کتب و مقالات
فیلم های آموزشی
دوره های آموزشی

کد : ٣١٧۴
تاریخ انتشار : ١٣٩۴/١١/١۴
بازدید : ٧٠٠

افزایش تنش طراحی لوله های پی وی سی


"افزایش تنش طراحی لوله های پی وی سی تا 32 مگا پاکسل از طریق تکنولوژی های فرآیندی"


افزایش تنش طراحی لوله های پی وی سی

 
بیش از 6 دهه است که آمار قابل توجهی از لوله های ترموپلاستیک از جنس پلی وینیل کلراید سخت و پلی اتیلن تولید و مورد استفاده قرار گرفته اند.
در چند سال گذشته قدم های موثری جهت بهبود جایگاه لوله های PVC در صحنه رقابت از طریق صرفه جویی در مصرف مواد برداشته شده است. انگیزه صاحب منصبان و مهندسین صنعت آب و فاضلاب جهت پذیرش تکنولوژی های لوله جدید و شرایط بحرانی آب آشامیدنی عامل توسعه و پیشرفت این لوله ها بوده است.

اخیراً تنش طراحی در لوله PVC به موازات کاهش در ضخامت دیواره و فاکتور های ایمنی، از 10 مگا پاسکال به 32 مگا پاسکال افزایش یافته است اما حرکت به سمت لوله های با تنش طراحی بالاتر و ضخامت دیواره نازکتر  ( لوله های PVC-O) به علت نیاز به تجهیز کردن خط تولید جهت فرآیند کردن این نوع لوله ها، کند پیش خواهد رفت.

لوله های OPVC که توسط یک فرآیند خاص تولید می شوند دارای خواص مطلوب استحکام و سفتی (چقرمگی ) هستند که منجر به افزایش دادن تنش طراحی خواهد شد.
 
یکی از نواحی که لوله های  PVC در آن نفوذ کرده و تا کنون نیز سهمی در این ناحیه نداشته است، معادن آفریقای جنوبی می باشد. در آفریقای جنوبی کانی های فراوانی به ویژه طلا و زغال سنگ وجود دارد که طلا از سطوح زیر زمینی به عمق 5000 متر حفاری می شوند. در این اعماق شرایط کار کردن در درجه حرارت های حدود  50 درجه ی سانتی گراد بسیار دشوار است. به دلایل حفظ سلامتی و داشتن عملکرد بالا، وجود سیستم خنک کننده و تهویه هوای تازه بسیار ضروری است. سیتم خنک کردن در زیرزمین به وسیله پمپ کردن آب با دمای 5 درجه ی سانتی گراد در چندین کیلومتر پایین تر از محورهای عمودی انجام می گیرد. هوای تهویه شده به زیرزمین منتقل شده و به منظور کاهش دمای محیط آن را خنک می کند تا شرایط کار بهبود یابد، این عمل در حالی انجام می گیرد که هوای فشرده شده جهت حفاری صخره و دیگر کارهای استخراج مورد نیاز می باشد.
 
در انتهای پروسه، آب خنک می بایست به سطح زمین جهت استفاده مجدد برگشت داده شود. از آنجایی که که ایمنی معدنچیان امری حیاتی و کلیه جزئیات حفاری زیرزمین منوط به رعایت بیشترین قوانین ایمنی سختگیرانه می باشد، نقایص لوله ها غیر قابل چشم پوشی می باشند. در آن زمان لوله های فولادی علیرغم عدم مقاومت در مقابل رطوبت بالای سطوح زیرزمینی و خورندگی آنها در شرایط اسیدی جهت کاربرد در حوزه مذکور ترجیح داده می شدند.
در اواسط سال 1970 میلادی تصمیم گرفته شد که لوله های PVC وارد این بازار شوند.
 
 
 
 
 
 
لوله های تحت فشار آب معدنی (مورد مصرف در معادن)  PVC - فرضیات طراحی


لوله های معدنی پی وی سی به دلیل اینکه در مقابل حرارت عایق هستند نسبت به لوله های فولادی برتری داشتند. این به معنای صرفه جویی در انرژی است، چون جهت خنک کردن مجدد آب و رساندن آن به دمای 5 در جه ی سانتی گراد توان کمتری مصرف می شود. در آن زمان بود که توسعه و پیشرفت های پلیمر آغاز و در طی چندین سال ادامه یافت و منجر به ایجاد ماده ای که خواص آن برای پیشرفت های بعدی یعنی تولید لوله های با تنش طراحی بالاتر
(PVC-M) ضروری بود.
 
o   خواص PVC به صورت ویژه عبارت است از K-value، دانسیته ظاهری، CPA (جذب نرم کننده های سرد یا خلل و فرج) 1 و پایداری حرارتی.
o   اصلاح کننده های ضربه متنوع با توجه به انبارش لوله و شرایط آب و هوائی در محیط بیرون
o   میزان افزودن اصلاح کننده های مذکور
o   شرایط اکسترود کردن برای بهینه کردن فرآیند و چقرمگی لوله.
o   توسعه روش اتصال مناسب
o   دستورالعمل های آزمون جهت تعیین کیفیت عواملی مانند استحکام، سفتی(چقرمگی) و پایداری لوله.
o   گردآوری استاندارد لوله جهت کار در معادن که باید مورد قبول صنعت واقع شود.
 
پلی اتیلن کلرینه شده (CPE) به عنوان اصلاح کننده ضربه جهت ایجاد بهترین تعادل در خواص و سهل کردن فرآیند، انتخاب شد. فرمولاسیون اولین لوله های PVC تحت فشار که جهت خنک کردن آب مورد استفاده قرار گرفت شامل Phr 12 اصلاح کننده بود که این مقدار متعاقباً برای افزایش استحکام بلند مدت به  phr 10 کاهش یافت و پس از آن باز هم مقدار اصلاح کننده در عین حفظ چقرمگی قابل قبول و تنش شکست 50 ساله ی 25 مگاپاسکال کاهش پیدا کرد.

 
یک پلیمر خاص گرید لوله توسعه یافت و همچنین روادارای های محدود برای خواص پلیمر مقرر گردید.  دماهای بالاتر اکستروژن ،تنش برشی بیشتر برای رسیدن به سطح قابل قبولی از همگنی مواد و در نهایت ژلینگی(پخت مناسب) پلیمر جهت بهینه شدن چقرمگی و بهبود پایداری حرارتی پلیمر لازم است.
لوله های مورد استفاده در معدن توسط قلاب های فلزی و زنجیر در کنار جاده ها معلق می شوند و کوپله (مادگی) های لوله که مقاوم به فشار محوری انتهایی می باشند، می توانند فشار 16 بار و بیش از آن را که در معدن مورد استفاده قرار می گیرد، تحمل کنند. کوپله لوله با لوله های فولادی و اتصالات استاندارد مورد استفاده سازگار می باشد، همچنین سطح داخلی آن را رزوه دار (دندانه دار) می کنند که با تماس مکانیکی به انتهای لوله وصل شود و یک اتصال آب بندی شده را به وجود می آورد. واشرهای لاستیکی استاندارد و مهارکننده جهت اتصال لوله ها مورد استفاده قرار  می گیرند. (آب بند بودن یک اتصال را تأمین می کنند.)
 
 
آزمون های ضربه استاندارد برای تعیین ویژگی های چقرمگی این لوله ها کافی نمی باشد و آزمون ضربه با سرعت بالا (20 متر بر ثانیه ) برای مشخص کردن خواص چقرمگی لوله می بایست توسعه یابد.

آزمون شامل سقوط ضربه زننده های فولادی تا جرم30 کیلوگرم از ارتفاع 20متری روی لوله می باشد که انرژی معادل 5000- 600 ژول را بسته به اندازه لوله بر آن وارد می کنند. نقص یا شکست چقرمه شاخص مورد نیاز این آزمون می باشد. این خواص چقرمگی ویژه برای جلوگیری از بروز شکست ترد لوله ها در اثر تمرکز تنش، به ویژه در انتهای لوله که فولاد سخت وجود دارد، ضروری است.

لوله های (PVC-M) پی وی سی اصلاح شده به طور گسترده ای در محیط های معدن برای مدت 25 سال با موفقیت کار شده اند.خواص این ماده با فرمولاسیون آن رابطه مستقیم دارد که آن را برای کاربردهای متنوع مورد تقاضا پوشش می دهد.

دوام در چندین معدن، جایی که لوله های PVC بعد از گذشت زمان برای استفاده مجدد خارج شده اند،اثبات شده است. در صورتیکه این حالت در لوله های فولادی به دلیل زوال و فناپذیری آن ها در برابر خوردگی و فرسایش، وجود ندارد. تنش طراحی برای لوله های معدن PVC-M به 5/12 مگا پاسکال براساس فاکتور ایمنی طولانی مدت 2  که به وسیله صنعت قابل پذیرش می باشد، افزایش یافته است.

ادامه دارد...

تهیه و تنظیم از :
 مانا سادات مولایی 


منبع:M A Osry
www.plastemart.com
برچسب: تکنولوژی فرآیندی, پلی وینیل کلراید, ترموپلاست, لوله های PVC-O, لوله های PVC-M, خواص پی وی سی , لوله ی پلی اتیلن, دانسیته ی ظاهری , لوله ی تحت فشار, آزمون شربه

فرم ارسال نظر

ارسال نظر

نام:
 
آدرس ایمیل:
پیام:
 
    
عبارت امنیتی:
 

نظرات

موردی یافت نشد !
تصویر موجود نمیباشد