سرویس ترجمه انجمن لوله و اتصالات پی وی سی:

ترجمه: فهیمه سلطانپور (کارشناس آزمایشگاه آزمون دانا پلاستیک)

در بخش نخست این مقاله علاوه بر شرح کوتاه، چکیده و مقدمه مقاله، موضوع آبرسانی آشامیدنی نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اینک بخش دوم و پایانی این مطلب علمی پیش روی شما است.

برای دسترسی به بخش اول مقاله اینجا را کلیک کنید.

توزیع گاز:

بعد از صنعت آب ، صنعت گاز در هلند نیز به استفاده از لوله های پی وی سی برای توزیع گاز پرداختند.(شکل6). در این صنعت نیز تجربیات، رضایت بخش بوده است. اگرچه در بعضی از موارد میعانات گازی در خط لوله و تنش های شدید به علت عدم دقت در نصب، ترکچه های ریز ( crazing) در تعداد کمی از لوله های U-PVC به وجود آورده است. برای غلبه بر این مشکل، صنعت گاز هلند و تولیدکنندگان، با اضافه کردن موادی همچون آکریلیک و  پلی اتیلن کلرینه شده لوله های پی وی سی چقرمه(ductile) تولید کرده اند.

در بخش های دیگر جهان مثل ایرلند، جنوب آفریقا، استرالیا و غیره از این لوله های چقرمه (ductile) برای آبرسانی استفاده می شود.

شکل 6-مواد استفاده شده در شبکه توزیع گاز هلند

WOLTERS یک مقایسه ای از لوله های پلاستیکی استفاده شده در گاز رسانی ارائه کرده که نشان می دهد قیمت سیستم های پی وی سی حدود 25 درصد کمتر از دیگر مواد پلاستیکی می باشد و همچون آب، گزارش ها برای انتقال گاز با استفاده از لوله های PVC-UوPVC-M  در هلند نیز عالی بوده است.

شکل7: تعداد تعمیرات به ازای 100 کیلومتر در شبکه انتقال گاز

کاربرد فاضلابی

 زمانی که شهرداری ها کاربرد لوله های پی وی سی در آبرسانی را دیدند، شروع به استفاده از این لوله ها برای کاربردهای فاضلابی(غیر فشاری) کردند. برای کاربردهای تحت فشار، طراحی به سرعت توسط طراحان بکار گرفته شد ولی برای کاربردهای بدون فشار، کمی پیچیده تر بود. طراحان از طرحی براساس ظرفیت تحمل بار لوله ها در مقابل خاک و بار ترافیکی استفاده کردند که روش صحیحی برای لوله های سخت می باشد

Wavin از سال 1957 و KOMO شروع به اندازه گیری گسترده برای بررسی رفتار لوله ها در خاک و تعیین مقدار بهینه سفتی در لوله های مدفون کردند. روابطی بین نوع خاک، نوع نصب و سفتی لوله ارائه شد. ولی در نهایت، سفتی به عنوان مهم ترین پارامتر در نظر گرفته شد

Jan Malin  بر روی طراحی لوله های مدفون با استفاده از فرمول SPANGER کار کرد. بعد از مقایسه ی نتایج اندازه گیری شده با نتایج محاسبه شده، او نتیجه گرفت که حتی بعد از تنظیم مدول خاک برای شرایط تنش واقعی، اختلافی بین تغییر شکل محاسبه شده و اندازه گیری شده وجود دارد که ناشی از نقش نحوه اجرا ( workmanship)  می باشد.

سپس در شرکت teppfa مطالعاتی بر روی لوله های مدفون صورت گرفت. آنالیزهای WAVIN/KOMO و MOLIN نشان می دهد که نحوه اجرا ( workmanship) و نوع خاک مهم ترین پارامترها هستند. در کنفرانس لوله های پلاستیکی در مونیخ، توضیحاتی در مورد اینکه رفتار لوله های انعطاف پذیر چگونه است، و لوله های خیلی سخت، انحرافات بیشتری را نسبت به شیب طراحی خواهند داشت که بر عملکرد هیدرولیکی سیستم تاثیر می گذارد. این مطالعات اطلاعات زیادی را درباره عملکرد لوله های سخت نسبت به لوله های خیلی سخت نشان می دهد. یک مطالعه ی مقایسه ای در مورد عملکرد لوله های انعطاف پذیر نسبت به لوله های سخت منتشر شده، حاکی از آن است که نقص های به وجود آمده در سیستم های فاضلابی لوله های انعطاف پذیر، بسیار کمتر از سیستم های لوله گذاری سخت بوده است.

در شکل 8 تاثیر سفتی لوله و تغییر شکل لوله نسبت به فرونشست لوله داده شده است. مطلوب ترین سفتی در تغییر شکل های کم و فرونشست  کم در محدوده ی  4-6 کیلوپاسگال می باشد. لوله های سخت تر تغییر شکل کمتری نشان می دهند، اما فرونشست بالاتر که منجر به انحراف از شیب طراحی می شود.

شکل 8-تاثیر سفتی لوله بر انحراف(تغییر شکل) و فرونشست

توسعه لوله های پی وی سی فاضلابی طی چندین مرحله صورت گرفته است. اولین تولید، لوله هایی با دیواره سخت بود و در سال 1978، اولین لوله با دیواره ساختمند با نام Wavihal ارائه شد. سپس در نیمه دهه هشتاد، دو توسعه دیگر با نام های rib  Ultra  و دیواره لوله های چند لایه به وقوع پیوست. سپس لوله های پی وی سی دو جداره ارائه شد. شکل 9 مروری از لوله های پی وی سی در کاربرد فاضلابی را نشان می دهد.

شکل 9:رشد و توسعه ی  لوله های فاضلابی

لوله ها با لایه های داخلی و خارجی صاف، دارای سفتی شعاعی پیوسته در طول لوله می باشند. لوله های دو جداره دارای سفتی متفاوتی  هستند. در قسمت های برآمده (corrugation) دارای سفتی بالا و در قسمت های گودی دارای سفتی کم می باشند. با این حال به دلیل مدول نسبتا بالا یانگ و حداقل ضخامت لایه درونی تحت استاندارد EN13476، رفتار این لوله ها همچون لوله های با سفتی پیوسته عالی بوده است و مقدار K این لوله ها همچون لوله های دیواره سخت و چند لایه پی وی سی می باشد.

بررسی دوام لوله ها

چندین مطالعه بر روی دوام لوله های آبرسانی و فاضلابی انجام شده است. در این مطالعه ها لوله ها حفر شده اند  و سپس در  آزمایشگاه  تست شده اند. در همه ی مطالعات، به نتایج زیر رسیده اند،که لوله های پی وی سی قدیمی، دارای نتایج رضایت بخشی هستند. جایی که لوله ها با یک شکاف تیز بارگذاری می شوند. نشان می دهد که مقاومت در برابر سایش عالی است حتی تحت این موقعیت سنگین غیر معمولی، هیچ علامتی از سایش پیدا نشده است. اگرچه لوله هایی با درجه ژل شدگی کم، بخشی از مطالعه ما بودند، اما این لوله ها در طول بیش از 30 سال به خوبی کار کردند.

با این وجود واضح است که ژل شدگی مواد لوله به مقدار کافی یکی از پارامترهای کلیدی ست حتی اگر لوله ها به خوبی نصب نشوند، بدون هیچ مشکلی می توانند به مدت 100 سال کار کنند. سایر مطالعات گسترده ای که توسط TNO انجام شده ست، نشان می دهد که لوله های PVC دارای طول عمر بیشتری  نسبت به عمر طراحی 50 ساله پیش بینی شده، می باشند.

اقتصاد مدور

در اوایل دهه هشتاد برنامه بازیافت بر روی انواع مواد آغاز شد. انجمن لوله های پلاستیکی هلند شروع به جمع آوری مواد استفاده شده و باقی مانده پی وی سی کردند. با شستن و آسیاب کردن آنها، در لوله های چند لایه فاضلابی و زهکشی استفاده کردند. سیستم های مشابه در کشورهای دیگر اروپایی اجرا شد. در آزمایشگاه های WAVIN مطالعه بر روی رفتار زنجیره های مولکولی پی وی سی در طول چندین بار بازیافت مورد مطالعه قرار گرفت. در این بررسی لوله های کوچکی تولید وسپس بازیافت شدند و دوباره اکسترود شدند تا از لحاظ کاهش وزن مولکولی بررسی شوند. با توجه به وزن مولکولی ثابت، چندین بار آزمایش بازیافت انجام شد و در مجموع 12 چرخه انجام شده است. در طول این چرخه ها، به جز مقداری روان کننده در سه چرخه ی نهایی، هیچ افزودنی دیگری نیاز نبوده است. بدین ترتیب PVC برای استفاده مجدد در سیستم های لوله کشی، مناسب می باشند. در طول سال های اخیر، فن آوری های جداسازی، شستشو و آسیاب کردن و همچنین تکنولوژی برای حذف ناخالصی ها، دارای پیشرفت های بسیاری بوده است.

پیشرفت و تحولات

تحولاتی دیگر در لوله های پی وی سی ، فرایند تولید لوله های OPVC می باشند. لوله های پی وی سی آرایش یافته دارای مقاومت بالایی می باشند. یک لوله با مواد قوی تر به معنای استفاده کمتر از منابع زمین ، انرژی کمتر برای تولید و انتشار کمتر گاز دی اکسید کربن می باشد.

در سطح لوله های چند لایه، تکنیک فوم های بهبود یافته در چند سال اخیر توسعه یافته است و در زمینه استفاده از مواد بازیافتی، تکنولوژی هایی برای انتخاب پی وی سی تمیز و محدود کردن ناخالصی هایی که ممکن است با جمع آوری و شکستن و خرد کردن مواد همراه باشد، بیشتر توسعه یافته است.

نتایج:

بیش از 80 سال است که لوله های پی وی سی در انواع مختلف کاربردهای مدفون به صورت تحت فشار و بدون فشار استفاده شده است بر اساس تحقیقاتی که توسط محققان صورت گرفته، به نتایج زیر رسیده اند:

1- لوله های پی وی سی که با کیفیت خوب تولید شده اند، دارای طول عمر بیش از 100 سال در همه ی کاربردها می باشند.

2- لوله های پی وی سی آبرسانی در صنعت آب آشامیدنی هلند دارای عملکرد عالی بوده و همچنین طبق بررسی های صورت گرفته، نیاز به تعمیر لوله های پی وی سی در کشورهای آلمان و کانادا و آمریکا بسیار کم بوده است.

3- اگرچه تاکنون تنها کشور هلند است که از لوله های پی وی سی در صنعت گاز استفاده می کند، اما نتایج حاکی از آن است که در این صنعت نیز، میزان تعمیر این لوله ها  نسبت به سایر مواد دارای کمترین میزان می باشد. اولین نوع پی وی سی مورد استفاده در این صنعت UPVC بوده که در اواسط دهه هفتاد، پی وی سی های اصلاح شده در برابر ضربه مورد استفاده و نصب قرار گرفت. تفاوت بارز لوله های UPVC و پی وی سی اصلاح شده  PVC-M, PVC/CPE)) در آن است که تعداد تعمیرات در پی وی سی اصلاح شده تقریبا صفر است. 

4- لوله های پی وی سی که برای کاربردهای فاضلابی ثقلی استفاده می شوند، دارای سفتی در رنج 1 و 2 و 4 و 8 کیلو پاسگال می باشند. مطالعات گسترده ای در مورد اثر متقابل لوله های مدفون در خاک صورت گرفته، حاکی از آن است که  4 کیلوپاسگال سفتی بهینه تری می باشد و امروزه سفتی 4 -8 کیلوپاسگال به طور مکرر استفاده می شوند.

5- پیشرفت های بسیاری در محصولات پی وی سی بوجود آمده که شامل تولید مواد اولیه به طور مثال با مقدار k بالاتر، بهبود پایدار کننده های اصلاح یافته و بهبود فرایند بوده است. در سیستم های لوله گذاری، پی وی سی اصلاح شده، سبب افزایش انعطاف پذیری لوله ها شده است و پس از آن پیشرفت های چشمگیری بر روی لوله های opvc  انجام شده که سبب افزایش استحکام مواد لوله به میزان دو برابر و مقاومت به ضربه شده است. این توسعه ها به شرکت های آب کمک می کند تا هزینه ها را تحت کنترل یا حتی پایین تر نگه دارند. در کاربردهای فاضلابی، چندین لوله یا ویژگی های جدید ارائه شده است. در تمام این پیشرفت ها، تمرکز بر ارائه یک راه حل قوی و ارزان قیمت و پایدار برای مشتری بوده است.

6- در طول بیش از 25 سال، با استفاده دوباره از مواد پی وی سی تجربیات زیادی بدست آمده است که مواد می توانند چند بار بازیافت شوند و بارها مورد استفاده دوباره قرار می گیرند.