لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE)

لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE)

لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE) در زمینه وسیعی از خطوط لوله شهری، صنعتی، دریایی، حفاری، دفن زباله و کشاورزی به کار می روند. کاربرد مطلوب این دسته از لوله ها در موقعیت هایی مثل سطح زمین،حالت مدفون، شناور و سطوح زیر دریا آزمایش و به اثبات رسیده است. این لوله ها قابلیت انتقال آب آشامیدنی، فاضلاب، موادشیمیایی ، دوغاب، و پسماندهای خطرناک و گازهای فشرده را دارند.

استفاده از لوله های پلی اتیلن در صنایع نفت و گازسابقه ای طولانی دارد و درمقایسه با سایر لوله ها کمترین میزان تعمیر و نگهداری را برای توزیع گاز شهری دارند. در گذشته به علت مسائل مربوط به نگهداری آنها در برابر خوردگی و آثاری که به مرور در نتیجه خوردگی ناشی از کلر موجود در آب در لوله های پلی اتیلن به وجود می آمد ازاین لوله ها در شبکه های آبرسانی استفاده چندانی نمی شد؛ اما امروزه این نقیصه ها در لوله های پلی اتیلن سنگین برطرف شده است و استفاده از این لوله ها در شبکه های آبرسانی رو به رشد است.

بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن

پلی اتیلن ها خانواده ای از گرمانرم ها (ترموپلاستیک ها) هستند که از روش 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 تغییرشکل می دهد. پلی اتیلن شامل ساختار ساده ای است، به طوری که ساده تر 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 متصل 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 در دو خانواده مجزا قرار داد.

ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین

۱- استحکام و انعطاف پذیری بالا و قابلیت تحمل

۲- مقاوم در برابر حمله جوندگان و ریز جاندارها

۳- عدم نیاز به پوشش و حفاظت کاتدی

۴- مقاومت در برابر مواد شیمیایی

۵- مقاوم بودن در برابر ضربه

۶- مقاوم بودن در برابر سایش

۷-  رسوب ناپذیری

۸- عمر طولانی

۹- وزن سبک

۱۰- عدم نشت

کابرد پلی اتیلن سنگین به شرح زیر است :

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

مقایسه لوله های پلی اتیلن با سایر لوله ها

دراین  قسمت به مقایسه لوله های پلی اتیلن سنگین با چهار نوع دیگر لوله، که دارای مصرف زیادی هستند، می پردازیم.

لوله پلی اتیلن سنگین و لوله بتنی مسلح

۱- فنی و اجرایی

لوله پلی اتیلن سنگین به علت وزن کمتر نسبت به لوله بتنی دارای حمل و نصب آسانی است و سرعت لوله گذاری با آن بیشتر می باشد.

عمر مفید بسیار بالاتر لوله پلی اتیلن سنگین نسبت به لوله بتنی با توجه به مقاومت بالای آن به فاضلاب

عمر انبارداری بالا و اشغال فضای کم انبار

روش های متنوع اتصال

انعطاف پذیری

عدم نشت

۲- اقتصادی

قیمت لوله های بتنی در قطرهای مساوی یا بالاتر ۶۰۰ میلی متر بیشتر از لوله های پلی اتیلن سنگین است.

هزینه حمل به علت سبکی و هزینه انبارداری به دلیل اشغال فضای کم برای لوله پلی اتیلن سنگین کمتر است.

هزینه های تأمین سیمان، میلگرد و شن و ماسه، که از عوامل تولید لوله های بتنی اند، باعث بالا بودن هزینه تولید لوله های بتنی نسبت به لوله های پلی اتیلن سنگین می شود.

هزینه لوله گذاری برای قطرهای معادل در لوله های پلی اتیلنی سنگین بین ۲۵ تا ۴۰ درصد لوله های بتنی است.

۳- دوام

لوله های پلی اتیلن سنگین در برابر سایش مقاومت بالایی دارند.

۴- بهره برداری

لوله های پلی اتیلن سنگین از لحاظ انجام عملیات ترمیمی و مقاومت در برابر جابجایی های زمین نسبت به لوله های بتنی دارای محاسن زیادی است. این عوامل، عمر مفید شبکه های اجرا شده و دوره طرح را افزایش می دهد و نیاز به اصلاح شبکه را به تأخیر می اندازد.

لوله های پلی اتیلن سنگین، امکان ایجاد انشعابات و اتصالات پس از اجرا و در طول بهره برداری بیشتر، ارزانتر و آسانتر است.

لوله پلی اتیلن سنگین و لوله  پی وی سی

در بررسی های انجام شده میان چند جنبه فنی و اقتصادی این دو نوع لوله، مزایای آنها  نسبت به هم به صورت زیر بیان شده است:

لوله های پی وی سی سبک تر است و به ازای مقاومت مساوی به حجم مواد اولیه کمتری نیاز دارد. یک لوله پی وی سی در حدود ۶/۰ تا ۷/۰ برابر لوله پلی اتیلن هم قطر خود وزن دارد.

مواد اولیه لوله پی وی سی ارزانتر است. نیاز به انرژی در مراحل ساخت آن نیز به ازای واحد طول لوله کمتر است .

قیمت تمام شده لوله پی وی سی تقریبا ۵۰ تا ۶۰ درصد لوله های مشابه از نوع پلی اتیلن سنگین باشد.

لوله های پی وی سی سخت ترند و در مقابل فشار و دما تغییر شکل می دهند.

لوله های پلی اتیلن سنگین از نظر زیست – محیطی کم خطرتر از لوله های پی وی سی هستند.

قابلیت بازیافت مواد پلی اتیلنی بیشتر است.

لوله پلی اتیلن سنگین در برابر اشعه فرابنفش مقاوم تر است.

لوله پلی اتیلن سنگین به دلیل نرمی بیشتر در برابر ضربه مقاوم تر است.

لوله پلی اتیلن سنگین و لوله چدن نشکن

۱- عملکرد در شرایط دمایی :

تغییرات و نوسانات معمول در دمای نصب و عملکرد لوله چدن نشکن تأثیری روی استحکام آنها ندارد. در دمای سرویس کاری لوله نشکن هیچ تغییر محسوسی، حتی در محدوده دمایی بالاتر از ۶۰ درجه سانتی گراد، در استحکام کششی ایجاد نمی شود، اما به دلیل طبیعت پلیمری و ترموپلاستیکی لوله پلی اتیلن، عملکرد آن به شدت به دمای سرویس و کارکرد آن بستگی دارد. چون ضریب انبساط حرارتی پلی اتیلن ۱۸ برابر چدن نشکن است، این احتمال وجود دارد که در حین قرار گرفتن در معرض تغییرات دمایی شدید دستخوش جابجایی سراسری خط لوله گردد.

۲- مقاومت فشاری :

مقاومت در برابر فشار هیدرواستاتیک ترکیدگی لوله چدن داکتیل ۱/۶ برابر لوله پلی اتیلن سنگین است. مستقیم ترین روش برای اندازه گیری مقاومت لوله در برابر فشار، تست هیدرواستاتیک است. تمامی لوله های چدن نشکن که تا مرحله شکست تحت فشار قرار گرفتند فقط دچار ترک شدند، در حالیکه تمامی لوله های پلی اتیلن سنگین پس از شکست دچار بادکردگی، انحنا، پیچش و اعوجاج گردیدند.

۳- استحکام در برابر ضربه :

استحکام در برابر ضربه لوله چدن نشکن ۱۲ برابر لوله پلی اتیلن سنگین است. این ویژگی به خصوص در شرایط حمل و نقل و نصب مؤثر است. آزمایشات به هر دو روش شارپی و ایزود در دمای ۲ ± ۲۱ درجه سانتی گراد انجام شده است. همانند استحکام کششی، استحکام ضربه نیز در لوله چدن نشکن از دمای نصب تأثیر نمی پذیرد.

۴- استحکام کششی :

استحکام کششی لوله چدن نشکن ۲۴ برابر بیشتر است و برخلاف آن لوله های پلی اتیلن سنگین حتی در مقادیر پایین تنش کششی دچار خزش می شوند.

لوله پلی اتیلن سنگین و لوله فولادی

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

مطالب مفید دیگر :

انواع لوله های فاضلابی و کاربرد آن ها – آبیاری قطره ای و همه چیز درباره آن – تشخیص ترکیدگی لوله با دستگاه – سیستم‌های آبیاری آبپاش چگونه کار می‌کنند؟ – انواع گریدهای پلی‌پروپیلن