پلي اتيلن از زمان پيدايش خود در سال 1933 تاکنون به يکي از شناخته شده ترين مواد ترموپلاستيکي در سرتاسر دنيا تبديل شده است. تطبيق پذيري اين ماده پلاستيکي منحصر به فرد از طريق کاربردهاي متنوع اين ماده اثبات شده است.کاربرد اوليه پلي اتيلن در زمان جنگ جهاني دوم بعنوان يک جايگزين براي پلاستيک در عايق الکتريکي بوده است. امروزه پلي اتيلن يکي از پرکاربردترين ترموپلاستيکها در سرتاسر دنيا شده است. رزينهاي مدرن پلي اتيلن امروزه براي کاربردهاي جدي تري مانند لوله هاي گاز و پروژه هاي فشار قوي انتقال اب ،فرايندهاي دفن زباله، مخازن سوخت و ديگر کاربردهاي مورد درخواست ساخته و طراحي ميشوند.
کاربرد پلي اتيلن بعنوان ماده اي جهت توليد لوله براي اولين بار در اواسط دهه 1950 اتفاق افتاد. در امريکاي شمالي ، کاربرد اصلي پلي اتيلن در مصارف صنعتي بود که بعدها در صنعت توليد نفت و گاز هم دنبال شد زيرا اين صنايع نياز به لوله اي سبک،مقاوم و انعطاف پذير داشتند.موفقيت لوله پلي اتيلن در صنايع ذکرشده منجر به کاربرد اين لوله ها در شبکه تقسيم گاز طبيعي شد، زيرا در اين صنايع نياز به لوله اي وجود داشت که در برابر خوردگي مقاوم باشد و بتواند گاز طبيعي را بدون نشت به منازل و صنايع مختلف برساند.براوردها نشان ميدهد که حدودا 95% از لوله گذاري هاي جديد در شبکه هاي توزيع گاز در امريکاي شمالي براي قطرهاي 12” و يا قطرهاي کوچکتر از جنس پلي اتيلن هستند.مزيتهاي کاربرد لوله پلي اتيلن در صنايع ذکرشده منجر به کاربرد اين لوله ها در تاسيسات لوله کشي مانند توزيع اب اشاميدني ،لوله هاي معدني و صنعتي ، شاهخطهاي برق و ديگر کاربردهاي جدي شده است.
ويژ گي هاي لوله پلي اتيلن
در هنگام انتخاب جنس لوله طراحان و پيمانکاران به دنبال ماده اي قابل اطمينان و مقرون به صرفه با کارايي طولاني مدت هستند. لوله هاي پلي اتيلن توپر در واقع يک راه حل بسيار مناسبي براي يک سري متنوعي از کاربردها مانند توزيع گاز طبيعي، اب و فاضلاب شهري ، معدن کاري، مصارف دريايي، محل هاي دفن زباله و کاربردهاي مخابراتي و الکتريکي هستند.لوله پلي اتيلن جهت کاربرد در موقعيت هايي مانند سطح زمين، مدفون، شناورها و سطوح زير دريا نيز مناسب هستند.يکي از مزيتهاي کاربرد لوله پلي اتيلن در مقايسه با لوله هاي سنتي مقرون به صرفه بودن انها در رابطه با کاربرد تجهيزات و نيروي انساني کمتر است.علاوه بر اين، کاهش هزينه هاي نگه داري و طول عمر بيشتر لوله هاي پلي اتيلن انها را تبديل به يک محصول رقابتي کرده است.توزيع گاز طبيعي جزء اولين کاربردهاي MDPE يا همان پلي اتيلن چگالي متوسط بوده است.در واقع بسياري از سيستم هايي که هم اکنون در حال استفاده هستند از 1960 تاکنون همچنان در حال سرويس دهي مداوم هستند و با موفقيت به کار خود ادامه ميدهند.لوله پلي اتيلن حدودا 50 سال است که در مصارف اب اشاميدني مورد استفاده قرار ميگيرد و همواره مورد تاييد شهرداري ها بوده است.لوله پلي اتيلن مورد تاييد استانداردهاي AWWA,NSF,ASTM ميباشد.برخي از ويژگي هاي لوله هاي پلي اتيلن مطابق ليست زير است:
• مقرون به صرفه بودن: هزينه چرخه زندگي لوله پلي اتيلن براي مصارف شهري به طور قابل توجهي نسبت به ماده هايي از نوع ديگر کمتر است.سطح صاف داخلي لوله ويژگي هاي استثنايي را در رابطه با جريان سيال فراهم ميکند و روش اتصال همجوشي گرمايي احتمال هر گونه نشت را از بين ميبرد.
• بدون نشت: روش اتصال لوله هاي پلي اتيلن مانند لوله پلي اتيلن بسيار محکم است.براي کاربردهاي شهري اتصالات ذوب شده وجود نقاط نشتي را حذف ميکند.تمام اتصالات نوع اسپيگات و بل موادي را بکار ميگيرند که در طول زمان فرسوده ميشوند و بنابراين پتانسيل براي نشت کردن را دارند. مقدار مجاز نشتي براي لوله پلي اتيلن صفر است و اين در حالي است که لوله هايي از جنس ديگر تا 10% داراي ميزان نشتي اب هستند.با وجود مزاياي جوش بات فيوژن ( جوش لب به لب) ،مهندسين روشهاي ديگري هم براي اتصال لوله پلي اتيلن و اتصالات در اختيار دارند مانند الکتروفيوژن و اتصالات مکانيکي.در اتصالات الکتروفيوژن لوله و اتصال از طريق المنتهاي گرمايي الکتريکي تعبيه شده به هم متصل ميشوند.در برخي موارد ممکن است اتصالات مکانيکي نياز باشد و اين امر جهت تسهيل متصل شدن به لوله اي ديگر ،شير فلکه ها و يا ديگر متعلقات سيستم ميباشد.اتصالات پيشرفته اي براي اين اهداف و جهت پاسخگويي به نيازهاي مختلف در اين زمينه طراحي شده است.
• مقاومت در برابر خوردگي: لوله پلي اتيلن زنگ نميزند و فاسد نميشود. اين لوله ها مقاومت شيميايي بسيار بالايي دارند و بهترين گزينه براي محيط هاي شيميايي زننده هستند . اگرچه لوله پلي اتيلن در برابر عناصر تهاجمي خاک مقاوم هستند و تاثير نمي پذيرند اما نصب لوله پلي اتيلن در مکانهايي که خاک توسط حلالهايي چون نفت و بنزين الوده است ممکن است نياز به روش نصبي باشد که لوله پلي اتيلن را در برابر تماس با حلا لهاي الي محافظت کند.در واقع اقدامات محافظه کارانه در رابطه با نصب لوله ها در تمام سيستم هاي لوله گذاري در مکانهايي که خاک انها الوده است،جهت تضمين کيفيت مايع مورد انتقال ضروري است.
• مقاومت در برابر فرسودگي و انعطاف پذيري: پلي اتيلن مقاومت در برابر فرسودگي استثنايي دارد و وقتي که در بالاترين فشار عملياتي مورد استفاده قرار ميگيرد اين لوله ها ميتوانند فشار جريانهاي متعدد را حتي تا 100% فراتر از حداکثر فشار عملياتي خود تحمل کنند و اين امر خدشه اي به قابليت هاي لوله وارد نميکند.
• مقاومت در برابر زمين لرزه: ويژگي استحکام ،انعطاف پذيري لوله همراه با روش اتصال بدون نشت لوله هاي پلي اتيلن انها را تبديل به گزينه اي مناسب جهت نصب در مکانهاي در معرض زلزله قرار ميدهد.
• ويژگي هاي نصب: سبک وزني، انعطاف پذيري و اتصالات بدون نشت فرايند نصب مقرون به صرفه و منحصر به فردي را حاصل ميکند.روشهاي نصبي همچون حفاري جهت دار افقي و لوله هاي شناور يا قابل فرو بردن در زير اب ميتواند فرايند را تا حد زيادي اسان نمايد و در زمان و هزينه ها تا حد زيادي صرفه جويي ميکند.لوله پلي اتيلن نسبت به لوله پي وي سي مخصوصاٌ در اب و هواي سرد بسيار مقاوم تر در برابر ضربه است و اين در حالي است که ساير لوله ها در چنين شرايطي بسيار در معرض ترک خوردن و شکستن هستند.
• دوام: لوله هاي پلي اتيلن بعلت ويژگي هاي فيزيکي خود داراي عملکردي طولاني با هزينه هاي نگه داري پايين هستند.صنعت لوله پلي اتيلن سويس دهي اين لوله ها را از 50 تا 100 سال براورد ميکند و اين در صورتي است که اقدامات لازم مطابق با توصيه هاي توليد کننده لوله رعايت شود.لوله پلي اتيلن در برابر مواد شيميايي معمولي مقاوم است و در مقابل الکتروليزها يا خوردگي گالوانيکي حساس نيستند.
• خصوصيات هيدرو ليکي بسيار مناسب: بعلت سطح داخلي صاف اين لوله ها در طبقه ي لوله هاي صاف قرار ميگيرند و در مقايسه با ساير لوله ها داراي افت اصطحکاکي کمتري هستند. لوله پلي اتيلن سطح صاف ديواره ي داخلي خود و قابليتهاي عبور سيال را بطور نامحدودي در بازه ي زماني که براي ان طراحي شده است را حفظ ميکند.
• مقاومت حرارتي: محدوده دماي کاري معمول لوله پلي اتيلن از 0 درجه ي فارنهايت تا 140 درجه فارنهايت براي سرويس هاي فشاري ميباشد.براي کاربردهاي خاص و غير فشاري اين ماده ميتواند به اساني درجه حرارت بسيار پايين تري را ( تا 40 درجه فارنهايت و پايين تر ) را به کار برد.
• انعطاف پذيري: انعطاف پذيري در واقع به تغيير شکل لوله در واکنش به فشار و ضربه بدون ترک خوردن و خرابي اطلاق ميشود.اين ويژگي گاهي به ظرفيت کشش لوله اطلاق ميشود که هم براي سرويس دهي در بالاي زمين و هم براي سرويس دهي در زير زمين مهم است.مواد انعطاف پذير مانند پلي اتيلن که براي کاربردهاي لوله هاي گاز طبيعي و اب مورد استفاده قرار ميگيرند اين ظرفيت را دارند که تنش ها و ضربه هاي ايجاد شده ناشي از کيفيت نصب نامناسب و ضعيف را مديريت کنند.جهت تضمين انعطاف پذيري کافي (ظرفيت کشش) ملزومات ويژه اي در مشخصات مواد ساختاري که قرار است در حالت انعطاف پذيري عملکرد داشته باشند شامل شده است. براي مثال ملزومات و مقرراتي که براي لوله هاي چدن نشکن يا لوله هاي استيل خفيف وجود دارد.ويژگي انعطاف پذيري لوله هاي پلي اتيلن يکي از دلايل اصلي کاربرد اين لوله ها در توزيع گاز طبيعي در شمال امريکا براي سي سال گذشته و بيشتر بوده است.نسل جديد لوله هاي پلي اتيلن که بعنوان مواد با عملکرد بالا شناخته شده اند، کاربرد اين لوله ها را نه تنها در تاسيات تو زيع گاز بلکه در کاربردهاي متنوع ديگري همچون اب، فاضلاب، صنايع،معدن کاري و دريايي بهبود بخشيده است.
• خاصيت ويسکو الاستيسيته: لوله پلي اتيلن يک ماده ويسکو الاستيک است. بعلت ماهيت مولکولي ،پلي اتيلن يک ترکيب پيچيده اي از عناصر مايع مانند و الاستيک مانند است.