مقایسه لوله پلي‌اتيلن و لوله های GRP

مقایسه لوله پلي‌اتيلن و لوله های GRP

مقایسه لوله پلي‌اتيلن و لوله های GRP

نتایج استنباط شده ذیل، پس از آزمايشات عملي انجام شده آزمايشگاه مهندسي پلاستيك و انیستیتو پلاستیک پایپ  و انستيتو مواد مركب ساختاري SCI   كه همگي از  مراكز تحقيقاتي ايالات متحده مي‌باشند بدست آمده است . در این  آزمایشات ويژگي هاي ساختاري و عملكرد كوتاه مدت و بلند مدت لوله های پلی اتیلن HDPE  و لوله هایGRP  و نيز مقايسه استانداردهای   AWWA در  مورد لوله های پلی اتیلن ( AWWA  C906 )  و برای لوله هایGRP    ( AWWA C950)  مورد بررسی قرارگرفته است.

جهت مقايسه منطقي در آزمايشات از مطلوب‌ترين جنس پلي‌اتيلن فشرده يعني نوع PE100 به تصريح استاندارد AWWA C906 استفاده شده است. همچنين لوله‌هاي سايز 150 و 600 ميليمتر در هر دسته مورد مقايسه قرار گرفته‌اند.

1-استحکام کششی

استحكام كششي لوله پلی اتیلن حدودا بيش از 24 برابر لوله GRP مي باشد )شكل ١( برخلاف  لوله GRP، لوله‌هاي پلي‌اتيلن در مقادير تنش كششي   دچار خزش مي‌شوند. در اینگونه موارد لوله GRPاز خود رفتار داکتیل نشان می دهد و می شکند.
هنگام كاهش سرعت بارگذاري روي لوله پلي‌اتيلن، يا هنگامي كه لوله تحت بار ثابت براي مدت زمان طولاني قرار مي گيرد، مولكول‌ها فرصت جداشدن و آزاد شدن از يكديگر را دارند كه اين امر باعث تقليل تنش مورد نياز براي تغيير شكل و جلوگیری از عدم شکست می شود که دامنه کاربرد آن را برای اجرای پروژه های زیرزمینی با ریسک جابجائی زمین و یا ناصاف بودن آن ساده تر و کاربردی تر می نماید.

2- مقاومت فشاري

مقاومت در مقابل فشار هيدرواستاتيك تركيدگي لوله پلی اتیلن بسیار بیشتر از لوله GRP است. (شكل 3).

مستقيم‌ترين روش جهت اندازه‌گيري مقاومت لوله مقابل فشار، تست هيدرواستاتيك است. تمامي لوله‌هاي پلی اتیلن كه تا مرحله شكست تحت فشار قرار گرفتند فقط دچار ترك به طول ٣٧ تا ١٠٠ سانتيمتر شدند درحالي كه تمامي لوله‌هاي GRP در این فشار می شکنند. 

افزايش دائمي قطر نمونه‌هاي پلي‌اتيلن پس از آزادشدن فشار داخلي و پايان تست در جدول 1 آمده است.

لوله های پلی اتیلن می تواند تا فشار  10 mpa را تحمل نماید و در برابر تغییرات زمین شناسی و زلزله بسیار مقاوم می باشد .ولی لوله های GRP در بربر این تغییرات بسیار شکننده هستند. هيچ لوله GRP  توليد نشده است كه قادر به تحمل فشار اسمي به بزرگي فشار اسمي قابل تحمل توسط لوله پلی اتیلن باشد.

3- استحكام ضربه

استحكام ضربه لوله پلی اتیلن  بسیار بیشتر از لوله GRP است. استحكام ضربه يكي ديگر از مشخصات مهم انتخاب لوله است. اين ويژگي بيشتر از ساير خواص، در شرايط حمل و نقل و نصب موثر است.

شكل 5 استحكام ضربه لوله پلي‌اتيلن را با لوله GRP  مقايسه مي‌كند. آزمايشات به هر دو روش شارپي و ايزود و در دمـــاي 2±21 درجه سانتيگراد انجام شده است.

4- سازگاری با محیط زیست

تولید لوله های پلی اتیلن هیچگونه آثار زیست محیطی ندارد و لوله های پلی اتیلن نیز در مقابل حمله میکرو ارگانیسم ها مقاوم می باشند چراکه پلی اتیلن ماده تغذیه کننده ای برای آنها نمی باشد.

با توجه به استفاده از الیاف شیشه در تولید لوله های GRP می تواند  به محیط زیست صدمه بزند ولی لوله های پلی اتیلن به عنوان لوله های دوستدار محیط زیست قلمداد می شوند.

5-  مقاومت در برابر مواد شیمیائی

لوله های پلی اتیلن از مقاومت قابل توجهی در مقابل مواد شیمیائی آلی و غیرآلی برحوردار می باشد از این منظر  لوله های    GRP   بخاطر استفاده از مواد رزینی از مقاومت کمتری نسبت به مواد پلی اتیلن برخوردار می باشد

 

6- شرايط بستر سازی

نظر به ضعف ذاتي لوله‌هاي GRP، شرايط بستر در مورد اين نوع لوله بسيار مهمتر از لوله پلی اتیلن  مي‌باشد. بستر مناسب براي كنترل اعوجاج كه تنها معيار طراحي لوله های GRP در مقابل بارهاي خارجي است مورد نياز است. استاندارد كارگذاري لوله های GRP بيان مي‌دارد كه بستر لوله بايد شامل ريزترين ذرات ممكن خاك باشد كه بستگي به قطر لوله دارد. بنابراين خاك اطراف لوله بايد بقدري فشرده باشد كه نيروهاي جانبي را به صورت كاملاً يكنواخت به لوله اعمال ننمايد. همچنين خاك بايستي عاري از هرگونه مواد آلي باشد.

كف بستر بايد مسطح و عاري از سنگ‌هاي بزرگ و كلوخه باشد چون اين سنگ‌ها باعث كاهش استحكام در اثر ايجاد سايش و خراش لوله مي‌گردند. لازم به يادآوريست بسياري از اين تمهيدات در عمل فراهم نمي‌گردد. برعكس بدليل استحكام ذاتي لوله های پلی اتیلن  كف مسطح بدون خاك‌ريزي يا كف مسطح با خاك ريزي سبك براي بسياري از كاربردها در مورد لوله های پلی اتیلن كافي است. هرچند عدم رعایت این نوع ترانشه گذاری نیز مشکلی برای لوله های پلی اتیلن فراهم نمی نماید.

7- اتصالات و قطعات 

اتصال پذیری لوله پلی اتیلن ، ارزانتر و سريعتر از لوله GRP است. چون سریعتر آب بندی می شود و نشتی ندارد و سرعت پروژه را افزایش می دهد ضمن اینکه استفاده از چسب برای اتصال لوله های GRP با اتصالات عمر و استحکام این اتصالات را پائین می آورد و با کوچکترین تغییری شروع به نشتی می نماید.

این مشکل به عنوان یک از یزرگترین مسائل مدیران اجرائی در پروژه های لوله کشی با لوله های GRP می باشد که آنها را برای اجرای یک خط لوله بدون نقص دچار مشکلات زیادی می نماید. با استفاده از مواد پلی اتیلن امکان ساخت انواع اتصالات وجود دارد که با استفاده از انواع روشهای جوشکاری می تواند خط لوله مطمئنی را طراحی و اجرا نمود.

8- شناوري و اجرای پروژه های دریائی

لوله پلي‌اتيلن روي آب شناور مي‌شود. بنابراين هنگامي كه احتمال آمدن سيل در بستر لوله مي‌رود يا سطح آب‌هاي زيرزميني در محل بالاست، تمهيدات خاصي بايستي انديشيده شود.

به اين منظور لوله بايستي مهار شود. اما لوله های GRP با توجه به ماهیت شکننده بودن امکان شناوری را ندارند و عملا استفاده های در پروژه های دریائی ندارند

9- اثر خراشيدگي

در مقايسه با لوله GRP، پلي‌اتيلن ماده بسيار نرمتري است. بنابراين در مقابل خراش‌ها و ساير صدمات ايجاد شده در حين حمل و نقل کمتر آسيب‌پذيرتر مي‌باشد. در استاندارد لوله GRP علاوه بر الزام بر عاري بودن لوله از ترك، بريدگي، سوراخ، حفرات، ناخالصي‌ها يا ساير نقايص، تاكيد شده است كه خراش‌هايي عميق‌تر از ١٠ درصد ضخامت جداره بحراني بوده و لوله با چنين خراش‌هايي قابل استفاده نمي‌باشد و بايستي تعويض شود.

به‌دليل استحكام لوله پلی اتیلن  علاوه بر كاهش احتمال ايجاد اينگونه صدمات، خراش روي لوله تاثير چنداني بر استحكام آن ندارد.اما کوچکترین ضربه به لوله GRP می تواند کیلومترها کار اجرا شده را نابود نماید.

10- سهولت حمل و نقل

با توجه به مقاومت در برابر ضربه و سهولت بارگذاری و سهولت در جابجائی لوله های پلی اتیلن حمل و نقل این نوع لوله ها بیشتر بوده و درصد از بین رفتن لوله در اثر حمل و نقل صفر بوده و این نوع لوله ها ضایعات حمل و نقل ندارد.