1h   |  1en   |  1e     

آزمایشگاه پلی رود اتصال

عمر لوله پلی اتیلن و اتصالات پلی اتیلن

استحكام مقاومتي پلي اتيلن سخت (HDPE)

براي پلاستيكهاي مصنوعي عملا اعداد و مشخصاتي كه تابع زمان هستند خيلي مهمتر از نتايج آزمايشات كوتاه مدت مي باشند. استحكام مقاومتي پلي اتيلن سخت (HDPE) در برابر نيروهاي شكننده به علت وزن مولكولي زياد آن تضمين شده است. با اضافه نمودن دوده اكتيو به پلـي اتيلـن سخت ثبات آن در برابر اشعـه ماورأ بنفش نور خورشيد نامحدود مي باشد. مسئله عمر لوله و اتصالات فاضلاب تحت تاثيرات مكانيكي معين و مشخص قابل توجه مي باشد كه در اين مورد بطور كلي بايستي جهت لوله و اتصالات پلاستيكي نكات زير را در نظر گرفت:

تاثيرات مكانيكي مانند فشار خارجي فشار داخلي و كشش با توجه به مشخصات ساختمان لوله و اتصالات در شرايط معمولي حرارت باعث كوتاه شدن عمر لوله و اتصالات نخواهد شد.

تاثيرات حرارتي به تنهايي نيز موجب كوتاهي عمر لوله و اتصالات نخواهد شد.

تاثيرات مكانيكي توام با حرارت بطور كلي موجب كوتاه شدن عمر لوله و اتصالات نخواهد شد.

تحت تاثير حرارتهاي مختلف با در نظر گرفتن نيروهاي مقاوم ,عمر لوله و اتصالات قابل محاسبه مي باشند. براي نيروي مقاوم از فرمول زير استفاده مي شود:

dm

P = δν

2s

در فرمول فوق δν نيروي مقاوم، P فشار داخلي لوله، DMقطر متوسط لوله و s ضخامت جداره لوله مي باشند. با توجه به تاثيرات مكانيكي و حرارتي اعداد و مشخصات مربوطه براي 60 سال عمر لوله و اتصالات محاسبه شده است ولي عملا عمر لوله پلي اتيلن سخت نامحدود مي باشد .

 

مواد اولیه پلی اتیلن

پلیمر اولين بار توسط شيميدانى به نام رنالت در سال 1835 ، به كار رفت و اولين كاربرد تجارى مواد پليمرى در سال 1834 با كشف كائوچو آغاز شد لكن اولين پلاستيك مصنوعى با نام نيترات سلولز در سال 1862 كشف و در سال 1868 وارد بازار شد. نايلون در سال 1938، پلى‌اتيلن در سال 1942 پلى پروپيلن در سال 1957،پلى بوتيلن درسال 1974و پليمرهاى كريستال مايع براى ساخت اجزاى الكترونيكى در سال 1985رايج گرديدند. پليمرها به سه نوع پليمرهاى طبيعى ، طبيعى اصلاح شده و مصنوعى تقسيم مى شوند. اولين پلاستيك‌هاى صنعتى مدرن حدود 100سال پيش رواج يافتند ولى در دهه هاى اخير رشد فزاينده و گوناگونى در صنايع به وقوع پيوست . حدود 60پليمر بسيار مهم تاكنون به بازار عرضه شده كه مشتقات آنها به بيش از 2000مورد مى‌رسد و كماكان در حال افزايش است.

                       

 

 

پلی اتیلن

پلي اتيلن يا پلي اتن يکي از ساده‌ترين و ارزانترين پلیمرها است. پلي اتيلن جامدي مومي و غير فعال است. اين ماده از پلیمریزاسیون اتيلن بدست مي آيد و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده ميشود. مولکول اتيلن داراي يک بند دو گانه C=C است. در فرايند پليمريزاسيون بند دو گانه هر يک از مونومرها شکسته شده و بجاي آن پيوند ساده‌اي بين اتمهاي کربن مونومرها ايجاد ميشود و محصول ايجاد شده يک درشت مولکول است.

 

 

 

گریدهای مختلف لوله پلی اتیلن

در نگاه كلي مزاياي استفاده از مواد PE100 را در مقايسه با گونه‌هاي ديگر به شرح ذيل مي‌توان خلاصه نمود:

 

- فرآيندپذيري بهتر و ميزان خروجي بالاتر و كاهش هزينه هاي توليد

 

- انعطاف پذيري بهتر براي كلاف پيچي، نگهداري و نصب لوله ISO 13469,  

 

- مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك آرام و ضريب ايمني بالاي محصول (آزمون SCG)

 

- مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك سريع آزمون (RCP) ISO13469, Version 1996

 

- مقاومت هيدروستاتيكي بالاي PE100 در مقايسه با PE 80 (آزمون بر اساس استاندارد ISO 1167

رده بندي

حداقل استحكام مورد   نياز   bar

استحكام 50 ساله

PE63

6.3

بيش از bar 6.3 و كم تر از bar 7.99

PE80

8

بيش از bar 8 و كم تر از bar 9.99

PE100

10

بيش از bar 10

 

 

مواد PE100

تاریخچه مواد PE100

امروزه، استفاده از مواد پلي اتیلنی (PE) در سيستم هاي آبرساني تحت فشار و گاز رساني رشد فزآينده اي داشته است طبيعي است اين رشد چشمگير در صورتي تداوم خواهد يافت كه در گذشت زمان شاهد استفاده از تكنولوژي هاي جديد در مواد اوليه، فرآيند ساخت و روش هاي اتصال و نصب اين گونه از لوله ها در صنعت باشيم.

در راستاي تأمين هدف فوق- با رويكرد مواد اوليه- شاهد توليد گونه هاي متفاوتي از پلي اتيلن بوده ايم كه نسل سوم از اين سير رو به رشد مواد PE100 مي باشند كه از سال 1990 در اروپا بعنوان گريدي مناسب در صنعت لوله مطرح گرديده است.

در مقايسه نسل سوم مواد پلي اتيلني (PE100) با نسل دوم (PE80) نكته حائز اهميت بر اساس تعاريف ISO، ميزان حداقل استحكامي است که در دماي كاركرد 20 درجه سيليسيوس پس50 سال از نصب و راه اندازي لوله انتظار مي رود. اين حداقل استحكام مورد انتظار براي PE100 برابر 10مگاپاسکال و براي مواد PE80، 8 مگاپاسکال مي باشد.

در نگاه كلي مزاياي استفاده از مواد PE100 را در مقايسه با گونه هاي قبلي به شرح ذيل مي توان خلاصه نمود.

 

فرآيندپذيري بهتر و ميزان خروجي بالاتر و كاهش هزينه هاي توليد

انعطاف پذيري بهتر براي كلاف پيچي، نگهداري و نصب لوله-ISO 13469, Version 1997

مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك آرام و ضريب ايمني بالاي محصول (آزمون SCG)

مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك سريع آزمون ( ISO13469, Version RCP 1996 )

مقاومت هيدروستاتيكي بالاي PE100 در مقايسه با PE 80 (آزمون بر اساس استانداردISO 1167)

فرآيند پذيري بهتر:

 

منشأ اين پديده در روش توليد گونه PE100 نهفته مي باشد بطوريكه توزيع وزن مولكولي در اين پليمرها از يك توزيع دوقله اي (bimodal) پيروي مي كند، در واقع با اين توزيع، مي توان در حين اينكه بدليل حضور وزن هاي مولكولي پايين مي توان فرآيند پذيري راحتتري را از مواد داشت، حضور وزن هاي مولكولي بالا خواص مهندسي محصول نهايي را تضمين نموده و برآيندي از خواص فيزيكي مكانيكي مطلوب با شرايط فرآيند توليد آسان را در كنار هم خواهيم داشت.

در واقع استفاده از گونه Bimodal PE 100، اين امكان را به مشتري مي دهد كه در حين حفظ خواص مهندسي نظير چقرمگي، سفتي و رفتار مكانيكي بلند مدت قابل قبول، فرآيند توليد آسانتري داشته كه نهايتاً اين امر خود را در هزينه هاي توليد پايين تر و عرضه محصول با قيمت هاي کمتر نشان مي دهد.

 

انعطاف پذيري بهتر:

 

خواص مهندسي بالاي PE100 در مقايسه با PE80 سبب شده كه بطور مثال در يك فشار كاري ثابت بتوان لوله اي با ضخامت پايين تر با حفظ خواص مكانيكي در حد معين توليد نمود که نتيجه ،محصولي با خواص يكنواخت تر در ضخامت لوله خواهد بود. همچنين مقاومت خزشي بالاتر اين گريد در مقايسه با PE80 سبب شده كه در لوله هايي با قطر بالا نشست يا خمش لوله (Sagging) كمتري داشته باشيم،

در جمع بندي نهايي استفاده از گريد PE80، تضميني براي اطمينان از خواص نهايي محصول در توليد لوله هاي با قطر بالا، در فشار كاري بالا و ضرايب اطمينان بالا مي باشد.

 

مقاومت بالاي رشد آرام ترك:

 

از نظر فني، كارايي لوله در بلند مدت عموماً با مقاومت آن در برابر رشد آرام ترك تخمين زده مي شود زيرا كه حضور تركهاي ريز در حين نصب يا حمل لوله غير قابل اجتناب مي باشد. گونه هاي جديد PE100 محدودة دمايي وسيعتري براي كاربري لوله پيش بيني مي كند كه اين امكان از طريق انتقال دماي تغيير نوع مكانيزم شكست ( از شكست چقرمه به شكست ترد) به دماهاي بالاتر در مقايسه با PE80 اتفاق مي افتد. بديهي است كه مكانيزم قابل قبول براي شكست لوله هاي پلي اتيلني شكست چقرمه(نوک قناری) مي باشد.

 

مقاومت بالا در برابر رشد سريع ترك (RCP)

 

در اثر فشار داخلي لوله و انرژي پتانسيل ذخيره شده در آن، احتمال رشد ترك در جهت طول لوله با سرعت بالا ( در حدود 400 - 200 متر بر ثانيه) وجود داشته و غير قابل اجتناب می باشد. در جهت کاهش بروز اين پديده, شناخت عوامل موثر بسيار مهم باشد، می دانيم شکست RCP تحت تأثير قطر لوله, ضخامت ديواره, دما و فشار داخلی لوله مي باشد.

افزايش ضخامت در سايز مشخصي از لوله (در دمای کاربري مشخص) احتمال بروز RCP را افزايش داده, از اين رو استفاده از مواد PE 100 که امکان کاهش ضخامت جداره با حفظ خواص مهندسی را مي دهد حرکتي مثبت در جهت بهبود رفتار مکانيکی لوله مي باشد. گراف ذيل نيز مقايسه ای از نسل های متفاوت پلی اتيلن در اين مورد را نشان مي دهد. (در نسبت های مختلف قطر به ضخامت ديواره)

 

مقاومت هيدرواستاتيکي بالا

 

مهمترين ويژگي لوله های تحت فشار, مقاومت در برابر فشارهای هيدروستاتيکی مي باشد که در واقع طول عمر لوله را بر حسب فشار داخلی اعمالي نشان مي دهد.

در اين آزمون ميزان فشار قابل تحمل در دما و بازه های زماني متفاوت بر روی لوله مورد ارزيابی قرار ميگيرد که جدول مقايسه اي بر حسب نوع مواد در ذيل ارائه ميگردد.

(مقادير گزارش شده ميزان تنش اعمالي بر حسب مگا پاسکال مي باشد.)

مقاومت هيدرواستاتيکي بالا

مهمترين ويژگي لوله های تحت فشار, مقاومت در برابر فشارهای هيدروستاتيکی مي باشد که در واقع طول عمر لوله را بر حسب فشار داخلی اعمالي نشان مي دهد.
در اين آزمون ميزان فشار قابل تحمل در دما و بازه های زماني متفاوت بر روی لوله مورد ارزيابی قرار ميگيرد که جدول مقايسه اي بر حسب نوع مواد در ذيل ارائه ميگردد.
(
مقادير گزارش شده ميزان تنش اعمالي بر حسب مگا پاسکال مي باشد.)

نوع ماده

آزمون 100 ساعت در˚   20

آزمون 165 ساعت در˚   85

آزمون 1000 ساعت در˚   80

PE 100

4/12

8/5

5

PE 80

9

6/4

4

PE 63

8

5/3

2/3

همانطور که ملاحظه مي گردد PE 100 رفتار مکانيکی بهتری در دماها و زمان های بالاتر از خود نشان می دهد.

در جمع بندی نهايي, با توجه به اينکه خواص نهايي محصول علاوه بر نوع ماده اوليه (PE 100, PE 80, ....) تابع نوع پراکنش دوده در ساختار پلی اتيلن مي باشد.

از اين رو جهت دستيابی عملکرد بلند مدت و چقرمگي مناسب و تکرار پذيری محصول استفاده از مواد پايه خود رنگ توصيه ميگردد.

در صورتي که اختلاط مستربچ, با مواد طبيعي (Natural) در حين فرآيند توليد لوله صورت پذيرد, عدم توزيع و پراکنش مناسب دوده در پلی اتيلن می تواند به عنوان هسته اوليه برای شروع ترک در سطح لوله عمل کرده و استحکام لوله را در بلند مدت به مخاطره بياندازد.

همچنين ضرورت حضور مواد خود رنگ, زماني که در توليد محصول از ضرايب ايمني پايين تر (25/1) و يا فشارها ی کاری بالا استفاده مي گردد, بسيار پر رنگ تر مي باشد.

در اين راستا رجوع به استانداردهای جديد اروپايي EN 12201 و EN 1555 که شاخص سطوح جديد کاربری لوله هاي پلي اتيلني بوده و تإکيد بر استفاده از مواد خود رنگ در اين لوله ها را دارند ضروری به نظر مي رسد.

مشخصات مواد PE63 - PE80 - PE100

 

آغاز استفاده از لوله هاي پلاستيكي تحت فشار، از حدود سال 1950 ميلادي بود. از جمله كاربري هاي اين لوله ها، انتقال آب، مواد شيميائي، سيالات خنك كننده و گرم كننده، مواد غذائي، دوغابها، گازها، هواي فشرده و سيستمهاي خلأ، چه در روي زمين و چه در زير زمين است. لوله هاي پلي اتيلني تك جداره، از جملة اين لوله ها هستند كه مي توان از آنها در فشارهاي بين 2 تا 40 بار، با قطرهاي مختلف استفاده نمود. ويژگيهاي منحصر بفرد لوله هاي پلي اتيلني نسبت به انواع ديگر لوله منجر به آن گرديده كه سرعت رشد استفاده از اين محصول در شبكه هاي انتقال و توزيع آب نسبت به ديگر موارد بسيار بيشتر باشد

 

مزاياي كاربرد پلي اتيلن نسبت به ساير مواد به صورت خلاصه عبارتست از :

 

  • مقاومت      مكانيكي مناسب در عين داشتن دانسيته پايين                                                                                                                                        
  • مقاومت      شيميايي بالا
  • مقاومت      سايشي بسيار عالي
  • طول      عمر مطلوب
  • بهداشتي      و غير سمي بودن
  • فساد      ناپذيري
  • قابليت      حمل ونقل و جابجائي آسان
  • تنوع      در سايز
  • مقاومت      بسيار عالي درمقابل زلزله
  • انعطاف      پذيري بسيار عالي
  • مقاومت      در برابر اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز
  • مصون      از زنگ زدگي
  • زبري      بسيار کم
  • قابليت      جوش پلاستيک
  • عايق      صوتي
  • عايق      حرارتي
  • عايق      الکتريکي

 

 انواع مواد اولیه مورد استفاده در لوله های پلی اتیلن :

 

PE 63

 

این مواد در حال حاضر از رده خارج می باشد و مورد استفاده قرار نمی گیرد .این مواد دارای دانسیته کمی نسبت به مواد جدیدتر بودند و بنابراین دارای وزن و ضخامت بیشتری هستند که هزینه تولید آن را بسیار بیشتر از مواد جدید تر می نماید که عملا استفاده از آن توجیه اقتصادی ندارد .

 

PE 80

 

استفاده از مواد جدیدتر با نام تجاری PE 80 پس از آن تولید شد که تولید کنندگان مواد اولیه دریافتند که با افزایش دانسیته مواد می توان در ضخامت و وزن کمتر به مواد اولیه با تحمل فشار بیشتر و قیمت ارزانتر دست یافت .ضمن آنکه با توجه به کاهش ضخامت عملا دبی عبوری به ازای واحد قطر بیشتر از حالت قبل می شد و لذا بسیار به صرفه تر می نمود .

 

PE 100

 

مواد PE 100 جزو جدیدترین نوع مواد اولیه می باشد که از نظر مشخصات فیزیکی و عملکردی دارای ویژگیهای منحصر بفردی می باشد که با دانسیته بیشتر و وزن و ضخامت کمتر می تواند فشار بیشتری را نیز تحمل نماید .مواد جدید با توجه به خاصیت ضد اشعه ماورآ بنفش عملا مشکل لوله و اتصالات پلی اتیلن را بر طرف نمود

 

 

دستگاه تست MFI

 

دستگاه تست چگالی (دانسیته)

 

دستگاه تعیین درصد وزنی دوده

 

دستگاه تست پخش و پراکنش دوده

 

دستگاه تعیین بازگشت حرارتی محصول

 

دستگاه پایداری حرارتی (OIT)

 

دستگاه تعیین مقاومت در برابر رشد ترک ناشی از ترکیب تنش و عوامل محیطی (ESCR)

 

تجهیزات استاندارد اندازه گیری ابعادی

 

دستگاه تست کشش جهت سنجش خواص مکانیکی مواد (استحکام کششی ، تسلیم و Elongation)

 

دستگاه تست هیدرواستاتیک و Burst و کنترل مقاومت جوش

....

 

Home |   Portfolio   |  Services   |   About   |   Testimonials   |   Contacts   |   Blogs
Copyright   2012  polirood