لوله های پلی اتیلن

بررسی پارامتر گسستگی و شکست در لوله های پلی اتیلن

 

لوله و اتصالات پلی اتیلن (PE) به شکل گسترده در شبکه های توزیع گاز طبیعی و آبرسانی با ایمنی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این لوله ها موجب کاهش هزینه ها می شوند، لذا از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه هستند. مهم ترین دلایل استفاده از انواع لوله پلی اتیلن در صنایع عبارت است از:

  • تولید اقتصادی لوله پلی اتیلن در حجم زیاد؛ تولید به روش اکستروژن و قالب گیری تزریقی
  • انعطاف پذیری بالا
  • طراحی چند منظوره لوله، اجزای آماده برای مونتاژ خط لوله، کوپلرها و اتصالات
  • قیمت پایین لوله پلی اتیلن و اتصالات
  • سبکی وزن، سهولت در حمل و نقل و راه اندازی شبکه لوله
  • انعطاف پذیری بالا / سهولت در نصب و اتصال لوله بدون ایجاد درز یا شکاف بر روی دیواره و عدم ایجاد نشتی
  • سهولت در اتصال (در مقایسه با سیستم های لوله های فلزی)
  • مقاومت بالا در برابر خوردگی و شیمیایی
  • قابلیت ایجاد یک محیط بیولوژیکی بی اثر یا خنثی (عدم رشد میکروارگانیسم ها بر روی لوله)
  • سختی بالا، مقاومت به ضربه، مقاومت سایشی و دوام طولانی مدت، طول عمر فنی لوله پلی اتیلن با بیش از 50 سال عملکرد عالی
  • عملکرد خوب لوله های پلی اتیلن در دماهای پایین
  • جوشکاری فیوژن بدون نشتی از محل اتصال، کاهش در هزینه های تعمیرات و نگهداری
  • اصطکاک کم
  • دوستدار محیط زیست و قابلیت بازیافت

امروزه پلی اتیلن ( PE ) ماده ای است که دربرگیرنده خواص منحصربه فردی نظیر استحکام، سختی و دوام است که باعث می شود محصولات کاملاً مهندسی شده، بخصوص در صنعت لوله های گازرسانی به بازار عرضه شوند.شکست در لوله های پلی اتیلن اکثراً به نسل قدیمی لوله ها مربوط می شود. خواص لوله های قدیمی تر، بهینه سازی نشده بودند به همین دلیل مقاومت لوله ها بسیار پایین بود. عامل دیگری که در ایجاد شکست لوله پلی اتیلن دخالت داشت، خطاهای انسانی بود که اغلب در زنجیره تولید کالا در کارخانه و اجرای لوله کشی رخ می داد.حالت کلی که برای واژه گسستگی و شکست در لوله پلی اتیلن مطرح می شود عموماً با نام “رشد آرام ترک” بیان شده و با نماد اختصاری “SCG” نمایش داده می شود. این تغییرات در دیواره لوله پلی اتیلن و در مقیاس میکروسکوپی ایجاد می شوند. ترک های ریز که بعضاً با چشم غیر مسلح قابل رؤیت نیستند موجب افزایش استرس روی لوله خواهند شد. این شکست های مکانیکی شکننده معمولاً شكستگی هایی هستند كه به طور موازی با جهت اکستروژن لوله قرار گرفته اند. ترکهای متعدد و بسیار ریزی نیز می توانند بر روی سطح خارجی یا داخلی لوله ها ایجاد شوند؛ دلیل اصلی ایجاد این نوع ترک، تنش های ثانویه مانند خمیدگی یا ضربه می باشند. شکست لوله پلی اتیلن در محل جوش، ناشی از میزان و شدت استرس ایجاد شده بر لوله است.همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است شکاف های شکننده ایجاد شده معمولاً صاف، بدون تغییر شکل ظاهری و بدون هیچ گونه اثری در دیواره لوله ایجاد شده اند.

نقص در قابلیت انعطاف پذیری لوله پلی اتیلن هنگامی که لوله تحت فشار باشد، منجر به تمایل مواد به تغییر شکل در مقیاس بزرگ شده که از لحاظ ساختاری، غیر قابل برگشت می باشد. این مکانیزم منجر به گسترش موضعی بخش دیواره و شکست نهایی ناحیه تغییر شکل داده شده می شود؛ این مسأله را می توانید در شکل زیر به خوبی مشاهده نمایید.

خزش لوله پلی اتیلن زمانی رخ می دهد که لوله در معرض یک تنش کششی قرار گیرد؛ تنش ها معمولاً متغیرهایی وابسته به زمان هستند و تغییر شکل ایجاد شده در لوله پلی اتیلن، غیر قابل برگشت است. پارگی خزشی، پایان فرآیند خزش لوله است و زمانی رخ می دهد که لوله تحت فشار ثابت کششی شکسته شود. خزش در لوله پلی اتیلن، زمان تخریب لوله در اثر این تنش را اندازه گیری می کند. دلایلی که باعث ایجاد پارگی خزش در لوله پلی اتیلن می شود عبارتند از:·       درجه حرارت·       میزان تنش·       خستگی·       محیط شیمیایی شکل زیر نمونه ای از پارگی خزش در لوله انتقال گاز است.

ساختار مولکولی، درجه بلورینگی مواد پلیمری، تخلخل کریستال ها و آمورف ها به عنوان پارامترهای مکانیکی نقش مهمی در گسستگی و شکست لوله پلی اتیلن دارند. برخی از شکست ها در لوله های پلی اتیلن مربوط به ضعف مواد پلیمری و انجام واکنش های اکسیداسیون حرارتی در آن می باشند.

شکل زیر نمونه ای از رشد سریع ترک یا (RCP) در لوله های پلی اتیلن را نشان می دهد که از مواد پلیمری MDPE با مقاومت بسیار کم ساخته شده اند.

رشد سریع ترک یا (RCP) در اثر ضربه های ناگهانی با سرعت بالا و یا وارد شدن یک پالس فشار قوی بر لوله اتفاق می افتد. هنگامی که رشد سریع ترک در طول لوله پلی اتیلن آغاز می شود، پارگی ها با سرعت بالا در طول لوله و در فاصله های قابل توجهی حرکت می کنند؛ این عمل تا زمانی که انرژی ذخیره شده از منبع فشار موجود برای ترک های سریع تر آزاد شود ادامه دارد. عوامل مؤثر در رشد سریع ترک و ایجاد گسستگی و شکست در لوله های پلی اتیلن عبارتند از:

§      قطر لوله – هر چه  قطر خارجی لوله افزایش یابد، احتمال RCP افزایش می یابد.§       فشار عملیاتی – با افزایش در فشار خط لوله احتمال RCP افزایش می یابد§       دمای کاری – با کاهش دما احتمال RCP افزایش می یابدمقاومت لوله در مقابل ضربه شکستگی و مقاومت در برابر RCP

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن