زاهد احمدی – شرکت صنایع پلاستیک جهاد زمزم

منتشر شده در اولین کنفرانس لوله و صنایع وابسته در سال ۱۳۸۶
چکیده : 
لوله‌های پلی اتیلن به دلیل خواص مقاومت به خوردگی، مقاومت شیمیایی و مقاومت مکانیکی بالا به یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در شبکه های انتقال نفت، گاز و آب و مواد شیمیایی تبدیل شده است. روشهای جوش لب به لب و الکتروفیوژن از مهم ترین روش‌های جوش و اتصال در این لوله ها میباشد. در این تحقیق ابتدا به مقایسه مختصر خواص فرآیند جوش لب به لب و الکتروفیوژن پرداخته شده است و سپس خواص و ویژگیهای این دو نوع جوش از لحاظ نوع فرآیند جوش مقایسه شده است. هدف از این مقاله بررسی تاثیر نوع فرآیند جوش بر روی خواص کششی و مقاومت در لوله‌های پلی اتیلن و مقایسه آنها با یکدیگر میباشد. به این منظور ابتدا سه نمونه جوش لب به لب و الکتروفیوژن به صورت تجربی تهیه شد. بعد از انجام فرآیند جوش نمونه های کشش از نمونه بدنه لوله و جوش های انجام شده تهیه شد و با انجام تست کشش استاندارد برای نمونه ها، مقایسهای بین مقاومت کششی، حد نهایی مقاومت کششی و حد تغییر طول در نقطه شکست در نمونه جوش الکتروفیوژن و لب به لب با نمونه اصلی بدنه لوله بدون جوش انجام شده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که مقاومت کششی، حد تغییر طول در نقطه شکست و حد نهایی مقاومت کششی (UTS) در نمونه بدون جوش بیشتر از جوش لب به لب و همچنین در جوش الکتروفیوژن کمتر از جوش لب به لب میباشد. به دلیل یکپارچه بودن و عدم استفاده از کوپلر در جوش لب به لب مقاومت و حد تغییر شکل در آن بسیار بالاتر از جوش الکتروفیوژن میباشد.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نماید

لوله پلی اتیلن

مزیت لوله پلی اتیلن از جنبه های مختلف مانند قیمت، سادگی نصب، مقاومت در مقابل خوردگی، عدم تاثیر بر کیفیت سیال، انعطاف و مقاومت در برابر حرکت خاک و زمین، سبک بودن وزن تا حدود 15 درصد فولاد، روش اتصال ساده و سریع، فابلیت حلقه شدن و تولید با متراژ زیاد و نیاز به اتصالات کمتر موجب گسترش روز افزون این صنعت گردیده است.
حساسیت کاربردی موجب گردیده که تولید و عرضه لوله پلی اتیلن گازرسانی در مراحل مختلف از جمله انتخاب مواد، انتخاب تکنولوژی، شرایط تولید و کنترل کیفیت تحت شرایط و استانداردهای خاص ومعتبر انجام شود .
طراحی گونه های ویژه پلی اتیلن با ساختار و معماری ملکولی خاص و متفاوت از سایرگونه های معمول اهمیت نقش مواد اولیه در کارایی صد ساله لوله پلی اتیلن گاز رسانی را نشان می دهد. از این رو تکنولوژی و شرایط فرایند و همچنین استاندارد، آزمایشات کنترل کیفیت نیز متناسب با این گونه مواد پیش بینی و اجرا می گردد.

پلی اتیلن

پلی اتیلن یکی از پرمصرف ترین و در عین حال متنوع ترین گروه از پلی الفین ها می باشد که در انواع مختلف و در هر نوع، به صورت گونه‌های متفاوت عرضه می گردد. اگر چه کلیه گونه‌های پلی اتیلن بر اساس استفاده از یک نوع مونومر اتیلن و با ساختار شیمیایی یکسان تولید میگردند اما بر اساس نوع و شرایط فرایند پلیمریزاسیون و تولید گونه‌های مختلف پلی اتیلن با ساختار ملکولی متفاوت و با خواص فیزیکی و مکانیکی متمایز حاصل می گردد.
پلی اتیلن ها به طور نسبی بر اساس معیارهایی مانند فرایندپذیری و نوع فرایند شکل دهی و یا نوع کاربرد محصول گونه بندی می شوند. شناخت نقش کلیدی ساختار مولکولی زنجیر پلی اتیلن در تعیین فرایندپذیری و خواص فیزیکی مکانیکی پلی اتیلن به عنوان معیارهای مناسب تر جهت گونه بندی پلی اتیلن استفاده گردد.
ازجمله عوامل موثر در تعیین خواص گونه‌های پلی اتیلن میتوان به ساختمان مولکولی و درجه شاخه‌ای شدن زنجیر، وزن ملکولی و توزیع وزن ملکولی اشاره نمود. بدین صور تکه چگالی، مدول الاستیسیته،استحکام، انعطاف پذیری و خواص حرارتی پلی اتیلن از جمله مهم ترین خواصی هستند که تحت تاثیر درجه کریستالینیتی قرار دارند. از طرف دیگر درجه شاخه‌ای شدن و طول شاخه های ایجاد شده در زنجیر پلی اتیلن نقش کلیدی در تعیین استعداد کریستالینیتی پلی اتیلن ایفا میکند. بدین ترتیب که با افزایش درجه شاخه ای شدن، درجه کریستالینیتی و در نتیجه چگالی محصول پلی اتیلن کاهش می یابد. بنابراین با افزایش نظم ملکولی و افزایش استعداد کریستالینیتی، چگالی، مدول الاستیسیته، استحکام و خواص حرارتی ارتقاء می یابد.
به دنبال تجارب کسب شده و شناخت عمیقتر از اهمیت نقش درجه شاخه ای شدن و طول شاخه ها در کنترل استعداد کریستالینیتی و در نتیجه خواص فیزیکی مکانیکی پلی اتیلن، تولید کنندگان موفق شدند تا با استفاده از مقدار کمی کومونومرهایی از خانواده الفا الفین ها، پلی اتیلن با درجه شاخه‌ای مشخص و طول شاخه های کوتاه شده تولید و به صورت گونه های مختلف پلی اتیلن با دانسیته متوسط MDPE عرضه دارند. این گروه از پلاتیلن ها به دلیل ساختار ملکولی خاص از استعداد کریستالینیتی و در نتیجه خواص فیزیکی مکانیکی ویژه و انحصاری برخور دارند.
متوسط وزن ملکولی و توزیع وزن ملکولی از جمله پارامترهای موثر و مهم دیگر در تعیین فرایندپذیری و خواص محصولات پلی اتیلن است. به طور کلی در انواع پلی اتیلن با افزایش وزن ملکولی استحکام مکانیکی، چقرمگی و مقاومت در مقابل ضربه به خصوص مقاومت در مقابل رشد ترک ناشی از ترکیب تنش و محیط مهاجم افزایش می یابد. ضمن آن که با باریک شدن توزیع وزن ملکولی خواص مکانیکی بهبود، در حالی که در بیشتر موارد فرایند پذیری تضعیف می گردد.
به دنبال نیاز به پلی اتیلن هایی با ویژگی های فوق و تلاش گسترده محققین دراین رابطه بعضی از شرکت های تولید کننده موفق شدند تا با استفاده از کاتالیست های مخصوص و به کارگیری فناوری های جدید و در نتیجه کنترل دقیق تر در تعیین ساختمان ملکولی و توزیع جرم ملکولی در فرایند پلیمریزاسیون، نسل جدیدی از پلی اتیلن ها با ویژگیهای مورد نیاز برای کاربردهای فوق تولید و تحت گونه‌های PE80 , PE100 , PE100+ با چگالی متوسط، بالا و خواص فیزیکی مکانیکی مناسب، توزیع وزن ملکولی تک قله ای و دو قله ای عرضه شده است.
در ضمن یکی از کلیدی‌ترین مواد افزودنی در آمیزه های پلی اتیلن مخصوص لوله، دوده Carbon black است که باید به عنوان پایدار کننده محصول در برابر عوامل جوی به ویژه نور ماورا بنفش استفاده می شود. با توجه به ماهیت میکروسکوپی تخریب، در صورتی دوده می تواند نقش پایدارکنندگی خود را ایفا نماید که به صورت ذرات ریز شده در بستر پلی اتیلن پایه به طور یکنواخت توزیع گردد. برای دستیابی به این هدف لازم است پلی اتیلن پایه با دوده به کمک دستگاه آمیزه ساز مخلوط و به صورت گرانول خود رنگ مشکی در دسترس واحد های تولید کننده لوله قرار گیرد.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نماید

یک سیستم مطمئن انتقال و توزیع گاز متشکل از اجزا مطمئن و بدون نقصی است که توسط تولیدکنندگان معتبر ارائه شده‌اند. امروزه استفاده از لوله های پلی اتیلن گاز رسانی بدلایلی از جمله مقاومت در مقابل خوردگی، پایداری در شرایط آب و هوایی، استحکام و آسانی حمل و نقل رو به افزایش است. هم چنین لوله های پلی اتیلن رفتار مناسبی را در مقاومت بلند مدت در برابر شرایط سرویس دهی مانند سایش، تغییرات دما، فشار داخلی، دفن، بارگذاری نقطه‌ای و لهیدگی نشان می دهند که با استفاده از گونه‌های مناسب تایید شده تامین و در نتیجه استفاده از پلی اتیلن نامناسب اثرات مخرب جبران ناپذیری را در بلند مدت بر جایی خواهد گذاشت.
لوله پلی اتیلن بر اساس رده‌ی فشاری محاسبه شده با روش استاندارد دسته بندی شده و به کار گرفته می شوند. این رده فشاری به عوامل مختلفی از جمله نوع پلی اتیلن، قطر و ضخامت لوله بستگی داشته و این عوامل در انتخاب نوع و روش اتصال لوله ها نیز موثر است. مجموعه شرایط تولید، آزمون های کنترل کیفیت ، شرایط انبارداری و حمل ونقل در چارچوب طرح کیفیت تدوین و اجرا می شود.

مراجع
1- Physical and mechanical properties of polyethylene for pipes in relation to molecular architecture, Hubert, J. App. Poly. Sci. , 2002
2- Handbook of polyethylene, Peacock , Dekker, 2000
3- Practical guide of polyethylene, Pascuse, Rapra, 2007
4- Toughness mechanism in semi crystalline polymer blends, Bartczak et al, Polymer, 1999
5- On the measurement of residual stress in plastic pipe, Clutton, Polymer eng. and sci., 1995
6- Wall thickness uniformity in plastic pipe, Pittman, Polymer engineering and science, 1995
7- Specifying carbon blacks for UV light protection, Wbitney, Plastic eng., 1988
8- Structure and crack growth in gas pipes of medium-density and high-density polyethylene, Gedde, Polymer engineering and science,1996
9- EN 1555 – part 1-7 , plastic pipe system for gaseous supply, PE 80/PE100 Pipes
10- ISO 4437 PE – Pipes, specifications for gaseous supply) PE80/PE100
11- IGS – MS – PL – 014 ( 1 ), specification for PE pipes
12- IGS – MS – PL -014 ( 2 ), specification for fittings
13- IGS – MS – PL -016 ( 1 ), specification for welding machin

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نماید