تاثیر اشعه فرابنفش بر کیفیت جوش الکتروفیوژن لوله پلی اتیلن

فرید ابوالعباسی : دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – ساخت و تولید

مهدی نظری مرویان : دکترای مهندسی مکانیک – ساخت و تولید

سید عبدالمحمد رضاوند : دکترای مهندسی مکانیک – ساخت و تولید

مقاله بررسی تأثیر اشعه فرابنفش بر استحکام لهیدگی جوش و خمکاری نوار جوش الکتروفیوژن لوله‌های پلی اتیلن گاز در همایش علمی مهندسی فرآیند که توسط هم اندیشان انرژی کیمیا برگزار شده بود ارائه شده است.
چکیده : 
امروزه استفاده از لوله های پلی اتیلن بدلایل مختلفی از جمله مقاومت در مقابل خوردگی ، مقاومت در برابر سایش ، سبکی وزن ، انعطاف پذیری ، طول عمر لوله و اتصالات ، تعمیرات سریع و ساده ، مقاومت در برابر جذب آب و عوامل شیمیایی در صنعت به شکل قابل توجهی توسعه یافته است . لوله های پلی اتیلن از نظر تجاری به لوله های با چگالی پایین ، متوسط و بالا تقسیم بندی می شوند . از برخی کاربردهای اینگونه لوله ها در صنایع مختلف می توان به استفاده از لوله های پلی اتیلن در صنایع نفت ، شبکه های توزیع گاز ، شبکه های آبرسانی ، سیستم های مایعات و فاضلاب صنعتی ، سیستم های زهکشی ، شبکه‌های آبیاری تحت فشار و… اشاره کرد . برخی از روش های متداول جوش لوله های پلی اتیلن شامل الف) جوش الکتروفیوژن ب) جوش بات فیوژن ج) جوش هوای داغ می باشند د) جوش با اکسترودرهای متحرک می باشد . در این تحقیق ابتدا اقدام به جوش الکتروفیوژن لوله های پلی اتیلن با قطر  25  میلیمتر که در مدت زمان متفاوت ( 200 , 400 , 550 , 700 , 1000, 2000 و 3000 ساعت ) تحت تابش اشعه فرابنفش قرار گرفته اند نموده سپس استحکام جوش اتصالات حاصل شده با استفاده از آزمایشات لهیدگی جوش و خمکاری نوار جوش مورد بررسی قرار گرفته اند . نتایج این تحقیق نشان می دهد که استحکام لهیدگی جوش و خمکاری نوار جوش لوله های پلی اتیلن با افزایش مدت زمان تابش اشعه فرابنفش کاهش یافته بطوریکه میزان گسستگی جوش در نمونه هایی که بمدت 400 ساعت تحت تأثیر اشعه فرابنفش قرار گرفته اند 13 درصد بوده و این مقدار جدایش در نمونه های متأثر از پرتو فرابنفش در 700 ساعت و بالاتر به میزان صد درصد افزایش یافته است . که به نظر میرسد این جدایش ناشی از اکسیداسیون و شکست پیوندهای مولکولی C-H ماده پلی اتیلن می باشد .

کلمات کلیدی : لوله پلی اتیلن ، جوش الکتروفیوژن ، اشعه فرابنفش ، استحکام لهیدگی ، استحکام خمکاری نوار جوش

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

مقدمه
لوله های پلی اتیلن که از نظر تجاری به سه دسته لوله های با چگالی پایین  (LDPE) لوله های با چگالی متوسط (MDPE) و لوله های با چگالی بالا (HDPE) طبقه بندی می‌گردند بدلایل مختلفی همچون مقاومت شیمیایی بالا ، مقاومت به خوردگی ، انعطاف و مقاومت در برابر حرکت خاک ، وزن کم در مقایسه با فولاد ، سهولت اجرا و غیره در صنایع مختلف رواج یافته‌اند . اتصال (جوش) لوله های پلی اتیلن دارای انواع مختلفی است که یکی از روش های متداول آن جوش الکتروفیوژن می باشد . هدف از این تحقیق بررسی تأثیر اشعه فرابنفش خورشید بر استحکام لهیدگی جوش و خمکاری نوار جوش لوله های پلی اتیلن بوده است .
تابش های خورشیدی
تأثیر پدیده هوازدگی در قطعات ترموپلاستیک به دلیل استفاده یا نگهداری اینگونه مواد در فضای باز از اهمیت زیادی برخوردار است . یکی از مهم ترین عوامل تخریب ساختاری پلیمرها بر اثر هوازدگی ، تشعشعات خورشیدی بوده که تأثیر آن با توجه به موقعیت جغرافیایی ، شرایط جوی و شرایط فصلی متفاوت می‌باشد.
طیف پرتو نوری که از سطح خورشید به زمین می‌رسد ، دارای محدوده طول موجی از 290 نانومتر تا 3 میکرومتر بوده که حدود % 45 آن نور مرئی ، % 50 آن مادون قرمز و % 5 آن پرتوهای فرابنفش می باشند اشعه فرابنفش بین طول موج‌های 0,0144 میکرومتر و 0,39 میکرومتر است. با اینکه تشعشعات فرابنفش کمترین جزء پرتوهای خورشیدی را تشکیل می دهند ، ولی بیشترین نقش را در تخریب مواد پلیمری ایفا می‌کند . دلیل این موضوع میزان انرژی بالای این تشعشعات بوده که منجر به شکست پیوندهای شیمیایی در پلیمر ها می شود . محدوده طول موج اشعه فرابنفش در جدول 1 – 2 آمده است .

زنجیره‌های مولکولی پلیمرها در اثر تشعشعات با طول موج های واقع شده در محدوده  UVC و UVB ، UVA مورد تخریب قرار می‌گیرند که میزان آن و مدت زمان لازم جهت تخریب کامل به نوع پلیمر و شدت تابش بستگی دارد . طول موج و انرژی لازم جهت شکست پیوندهای پلیمری در جدول 2- 2 آورده شده است.

جوش الکتروفیوژن
این نوع جوش به دلیل سادگی و قابل اطمینان بودن آن کاربرد زیادی پیدا نموده است . در این روش از اتصال رابط یا بوشنهایی قابل جوش مخصوص استفاده می شود در این نوع جوشکاری حرارت حاصل از مقاومت الکتریکی سیم جوشهای کاشته شده در اتصالات ، رابط را از درون و دیواره لوله را در بیرون ذوب نموده و به هم جوش می دهد . در نتیجه هنگام خنک شدن ، پدیده انقباض لایه های ذوب شده را به هم فشرده نموده و جوشی قوی و ایمن ایجاد می کند . این جوش از طریق یک اکسترودر قابل حمل که قابل برنامه ریزی است انجام می گیرد . برای موفقیت کامل جوش بسیار مهم است که سطح مقطع اتصال و لوله بسیار تمیز نگهداری شده و سطوح اتصال لوله صیقل یافته و رابط در محل کار از جعبه خارج شود ضمنا کالیبره بودن دستگاه جوش و استفاده از گیره‌های هم راستا کننده ، تجهیزات مدورکننده لوله و انجام جوشکاری با استفاده از جوشکار با تجربه و ماهر در حصول به جوش با کیفیت و استحکام مناسب بسیار موثر می باشد . در شکل های زیر فرآیند انجام جوش الکتروفیوژن ، دستگاه جوش و رابط نمایش داده شده است .

نتیجه گیری
نتایج حاصل از بررسی نمودار گسستگی جوش نمونه هایی که بمدت 400 ساعت تحت تابش اشعه فرابنفش بوده اند بیانگر ایجاد 8 درصد میانگین گسستگی در آزمایش خمکاری نوار جوش و 13 درصد گسستگی در آزمایش لهیدگی جوش بوده است . بطوریکه این مقدار گسستگی در نمونه های 700 ساعت تحت تابش و بالاتر به مقدار 100 درصد افزایش یافته است که نشان از تاثیر پرتو فرابنفش در شکستن پیوند های C-H ماده پلی اتیلن دارد لذا علیرغم بکارگیری مواد محافظت کننده (دوده – رنگدانه) لوله های پلی اتیلن در مقابل اشعه فرابنفش در هنگام تولید این نوع لوله ها توصیه می گردد که از قرار دادن و نگهداری لوله های پلی اتیلن در شرایط نامطلوب (مکان روباز) و بمدت طولانی خودداری گردد .
مراجع

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

قطر لوله در گسلش لوله های مدفون پلی اتیلن

خدیجه علی نژاد : دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، سازه، دانشکده فنی مهندسی دانشگاه مازندران – khadijealinezhad@gmail.com

سید مجتبی موسوی : استادیار پژوهشکده ژئوتکنیک پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله – moosavi@iiees.ac.ir

مقاله بررسی اثرات قطر لوله در مخاطرات ناشی از گسلش سطحی بر لوله های مدفون پلی اتیلن در اولین کنفرانس ملی ایده‌های نو در مهندسی ساختمان و توسعه شهری در سال 1394 در استان مازندران و شهر محمود آباد رائه شده است.
چکیده : بررسی اثرات قطر لوله در مخاطرات ناشی لرزه خیز بودن کشور ایران و گسترش روز افزون خطوط لوله انتقال نفت و گاز در سطح کشور، ضرورت مطالعه بهسازی خطوط لوله در نواحی گسلش‌ را دو چندان می سازد. در تحقیق حاضر جهت بررسی اثرات قطر بر رفتار لوله‌های پلی اتیلن تحت اثر گسلش معکوس اقدام به مطالعات پارامتری در مقیاس واقعی در نرم‌ افزار المان محدود PLAXIS، گردید. سپس به منظور صحت سنجی، اقدام به مدلسازی عددی گسلش معکوس وارد بر لوله پلی اتیلن مدفون ، با استفاده از نرم‌ افزار المان محدود PLAXIS  شده و نتایج حاصل از نرمافزار با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. انطباق قابل قبول نتایج حاصل از مدلسازی در نرم افزار PLAXIS با نتایج آزمایشگاهی، نشان داد که روش اتخاذ شده می‌تواند در مقوله مورد بحث، مورد اتکا قرار گیرد. نتایج حاصل از مدلسازی عددی نشان می‌دهند در لوله به قطرهای 160 و 110 میلی متر مقادیر نیروها به مقدار نسبتا کمی افزایش مییابند ولی در قطر 200 میلی متر، به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش دارند.

کلمات کلیدی: گسلش معکوس،مدلسازی عددی،لوله پلی اتیلن، PLAXIS.

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

مقدمه
تغییرمکان تفاضلی زمین در طرفین گسل-گسلش- آسیب های قابل توجهی را در زلزله های گذشته به خطوط لوله مدفون وارد ساخته است. لرزه خیز بودن کشور ایران و گسترش روز افزون خطوط لوله انتقال نفت و گاز در سطح کشور، ضرورت تدوین و گردآوری پژوهش هایی جهت طراحی فنی و بررسی رفتار این سازه ها را دو چندان می سازد. از این رو بررسی عملکرد و مطالعه بهسازی خطوط لوله در نواحی گسلش‌ از اهمیت خاصی برخوردار است. با توجه به اهمیت خطوط لوله مدفون و تأثیر بسزایی که حرکات گسل بر لوله‌های مدفون می تواند داشته باشد طراحی لوله‌های مدفون در برابر حرکات گسل غیر قابل اجتناب است. البته واضح است که اگرچه طراحی مقاوم این سازه‌ها در برابر حرکات بسیار بزرگ گسلش امکان پذیر نیست، لیکن با رعایت ملاحظات اقتصادی می توان لوله‌های مدفون را در برابر حرکات گسل تا حدودی مقاوم سازی نمود و از شدت خسارات احتمالی کاست . از این رو به منظور کاهش آسیب پذیری و پیش بینی رفتار دقیق خطوط لوله‌ها در برابر مخاطرات گسلش سطحی مطالعات عددی و آزمایشگاهی در سالیان اخیر صورت گرفته است. یاسودا و همکاران  (2004) به بررسی راهکارهای کاهش مخاطرات گسلش بر روی شریان‌های حیاتی پرداختند. برای شبیه‌سازی ناشی از گسلش یک مدل آزمایشگاهی را پیشنهاد کردند که این مدل شامل دو محفظه یکی ثابت و دیگری متحرک می‌باشد که به صورت افقی و قائم حرکت می‌کند تا گسلش قائم و افقی را شبیه‌سازی کند. با استفاده از این مدل به بررسی اثرات قطر لوله نسبت به گسل و عمق مدفون لوله و استفاده از پلی‌استاریرن به عنوان پوشش محافظ برای لوله پرداخته است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که برای کاهش صدمات ناشی از گسلش بر روی لوله‌ها استفاده از خاک سبک و مواد انعطاف‌پذیر مانند پلی‌استایرن، قرار دادن لوله مدفون روی شیب و نزدیک بودن عمق مدفون به سطح زمین بسیار مناسب می‌باشد.



ها و همکاران  2008 ، براساس چهار آزمایش سانتریفوژ رفتار لوله های مدفون پلی اتیلن با چگالی بالا را تحت گسلش امتداد لغز و نرمال بررسی نمودند. نتایج آزمایش ها نشان داد که رفتار لوله تحت گسلش امتداد لغز دارای تقارن و در مورد گسلش نرمال دارای عدم تقارن می باشد. عبدون و همکاران  2009 ، اثر پارامترهای مختلف از جمله نسبت قطر به ضخامت لوله (D/t) را روی گسل امتداد لغز مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که نسبت قطر لوله به ضخامت لوله (D/t) عامل بسیار مؤثری در فعل و انفعالات خاک و لوله می‌باشد. لای و همکاران  2012، هشت لوله پلی اتیلن با چگالی بالا را، با جوش متصل کننده و فشار داخلی آب در رس غیر یکنواخت، تحت گسلش معکوس، به صورت تمام مقیاس مورد آزمایش قرار دادند و اثر پارامترهای قطر، ضخامت دیواره لوله، زاویه خط لوله با گسل عبوری و سطوح بارگذاری را بررسی کردند. آن ها دریافتند که این پارامترها بر پاسخ لوله تحت گسلش معکوس اثرات مهمی دارند و لوله با قطر بزرگ، سخت تر و عملکرد لرزه ای بهتری نسبت به لوله با قطر کوچک دارد. رفوئی و همکاران 2012 یک آزمایش تمام مقیاس بر روی لوله فولادی 4 اینج تحت گسلش معکوس انجام دادند و نتایج را با مدل المان محدود سه بعدی صحت سنجی کردند. رفوئی و همکاران 2014 یک مطالعه پارامتری با استفاده از مدل المان محدود انجام دادند و اثر پارامترهای مختلف از جمله مصالح لوله، نسبت
قطر به ضخامت لوله (D/t) و… را بر لوله های فولادی وپلی اتیلن با چگالی بالا،تحت گسلش معکوس بررسی کردند. نتایج حاکی از آن است که در نسبت قطر به ضخامت لوله (D/t) ثابت، با افزایش قطر، کرنش های طولی فشاری کاهش می یابند.
با توجه به اینکه اکثر گسل‌های کشورمان از نوع معکوس می‌باشند و حدود 20% از لوله های مورد استفاده در خطوط و شبکه های توزیع گاز ایران از جنس پلی اتیلن است، نیاز به انجام مطالعات بیشتر جهت بررسی عوامل موثر بر رفتار لوله‌های پلی اتیلن تحت اثر گسلش معکوس کاملاً احساس می‌شود. در این تحقیق جهت بررسی اثر قطر بر رفتار لوله‌های پلی اتیلن تحت اثر گسلش معکوس، اقدام به مطالعات پارامتری در مقیاس واقعی در نرم افزار  PLAXIS، گردید. سپس به مدلسازی عددی و صحت‌سنجی با نتایج حاصل از مدلسازی فیزیکی  انجام شده با دستگاه شبیه‌ساز گسلش معکوس، پرداخته شد. با توجه به بررسی نتایج این پژوهش به روشنی می توان بیان نمود که اساسا بهره گیری از اقطار کوچکتر می تواند به عنوان یک ایده نو جهت کاهش خطرات گسلش سطحی مطرح گردد.
مدلسازی عددی
تمرکز مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار PLAXIS بر گسلش معکوس قرار گرفت، زیرا در نرم افزار PLAXIS المان های متنوعی در دسترس است و مدل های رفتاری نظیر مدل الاستیک خطی، مور- کلمب و مدل خاک سخت شونده و مدل خاک خزشی وجود دارد. این نرم افزار توانایی مدلسازی شرایط مرزی و بارگذاری های متنوع را در مسائل استاتیکی و دینامیکی داراست. همچنین امکان پذیری مدلسازی رفتار خاک تحت شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده و رفتار غیرخطی خاک از مزایای دیگر این نرم افزار است . در این بخش اقدام به مطالعات پارامتری در مقیاس واقعی، جهت بررسی عوامل موثر بر رفتار لوله‌های پلی اتیلن تحت اثر گسلش معکوس، می گردد. برای این منظور لوله های پلی اتیلن به لوله 200 میلیمتر و لوله 110 میلیمتر و لوله 160 میلیمتر  که مورد استفاده در خطوط و شبکه های توزیع گاز ایران هستند، در عمق دفن 1 متری (عمق دفن مرسوم لوله پلی اتیلن در ایران) از سطح زمین مدل می شوند. لوله های در نظر گرفته شده در این مقاله همانند پژوهش رفوئی و همکاران 2014، از جنس پلی اتیلن با چگالی بالا  ، از نوع PE100 با مینیمم مقاومت مورد نیاز   10 Mpa می باشند. به منظور شبیه‌سا‌زی مدل عددی، مدل خاک بر روی محدوده‌ای از سنگ بستر به ارتفاع 5 متر با سرعت موج برشی 1000 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. طول قسمت متحرک مدل (قسمت اعمال گسلش) برابر با 100 متر و قسمت ثابت آن 100 متر است. ارتفاع کل مدل 20 متر می باشد. همچنین در محل اعمال گسلش به نمونه از المان درزه و جهت مدل‌سازی لوله‌ از المان‌های دارای سختی خمشی که در برنامه به عنوان Plate شناخته می‌شود، استفاده شده است . مشخصات خاک و لوله های شبیه سازی شده در جداول 1 و 2 آمده است. شکل 2 هندسه و شرایط مرزی مدل گسلش معکوس قائم با عمق دفن 1 متر را نشان می دهد. 

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

نتیجه گیری
در تحقیق حاضر جهت بررسی اثرات قطر بر رفتار لوله‌های پلی اتیلن تحت اثر گسلش معکوس اقدام به مطالعات پارامتری در مقیاس واقعی در نرم‌ افزار المان محدود PLAXIS، گردید. سپس به منظور صحت سنجی، اقدام به مدلسازی عددی گسلش معکوس وارد بر لوله مدفون پلی اتیلن، با استفاده از نرم‌ افزار المان محدودPLAXIS  شده و نتایج حاصل از نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. انطباق قابل قبول نتایج حاصل از مدلسازی در نرم افزار PLAXISبا نتایج آزمایشگاهی، نشان داد که روش اتخاذ شده می تواند در مقوله مورد بحث، مورد اتکا قرار گیرد. نتایج حاصل از مدلسازی عددی نشان می دهند که با تغییر قطر لوله، نقاطی که در آن ها حداکثر نیروها به وجود می آیند، ثابتند به عبارت دیگر موقعیت حداکثر نیروها به قطر لوله وابسته نیست.  در قطرهای 160 و 110 میلی متر مقادیر نیروها به مقدار نسبتا کمی افزایش می یابند ولی در قطر 200 میلی متر، به شدت افزایش دارند. این مسئله به این دلیل است که با افزایش قطر لوله به 200 میلی متر، سختی خمشی و سختی محوری نسبت به قطرهای 160 و 110 میلی متر، به شدت افزایش می یابند. به طور کلی با افزایش قطر، مقادیر پاسخ های لوله با سرعت بیشتری تغییر می کنند. اساسا بهره گیری از اقطار کوچکتر می تواند به عنوان یک ایده نو جهت کاهش خطرات گسلش سطحی مطرح گردد.  بنابراین در یک جابجایی معین گسل و یک عمق دفن مشخص، برای کاهش خطر گسلش معکوس بر لوله پلی اتیلن، می توان قرار دادن موازی چند لوله با قطر کوچک (کوچکتر از 200) را به عنوان یک ایده نو در شبکه توزیع گاز کشور، مطرح کرد.

مراجع
1.    نوری، س. (1393)، "بررسی اثرات گسلش معکوس بر شریان های حیاتی،" پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان.

2.    Yasuda, S., Kishino, H., Yoshizaki, K., SUZUKI, N., and ISOYAMA, R. (2004, August). "Countermeasures of buried steel pipes against surface fault rupture", In13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, BC, Canada.
3.    American Lifeline Aliance (ALA), (2001), “Seismic Fragility Formulations for Water Systems”, Part 1-Guideline, www.americanlifelinesalliance.org.
4.    ASCE, (1984).  “Guidelines for the Seismic Design of Oil and Gas Pipeline Systems, Committee on Gas and Liquid Fuel Lifelines, Technical Council on Lifeline Earthquake Engineering, American Society of Civil Engineers, Reston,VA.  
5.    Ha, D., Abdoun, T.H., O’Rourke, M.J., Symans, M.D., O’Rourke, T.D., Palmer, M.C., Stewart, H.E. (2008),   “Buried high-density polyethylene pipelines subjected to normal and strike-slip faulting- a centrifuge investigation” Canadian Geotechechnical Journal, vol. 45, no. 12, pp. 1733-1742.
6.    Abdoun T. H., Ha, D., O’Rourke, M. J., Symans, M. D., O’Rourke, T. D., Palmer, M. C., Stewart, H. E. (2009),   “Factors influencing the behavior of buried pipelines sub-jected to earthquake faulting.”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 29, pp. 415– 427.  
7.    Li, H. J., Xue, N., Li, X. J., et al (2012). “An in-situ experimental study on buried pipelines with internal pressure subject to a simulated reverse-slip fault movement”, 15th World Conference on Earthquake Engineering, (Sep., 2012).
8.    Rofooei, F. R., Jalali, H. H., Attari, N. K., and Alavi. (2012). "M. Full-Scale Laboratory Testing of Buried Pipelines Subjected to Permanent Ground Displacement Caused by Reverse Faulting". 15th World Conference on Earthquake Engineering (Sep., 2012).
9.    Rofooei, F. R., Jalali, H. H., Attari, N. K., and Kenarangi,  and M, Samadian. (2014). " Parametric Study of Buried Steel and HDPE Gas Pipelines due to Oblique-Reverse Faulting". Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
10.    PLAXIS, Tutorial_Manual_ 2D-Version 8.6.

11.    موسوی، س.م. (1391)، "تمهیدات مهندسی پی برای ساخت ساختمان ها در پهنه های گسلی شیب لغز فعال" پایان‌نامه دکتری، پژوهشکده ژئوتکنیک پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران.

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

آنالیز عوامل موثر بر کیفیت پوشش پلی اتیلن سه لایه خطوط لوله گاز فشار قوی منطقه 5 عملیات انتقال گاز ایران

حمیدرضا قضاوتی : مدیر پشتیببانی و عضو هیئت مدیره شرکت جندی شاپور – mghezavatii@jondishapour.com

امین عبادی : دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان – aminebadi2020@gmail.com

مقاله آنالیز عوامل موثر بر کیفیت پوشش پلی اتیلن سه لایه خطوط لوله گاز فشار قوی منطقه 5 عملیات انتقال گاز ایران در کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی در سال 1394 ارائه شده است.
چکیده : نظر به اهمیت و جایگاه خطوط لوله انتقال گاز و حجم وسیعی از آن در کشور، در این تحقیق سعی بر آن است تا علل رویداد یکی از مهمترین مشکلاتی که امروزه در خطوط انتقال گاز وجود دارد بررسی و راه‌کارهایی برای حل آن پیدا شود. پدیده جدایش پوشش سه لایه پلی اتیلن از روی لوله‌های انتقال گاز درون زمین، در نقاط مختلف کشور میتواند منجر به خوردگی لوله‌ها شود. همچنین تداوم این پدیده علاوه بر وارد کردن خسارات اقتصادی کلان و کاهش طول عمر طراحی خطوط لوله سبب بروز خطرات بالقوه جانی و اختلال در سیستم توزیع و قطع جریان گاز در بخش‌هایی از کشور خواهد شد. لذا بوجود آمدن این پدیده و مشکلات ناشی از آن خود گواه بر اهمیت و ضرورت انجام این تحقیق می‌باشد. داشتن اطلاعات مفید و لازم پیرامون کلیه جنبه‌های مرتبط با این تحقیق لازمه حل بهتر این مشکل می‌باشد. لذا مرحله اول این تحقیق بر مبنای انجام مطالعات و به دست آوردن اطلاعات از طریق مشاهدات، کتب، مقالات، گزارشات و منابع معتبر اینترنتی، قرار دارد. مرحله دوم تحقیق مشتمل بر مطالعات آزمایشگاهی انجام شده و تحلیل داده‌های آزمایشگاهی موجود میباشد. در مرحله اول سطح حاصل از جدایش با هدف پی بردن به مکانیزم و علت جدایش از جمله تنش های مکانیکی،تست هیدروستاتیک و عوامل محیطی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با توجه به مشاهدات صورت پذیرفته در مرحله اول، آزمایش های استاندارد به منظور مطالعه تاثیر تقابل پوشش با محیط اطراف، تغییرات در نهایت تعدادی از متغیرها از جمله , بوجود آمده در ساختار اپوکسی تحت شرایط محیطی و عملیاتی انجام پذیرفت دمای پخت و عوامل محیطی به عنوان عوامل مؤثر شناسایی و اقدامات لازم جهت رفع آن پیشنهاد گردید.

واژگان کلیدی: پوشش ، پلی اتیلن سه لایه ، تنش مکانیکی ، جدایش پوشش, پوشش پلی اتیلن

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

مقدمه
در چند سال اخیر موارد متعددی از جدایش پوشش سه لایه پلی اتیلن از سطح خطوط لوله گاز کارگذاشته شده در نقاط مختلفی از کشور گزارش شده است. این مشکل میتواند در نتیجه هر یک از عوامل موثر ناشی از مراحل مختلف تولید، نصب ، بهره برداری و یا ترکیبی از این عوامل باشد. به طور کلی فرایند احداث خطوط لوله در شرکت ملی گاز ایران مشتمل بر مراحل کلی تولید لوله و اعمال پوشش، احداث و بهره‌برداری به شرح زیر می‌باشد.
•    تولید لوله و پوشش دهی خط لوله در کارخانه
•    انبار کردن لوله های پوشش شده
•    ریسه چینی، جوشکاری و پوشش دهی نقاط اتصال خط لوله در کنار کانال حفاری
•    دفن خط لوله و انجام آزمون‌های هیدرواستاتیک، عدم هوا و نشت‌یابی
•    اعمال سیستم حفاطت کاتدی
•    تزریق گاز و بهره‌برداری از سیستم
•    بازرسی‌های زمانبندی شده
در صورت اجرای غیراصولی و عدم دقت در هر یک از مراحل مذکور امکان آسیب دیدن پوشش وجود دارد.
بررسی مطالعات و حفاریهای انجام شده در شرکت ملی گاز ایران، نشان دهنده این موضوع میباشد که مشکل جدایش در مناطق مختلف جغرافیایی و آب هوایی با ترکیبهای متفاوت خاک روی داده است. نکته دیگر اینکه مشکل جدایش تنها در خطوط لوله مدفون در زیر خاک و بعد از گذشت مدت اندکی از دفن خط لوله در زیر خاک صورت پذیرفته است. هیچ موردی از جدایش پوشش قبل از دفن لوله در زیر خاک طی مراحل مختلف انبارداری و انباشت در کنار کانال حفاری در ایران گزارش و مشاهده نشده است. مورد دیگر اینکه مشکل جدایش در خط لوله‌های با ابعاد مختلف مشاهده شده است.
به منظور بررسی وضعیت پوشش لوله‌های مدفون در زیر زمین در مجتمع تاسیسات تقویت فشار گاز فراشبند، پس از انجام عملیات حفاری در دو نقطه، نمونه‌هایی از پوشش لوله‌ای با قطر " 65 که در سال 7711 در زیر زمین قرار گرفته بود برداشته شد. مطابق شکل شماره 7 پوشش مذکور به راحتی در فصل مشترک لایه Epoxy از روی سطح لوله جدا شد. این مطلب نشان دهنده وقوع پدیده جدایش پوشش در این منطقه میباشد. قابل ذکر است که در برخی نقاط هنوز قسمتی از لایه Epoxy بر روی سطح لوله باقی ماند.

به طور کلی مراحل مختلف اعمال پوشش سه لایه پلی اتیلن به شرح زیر میباشد:
•    پیش گرم لوله تا دمای بالای نقطه شبنم
•    شن یا ماسه زنی سطح لوله
•    اسید شویی سطح لوله به وسیله اسید فسفریک
•    کروماته کردن
•    حرارت دادن لوله تا درجه حرارت پخت اپوکسی
•    اعمال لایه FBE
•    اعمال لایه چسپ ( اکسترود یا اسپری پودر)
•    اعمال لایه پلی الفین ( اکسترود لایه پلیاتیلن (Topcoat) یا اسپری پودر )
•    اعمال فشار توسط غلطک فشار( در حالتی که اکسترود انجام شود)
•    سرد کردن به وسیله آب
•    بازرسی
بسته به شرایط ممکن است برخی مراحل اضافه یا حذف گردند. شماتیک مراحل مختلف اعمال پوشش سه لایه در شکل شماره 2 نشان داده شده است.

پوشش‌های محافظ خوردگی ممکن است که بعد از گذشت مدتی از زمان عملکرد (معمولا در زیر زمین) خود دچار تغییراتی شوند که این تغییرات باعث آسیب رسیدن به پوشش و عدم کارکرد مناسب آنها در جهت جلوگیری از خوردگی شود. از مهمترین و رایجترین این پدیده‌ها میتوان به جدایش و تاول زدن پوشش اشاره کرد.
با وجود کاربرد وسیع پوشش‌های سه لایه پلی‌اتیلن در خطوط لوله نفت و گاز پدیدده جددایش بده عنوان یکی از مهم ترین مشکلات عملکردی این نوع پوشش به شمار میآید وگزارشاتی مبنی بر رویداد جدایش در فصل مشترک فولاد و لایده اپوکسدی از کشورهای مختلف از جمله هند، پاکستان، آفریقا، ایران و… موجود میباشد .در ادامه مهمترین عوامل مدؤثر بر ایجاد پدیدده جدایش معرفی میشوند. خلاصه‌ای از مهمترین عوامل مؤثر در پدیده جدایش در جدول شماره 7 آورده شده اسدت.

روش تحقیق
در این مرحله به بررسی تاثیر تعدادی از مهمترین متغیرهایی که بر جدایش پوشش از خطوط لوله تاثیر دارد به صورت آزمایشگاهی پرداخته شده است که به شرح زیر میباشد:
بررسی میکروسکوپی سطح جدایش
منظور بررسی سطح، آنالیز نوع جدایش پوشش از روی زیر لایه فولادی و نیز وجود آلودگی بر روی پوشش، سطح پشت پوششهای جدا شده از روی لوله‌های فولادی در زیر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. برای این منظور پس از حفاری زمین در منطقه‌ای در نزدیکی ایستگاه تقویت فشار گاز فراشبند، چندین قطعه پوشش سه لایه 7 میلیمتر جهت آنالیز × , پلی‌اتیلن از سطح لوله‌های گاز بریده شد. در ادامه از قطعات جدا شده نمونه‌هایی به ابعاد 7 تهیه شد. در نهایت پس از آماده‌سازی مقدماتی، عکس‌های میکروسکوپی در MES میکروسکوپی توسط میکروسکوپ بزرگنمایی‌های مختلف گرفته شد.
ارزیابی تاثیر دمای پخت
به منظور ارزیابی تاثیر دمای پخت بر کارایی و کیفیت لایه اپوکسی به کار رفته در لایه اول پوشش سه لایه، پوشش تک لایه 697 و 172 ،187 ، اپوکسی با دماهای پخت مختلف تهیه شد. بدین منظور پوشش‌های تک لایه اپوکسی با دمای پخت 657 17 سانتی ×17× درجه سانتیگراد با ضخامت متوسط 112 میکرومتر بر روی دو سطح ورق‌های فولاد کربنی ساده با ابعاد 5.1 متر، اعمال شد.
.
بحث و نتیجه‌گیری
با توجه به بررسی‌‌ها و آزمایشات انجام شده جدایش پوشش سه لایه پلی اتیلن در ناحیه فصل مشترک لایه اپوکسی و سطح لوله صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از بررسی‌های میکروسکوپی و همچنین نوع جدایش صورت پذیرفته نشان می‌دهد که تنشهای مکانیکی به طور مستقیم در فرایند جدایش پوشش از سطح فلز نقشی نداشته و عامل اصلی نمی‌باشند و تخریب شیمیایی فصل مشترک پوشش اپوکسی عامل اصلی پدیده جدایش پوشش از روی سطح لوله می‌باشد. نفوذ رطوبت و اکسیژن به درون پوشش در زیر خاک و نیز شرایط حاد قلیایی ایجاد شده در مکان روی دادن واکنش‌های کاتدی از جمله فاکتورهای اصلی در رخداد پدیده جدایش پوشش از سطح لوله میباشند
نتایج حاصل از آنالیز حرارتی لایه اپوکسی پوشش‌های سه لایه مدفون در خاک نشان می‌دهد که میزان پخت بیش از نیمی از نمونهها کمتر از مقدار لازم می‌باشد. پخت ناقص و وجود گروه‌های عاملی آزاد باعث افزایش نفوذپذیری و نیز واکنش‌پذیری لایه اپوکسی در برابر حملات شیمیایی میشود. همچنین نتایج بررسی‌ها حاکی از وجود آلودگیهای اکسیدی در فصل مشترک پوشش زیر لایه میباشد. وجود آلودگی‌های سطحی علاوه بر جلوگیری از برقراری پیوند مناسب بین پوشش زیر لایه، در شرایط نفوذ رطوبت سبب ایجاد محلولهای مهاجم در فصل مشترک پوشش اپوکسی و تشدید مشکل خواهد شد. در مجموع عدم دقت در فرایند اعمال پوشش اپوکسی و نیز آماده سازی نامناسب سطح سبب آسیب پذیری فصل مشترک پوشش زیرلایه  در برابر محیط شیمیایی ایجاد شده در فصل مشترک مذکور در شرایط عملیاتی شده است.
نتایج حاصل از آزمایشهای انجام شده بیانگر بهبود مقاومت لایه اپوکسی در برابر حملات شیمیایی با افزایش درجه حرارت پخت پوشش در محدوده درجه حرارت اعمال لایه اپوکسی می باشد. باید دقت کرد که افزایش بیش از حد دما سبب تخریب حرارتی لایه اپوکسی خواهد شد. همچمین تمیزکاری مناسب سطح فلز و مهمتر از آن ایجاد یک لایه کرمات سبب گسترش یک زیر لایه پایدار و مقاوم در برابر حمله عوامل شیمیایی در زیر پوشش پلیمری خواهد شد.

منابع
[1] L.Niu, Y.F.Cheng, (2008), “Development of Innovative Coating Technology for Pipeline Operation Crossing the Permafrost terrain”, Construction and Building Materials, 22, 417–422.
[2] Colin Argent, David Norman, (2005), “Fitness for Purpose Issues Relating to FBE and Three Layer PE Coatings”, Corrosion Control Cornwall, TR8 5SA England.
[3] آزاد سعدئی، "سیری در پوششهای محافظ خوردگی خط لوله" زمستان 7785 ، شماره 22 ، پوششهای سطحی.
[4] D.Nozahic, L.Leiden, R.Bresser, (2000), “Latest Developments in Three Component Polyethylene Coating Systems for Gas Transmission Pipelines” CORROSION/00, paper no. 00767 (Houston, TX: NACE,2000).
[5] John R Powell, (2007), The International Magazine for Tube and Pipe Industries, Advances in pipeline coating using induction heating.
[6] Chris R. Bates, (2014), "Has the critical art of surface preparation for pipe coating been forgotten?", JPCL, PCE.
[7] R. G. Weather head, 2008, NIGC Pipeline Coating Report.

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

بررسی آزمایشگاهی اثر خاک بر مقدار نشت آب از لوله‌های پلی اتیلن

امیر مهدوی : دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران – آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران- amir.mahdavi@ut.ac.ir

میلاد لطیفی : دانشجوی دکتری، مهندسی عمران – آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

سید تقی (امید) نایینی : استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

مقاله بررسی آزمایشگاهی اثر پارامترهای خاک بر مقدار نشت آب از لوله‌های پلی اتیلن چهاردهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، زاهدان02 تا 22 آبان 1394 ارائه شده است.
چکیده : نشت از لوله‌های آب تابع عوامل مختلفی مانند فشار آب، جنس لوله، نوع درز و ترک‌ها و رژیم جریان در محل درزها است. برای بررسی اثر این عوامل پژوهش‌های مختلفی انجام شده است. ولی تحقیقات قابل توجهی برای بررسی اثر مشخصات خاک اطراف لوله پلی اتیلن بر روی مقدار نشت از لوله انجام نگرفته است. در این تحقیق، با انتخاب چند نمونه خاک با مشخصات مختلف، نشت از لوله در شرایط آزمایشگاهی شبیه‌سازی شده است. در روابط بدست آمده از اثر فشار صرف نظر شده و از پارامترهای قطر ذرات ریزتر از 05 درصد دانه‌ها D50 شاخص خمیری PI و ضریب هدایت هیدرولیکی K خاک برای معرفی جنس خاک استفاده شده است. ملاحظه گردید که با تغییر این مشخصات در خاک اطراف لوله، مقدار نشت نیز تغییر می‌کند. در این تحقیق روابطی ارائه شده است که تاثیر پارامترهای فوق را در مقدار نشت از لوله نشان می‌دهد. همچنین نتایج تحقیق فوق نشان می دهد که این پارامترها در برآورد دبی نشت از اهمیت یکسانی برخوردارند.

کلمات کلیدی: نشت آب از لوله، پارامترهای خاک، ضریب هدایت هیدرولیکی، شبکه‌های توزیع آب, لوله پلی اتیلن

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

مقدمه
بحران آب و کاهش دسترسی به منابع آب شیرین به معضلی جهانی بدل شده است تا جایی که سازمان ملل برای هزاره سوم میلادی مشکل کم آبی را پیش بینی می‌کند . همچنین هزینه‌های بالای احداث سد، ایجاد خطوط انتقال، تصفیه و توزیع آب بین مصرف کنندگان، مدیران را بر آن داشته تا هرچه بیشتر از پدیده نشت و هدر رفت آب گرانبها جلوگیری کنند.
نشت، فرار فیزیکی آب از شبکه‌های توزیع و انشعابات مشترکین است که از طریق منافذ و ترک‌های طولی و پیرامونی و یا شکستگی‌های لوله‌ها،
.( انشعابات، شیرآلات و اتصالات شبکه، روی می‌دهد )نشریه 005 معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهوری، 1391 برای آشنایی با پدیده نشت و دستیابی به رابطه‌ای دقیق برای توصیف دبی نشت مطالعات مختلفی صورت گرفته است. نشت یک لوله متاثر از فشار آب، مساحت و شکل ترک یا سوراخ، جنس لوله، دما و شرایط محیطی لوله خواهد بود. طبق آزمایشات انجام گرفته، فشار بیشترین تاثیر را بر میزان نشت دارد و با توجه به مفهوم اریفیس رابطه اساسی نشت- فشار تبیین گردیده است. سرعت خروج آب از یک اریفیس با استفاده از رابطه محاسبه می‌گردد.
.
با جمع‌بندی موارد ذکر شده ملاحظه میگردد که پژوهش‌های متعددی برای تعیین تأثیر متغیرهای مختلف از قبیل فشار درون لوله، جنس لوله،
نوع درز و ترک، زبری لوله، رژیم جریان برای پیشبینی دبی نشت انجام گرفته است. همچنین تلاش‌های گسترده‌ای برای یافتن روابط دقیق‌تری جهت توصیف نشت تحت اثر ترک‌ها، شکست و سوراخ‌های با ابعاد مختلف انجام شده است.
با توجه به ماهیت و مکانیسم نشت از لوله، جنس و خصوصیات ژئوتکنیکی خاک اطراف لوله می‌تواند در مقدار دبی نشت موثر باشد. این موضوع در تحقیقات گذشته چندان مورد توجه قرار نگرفته است. در این تحقیق، با ترتیب دادن تعدادی آزمایش تاثیر جنس خاک اطراف لوله در مقدار دبی نشت مورد بررسی قرار می‌گیرد.
روش شناسی
در پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی اثر خاک بر دبی نشت پرداخته شده است. برای این منظور، جنس لوله و ابعاد ترک (یا سوراخ) به صورت ثابت و خاک اطراف لوله به عنوان متغیر در نظر گرفته شده است. خاک‌ها به صورت دستی با ترکیب خاک‌های الک شده تهیه شده است و تلاش شده که این ترکیبها، بیشترین بازه انواع خاک را در برگیرد و نماینده طیف گسترده‌ای از مناطق و زمینها از قبیل درشتدانه و ریزدانه باشند. پارامترهای دانه‌بندی، نفوذپذیری و حدود روانی و خمیری خاک به عنوان عوامل و متغیرهای موثر در معرفی جنس خاک در نظر گرفته شده است.
به منظور انجام آزمایشها، یک مجموعه آزمایشگاهی به صورت یک شبکه تک حلقه‌ای متشکل از مخزن، پمپ، دو عدد شیر فلکه، فشارسنج و یک جعبه جهت شبیه سازی محیط خاکی ساخته شده است. 

به منظور شبیه سازی شرایط آزمایش با شرایط میدانی موجود در شهرها، از لوله پلی اتیلن استفاده شده است که در حال حاضر پرکاربردترین جنس در شبکه‌های آب شهری است. بر روی لوله بوسیله مته، سوراخی به شکل دایره و با قطر 1 میلیمتر ایجاد شده است. لازم به ذکر است قطر سوراخ به صورت تجربی با انجام تعدادی آزمایش برای قطرهای مختلف بدست آمده است به این ترتیب که در قطرهای بالا به دلیل سرعت زیاد بوجود آمده مسئله آب شستگی در خاک مطرح بوده است. به منظور زهکشی و تخلیه آب از جعبه، در کف آن سوراخی تعبیه گردید و دبی به صورت دستی و بوسیله بشر یک لیتری اندازه‌گیری شد.
برای دست یابی به دانه‌بندی مورد نظر مقدار لازم از هر قطر ذرات خاک ترکیب شدند. با توجه به تست‌های مقدماتی، برای رسیدن به حداکثر  تراکم بین 17 درصد (در خاکهای درشتدانه) تا 22 درصد وزنی (در خاکهای ریزدانه) آب اضافه شد. پس از ترکیب، خاک در سه لایه (مشابه آزمایش پروکتور استاندارد) داخل جعبه ریخته و با شرایط خاص کوبیده و متراکم شدند.
در اولین آزمایش دبی تخلیه در هوای آزاد مورد بررسی قرار گرفت. سپس سه نوع خاک با دانه‌بندی‌های مختلف داخل جعبه ریخته شده و بوسیله کوبه متراکم شدند. 

نتیجه گیری
در این تحقیق اثر پارامترهای جنس خاک بر میزان نشت از لوله‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با انتخاب چند نمونه خاک، نشت از لوله در حضور خاک در آزمایشگاه شبیه‌سازی شد. برای حذف اثر تغییرات فشار، بر میزان نشت از خاک‌های مختلف، یک توان واحد برای فشار در رابطه نشت – فشار برای تمامی خاک‌ها محاسبه شد. سپس با لحاظ نمودن پارامترهای شاخص خمیری و ضریب هدایت هیدرولیکی خاک روابطی بین دبی نشت و هریک از پارامترهای جنس خاک بدست آمد. در این روابط، تاثیر مشخصات خاک و تغییرات آنها بر میزان دبی نشت بخوبی ملاحظه گردید. به نحوی که در خاک‌های درشت‌دانه‌تر مقدار نشت از لوله بیشتر از خاک‌های ریزدانه‌تر بدست آمد. همچنین در خاکهای دارای شاخص خمیری بالاتر، مقدار نشت کمتری بدست آمد که میتواند ناشی از افزایش مقدار ریزدانه‌ها در خاک و مقاومت خاک ریزدانه در زهکشی نشتاب باشد.  براساس  نتایج بدست آمده افزایش چسبندگی در خاک‌های دانه‌ای یا بخش ریزدانه خاک موجود یا به عبارتی افزایش سهم رس نسبت به سیلت در بخش ریزدانه خاک میتواند موجب کاهش نشت شود. همچنین ملاحظه گردید که در خاک‌های دارای ضریب هدایت هیدرولیکی بالاتر، مقدار نشت بیشتری اندازه‌گیری شده است.
در نهایت ملاحظه گردید، با توجه به ضریب همبستگی بدست آمده در روابط، از هر سه پارامتر شاخص خمیری و ضریب هدایت هیدرولیکی میتوان برای وارد کردن اثر خاک بر رابطه نشت – فشار بهره برد.
مراجع

1. Thornton J. and Lambert A. (2005), “Progress in practical predictions of pressure leakage, pressure: Burst frequency
and pressure: Consumption,” IWA Conference Proceedings.
2. Hiki S. (1981), “Relationship between leakage and pressure,” J. Japan Waterworks Assoc.
3. Germanopoulos G. (1985), “A technical note on the inclusion of pressure dependent demand and leakage terms in
water supply network models,” Civ. Eng. Syst., vol. 2, no. 3, pp. 171–179,
4. A. Lambert A. (2001), “What do we know about pressure-leakage relationships in distribution systems,” Conf. n Syst.
approach to leakage Control water.
5. Giustolisi O, Savic D, and Kapelan Z. (2008), “Pressure-Driven Demand and Leakage Simulation for Water
Distribution Networks,” J. Hydraul. Eng., vol. 134, no. 5, pp. 626–635.
6. May J. (1994), “Pressure dependent leakage,” World Water & Environmental Engineer, vol. 17, no. 8. p. 10.
7. Ardakanian R. and Ghazali A. (2004) , “Pressure-Leakage Relation in Urban Water Distribution Systems,” in New
Pipeline Technologies, Security, and Safety, American Society of Civil Engineers, pp. 304–312.
8. Sendil U. and Al-Dhowalia K. (1992), “Relationship between pressure and leakage in a water distribution network,”
Proc. AWWA Conf.
9. De Paola F. and Giugni M. (2012), “Leakages and pressure relation: an experimental research,” Drink. Water Eng.
Sci., vol. 5, no. 1, pp. 59–65.
10. Kleiner Y. and Rajani B. (2002), “Forecasting Variations and Trends in Water-Main Breaks,” J. Infrastruct. Syst., vol.
8, no. 4, pp. 122–131.
11. Idelchik I. E. (1995), “Handbook of hydraulic resistance,” I. E. Idelchik. 1995. Handb. Hydraul. Resist. Fuel Energy
Abstr. 36 302., vol. 4, no. 36, p. 302.
12. R. Buckley R. (2007), “Theoretical investigation and experimentation into the expansion of round holes and cracks
within pressurised pipes,”
13. “ASTM D2487 – 11 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification
System).”
 

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

تحلیل تنش در لوله های پلی اتیلنی آسیب دیده مدفون شبکه ها گازرسانی

رضا خادمی زاهدی : اهواز , بلوار پاسداران, شرکت ملی حفاری ایران – khademireza@yahoo.com

محمد شیشه‌ساز : اهواز,بلوار گلستان, دانشگاه شهید چمران اهواز , دانشکده مهندسی , گروه مکانیک – mshishehsaz@scu.ac.ir

عبداله ویسی آرا : اهواز , بلوار پاسداران, شرکت ملی حفاری ایران – aveisiara@yahoo.com

امین کرمی مقدم : اصفهان , پژوهشگاه مهندسی بحران‌های طبیعی و پدافند غیرعامل شاخص پروژه – karamy_university@yahoo.com

مقاله تحلیل تنش در لوله های پلی اتیلنی آسیب دیده مدفون در شبکه‌ها گازرسانی در کنفرانس بین المللی یافته‌های نوین پژوهشی در مهندسی صنایع و مهندسی مکانیک ارائه شده است.
چکیده : در این تحقیق به منظور شبیه سازی و تحلیل رفتار لوله های پلی اتیلنی دانسیته متوسط MDPE آسیب دیده مدفون در زمین ، از روش اجزاء محدود استفاده شده و کار مدل سازی طرح ، به وسیله نرم افزار ANSYS صورت گرفته است . آسیب دیدگیهای بررسی شده سوراخ های دایره ای و بیضی شکل با ابعاد مختلف در تاج لوله میباشد. مقادیر حداکثر تنش فون مایسز در لوله ی آسیب دیده تحت اثر بارهای اعمالی شامل برهمکنش سازه و خاک، حضور بار ترافیکی، فشار داخلی لوله ، وزن خاک و روسازی و تغییرات دما در دوران عملکرد محاسبه گردیده است . سپس مقادیر تنش به دست آمده از حل اجزاء محدود، با مقادیر مجاز تنش برای کارکرد مطمئن در طی ۵٠ سال مقایسه گردیده است . بر اساس نتایج حاصل ، با افزایش دما و افزایش قطر سوراخ دایره ای و کاهش نسبت اقطار سوراخ بیضوی مقادیر حداکثر تنش فون مایسز در لوله پلی اتیلنی افزایش مییابد. حداکثر مقادیر تنش در لوله آسیب دیده مربوط به بارگذاری تحت اثر توام بار خاک، فشار داخلی، بار چرخ وسیله ی نقلیه و افزایش دمای لوله میباشد. با توجه به نمودارهای به دست آمده برای مقادیر تنش در لوله ی مدفون آسیب دیده و مقایسه آن با نمودارهای مربوط به حد مجاز تنش در لوله میتوان روش تعمیر صحیح آسیب دیدگی را بررسی و انتخاب نمود.

کلمات کلیدی : لوله های مدفون گازرسانی، پلی اتیلن دانسیته متوسط ، تنش فون مایسز، روش اجزاء محدود, لوله پلی اتیلن

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

مقدمه
با توجه به گسترش روز افزون استفاده از لوله های پلی اتیلنی در شبکه های توزیع گاز طبیعی و همچنین وجود برنامه‌ریزی‌های متعدد برای افزایش این خطوط ، عملکرد بی خطر و مطمئن آن در مدت زمان کارکرد، بسیار حائز اهمیت میباشد. دستیابی به تکنیک تعمیر لوله های پلی‌ اتیلنی شبکه های گازرسانی دارای انواع گوناگون آسیب دیدگی، (از جمله استفاده از مواد پلی اتیلنی که تحت عنوان وصله کردن لوله شناخته شده است ) و طراحی وصله ای با شکل و ابعاد و خصوصیات مکانیکی خاص به طوری که سبب تقویت لوله پلی اتیلنی مدفون تحت شرایط مختلف بارگذاری گردد، نیازمند مطالعه ، تحقیق و انجام آزمایشاتی گسترده میباشد. به این منظور ابتدا میبایست تنش های به وجود آمده در لوله  آسیب دیده محاسبه گردد تا بتوان وصله ای مناسب را برای کاهش مقادیر تنش های مذکور تا حد تنش های مجاز و کمتر از آن طراحی نمود. بارهای اعمالی بر یک لوله ی مدفون پلی اتیلنی دانسیته ی متوسط توزیع گاز که میبایست در طراحی‌ها و تمامی محاسبات مربوط به تنش در نظر گرفته شوند را میتوان به طور کلی به صورت زیر تقسیم بندی نمود : 

– تغییرات دما در خاک ( و در نتیجه در لوله ) 
– وزن ستون خاک بالاd لوله
– بارهای سربار شامل بارهاd زنده ترافیکd و بارهای مرده در بالای لوله 
– فشار داخلی گاز که در اینجا معادل ۴ بار (۴٠۵٣٠٠ پاسکال ) در نظر گرفته میشود 
– تمرکز تنش ناشی از تغییرات محلی در هندسه لوله 

شیشه ساز با به کار بردن روش اجزای محدود و نرم افزار ANSYS به تحلیل تنش های ناشی از اثر توأم بارگذاریهـای مختلف بر لوله های توزیع گاز مدفون شده ای که در عمق ١٢٠ سانتیمتری خاک قرار داشـتند، پرداختـه انـد. در ایـن تحقیـق قابلیـت بـه کارگیری لوله های پلی اتیلنی دانسیته ی متوسط MDPE و اتصال مربوطه از جنس پلی اتیلن دانسیته ی سنگین HDPE در شبکه‌ی توزیع گاز طبیعی مناطقی با شرایط آب و هوایی گرم مانند جنوب ایران و شهر اهواز بررسی گردیده است . پـس از آن نصـیریان در ادامـه ی تحقیق انجام شده در مرجع به بررسی تنش در لوله های ساده با قطر ٩٠ میلی متر و لوله های اتصال دار پلی اتیلنی مـدفون در عمـق ١/۴۵ متری زمین پرداخته اند. فشار گاز درون لوله ۴ بار در نظر گرفته شده است . در تحلیل مذکور خاک و لوله به صورت الاستیک فـرض شده اند، خاک، لوله و اتصال با استفاده از نرم افزار ANSYS و با المان های مناسب (المان های Solid٩۵) شـبکه بنـدی شـده انـد. در ایـن تحقیق سوراخ هایی با قطرهای متغیر در لوله های پلی اتیلنی مدفون دانسیته ی متوسط MDPE به قطر اسمی چهار اینچ و نسبت SDR  (نسبت قطر به ضخامت ) برابر ١١/۵ شبیه سازی شده است . پس از آن انواع دیگر آسیب دیدگی در لوله در قالب سوراخ بیضوی بـا نسـبت های مختلف اقطار منظور شده است . پس از مدل سازی لوله ی پلی اتیلنی و انواع خاکهای اطراف به وسـیله نـرم افـزار ANSYS، تحلیـل تنش در لوله ی آسیب دیده به دست آمده است . با توجه به خصوصیات فیزیکی لوله ، وصله و خاک، در بخش هـای تئـوری تحلیـل از روابـط الاستیسیته استفاده شده است . 

محاسبه تنش در لوله جدار ضخیم دارای سوراخ دایره ای شکل تحت اثر فشار داخلی 

شکل ١ سوراخ دایره ای کوچکی که به صورت شعاعی در دیواره ی یک استوانه ی تحت فشار ایجاد شده و میدان تنش اعمـالی مـؤثر را بر سوراخ در صفحه ی عمود بر محور آن  نشان میدهد. بارهای وارده بر لوله به صورت بردارهای فشار استاتیکی مطابق شکل های ١-الـف الی ١-ب منظور شده اند. با در نظر گرفتن صفحه ی در بر گیرنده ی بیشترین مقدار تنش که در صفحه ی داخلی مخزن رخ می دهد، 

مدل سازی و حل اجزاء محدود لوله غیر مدفون با سوراخ دایره‌ای شکل در جداره 

در این بخش با استفاده از مدل سازی اجزاء محدود، به تحلیل تنش استاتیکی در لوله پلی اتیلنی دانسیته ی متوسط MDPE، به قطر اسمی ۴ اینچ که سوراخ هایی دایره ای شکل با قطرهای مختلف در آن ایجاد شده است و تحت فشار داخلی ۴٠۵٣٠٠ پاسکال قرار دارد، پرداخته میشود. مدل هندسی لوله به گونه ای ایجاد شده است که مبداء دستگاه مختصات در وسط محور لوله قرار گیرد و محور z نیز در راستای محور لوله باشد. المان های مختلفی را میتوان در تحلیل اجزاء محدود مسأله به کار برد. از آنجاییکه توزیع تنش در دیواره ی لوله در این تحقیق دارای اهمیت میباشد، بنابراین المان های سه بعدی از نوع Brick Element، که در کتابخانه ی المان های بسته ی نرم افزاری ANSYS تحت عنوان SOLID٩۵ ارائه گردیده به کار گرفته شده است . این نوع المان های بیست گرهی برای مدل سازی مسائل سازه ای مناسب میباشند. المان های SOLID٩۵ دارای سه درجه ی آزادی در هر گره ی خود میباشند (جابه جایی در سه جهت مختصات ). این نوع المان به خاطر دارا بودن گره های میانی، برای مسائلی با مرزهای منحنی شکل بسیار مناسب است . با توجه به شکل ٢ مشاهده میگردد که مدل سازی اجزاء محدود لوله ی سوراخ دار، با المان های شش وجهی و با استفاده از شبکه بندی سازمان یافته صورت گرفته است . این شبکه بندی شامل دو بخش متفاوت میباشد. بخش اوّل مربوط به اطراف سوراخ است . در این ناحیه شبکه بندی به گونه ای انجام شده است که در پیرامون سوراخ که حساس تر از سایر نقاط است ، شبکه های ریزتری وجود داشته باشد. همچنین در فواصل دورتر از سوراخ که از حساسیت کمتری برخوردار است شبکه های درشت تری انتخاب شده است . در مدل سازی اجزاء محدود با توجه به اینکه طول لوله طولانی است ، از شرط کرنش صفحه ای در جهت محوری لوله استفاده میگردد (این شرط بر گره های واقع در مختصات مربوطه اعمال میگردد). 

بررسی نتایج 

در این تحقیق از مقدار ١/۵ برای ضریب طراحی (ضریب اطمینان ) استفاده میشود. چنانچه دمای کارکرد لوله ها ٣۵ درجه ی سانتی- گراد در نظر گرفته شود (مطابق شرایط آب و هوایی مناطق گرمسیر و شهر اهواز [٢ و ٣])، با توجه بـه مقـادیری کـه در جـدول ١ بـرای حداقل استحکام مورد نیاز برای ماده پلی اتیلنی PE٨٠ آورده شده است . لذا مقدار تنش طراحی برای این ماده برابر ۴/٣ به دست میآید. 
در کلیه ی مراحل این بررسی از مقادیر مذکور  به عنوان حداکثر تنش قابل اعمال بر لوله استفاده میشود.

الف . نتایج حل اجزاء محدود لوله ی سوراخ دار مدفون : در این مبحث با در نظر گرفتن بارگـذاریهـای مختلفـی کـه در طـی دوره ی کارکرد، بر لوله ی مدفون آسیب دیده اعمال میگردد و معرفی این بارگذاری ها به عنوان ورودیهای نرم افراز، به بررسی و تحلیل تنش های حاصل پرداخته میشود. آسیب دیدگیهای ایجاد شده ، سوراخ های دایره ای شکل بـا قطرهـای ۵، ٧/۵، ١٠، ١٢/۵، ١۵، ١٧/۵ و ٢٠ میلـی متر در دیواره ی لوله میباشد. 

الف -١. اثر فشار قائم خاک و فشار داخلی لوله
در شکل شماره ی ۴ اثر توأم فشار قائم خاک و فشار داخلی لوله بر مقادیر مـاکزیمم تـنش فون مایسز در لوله ی سوراخ دار مدفون به ازاء مقادیر مختلف قطر سوراخ نشان داده شده است . با توجه بـه شـکل در لولـه سـوراخ دار بـا افزایش قطر سوراخ مقادیر حداکثر تنش های فون مایسز افزایش مییابد و با توجه به اینکه مقادیر تنش در لوله ی آسیب دیده بیشتر از حد مجاز می باشد لذا  می بایست به صورت صحیح تعمیر گردد. 
الف -٢.  اثر بار چرخ وسلیه نقلیه
نتایج به دست آمده از بررسی اثر بار متمرکز و بار گسترده چرخ وسیله نقلیه به ازاء قطرهای مختلف سوراخ بر مقادیر حداکثر تنش های محیطی و فون مایسز در لوله نشان میدهد که بار متمرکز و بار گسترده در عمق ١/٢۵ متری (عمق تاج لوله ) اثر تقریباً یکسانی دارند. با توجه به اینکه مقادیر تنش های به دست آمده با در نظر گرفتن بار متمرکز چرخ کمی بیشتر از بار گسترده ی چرخ است (حداکثر ۵ درصد)، به همین دلیل در ادامه بررسی و در سایر مدل سازیها بار چرخ به صورت متمرکز منظور می گردد.
الف -٣. اثر توأم فشار قائم خاک، فشار داخلی لوله ، بار چرخ وسیله نقلیه و تغییرات دما
در شکل شماره ۵ اثر توأم بار خاک، فشار داخلی، بار چرخ وسیله نقلیه و بار حرارتی بر مقادیر ماکزیمم تنش فون مایسز در لوله سوراخ دار مدفون بـه ازاء مقـادیر مختلـف قطـر سوراخ نشان داده شده است .

١- افزایش دما سبب افزایش مقدار ماکزیمم تنش فون مایسز در لوله میشود. حداکثر مقادیر تنش فـون مایسـز در لولـه در شـرایط حضور بارگذاری توام و وجود افزایش دمای ۵ درجه اتفاق میافتد. 

٢- کاهش دما باعث کاهش مقدار ماکزیمم تنش فون مایسز در لوله میشود. 

ب . مدل سازی اجزاء محدود لوله ی پلی اتیلنی مدفون دارای آسیب دیدگی از نوع سوراخ بیضوی 
در این بخش به منظور بررسی میزان کارآیی روش تعمیر وصله ای جهت نوع بحرانیتری از آسیب دیـدگی، نتـایج حاصـل از حـل اجزاء محدود لوله ی پلی اتیلنی دانسیته متوسط MDPE مدفونی که در تاج آن آسیب دیدگیهای از نوع سوراخ های بیضوی با نسبت های اقطار مختلف مدل سازی گردیده است ، بررسی میگردد. 
در شکل شماره ی ۶ اثر بار خاک و فشار داخلی بر مقادیر ماکزیمم تنش های فون مایسز به وجـود آمـده در لولـه ی مـدفون توزیـع گازی که دارای سوراخ هایی بیضوی شکل بوده به ازاء چندین نسبت a/b متفاوت نشان داده شده است . مشـابه اکثـر شـکل هـا منحنـی بالایی مربوط به قبل از اعمال وصله است . منحنیهای خط چنین مربوط به مقادیر مجاز تنش در دو دمای ٢٠ و ٣۵ درجه ی سانتیگـراد است . 
در شکل شماره ی ٧ اثر توأم بار خاک، فشار داخلی، بار چرخ و بار حرارتی بر مقادیر ماکزیمم تنش فون مایسز به وجود آمده در لوله ی مدفون توزیع گازی که دارای سوراخ هایی بیضوی شکل بوده ، به ازاء نسبت های اقطار متفاوت در سوراخ بیضوی نشان داده شده است . 

خلاصه و نتیجه گیری

زمانیکه جایگزینی لوله های پلی اتیلنی دانسیته متوسط شبکه های گازرسانی مورد نظر نباشد، تعمیر صحیح آن ها تنهـا انتخـاب قابل قبول خواهد بود. بنابراین میبایست مقدار تنش در قسمت آسیب دیده ی لوله محاسبه گردد تا بتوان با به کارگیری روش مناسب به طور مؤثری مقادیر  آن را  تا پایین تر از حد مجاز کاهش داده و گسترش آسیب دیدگی را به تأخیر انداخت . به همین دلیل مـدل سـازی سه بعدی لوله ی آسیب دیده مدفون در عمق ١/٢۵ متری و محاسبه ی مقادیر تنش از طریق نـرم افـزار ANSYS، انجـام گردیـده و در صورت امکان نتایج حاصل با روابط تئوری موجود، صحه گذاری شده است . از بررسیهای انجام شده میتوان نتایج زیر را عنوان نمود: 

١-  نتایج حل اجزاء محدود مقادیر تنش در لوله ی سوراخ دار تحت فشار داخلی، با مقادیر تقریبی به دست آمده از حل تحلیلـی، مطابقت دارد. ولی با افزایش قطر سوراخ درصد اختلاف نتایج حل تحلیلی و حل اجزاء محدود افزایش مییابد. این اختلاف در نتـایج بـه خاطر نامعتبر بودن فرض تنش صفحه ای برای ساده سازی حل تحلیلی و وجود اثرات سه بعدی میباشـد. همچنـین در لولـه ی سـوراخ تحت فشار داخلی اثرات تنش های خمشی ظاهر میشوند. در حل تحلیلی این اثرات نادیده گرفته شده اند، در صورتیکـه در نتـایج نـرم افزار کلیه ی اثرات یاد شده در نظر گرفته میشوند. 
٢-  در صورتیکه توزیع المان ها به خوبی صورت گیرد، افزایش تعداد المان ها باعث تغییرات کمی در نتایج میگردد. 
٣-  نتایج حل اجزاء محدود نشان میدهد که در لوله ی سوراخ دار، بیشترین مقدار تنش های محیطـی و فـون مایسـز در سـطوح داخلی لوله و پیرامون سوراخ رخ میدهد (همان طور که از حل تحلیلی نتیجه گیری گردید). 
۴-  مقادیر حداکثر تنش فون مایسز در لوله ی مدفون سوراخ شده ، از مقدار حداکثر تنش مجاز قابل اعمال بر ماده ی پلی اتیلنی دانسیته ی متوسط به کار رفته در ساخت لوله به مراتب بالاتر است . بنابراین لوله ی آسیب دیده میبایست به سرعت ترمیم و یـا تعـویض گردد. 
۵-  با افزایش قطر سوراخ دایرهای و نسبت اقطار سوراخ بیضوی مقادیر حداکثر تنش فون مایسز در لوله‌ی مدفون آسیب دیـده ، به طور صعودی افزایش مییابد. 
۶-  با افزایش دما مقادیر حداکثر تنش فون مایسز در لوله پلی اتیلن افزایش مییابد. حداکثر مقـادیر تـنش در لولـه آسـیب دیده مربوط به بارگذاری تحت اثر توام بار خاک، فشار داخلی، بار چرخ وسیله نقلیه و افزایش دما لوله میباشد. 
٧-  اگرچه بررسی آسیب دیدگی از نوع سوراخ دایره ای دارای اهمیت میباشد، آسـیب دیـدگی از نـوع سـوراخ بیضـوی مقـادیر بالاتری از تنش را نشان می‌دهد. 
٨-  با توجه به نمودارهای به دست آمده برای مقادیر تنش در لوله ی مدفون آسیب دیده و مقایسه آن با نمودارهای مربـوط بـه حد مجاز تنش در لوله میتوان روش تعمیر صحیح آسیب دیدگی را بررسی نمود. 

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

بررسی آزمایشگاهی رابطه نشت فشار در لوله های پلی اتیلن

سید احمدرضا شاهنگیان : دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران آب و فاضلاب، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران a.shahangian@ut.ac.ir

مسعود تابش : استاد دانشکده مهندسی عمران و عضو قطب علمی مهندسی و مدیریت زیرساخت‌های عمرانی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران -mtabesh@ut.ac.ir

مقاله بررسی آزمایشگاهی رابطه نشت فشار در لوله‌های پلی اتیلن کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین در مهندسی عمران، معماری، محیط زیست و مدیریت شهری در 25 خرداد 1394 ارائه شده است.
چکیده : مسئله نشت از شبکه‌های توزیع آب شهری، یک نگرانی اصلی و رو به رشد به دلیل افزایش تقاضا و صرف هزینه در مدیریت منابع آب محسوب می‌شود. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که سالانه حدود 23 میلیارد مترمکعب آب با ارزشی حدود 18 میلیارد دلار، از سیستمهای توزیع آب سراسر جهان از طریق نشت هدر میرود. عوامل بسیاری در ایجاد و گسترش نشت از این شبکه‌ها نقش دارند که از این بین، وابستگی بین مقدار نشت و فشار در این سامانه‌ها امر شناخته‌شده‌ای می‌باشد و شاید فشار بالاترین و فوری‌ترین اثر را بر روی نشت داشته باشد. با توجه به اینکه تحقیقات در این زمینه نسبتاً اندک و پراکنده بوده، ابهاماتی با مرور پیشینه تحقیقات به وجود آمد که در این مقاله ضمن بیان این ابهامات، بر روی آنها بحث شده است. هدف اصلی از ارائه این مقاله بیان و پاسخگویی به برخی از این ابهامات همراه با بررسی نتایج آزمایشگاهی رابطه نشت فشار بر روی لوله پلی اتیلن است. 
آزمایشات بر روی ست آزمایشگاهی ساخته شده در دانشکده فنی دانشگاه تهران با ایجاد نشت مصنوعی بر روی لوله پلی اتیلن انجام شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد توان نشت برای لوله‌هایی با رفتار الاستیک، مثل لوله‌های پلی اتیلن، بیشتر از این افزایش احتمالاً به دلیل رفتار الاستیک لوله و افزایش سطح مقطع نشت در فشارهای بالا میباشد.

کلمات کلیدی : تغییر سطح مقطع نشت، رابطه نشت فشار، بررسی آزمایشگاهی، شبکه های توزیع آب شهری, لوله پلی اتیلن

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

مقدمه
شبکه‌های توزیع آب که به عنوان عناصر کلیدی و تأثیرگذار در زیرساختهای شهری، وظیفه انتقال آب از منابع تأمین کننده به دست مصرف کنندگان با فشار کافی و کیفیت مناسب را دارند، در سطح جهانی در حال فرسوده شدن هستند. مسئله نشت به عنوان یکی از مهمترین مشکلات شبکه‌های توزیع آب، همه ساله هزینه و نیروی زیادی را به دولت‌ها و سازمان‌های بهره‌بردار تحمیل میکند که یک نگرانی اصلی و رو به رشد به دلیل افزایش تقاضا و صرف هزینه در مدیریت منابع آب محسوب میشود.
بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که سالانه حدود 23 میلیارد مترمکعب آب از سیستمهای توزیع آب از طریق نشت هدر میرود همچنین ارزش این هدر رفت در سراسر جهان در حدود 18 میلیارد دلار در سال تخمین زده شده است بر طبق آمار اعلام شده از سوی شرکت آب و فاضلاب کشور، مقدار متوسط آب به حساب نیامده در 31 درصد است ( شرکت آب و فاضلاب کشور، 8216 ). از اینرو بررسی / 28 درصد و در مناطق شهری 2 / شبکه‌های روستایی 62 عوامل مؤثر در نشت، کنترل و کاهش آن در شبکه‌های آبرسانی، با بازیابی بخشی از حجم آب هدر رفته، نه تنها موجب حفظ و حراست از منابع تأمین کننده آب با استفاده بهینه از آنها شده، بلکه موجب رشد و شکوفایی اقتصادی دولت‌ها با صرفه جویی در هزینه‌های تأمین، انتقال، تصفیه و توزیع آب گردیده و به دولت‌ها اجازه سرمایه گذاری در سایر بخش‌ها، به خصوص بخش‌های اقتصادی را می‌دهد.
عوامل بسیاری در ایجاد و گسترش نشت از شبکه‌های توزیع آب نقش دارند که برخی از این عوامل عبارت‌اند از:

– فشار بالا در شبکه
– افزایش سن لوله‌ها
– خطای طراحی و اجرا
– ضربه
– بار ترافیکی

و بسیاری عوامل دیگر. از بین عوامل مؤثر بر نشت، وابستگی بین مقدار نشت و میزان فشار در سامانه‌های آبرسانی امر شناخته‌شده‌ای می‌باشد و اثر فشار که شاید بالاترین و فوری‌ترین اثر را علیرغم اهمیت فراوان رابطه بین نشت و فشار , بر روی نشت داشته باشد، برای تمام سیستم‌ها یکسان میباشد و چگونگی تعامل این دو عامل با یکدیگر، تاکنون تحقیقات اندکی در خصوص ارائه یک فرمول جامع برای وابستگی نشت و فشار موجود در شبکه صورت گرفته و مطالعات انجام‌شده در این زمینه شامل یک سری روابط و نتایج آزمایشگاهی یا میدانی بوده و نتایج حاصل از آنها بر روی شبکه‌های توزیع آب شهری دارای پراکندگی زیادی است. مبنای اکثر این تحقیقات، رابطه Torricelli و مفهوم منافذ ثابت و متغییر نشت ( تئوری Favad) بوده است و طیف وسیعی از توان‌های N و ضرایب k  در شرایط مختلف برای لوله‌های یکسان به دست آمده است که هیچ یک نتوانسته‌اند رفتار و وضعیت شبکه را در ورای محدوده تحقیقاتی خود به طور مناسبی توصیف کنند. در واقع هر یک از این روابط، در شرایط خاصی ارائه شده‌اند که امکان دارد در شرایط دیگری نتواند به خوبی گویای وضعیت شبکه باشد و صرفاً تحقیقات انجام شده محدود به شرایط و مکان انجام آزمایش بوده است.

مروری بر ادبیات فنی

در دهه‌های گذشته استفاده از رابطه 8، به منظور ارزیابی رابطه بین دبی خروجی از محل نشت و فشار داخل لوله، کم و بیش مورد بحث و بررسی قرار گرفته و تحقیقاتی هر چند اندک در این زمینه صورت گرفته است که این تحقیقات را میتوان بر اساس روش تحقیق، پارامتر مورد بررسی و شرایط محیطی اطراف لوله به دسته‌های زیر تقسیم نمود :
تحقیقات صورت گرفته بر اساس پارامتر مورد بررسی را می‌توان به سه دسته تقسیم‌بندی کرد :

– تحقیق بر روی ضریب تخلیه Cd
– سطح مقطع نشت Ao
– توان نشت n

تحقیقات صورت گرفته براساس روش تحقیق را میتوان به سه دسته تقسیم‌بندی کرد :

– تحقیقات میدانی ( آزمایش در بخشی از سیستمهای توزیع آب واقعی )
– تست‌های آزمایشگاهی ( شکست‌های واقعی و یا نشت مصنوعی )
– تحقیقات عددی و تئوری

تحقیقات صورت گرفته با توجه شرایط محیطی اطراف لوله را میتوان به سه دسته تقسیم‌بندی کرد:

– آزمایش در هوای آزاد ( در محل حوضچه‌ها یا در شرایطی که خاکی در اطراف لوله بر اثر جابجایی یا اجرای نامناسب وجود ندارد )
– آزمایش در حالت کاملاً مستغرق ( حالت آب شستگی کامل خاک اطراف لوله )
– آزمایش در حالت مدفون در خاک

تاکنون تحقیقات بسیاری بر روی توان نشت انجام شده است که در جدول 8 به آنها اشاره شده است.

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

بررسی تأثیر پارامترهای فرایند فلوفرمینگ بر روی خواص مکانیکی پریفرم لوله های پلی اتیلن با دانسیته بالا

حسین قشلاقی قدیم : دانشجوی دکتری, مهندسی مکانیک, ساخت و تولید , دانشکده فنی و مهندسی , دانشگاه ارومیه

علی دنیوی : دانشیار , مهندسی مکانیک, ساخت و تولید, دانشکده فنی و مهندسی, دانشگاه ارومیه

مقاله بررسی تأثیر پارامترهای فرایند فلوفرمینگ بر روی خواص مکانیکی پریفرم لوله های پلی اتیلن با دانسیته بالا در چهارمین کنفرانس ملی و دومین کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های کاربردی در مهندسی برق, مکانیک, مکاترونیک در بهمن 1395 ( تهران – ایران ) ارائه شده است.
چکیده : در تحقیق حاضر تأثیر پارامترهای فرایند فلوفرمینگ بر خواص مکانیکی ، ریزساختار و کیفیت سطح قطعات پلیمری مورد بررسی قرار گرفته است . پارامتر های مورد مطالعه در این رساله سرعت چرخشی غلطک ، سرعت پیشروی غلطک و درصد کاهش ضخامت می باشند. برای بررسی خواص ساختاری ، نمونه ها تحت آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی قرار گرفتند. از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی برای ساخت یک مدل آماری برای پیش بینی دقیق تنش تسلیم و میزان تغییر طول استفاده شده است . نتایج حاصل از جدول تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که پارامتر های سرعت پیشروی غلطک و سرعت چرخشی غلطک به ترتیب بیشترین تأثیر را بر تنش تنش در نقطه تسلیم  و میزان درصد تغییر طول دارد. 
بهینه سازی به روش تابع مطلوبیت انجام شد و با نتایج تجربی فرآیند ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد که مدل های رگراسیون بدست آمده از کفایت خوبی جهت پیش بینی مقادیر متغیرهای پاسخ برخوردار هستند. 

کلمات کلیدی : شکل دهی چرخشی ، پلی اتیلن ، آنالیز واریانس ، درصد تغییر طول ، روش تاگوچی , لوله پلی اتیلن

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

مقدمه
اسپینینگ یکی از روشهای شکل دهی فلزات  است که در آن با استفاده از ترکیب نیرو و چرخش ، اشکالی با محور تقارن و بدون درز   قابل تولید می باشند. در این روش فلز که عمدتاً به شکل ورق و یا پریفرم (قطعه پیش شکل دهی شده ) می باشد، بین مندرل و ابزار شکل دهی تحت فشار قرار گرفته و شکل می گیرد. اسپینینگ یکی از اقتصادی ترین روش ها در تولید محدود و نمونه سازی برای ساخت قطعات فلزی با تقارن محوری می باشد. در این فرایند، قطعه کار در ناحیه ای بین مندرل دوار و ابزار (به شکل اهرم یا غلتک ) که به صورت محوری و یا محوری – شعاعی حرکت می کند، به صورت تک نقطه ای  در محل تماس تغییرشکل دائمی پیدا می کند. با این روش قطعاتی با اشکال مخروط ، نیم کره ، لوله ، استوانه که توخالی هم می باشند، در تنوعی گسترده از جهت اندازه و کانتور ساخته می شود. اگرچه ساخت قطعاتی با اشکال بیضوی هم با این فرآیند امکان پذیر است ولی به سهولت شکل دهی قطعات استوانه ای نیست . 
در زمینه فلوفرمینگ لوله های پلیمری ، نسبت به فلزات ، مطالعات زیادی انجام نشده است به طور مثال در سال ٢٠٠٩ لی و همکاران به مطالعه تجربی تأثیر پارامتر های درصد کاهش ضخامت و تعداد پاس های فرایند فلوفرمینگ بر روی برخی خواص مکانیکی از جمله استحکام تسلیم ، استحکام کشش ، مدول یانگ و تنش نهایی هوپ  پرداخته اند. در این تحقیق فرایند فلوفرمینگ چند پاسه جایگزین فرایند یک پاسه شده است . نتایج بدست آمده از این مطالعه تجربی نشان داد که ماکسیمم درصد کاهش ضخامت قابل حصول در فلوفرمینگ چند پاسه به علت سخت شدن سطح ماده نسبت به فلوفرمینگ تک پاسه کمتر است . تنش هوپ با افزایش تعداد پاس های فلوفرمینگ افزایش می یابد. فلوفرمینگ چند پاسه باعث کاهش استحکام کششی و استحکام تسلیم می شود اما تاثیر تعداد پاس های بررسی مدول یانگ جای شک و تردید دارد. در سال ٢٠١٢ جوان رودی و همکاران در مطالعه ای به تأثیر درصد کاهش ضخامت بر خصوصیات مکانیکی و دقت ابعادی قطعات فلوفرم شده پرداختند. مطالعه آنان بر روی قطعات پریفرم از جنس آلیــــاژ O-AA٧٠٧۵ به ضخامت ٣ میلیمتر صورت پذیرفت . خواصی که ایشان مورد بررسی قرار دادند شامل زبری سطح ، گردی ، مقاومت کششی ، درصد افزایش طول و مقاومت نهایی بودند. بر طبق نتایج ایشان زبری سطح با افزایش درصد کاهش ضخامت ، افزایش می یابد. ایشان بیان میدارند که این افزایش زبری سطح روند ثابت و روشنی ندارد، زیرا محل تماس غلتک و قطعه تحت تأثیر عوامل دیگری نظیر تغییر میزان اصطکاک ، افزایش نیروی شکل دهی ، ارتعاشات و… نیز قرار دارد. در سال ٢٠١٢ حق شناس و همکاران در تحقیق دیگری به بررسی نرخ کرنش سختی در فرآیند فلوفرمینگ پرداختند. مطالعه آنان بر روی دو آلیاژ آلومینیم AA۶٠۶١ و AA۵٠۵٢ انجام شد. ایشان با اعمال نسبت کاهش ضخامت متفاوت از ٢٠% تا ۶٠% به بررسی میزان کرنش سختی ناشی از آن پرداختند. 
نتایج ایشان نشان داد که AA۵٠۵٢ هنگامی که ۶٠% کاهش ضخامت می یابد، مقاومت تسلیم آن برابر با ١٨٧% افزایش می یابد. آنان این نرخ بالای افزایش مقاومت کششی را به حضور منیزیم در ساختار آلیاژ نسبت میدهند که باعث افزایش نرخ کرنش سختی آلیاژ میگردد. از سوی دیگر AA۶٠۶١ هنگامی که ۶٠% کاهش ضخامت یافت ، مقاومت تسلیم آن تنها ٨٧% افزایش یافت که این نشان دهنده تأثیر بسیار مهم فازهای محلول جامد همانند منیزیم ، در چگونگی رفتار مکانیکی آلیاژ می باشد. در سال ٢٠١٢ کلدیت و همکاران به منظور بررسی جزئی و حصول مقادیر مرجع معتبر، با به کارگیری روش المان محدود به مدلسازی فرایند فلوفرمینگ و تأثیر پارامترهای این فرایند شکل دهی بر ریز ساختارها و خواص ماده  CrMo۴ ۴٢ پرداخته اند. نتایج شبیه سازی هندسه منطقه شکل دهی ، برای این فرایند به خوبی با نتایج و هندسه واقعی ( آزمایشگاهی ) منطبق بودند ثابت ماندن حجم ماده در طول فرایند شکل دهی باعث تغییر شکل شعاعی و محوری در جهت حرکت  غلطک ها می شود. طبق گفته Hayama این حجم قابل تقسیم به حجم  Pile-Up است که متناوباً به قسمت سر غلطک (ابزار) در جهت پیشروی در جریان است و باعث افزایش طول قطعه شکل دهی می شود. تفاوت اساسی در ارزیابی های تجربی و شبیه سازی در این است که Pile-Up کامل تا زمانی که تماس کامل غلطک وجود نداشته باشد حاصل نمی شود. در سال ٢٠١٢ عابدینی و همکاران به بررسی تأثیر پارامترهای فرایند فلوفرمینگ و هندسه غلطک مورد استفاده در فلوفرمینگ بر روی گردی قطعه مورد نظر پرداخته شده است . جنس پریفرم مورد استفاده در این تحقیق مس خالص تجاری 
uns c١١٠٠ است .برای بررسی تأثیر پارامترهای فرایند، سه عامل سرعت چرخشی مندرل ، سرعت پیشروی غلطک و درصد کاهش ضخامت هر  کدام در سه سطح کم ، متوسط و زیاد در نظر گرفته شدند. هم چنین تأثیر پارامترهای هندسه غلطک ، شامل زاویه پرداخت ، زاویهی حمله و شعاع نوک غلطک ، هر کدام در سه سطح کم ، متوسط و زیاد مورد بررسی قرار گرفته شده است با توجه به نمودارهای بدست آمده برای تاثیر متقابل عوامل متغیر بر میزان گردی قطعات و بررسی آنها و هم چنین تجزیه و تحلیل واریانس ANOVA با قابلیت اطمینان ٩۵ درصد به این نتیجه رسیده اند که تاثیرگذارترین پارامترها بر میزان گردی قطعات فلوفرم شده به ترتیب سرعت پیشروی و درصد کاهش ضخامت بودند.

مبانی و روشها

مندرل مورد نیاز برای این تحقیق با توجه به طول نمونه های تست کشش و میزان درگیری ابزار شکل دهی با نمونه ی لوله های تهیه شده در طول فرایند فلوفرمینگ و هندسه لوله پلی اتیلن PE٨٠ دو اینچی ، از فولاد CK۴۵ و به صورت توپر و قطر ۵٠/٨٠ میلی متر و طول ۵٠٠ میلی متر ساخته شد. در ضمن یک انتهای مندرل جهت درگیری مرغک دستگاه با مندرل و انتقال حرکت چرخشی به آن با مته سوراخ کاری گردید. همچنین بدلیل عدم بررسی تأثیر هندسه ی غلطک بر روی خواص مکانیکی مورد مطالعه در این تحقیق از یک هندسه معین که قبلاً در مطالعات انجام شده به آن اشاره گردیده برای فرایند فلوفرمینگ مورد استفاده گرفت. شیوه های مختلفی برای تهیه نمونه های تست از لوله ها وجود دارد که دقیق ترین روش برای این منظور استفاده از دستگاه برش CNC کامپیوتری میباشد که نمونه ها را با دقت ابعادی ٠/١ میلی متر تهیه میکند. 
لوله های فلوفرم شده با استفاده از فیکسچرهای مخصوصی ، روی میز کار دستگاه برش ثابت شده و پس از فعال نمودن نرم افزار ویژه ی دستگاه و تعیین نوع نمونه های دمبلی لازم برای تست کشش و صفر کردن مختصات ابزار برش و میز کار، عملیات برش نمونه شروع می شود و با توجه به میزان پیشروی ١ میلیمتر در هر پاس از برش ، تهیه هر نمونه حدود ١٠ دقیقه زمان لازم دارد. 
 جدول ١ انواع نمونه های تست کشش با توجه به ضخامت نمونه را نشان میدهد. نمونه های لازم برای تست ضربه نیز مطابق استاندارد ۶١١٠ ASTM D  از لوله های فلوفرم شده با استفاده از دستگاه برش CNC تهیه گردید. با توجه به این که ضخامت لوله های فلوفرم شده از ۵ میلیمتر کمتر بوده برای انجام تست کشش از نمونه های دمبلی شکل نوع ٢ مطابق اســـتانداردهای ۶٣٨ ASTM D  و۶٢۵٩ ISO  استفاده شده است . 
لوله های پلی اتیلن سنگین HDPE در حوزه وسعی از خطوط لوله شهری صنعتی ، دریایی ، حفاری ، دفن زباله ، و بخصوص کشاورزی به کار می روند. استفاده از لوله های پلی اتیلن در صفت نفت و گاز سابقه ای طولانی دارد و در مقایسه با سایر لوله ها، کمترین میزان تعمیرات و نگه داری را برای توزیع گاز شهری دارد. در گذشته به دلیل مساله خوردگی آن ها و آثاری که به مرور در خوردگی ناشی از کلر موجود در آب در لوله پلی اتیلن به وجود می آمد از این لوله ها در شبکه آبرسانی استفاده چندانی نمی شد. اما امروزه این نقیصه ها در لوله های پلی اتیلن سنگین برطرف شده است و استفاده از این نوع لوله ها در شبکه های آبرسانی روبه رشد است . 

طراحی آزمایشها 

در این مطالعه روش طراحی آزمایشی تاگوچی به عنوان روشی کارا برای کاهش تعداد آزمایش ها به کار گرفته شده است . مهم ترین گام در طراحی یک آزمایش انتخاب صحیح عوامل متغیر و سطوح آن ها است . در فرایند شکل دهی 
فلوفرمینگ عوامل بسیاری دخیل و تأثیرگذار هستند. این عوامل را می توان به دو گروه تقسیم نمود : 

الف ) پارامترهایی که به تنظیم دستگاه مربوط می شود مثل سرعت چرخشی ، سرعت پیشروی 
ب ) پارامترهایی که به هندسه غلطک مربوط می شوند مثل قطر غلطک ، زاویه پرداخت ، زاویه حمله و شعاع سر غلطک 

در این تحقیق مطالعه بر روی تأثیر عوامل مربوط به شکل دهی فرایند فلوفرمینگ بر روی خواص مکانیکی انجام گرفته است . بر اساس نتایج مطالعات پیشین و دسته بندی پارامترهای مؤثر بر فرایند شکل دهی چرخشی فلوفرمینگ و هدف این تحقیق ، سه عامل سرعت چرخشی مندرل ، سرعت پیشروی غلطک و میزان درصد کاهش ضخامت * هر کدام در سه سطح کم ، متوسط و زیاد برای بررسی تأثیرشان بر خواص مکانیکی لوله های فلوفرم شده در نظر گرفته شدند.

نتیجه گیری

این مطالعه به منظور بررسی و بهینه سازی اثر پارامترهای فرایند بر تنش تسلیم و میزان درصد تغییر طول قطعات فلوفرم شده صورت پذیرفت . پارامترهای فرایند شامل درصد کاهش ضخامت ، نرخ پیشروی و سرعت چرخشی به عنوان متغیر در نظر گرفته شدند. پس از انجام آزمایشات و تجزیه و تحلیل داده ها نتایج زیر حاصل شد: 

١)  نتایج حاصل از انجام این مطالعه نشان داد که پارامتر سرعت پیشروی بیشترین تأثیر را بر تنش تسلیم لوله های پلی اتیلن فلوفرم شده دارد. سرعت پیشروی متوسط منجر به تنش تسلیم بالا گردید. پس از سرعت پیشروی ، پارامترهای درصد کاهش ضخامت و سرعت چرخشی ، هرکدام با درصد تأثیر مساوی ، بیشترین تأثیر را بر تنش تسلیم نشان دادند. 

سطوح پایین این پارامترها بیشترین تنش تسلیم را تولید کردند. با توجه به سادگی کنترل این پارامترها در طی فرایند، می توان با کمترین هزینه به تنش تسلیم بالایی دست یافت . 

٢) نتایج حاصل از جدول تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که پارامتر سرعت چرخشی بیشترین تأثیر را بر میزان درصد تغییر طول نمونه های پلی اتیلن فلوفرم شده ، بعد از انجام تست کشش را دارد. سطح پایین (کم ) سرعت چرخشی بیشترین درصد تغییر طول را تولید کرد. پارامتر سرعت پیشروی در رتبه دوم جدول تجزیه و تحلیل واریانس قرار گرفت . سطح بالای سرعت پیشروی نیز بیشترین درصد تغییر طول را تولید نمود. پارامتر درصد کاهش ضخامت در رتبه سوم جدول تجزیه و تحلیل واریانس قرار گرفت . سطح درصد کاهش ضخامت نیز بیشترین میزان درصد تغییر طول را تولید نمود. 
٣) با توجه به تطابق و همخوانی مناسب نتایج تجربی و نتایج حاصل از طراحی آزمایشات (درصد خطای کمتر از ٧%)، می توان گفت توابع رگراسیون بدست آمده ابزاری قدرتمند جهت پیش بینی مقادیر متغیر های پاسخ است . 
۴) نتایج حاصل از روش تاگوچی و میکروسکوپ الکترونی روبشی تأیید کننده صحت نتایج تجربی و نتایج بدست آمده از روش طراحی آزمایشات می باشد. 

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

ارزیابی آسیب پذیری لرزه‌ایی لوله‌های مدفون پلی‌اتیلن

بهزاد ترابیان دهکردی : کارشناسی ارشد مهندسی زلزله دانشگاه آراد اسلامی شدرکرد – b.torabian@gmail.com

آرش محمدی فارسانی : عضو هیات علمی دانشگاه آراد اسلامی شدرکرد – farsanim@yahoo.com

مقاله ارزیابی آسیب پذیری لرزه ایی لوله های مدفون پلی اتیلن در چهارمین کنگره علمی پژوهشی افق‌های نوین در حوزه مهندسی عمران, معماری, فرهنگ و مدیریت شهری ایران ارائه شده است.
چکیده : با گسترش صنعت و نیاز مردم به استفاده همیشگی از شریان های حیاتی، بشر بر آن شده که این امکانات را از وجود تمامی خطرات حفظ نماید تا از صدمات جانی و مالی جلوگیری کند. شریان‌های حیاتی شامل شبکه های آب، گاز، برق، نفت، مخابرات و غیره می باشد. در این پروژه سعی شده است با توجه بده خطرات زلزله و عوامل خرابی قابل توجه در این سازه‌ها و همچنین تاثیرات ناشی از آن بر آن شده تا به بررسی رفتار این سازه ها تحت اثر زلزله بپردازیم. به همین منظور به جمع‌آوری اطلاعاتی در مورد شریان‌های حیاتی و شبکه جمع آوری فاضلاب علی الخصوص لوله های پلی اتیلن و بررسی اثر پارامترهای مختلف نظیر قطر لوله، طول لوله و عمق دفن لوله بر عملکرد این لوله ها با مدل کردن لوله پلی اتیلن توسط نرم افرار abaqus و تحلیل دینامیکی غیرخطی تحت رکورد مربوط به زلزله منجیل پرداخته می شود. در این تحقیق مشاهده شد که با افرایش عمق دفن لوله باتوجه به افرایش اندرکنش بین خاک و لوله، تنش و کرنش وارد شده بر لوله پلی اتیلن نیز افرایش یافته همچنین با افرایش قطر لوله، کرنش محوری لوله کاهش می یآبد
کلمات کلیدی : لوله های فاضلاب پلی اتیلن، آنالیز دینامیکی غیر خطی، شریان های حیاتی، نرم افرار abaqus

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

1- مقدمه
بلایای طبیعی به مجموعه‌ایی از حوادث طبیعی گفته می‌شود که هر ساله خسارات و آسیبهای مالی و جانی بسیاری بر جای می‌گذارد و آز انجا که کشور عزیزمان ایران یکی از مناطق لرزه خیز دنیاست و % 90 خاک ایران بر روی کمربند زلزله واقع شده است هر ساله با وقوع زلزله تلفات جانی و خسارات مالی هنگفتی بالاخص در شریانهای حیاتی را تجربه نموده ایم . شریانهای حیاتی یکی از مهمترین سازه‌های تاثیر گذار بر زندگی انسان می باشد که تحت تاثیر عوامل محیطی و جوی بوده است و باعث ایجاد خسارت های بزرگی چه جانی و چه مالی شده است. سیستم های شریان های حیاتی در زمینه مهندسی عمران شامل آن دسته از تسهیلاتی است که مرتبط با نیازهای اجتماعی به انرژی ( الکتریسته، گاز، سوخت، مایع، بخاز و غیره (، آب ) آشامیدنی، فاضلاب و غیره)، حمل و نقل ( بزرگراه ها، پل ها، بنادر، تجهیزات حمل و نقل مسافر و کآلات و غیره ) و مخابرا ت ( تلفن ، تلگراف ، رادیو، تلویزیون ، ارتباطات راه دور، پست، مطبوعات و غیره ) است. یکی از مهمترین کاربردها شریانهای حیاتی در زندگی اجتماعی انسان شبکه جمع آوری فاضلاب می باشد. فاضلاب ها همیشه دارای مقدار بسیاری مواد خارجی هستند که به صورت های گوناگون برای زندگی موجودات زنده زیان آور می باشند. وجود باکتری ها و میکروب های بیماری را در فاضلاب عاملی است که از یک صد سال گذشته زیان آن برای مردم آشکار گشته است. کشتارهایی که در گذشته بیماری های واگیری مانند وبا، طاعون، اسهال خونی در نقاط گوناگون جهان انجام داده است مردم را به خطرهای ناشی از آلودگی آب با این میکروب ها آگاه کرده‌اند. بجز باکتری های بیماری زا که تنها جز کوچکی از موجودات زنده پسآبها را تشکیل میاهند هزاران نوع باکتری دیگر نیز در فاضلاب ها وجود دارند. اما در ایران بده علت کمی آب و گرانی آب آشامیانی، استفاده از فاضلاب های پالایش شده برای مصرف‌های غیرخانگی مانند آبیاری فضاهای سبز درون شهرها، پارک ها، جنگل کاری، و شستشوی خیابان‌ها و کانال‌های فاضلاب اهمیت ویژه‌ای را پیدا می‌کند. اما در ایران مدم توجه به طراحی مقاوم این سازه‌ها در برابر زلزله است هر ساله به دلیل آسیب دیدگی آنها خسارات جانی و مالی بسیاری بوجود می آید.
از بین انواع جنس این نوع سازه‌ها ، لوله های پلی اتیلن را مورد بررسی و خطرپذیری قرار داده‌ایم. پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده ترین و ازرانترین پلیمرها است . پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن به دست می‌آید از مهمترین مزایای لوله‌های ساخته شده از پلی اتیلن نسبت به لوله‌های دیگر مصرفی در شبکه فاضلاب می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود :

•    ازرانی قیمت
•    یکنواختی ضخامت جداره لوله‌ها
•    صاف و صیقل بودن جداره داخلی و در نتیجه حداقل امکان ته‌نشین شدن رسوبات و انسداد لوله
•    قابلیت انعطاف حتی در درجه سرمای زیر صفر
•    مقاومت در برابر ضربه و فشار خارجی
•    تولیه با قطرهای مختلف و به طول‌های مورد نظر به صورت حلقه
•    سهولت نصب و اتصال سریع آنها
•    کشور لزوم بارگیری ماشین آلات سنگین و حجیم جهت نصب و جوشکاری

یکی از مسائلی که در زمان است بحران حائز اهمیت می باشد، کنترل صحیح و کارآمد آن می باشد . در زمان وقوع زلزله یکی از عواملی که باید مد نظر قرار گیرد کاهش تبعات زلزله می باشد. یکی از عواملی که می تواند مشکلاتی را برای مدیریت بحران ایجاد نماید ، فاضلاب و مشکلات ناشی از ماند فاضلاب به علت تخریب سیستم ها فاضلاب می باشد. این عمل باعث اکسیداسدیون غیر هوازی فاضلاب شده و نحوه کاهش ریسک خطر پذیری سیستم ها فاضلاب حائز اهمیت می باشد. با توجه بده اینکه ریسک هر سیستم مطابق رابطه زیر محاسبه می گردد می‌توان با مقاوم سازی نقاط حساس شبکه تا حدود قابل توجهی ریسک این سیستم‌ها را کاهش داد در زمان کوتاهی فاضلاب باقی مانده منشأء بیماریهای خاص می گردد این مسئله خود به طریقی می تواند ابعاد فاجعه زلزله را افرایش دهد.
فاضلاب شده و نحوه کاهش ریسک خطر پذیری سیستم‌ها فاضلاب حائز اهمیت می باشد. با توجه به اینکه ریسک هر سیستم مطابق رایطه زیر محاسبه می‌گردد می‌توان با مقاوم سازی نقاط حساس شبکه تا حدود قابل توجهی ریسک این سیستم‌ها را کاهش داد در زمان کوتاهی فاضلاب باقی مانده منشأء بیماریهای خاص می گردد این مسئله خود به طریقی می تواند ابعاد فاجعه زلزله را افرایش دهد.

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