انواع لوله های پلاستیکی
پلاستیک ها
پلاستیکها مواد دست ساز بشر هستند که پایهی اصلی آنها پلیمرهای آلی میباشد و از تنوع فراوانی برخوردارند.
اصولاً پلاستیکها را براساس رفتارشان در برابر حرارت به دو دسته کلی تقسیمبندی میکنند که عبارتند از:
۱- ترموپلاستیکها (Thermoplastics).
۲- ترموستها (Thermosets).
بطور کلی ترموپلاستیکها در درجه حرارت معمولی محیط جامد بوده و با افزایش درجه حرارت نرم و شکلپذیر میشوند.
آنها را میتوان با اعمال حرارت تغییر شکل داد و مجدداً به شکل اولیه بازگرداند غالب مواد بکار رونده در ساخت لوله های
پلاستیکی از نوع ترموپلاستیکها هستند که از جمله میتوان به پلی پروپیلن (p.p)، پی وی سی (PVC) یا پلی اتیلن
(PE) اشاره نمود. اما ترموستها مواد نسبتاً تردی میباشند. بطوریکه براحتی نمیتوان آنها را حتی با اعمال حرارت تغییر شکل داد.
آنها یکبار برای همیشه شکل داده میشوند و شکل تغییرناپذیر و ثابت خود را حفظ میکنند.
خواص لوله های پلاستیکی
خواص حرارتی
مشخصه های الکتریکی
خواص مکانیکی
رده بندی لوله های پلاستیکی از نظر تحمل فشار
دوام و پایداری لوله های پلاستیکی
کاربرد لوله های پلاستیکی
روش های مقاوم سازی پلاستیکی و افزایش طول عمر آنها
لوله های PVC
لوله های CPVC
لوله های پلی اتیلنی
لوله های پلی پروپیلنی
لوله های اکریلونیتریل بوتادین استایرن
لوله های GRP
انتخاب ماده ی مناسب برای ساخت لوله ها به سیال منتقل شونده و مشخصه های سرویس و شرایط کاری سیستم بستگی دارد. بسته به نوع پلاستیکها ممکن است برخی از خصوصیات پلاستیکها برای سیستم و تأسیسات مورد نظر ما مطلوب و برخی نیز نامطلوب میباشد.
به هر حال برخی از خصوصیات نامطلوب را میتوان از طریق طراحی و نصب اصولی کاهش داد یا حذف نمود اما آنچه مسلم است انتخاب جنس مناسب لوله برای کاربردهای متفاوت مستلزم داشتن دانش کافی دربارهی خواص، مزایا و معایب انواع لوله های پلاستیکی است. در زیر به بررسی مهمترین خصوصیات و ویژگیهای لولههای پلاستیکی میپردازیم.
مقاومت به سایش و خوردگی لوله های پلاستیکی
بطور کلی لوله های پلاستیکی از مقاومت چشمگیری در برابر انواع اسیدها، محلولهای نمکی، مایعات و گازهای خورنده برخوردارند. در مورد سایش (erosion) میزان مقاومت لوله های پلاستیکی به نوع سیال منتقل شونده از داخل لوله و شرایط سرویس و سیستم بستگی دارد.
میزان مقاومت به خوردگی لوله های پلاستیکی با افزایش غلظت برخی از مواد شیمیایی خاص تغییر میکند. برای مثال لوله های پلی اتیلن میتواند اسید سولفوریک ۷۰ درصد را در °C 23 (°F 73) انتقال دهد در حالیکه برای انتقال اسیدسولفوریک ۹۵ درصد مناسب نمیباشد.
درجه حرارت نیز عامل مهم و تعیین کنندهای برای مقاومت لوله های پلاستیکی در برابر خوردگی است. برای مثال برخی از لوله های پلی اتیلن که برای انتقال گازهای حاوی اکسیدهای نیتروژن در °C23 مناسب میباشند نباید برای انتقال این گازها در °C50 مورد استفاده قرار گیرند.
فرمولاسیون خاص یک ماده ی پلاستیکی مشخص نیز میتواند عاملی در تعیین میزان مقاومت کلی ماده در برابر مواد شیمیایی خورنده و میزان غلظت آنها باشد.
صافی جداره ی داخلی لوله های پلاستیکی
لوله های پلاستیکی جداره های داخلی فوقالعاده صافی را دارند که باعث جلوگیری از تجمع هر نوع رسوب بر روی جداره های داخلیشان میگردد و بنابراین بروز مشکل گرفتگی و انسداد به واسطه ی کاهش تدریجی قطر داخلی در اثر تجمع رسوبات در مورد لوله های پلاستیکی منتفی میگردد. در حالیکه لوله های فلزی به مرور زمان در اثر خوردگی از بین رفته و در اثر تجمع رسوبات بر روی سطوح داخلیشان افت فشارهای اصطکاکی در آنها افزایش یافته و در نتیجه ظرفیت آنها برای انتقال سیالات کاهش خواهد یافت.
خواص حرارتی لوله های پلاستیکی
بطور کلی قابلیت هدایت حرارتی لوله های پلاستیکی نسبت به دیگر لوله ها پائینتر است که در نتیجه تلفات حرارتی یا بالعکس جذب حرارت از طریق جداره این لولهها به حداقل ممکن (در مقایسه با دیگر لوله ها) میرسد. این خصوصیت لوله های پلاستیکی در مواردی که از این لوله ها برای سیستم های فاضلاب استفاده گردد یک مزیت به حساب می آیند چرا که از ته نشین شدن مواد چرب همراه فاضلاب در لوله ها و کاهش نرخ تخلیه جلوگیری به عمل میآید نرخ انبساط حرارتی لوله های پلاستیکی در مقایسه با دیگر لوله ها بالاتر است و این نکته را باید به هنگام طراحی تأسیساتی که دارای نوسانات زیاد درجه حرارت میباشند،
مدنظر داشته باشیم. برای مثال ضریب انبساط حرارتی P.V.C نوع I /C°۶- ۱۰×۵۰ تا ۶۳ پنج برابر فولاد (/C°۶- ۱۰× ۱۲) است.
به همین علت تعداد بستها و نگهدارنده های مورد نیاز جهت نصب لوله های پلاستیکی در مقایسه با لوله های فلزی به مراتب
بیشتر بوده و در فواصل کمتری نسبت به یکدیگر (در مقایسه با لوله های فولادی) باید نصب گردند.
به همین دلیل در صورتیکه لوله های پلاستیکی بدرستی مهربندی نشوند به
هنگام نوسانات زیاد حرارتی مستعد پیچ و تاب خوردگی (Snaking) خواهند بود.
لوله های پلاستیکی وقتی در معرض درجه حرارت بالا قرار گیرند نرم میشوند و به همین دلیل باید از عبور دادن این لوله ها
از نقاط خیلی گرم یا از مجاورت وسایلی که حرارت بالایی تولید میکنند خودداری نمود. حد بالای تحمل درجه حرارت در لوله های
پلاستیکی بسته به جنس و نوعشان از °C50 تا حداکثر °C150 متغیر است.
مشخصه های الکتریکی
بطور کلی پلاستیکها هادی جریان الکتریسیته نیستند و به همین علت هیچگاه در معرض خوردگیهای گالوانیکی و الکتروشیمیایی قرار نمیگیرند. همان طور که میدانید بروز پدیدهی خوردگی گالوانیک در لوله های فلزی مدفون در زیر خاک یکی از مهمترین دلایل آسیب دیدن و از بین رفتن تدریجی این لوله هاست.
چگالی لوله های پلاستیکی
لوله های پلاستیکی بسیار سبکتر از لوله های فولادی، آزبستی، بتنی و سیمانی هستند و از نظر چگالی در محدودهی ۹/۰ تا ۳cm/gr2 (بسته به نوع و فرمولاسیون) قرار دارند. سبکی لولههای پلاستیکی مزیتهای فراوانی را برای این نوع لوله به ارمغان آورده است. از جمله آنکه هزینههای حمل و نقل و نصب آنها به مراتب کمتر شده و حمل و نقل آنها به آسانی و با سرعت بیشتری در مقایسه با دیگر لوله ها صورت میگیرد. اغلب لولههای پلاستیکی به راحتی با دست نصب میشوند و در بیشتر موارد نیاز به ماشین آلات و ابزار خاصی ندارند.
خواص مکانیکی
آنچه مسلم است پلاستیکها مقاومت مکانیکی فلزها را ندارند اما قابلیت انعطاف بالاتری برخوردارند. مقاومت پلاستیکها در برابر نیروهای کششی بیش از حد لازم میباشد. با افزایش درجه حرارت سیستم لولهکشی مقاومت مکانیکی لولههای پلاستیکی پائینتر آمده اما مقاومت در برابر ضربه بیشتر میگردد. از آنجا که لوله های پلاستیکی عموماً چقرمه (محکم و در عینحال بسیار انعطافپذیر) هستند ضربات خارجی وارده به سطح خود را با حداقل خسارت یا حتی هیچگونه صدمهای به خوبی جذب میکنند. در حالیکه همین ضربات در مورد لوله های با جنس ترد میتواند باعث بروز صدمات جدی گردد.
قابلیت اشتعال
لوله های پلاستیکی عمدتاً از پلیمرها ساخته میشوند و ترکیبات آلی دیگری نیز به همراه دارند و بنابراین قابل اشتعال میباشند. البته پلاستیکهای مختلف رفتارهای کاملاً متفاوتی را در برابر آتش از خود نشان میدهند در اغلب موارد آتش باعث تجزیه شیمیایی در ساختار لوله های پلاستیکی گردیده و محصولات حاصل از احتراق این لوله ها باعث گسترش و افزایش حجم آتش میشوند.
رده بندی لوله های پلاستیکی از نظر تحمل فشار
به جز لوله های مورد استفاده در فاضلاب و سیستمهای تخلیه تمام لوله های پلاستیکی از نظر تحمل فشار ردهبندی شدهاند.بطور کلی سه روش استاندارد برای ردهبندی لوله های پلاستیکی از نظر تحمل فشار موجود است که عبارتند از:
۱- عدد شجول (schedule number):
که از رابطه (P/S)×۱۰۰۰ قابل محاسبه است که در آن (P) فشار سیستم (سرویس) مورد نظر و (S) حد مجاز تنش (allowable stress) است و مسلم است که هر دو باید با واحدهای یکسان در این فرمول قرار داده شوند.
۲- نسبت ابعادی استاندارد (SDR):
SDR که مخفف (Standard dimension Ratio) است از تقسیم قطر خارجی لوله به ضخامت آن قابل محاسبه است.
۳- ردهبندی عددی برای سطح فشار قابل تحمل:
در این روش برای هر لوله فشار قابل تحمل به صورت عددی مشخص میگردد. برای مثال معمولترین ردههای فشاری لوله های پلاستیکی عبارتند از ۵۰، ۱۰۰، ۱۲۵، ۱۶۰، ۲۰۰، PSI 315.برخی اوقات نیز برای ردهبندی فشاری و شناسایی لولههای ترموپلاستیکی از کدهای چهار رقمی و یک پیشوند الفبایی که نشان دهندهی نوع پلیمر است، استفاده میگردد. رقم اول و دوم این کد چهار رقمی به ترتیب نشانگر نوع و پایهی رزین و رقم سوم و چهارم میزان فشار لازم جهت تست هیدرواستاتیکی لوله را به صورت تقسیم شده بر ۱۰۰ و برحسب Psi بیان میدارند. برای مثال کد “۱۱۲۰ “ PVC نشانگر لولهای است که از جنس پلی وینیل کلراید PVC نوع ۱ و پایه (grade) 1 شاخه شده است و فشار تست هیدرواستاتیک آن psi 2000 (معادل Mpa 8/13) میباشد.
دوام و پایداری لوله های پلاستیکی
آزمایشهای گوناگون انجام شده در آزمایشگاههای مجهز صنعتی و همچنین تجربیات عملی در محیطهای عملیاتی حاکی از آن است که لوله های پلاستیکی (از نوع ترموپلاستیکها) مدفون در زیر خاک در مقابل حملات هرگونه باکتری، قارچ و دیگر میکرو ارگانیسمها (موجودات ذره بینی) کاملاً ایمن میباشند.
مقاومت در برابر عوامل جوی
لوله های پلاستیکی وقتی در معرض اشعه ی ماوراءبنفش (UV) قرار گیرند مستعد تجزیه شیمیایی و فساد و تباهی به واسطهی آن هستند تابش اشعه ی ماوراءبنفش بر سطح لوله های پلاستیکی باعث ترد و شکننده شدن آنها و در نتیجه مستعد شدن آنها برای ترک خوردگی میگردد. امروزه توسط افزودن مواد بازدارندهی تابشهای ماوراءبنفش و تغییر در فرمولاسیون لوله های پلاستیکی این لوله ها را در برابر عوامل جوی مقاوم مینمایند.
کاربرد لوله های پلاستیکی
مهمترین موارد کاربرد لوله های پلاستیکی عبارتند از سیستم های فاضلاب، آبرسانی، آبیاری، توزیع آب،
باغبانی، تصفیه خانه های فاضلاب ، صنایع غذایی ، کارخانجات داروسازی و …
در سالیان اخیر در صنایع نفت و گاز نیز برای خطوط انتقال گاز طبیعی و نفت خام در بسیاری از موارد
از لوله های پلاستیکی استفاده شده است.
موم ته نشین شونده در لوله های انتقال نفت خام باعث گرفتگی و کاهش قطر مؤثر این لوله ها میگردد
که با استفاده از لوله های پلاستیکی این مشکل رفع میشود.
روش های مقاومسازی پلاستیکی و افزایش طول عمر آنها
جهت بالابری مقاومت مکانیکی و افزایش طول عمر پلیمرها تحقیقات وسیعی به عمل آمده و امروزه
یکی از مهمترین روشهایی که بدین منظور اتخاذ میگردد روش مشبک (Gross link)کردن پلیمرهاست.
در این روش ساختار مولکولی طولی و زنجیرهای پلیمرها به ساختار شبکهای (فضایی) تغییر مییابد
و بدین وسیله پلیمرها در برابر تنشهای وارده مقاوم خواهند شد.
یکی دیگر از روشهای بالابری مقاومت مکانیکی لوله های پلاستیکی تلفیق فلز و پلاستیک در ساخت این
لوله ها به طریقی است که یک لایه فلزی برای مثال آلومینیوم در میانیک لایه داخلی و خارجی از جنس
پلاستیک قرار میگیرد. در واقع یک لوله ی فلزی با جدارهی نازک در دل یک لوله ی پلاستیکی قرار میگیرد.
