد بود. منظور از دما دمای سیال است نه محیط. اگر لوله پلی اتیلن روی زمین باشد دمال سیال با محیط یکی است ولی اگر زیر، زمین باشد دمای سیال کمتر از محیط است)
     


  • نوسانات دمایی : (درلوله فاضلاب نوسانات دمایی داریم ولی در لوله های آب نداریم که این نوسان دمایی موجب فرسوده شدن لوله می گردد)
     


  • بار استاتیک : یا بار مرده (لولهای که در زیر خاک قرار دارد به اندازه وزن خاک به آن فشار وارد می شود اگر لوله تحت فشار سیال هم باشد، این دو فشار تاحدودی اثر هم را خنثی می کنند در غیر اینصورت لوله آسیب می بیند)


  • باردینامیکی : یا بار ترافیکی (اگر لوله از مسیری رد شود که ماشین تردد می کند فشار وارده بر آن بیشتر خواهد بود, تحمل این فشار برای لوله های فاضلابی که فشار سیال ندارد مشکل خواهد بود)


  • شکاف و خراش


  • جوشها :( عمده اتصالها جوش لب به لب است. اگر دما از حدی بیشتر شود بر روی عمر لوله تاثیر خواهد گذاشت و سیستم در محل جوش دچار مشکل خواهد شد)