هنر مهندسی

وبلاگ با ارائه مقالاتی در زمینه مهندسی مکانیک و ساخت وتولید فعالیت خواهد کرد.

کامپوزیت ها
ساعت ٢:٥۳ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ٢٥ امرداد ۱۳٩٠  کلمات کلیدی: کامپوزیت ها


[1]

فصل اول

 

 

مقدمه:

در کشور عزیز ما
ایران ، بر اساس اصل اتکا بر مزیتهای نسبی2و رقابتی ، صنعت نفت به طور اعم و صنعت گاز به صورت اخص از جایگاه ممتاز و
پیشتاز برخوردار است. گاز طبیعی یکی از پاکترین و اقتصادی ترین سوختهای فسیلی
است.ارزش اقتصادی بالای این عنصر و منابع عظیم ان در کشور آنرا به یک منبع بالقوه
جهت رشد و توسعه اقتصادی کشور مبدل ساخت2ه است.

وجود بیش از 27
تریلیون متر مکعب ذخایر گاز طبیعی در کشور این امکان را فراهم آورده است که به این
سوخت خدادادی نگاه دقیق تری داشته باشیم.

ایران با داشتن 18
درصد از ذخایر اثبات شده گاز در جهان[2]
بعد از روسیه دومین پتانسیل گاز محسوب می شود.

با توجه به مسایل
زیست محیطی و صرفه اقتصادی ،در خارج از کشور نیز گاز طبیعی بازار مطلوبی دارد.
خوشبختانه جایگزینی گاز در بخشهای مختلف مصرف ، با روندی متناسب با رشد و توسعه
کشور به مراحل پایانی و تکوینی خود نزدیک می شود .

به این ترتیب تا
شروع همه جانبه ماموریت ویژه صنعت گاز در توسعه اقتصادی کشور دیگر زمانی نمانده
است و این صنعت می رود تا با ایفای نقش مسلم خود در توسعه به یکی از بزرگترین آرزوهای
ملی جامه عمل بپوشاند .

پس با توجه به
اهمیت گاز ، انتقال آن از اهمیت بیشتری برخوردار است. لذا مسیر انتقال گاز باید به
بهترین نحو ممکن ایجاد شود تا از ضریب ایمنی بالایی هم برخوردار باشد.

 

1-1- ذخایر زیر زمینی نفت و گاز

سوختهای فسیلی شامل نفت و گاز در عمق
سه تا چهار کیلومتری اعماق زمین و در خلل و
فرج لایه های آن و با فشار چند صد اتمسفر بصورت ذخیره میباشند.
گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به
همراه نفت تشکیل کانسار (معدن) می‌دهند. که در هر دو
صورت از نظر اقتصادی بسیار گرانبها می‌باشد. درصورت همراه بودن با
نفت گازها در داخل نفت حل می‌شوند، و عمدتا نیز
بهمین صورت یافت میگردد و در این رابطه مولفه های
فیزیکی مواد – حرارت و فشار مخزن تاثیرات مستقیم دارند و نهایتا
درصورت رسیدن به درجه
اشباع تجزیه شده و بلحاظ وزن مخصوص کمتر در قسمت‌های فوقانی کانسار و بر روی نفت یا آب به شکل گنبدهای گازی [3]قرار
میگیرند.گاهآ درمخازن گازهای محلول در
آب نیز مشاهده شده است .

گاز متان در حرارت و فشار موجود
درکانسارها متراکم نمیگردد
بنابراین همیشه بصورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند بشکل محلول در نفت در میاید . سایر اجزای گاز طبیعی
در مخازن نسبت به شرایط موجود در
کانسار در فاز مایع یا فاز بخار یافت میشوند. گازهای محلول در نفت بمثابه انرژی و پتانسیل تولیدمخزن بوده و حتی المقدور سعی میگردد
به روشهایی از خروج آنها جلوگیری
گردد ولی در هر حال بسیاری از گاز محلول در نفت در زمان استخراج همراه با نفت خارج میگردد .در سالهای پیش از انقلاب در صد
بالایی از آن از طریق مشعل سوزانده می
شد و بهدر میرفت ولی در سالهای بعد تا بحال بتدریج و با اجرای طرحهایی ازجمله طرح آماک از آنها به عنوان تولیدات فرعی استحصالی از
میادین نفت کشور بمنظور تزریق به مخازن
نفتی - تولید مواد خام شیمیایی و سوختی با ارزش استفاده می‌کنند.

1-1-1-
سیمای صنعت گاز ایران

ذخایر
نفت و گاز ایران در سال 81 معادل 270 میلیارد بشکه معادل نفت خام برآورد گردیده
است که 37 درصد ان به نفت خام و 63 درصد آن به گاز طبیعی اختصاص یافته است و48  درصد در مناطق خشکی می باشند. منابع و ذخایر گاز
طبیعی ایران عمدتا در مناطق جنوبی کشور و در نزدیکی آبهای خلیج فارس قرار گرفته
اند.

تولید گاز طبیعی در جهت پاسخگویی به
تقاضای داخلی و یا صادراتی عمدتا از منابع گازی مستقل انجام می گیرد و گازهای
همراه تولیدی از منابع مشترک نفت و گاز عمدتا جهت تزریق به میادین نفتی مورد
استفاده قرار می گیرند. بهره گیری از مزیت نسبی گاز طبیعی در جهت تامین انرژی داخل
کشور و نیز گسترش برنامه های مبادلات بین المللی گاز طبیعی در راستای ارتقای
جایگاه ایران در بازارهای بین المللی از اهداف مهم و استراتژیک صنعت گاز کشور در
آینده بشمار می رود.

با
توجه به روند مصرف گاز طبیعی در کشور سهم گاز طبیعی در سبد انرژی مصرفی کشور از 26
درصد در سال 1370 به 46 درصد در سال 80 افزایش یافته است ( و در مقابل سهم فراورده
های نفتی در این دوره از 64 درصد به 47 درصد کاهش یافت ) رشد مصرف گاز طبیعی در
ایران در طی دهه اخیر همواره بیش از رشد مصرف جهانی گاز بوده است. مصرف گاز طبیعی
در ایران در طی دهه 70-80 از متوسط رشد سالانه ای به میزان 12 درصد برخوردار بوده
است و این امر در حالی است که مصرف جهانی گاز در این دوره تنها دارای رشد سالانه
ای به میان 1.8 درصد می باشد.

در
راستای تحقق سیاست جایگزینی گاز با سایر حاملهای انرژی تلاشهای گسترده ای جهت
توسعه هر چه بیشتر سیستم گازرسانی در کشور انجام گرفته است شرکت ملی گاز ایران از
طریق ایجاد سیستم گازرسانی در بسیاری از مناطق مختلف کشور عهده دار تامین این هدف
می باشد. ویژگیهای سیستم گازرسانی در کشور متاثر از ویژگیهای خاص جغرافیایی میادین
نفت و گاز است و لذا با توجه به این امر در حال حاضر ایران از یک سیستم بهم پیوسته
گسترده گازرسانی برخوردار می
باشد توسعه این سیستم در جهت تحقق و هدف جایگزینی گاز با سبد حاملهای انرژی و در
راستای تامین امنیت عرضه انرژی همچنان در برنامه های آینده شرکت ملی گاز ایران مد
نظر خواهد بود.

1-2-
 پالایش گاز طبیعی

ظرفیت
پالایش و نم زدائی گاز طبیعی ایران با برخورداری از متوسط رشد سالانه 9 درصدی در
دهه اخیر در سال 1380 به 211 میلیون متر مکعب در روز رسیده است . با توجه به تمرکز
قابل ملاحظه میادین گاز کشور در مناطق جنوبی امکانات پالایشی و نم زدائی کشور نیز
عمدتا در این ناحیه مستقر می باشند.

پالایشگاه
بید بلند با ظرفیت 2بر اساس پیش بینی های انجام شده در برنامه پنج ساله توسعه
ظرفیت پالایش و نم زدائی گاز کشور در سال 1383 با متوسط رشد سالانه به میزان 18
درصد به 345 میلیون متر مکعب در روز رسیده بود. برخی از طرحهای پالایشی که طی
برنامه پنجساله سوم توسعه به اجرا در آمد به شرح زیر است:2/5 میلیون متر مکعب در
روز پالایشگاه فجر با ظرفیت 110 میلیون متر مکعب در روز و پالایشگاه سرخون با
ظرفیت 7/1 میلیون متر مکعب ظرفیت نم زدائی در مناطق جنوبی و پالایشگاه شهید هاشمی
نژاد با ظرفیت 44.5 میلیون متر مکعب در روز در شمال شرق کشور از جمله مهمترین
تاسیسات پالایشی کشور به شمار می روند.

احداث
پالایشگاه عسلویه به ظرفیت 75 میلیون متر مکعب در روز جهت بهره برداری از فازهای 1
و 2 و 3 پارس جنوبی که در حال حاضر در دست اقدام است و بهره برداری از فازهای 2و3
انجام گرفته است.

احداث
پالایشگاه دیگری در عسلویه به ظرفیت 50 میلیون متر مکعب در روز جهت بهره گیری از
فازهای 4 و 5 پارس جنوبی در سال 1384 به بهره برداری رسید.

احداث
پالایشگاه دوم بیدبلند به ظرفیت 56 میلیون متر مکعب در روز به منظور پالایش گازهای
حوزه پازنان ، گچساران و بی بی حکیمه این طرح در سال 1384 به بهره برداری رسید.

احداث
پالایشگاه پارسیان ( فاز اول ) به ظرفیت 55 میلیون در روز که در سال 84 به بهره
برداری رسید.

احداث
پالایشگاه پارسیان ( بخش اول از فاز دوم ) به ظرفیت 21 میلیون متر مکعب در روز که
در سال 81 به بهره برداری رسید.

احداث
پالایشگاه پارسیان ( بخش دوم از فاز دوم ) به ظرفیت 37.5 میلیون متر مکعب در روز
که تا دی ماه 86 به بهره برداری خواهد رسید.

احداث
پالایشگاه ایلام به ظرفیت 6.8 میلیون متر مکعب در روز جهت بهره برداری از منابع
گازی تنگ بیجار این پالایشگاه در سال 83 به بره برداری رسید.

1-3-  شرکت ملی گاز ایران

کاربرد
گاز طبیعی به عنوان سوخت حرارتی تنها قسمتی از موارد متنوع کارآیی این ماده
گرانقدر به شمار می رود. اهمیت اصلی و واقعی گاز طبیعی با توجه به ارزش افزوده
فراوان و قابلیت تبدیل به هزاران نوع کالای با ارزش اقتصادی در بخش صنعت و
پتروشیمی ظاهر می شود.

نیاز
روزافزون به گاز برای تامین انرژی و سوخت و همینطور ارز حاصل از فروش و صادرات
برای سرمایه گذاری و راه اندازی صنایع مادر و زیربنایی در کشور، اندیشه تمرکز
بخشیدن فعالیت های مرتبط با صنعت گاز را تقویت کرد و در این رابطه طبق اساسنامه
قانونی، شرکت ملی گاز ایران به عنوان یکی از چهار شرکت اصلی وابسته به وزارت نفت
جمهوری اسلامی ایران با سرمایه اولیه 25 میلیارد ریال در سال 1344 هجری خورشیدی
مطابق با 1965 میلادی تاسیس گردید.

این
شرکت از بدو تشکیل تاکنون متناسب با روند توسعه اقتصادی و اجتماعی کشور و بهره
گیری از گاز به عنوان یکی از منابع مهم در تامین سوخت و تولید انرژی و تحصیل بخشی
از ارز مورد نیاز تدریجا با قابلیتها و توانمندی ها و منابع و امکانات مختلفی از
جمله نیروی انسانی متخصص و کارآمد با دانش و بینش علمی و نظری و نیز ابزارآلات،
تجهیزات و ماشین آلات و کارگاه های متعدد و متنوع پیشرفته و مدرن برای اجرای
عملیات شرکت دست یافته، به طوری که امروز قادر است کلیه امور مربوط را مطابق با
استانداردهای معتبر بین المللی قابل قبول راسا انجام دهد.

1-4- توسعه صنعت گاز، چالش‌ها و راهکارها

در
حال حاضر گاز طبیعی نزدیک 25 درصد انرژی جهان را تامین می‌کند. با
توجه به مسائل زیست‌محیطی و کاهش ذخایر نفتی
جهان سهم این سوخت در سبد مصرف انرژی در حال افزایش
است، به نحوی که طبق گزارش انجمن جهانی انرژی حداقل تا سال 2020 گاز
طبیعی بهترین گزینه بعنوان سوخت جایگزین نفت
خواهد بود. این مسئله در کنار پتانسیل کشور در حوزه
گاز طبیعی، ما را با این پرسش روبرو می‌کند که راه استفاده درست از
منابع گازی کشور چیست
و چگونه می‌توان در عمل گاز را به ابزاری جهت توسعه کشور مبدل ساخت؟

تجربه صد سال تولید و فروش نفت و
مقایسه آن با عملکرد کشورهای موفق در این
عرصه نظیر نروژ نشان‌دهنده این مسئله است که برخورداری صرف از منابع اولیه ارزان عامل ترقی و توسعه نبوده و می‌توان گران‌قیمت‌ترین
منابع معدنی جهان را در اختیار
داشت و همچنان توسعه نیافته ماند.

توسعه صنعت گاز و استفاده بهینه از این نعمت الهی، نیازمند تغییر نگرش‌های مدیریتی و
سیاستهای تولید و مصرف است. اگر سیاست‌گذاری
در خصوص توسعه صنعت گاز بر طبق معیارها و روش‌های توسعه صنعت نفت صورت پذیرد، دور از ذهن نیست که در آینده­ای نه چندان
دور وزیر نفت کشور، صنعت گاز را نیز
فاقد توان تکنولوژیکی و توسعه متوازن بخواند.

در اینجا ، مشکلات موجود بر سر راه
توسعه هدفمند و صحیح صنعت گاز بررسی
شده و راهکارهایی جهت رفع این مشکلات ارائه گردیده است.

 

1-5- چالش‌های توسعه صنعت گاز:

بررسی سیاستهای
توسعه صنعت گاز نشان دهنده وجود مشکلات ساختاری کشور در استفاده از
فرصتهای پیش ‌رو است.
اصلی‌ترین مشکلات موجود را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد

 فقدان استراتژی جامع توسعه صنعت گاز که اولویت‌های موجود
در این زمینه و راهکارهای اجرایی جهت
دستیابی به آنها را برای دستگاههای درگیر مشخص کند و الگوی بهینه تولید و مصرف را تعریف نماید.

 نبود متولی مشخصی که با مطالعات جامع و
در نظر گرفتن کلیه جوانب
بر اساس استراتژی معینی توسعه صنعت گاز را مدیریت نماید.

 کمبود نیروی
انسانی متخصص در حوزه صنعت گاز و عدم سیاستگذاری صحیح برای آموزش
نیروی کارآمد و حفظ
این نیرو در بدنه صنعت گاز کشور

 اطلاع‌رسانی ناقص و عدم شفافیت برنامه‌ها و سیاست‌های اجرایی.

در ادامه به تبیین مشکلات فوق و ارائه
راهکارهای موجود می‌پردازیم:

 

1-6- فقدان استراتژی توسعه صنعت گاز

ایران یکی از بزرگ‌ترین کشورهای گازخیز
دنیا است که توان تولید آن
از نیاز تزریق به مخازن نفتی و مصرف داخلی بیشتر می‌باشد. گاز می‌تواند ماده اولیه تولید مواد پتروشیمیایی و پالایشی باشد و یا
به صورت مایع شده یا با خطوط لوله
صادر شود. تزریق گاز به منابع نفتی، می‌تواند با افزایش ضریب بازیافت از مخازن نفتی، علاوه بر افرایش ظرفیت تولید نفت در کشور،
گاز مخازن مشترک را ذخیره و صیانت نماید.

مصرف گاز در داخل کشور و جایگزینی آن
با فرآورده‌های نفتی نیز علاوه بر تامین
منابع زیست‌محیطی به بهینه‌سازی مصرف این فرآورده‌ها و نجات دولت از بار سنگین یارانه‌های موجود و مخارج سنگین واردات این
فرآورده‌ها به کشور خواهد انجامید.

نیاز کشورهای جهان به منابع انرژی در
کنار ذخایر عظیم گاز طبیعی در کشور
صحنه گفتمان اقتصادی سیاسی وسیعی را به سوی ما می‌گشاید و اهمیت استراتژیک ویژه‌ای را به منابع گاز ما می‌بخشد.

تامین گاز مورد نیاز، استحصال و
بهره‌برداری صحیح و به موقع از مخازن مشترک نظیر پارس جنوبی با هدف
تامین گاز مورد نیاز
و ایجاد توازن بین تولید و مصرف و نیز استفاده حداکثر از سهم خود در این میادین از دیگر ضروریات توسعه این صنعت است.

هر یک از این زمینه‌ها اهمیت خاصی در تامین منافع کشور داشته و باید در طرحی کلی
در خدمت توسعه ملی سازمان یابد. تا فرصت‌های موجود به بهترین
نحو مورد استفاده قرار گیرند.

بهره‌گیری از فرصتهای
موجود و نیز فرصتهایی که در آینده ایجاد خواهد شد، نیازمند برنامه‌ای جامع است که بر اساس مطالعات جامع فنی، اقتصادی و سیاسی
تدوین شده و با درنظر گرفتن پتانسیل‌های
مصرف داخل، بازارهای استراتژیک صادرات و نحوه ورود به آنها، دسترسی به تکنولوژی‌های روز صنعت گاز نظیر GTL ، DME،
GTP، MTP،
MTO، LNG و
غیره و کسب حداکثر انرژی
افزوده حاصل از آنها، میزان گاز لازم جهت تزریق به مخازن نفتی، توازن تولید با مصرف و سایر مولفه‌های موجود، هدف از توسعه صنعت
گاز و چگونگی رسیدن به این هدف و
ابزار و بسترهای مورد نیاز را تعریف نماید.

متأسفانه به‌دلیل فقدان سندی علمی که کلیه مولفه­های موثری چون مولفه­های سیاسی،
امنیتی، بین­المللی، امنیت عرضه انرژی،
کسب حداکثر ارزش افزوده، صیانت از مخازن، اشتغال زایی، توسعه فناوری، کسب بازارهای جهانی تجارت گاز و ... و نیز درصد وزنی
هریک را معین نموده و بر مبنای آن به
اولویت بندی روشهای متنوع پیش­روی حال و آینده مصرف گاز بپردازد، شاهد فعالیتهای پراکنده و ناهماهنگ چون تلاش برای حداثر نمودن
صادرات گاز و چانه‌زنی برای قراردادهای
عظیم صادرات گاز، افزایش مصرف داخل و جایگزینی سریع فرآورده‌های نفتی با گاز طبیعی در کلیه بخش‌های خانگی، تجاری، صنعت و تا
حدی حمل و نقل، عدم تزریق به موقع
گاز به مخازن نفتی و از دست رفتن فرصت استحصال نفت بیشتر از مخازنی نظیر پارسی، کوپال و آقاجاری، مشکلات ناشی از افزایش پیک
مصرف گاز طبیعی در فصول سرد سال و
قطع گاز برخی مناطق کشور و ایجاد وقفه در صدور گاز، فازبندی‌های نامناسب در پارس جنوبی و ناتوانی در جذب مورد نیاز سرمایه بهره‌برداری
از برخی فازها و مسائلی از این
دست هستیم که تنها نتیجه آن از دست رفتن فرصتهای استراتژیک و عدم بهره­برداری بهینه از گاز طبیعی جهت توسعه زیرساختهای کشور
خواهد بود.

در حال حاضر
تصمیم‌گیری‌ها در حوزه صنعت گاز کشور بر اساس نوعی الگوپذیری از
کشورهای دیگر و یا بر
مبنای نیازهای روزمره و اقتضائات سیاسی، امنیتی و اقتصادی امروز کشور بوده که در صورت ادامه این روند، هرگز به توسعه مطلوب این صنعت
برای کشور نخواهد انجامید. دستیابی به توسعه صحیح تنها
زمانی میسر است که چشم‌اندازی کاملاً مشخص و دقیق که بر
مبنای آینده پژوهی و مطالعه روندهای جهانی و بومی پیش­روی صنعت گاز
تدوین شده باشد، بر
تصمیمات اجرائی و سیاسی کشور حکمفرما و اثرگذار گردد. کسب این چشم‌انداز نیازمند انجام مطالعات دقیق و همه‌جانبه و کاربردی ساختن
آنهاست.

 

1-6-1- عدم وجود یک استراتژی کلان در زمینه توسعه صنعت گاز          

بدون وجود برنامه استراتژیک و دراز مدت
جهت توسعه صنعت گاز نه تنها خط‌مشی‌های توسعه و انتقال فناوری به درستی شناخته نخواهد شد، بلکه
برنامه تولید و مصرف انرژی در داخل کشور نیز روشن نبوده، صاحبان صنایع انرژی بر داخلی و حتی مشتریان خارجی
گاز را دچارسردرگمی و کناره‌گیری از
بازار گاز ایران خواهد کرد.

 علاوه بر این تخصیص نامطلوب منابع و
تحمیل هزینه‌های اضافی به جامعه نیز
از دیگر پیامدهای این مسئله است.

در چنین
حالتی است که روزی صادرات گاز خیانت محسوب می­شود، روز دیگر صادرات
بنیان و اساس امنیت ملی محسوب شده، مرجع رسمی
وزارت نفت 300 میلیون متر مکعب گاز برای تزریق در
نظر می­گیرد و در همان زمان کمیسیون انرژی مجلس گاز مورد نیاز را
حداقل دو برابر برآورد
می­کند و میادین نفت کشور را از دست رفته می­خواند، در برنامه­ها و اجرا بر خلاف دنیا و حتی روسیه با دوبرابر منابع گازی کشور،
بدون توجه به قضیه مدیریت انرژی به
کلیه نقاط دور و نزدیک کشور گازرسانی شده و در همان حال میزان مصرف انرژی کشور دو برابر مصرف چین برآورد می­شود و بر خلاف آمریکا
که کمترین مصرف گاز در حوزه­های عمومی،
خانگی و حمل و نقل بوده و بیشترین مصرف به حوزه­های صنعتی و تبدیل به برق اختصاص دارد، در کشور ما کمترین مصرف به صنعت
اختصاص داشته و مصارف عمومی و خانگی از
بالاترین میزان برخوردار بوده و کم کم حمل و نقل نیز بدان افزوده خواهد شد.

دلیل این تفاوت را می­توان در تفاوت
روش برنامه­ریزی دو کشور یافت. در حالیکه
آمریکا بواسطه حساسیت فوق­العاده­ای که برای صنعت گاز خود قائل است، با تشکیل کارگروه گاز طبیعی در کاخ سفید، از طریق کسب
نظرات کلیه صاحبنظران و کارشناسان
دانشگاههای مرتبط، انستیتوهای تحقیقاتی، کمپانیهای بزرگ گازی و مراکز مرتبط از طریق روش دلفی، بر مبنای اسناد بالادست و
پایین دست صنعت گاز به تدوین طرح استراتژیک
گاز طبیعی می­پردازد، برنامه­ریزی برای صنعت گاز ما توسط تنی چند از کارشناسان معدود برنامه­ریزی­های تلفیقی و معاونت
برنامه­ریزی وزارت نفت، بر مبنای روشهای
سنتی صورت می­پذیرد که آن نیز در اکثر مواقع بدلیل سلایق سیاسی مدیران ارشد و عوامل بیرونی صنعت نفت دستخوش تغییرات آنی و غیر
علمی قرار گرفته و برنامه توسعه صنعت
گاز را به کاریکاتوری تبدیل می­نماید که نه روش تخصیص مصرف علمی و مشخصی دارد و نه توازن تولید و مصرفی و نه به مسائل استراتژیک
جانبی چون توسعه تکنولوژی، آموزش نیروی
انسانی، ساخت داخل، تامین منابع مالی و غیره پرداخته است. لذا نتیجه آنست که؛ در حالی که گاز طبیعی می­تواند به تولید بیش از 50
محصول با ارزش افزوده بالا از بنزین
و گازوئیل مرغوب گرفته تا محصولات با ارزش پتروشیمیایی با بازار بالقوه جهانی و در نتیجه ایجاد اشتغال و توسعه صنعتی کشور گردد،
تنها در کشور ما عمدتا به گرم کردن
منازل و روشن نمودن اجاق گاز خانه­ها پرداخته و در نهایت در نیروگاههای با بازدهی پایین برق تولید نماید.

این در حالیست که تدوین استراتژی توسعه
صنعت گاز کشور با توجه به کلیه مسائل
مرتبط، علاوه بر رفع معضلات فوق و هدفمندسازی
برنامه­های این صنعت، کلیه منافع حاصله چون توسعه تکنولوژی و
درآمدزایی، تامین امنیت
انرژی کشور با استفاده از گاز طبیعی، امنیت اقتصادی از طریق ارتباطات تجاری و مبادلات انرژی با سایر ملل جهان، کسب درآمدهای ارزی
و سرمایه‌های مالی و تربیت نیروی
انسانی متخصص لازم را تامین خواهد نمود.

برخی از مسائلی که در تدوین این
استراتژی توجه بدانها ضروری
است به شرح زیر می‌باشد:

واقعیت‌های حاکم بر صنعت نفت و گاز و
پتانسیل‌های موجود کشور در این زمینه مدنظر قرار گرفته شود.

این استراتژی با درنظر گرفتن اهداف
بلندمدت کشور در حوزه انرژی تهیه شود.

مبتنی بر نظرات کارشناسی
بوده و به وسیله افرادی تدوین شود که توانایی و شایستگی لازم را داشته باشند.

تدوین آن در مکان‌های استراتژیک نفت مانند
معاونت برنامه‌ریزی و برنامه‌ریزی
تلفیقی شرکتهای نفت و گاز که واقف بر اهداف، سیاستها و محدودیت‌ها می‌باشند، صورت پذیرد.

تدوین آن متناسب و در تعامل با اسناد
فرادستی چون چشم‌انداز توسعه نفت و گاز و
اسناد فرودستی چون طرح‌های توسعه‌ای صورت
گیرد.

تحولات تکنولوژی و نقش انرژی‌های نو که
می‌توانند در بلندمدت اهمیت گاز را تحت
تاثیر قرار دهند، در این حرکت مدنظر قرار گیرد.

همزمان با تحول نهادهایی نظیر سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی و آگاه نمودن‌
آنها به اهمیت گاز طبیعی صورت پذیرد.

بر مبنای اولویت استفاده از مخازن مشترک
نظیر پارس جنوبی تدوین شود.

مرحله بعد از تدوین، عمل به این
استراتژی و اجرایی کردن آن از طریق مدیریتی
توانمند و دارای قدرت اجرایی است. نبود نهادهای منسجم که متولی صنعت گاز کشور باشد از دیگر مشکلات این صنعت است که عملی شدن
استراتژی فوق را در هاله‌ای از ابهام
فرو می‌برد.

 

1-6-2- نامشخص بودن متولی تدوین و اجرای
استراتژی توسعه صنعت گاز

عدم پی‌گیری، سیاست‌گذاری و انجام امور مربوط به گاز طبیعی توسط یک واحد مشخص از
مشکلات اصلی توسعه صنعت گاز است. در حال
حاضر شرکت ملی گاز ایران فقط مسئولیت پالایش و توزیع گاز در کشور را بر عهده دارد، برنامه‌ریزی و تولید گاز و تزریق گاز به
مخازن نفتی بر عهده شرکت ملی نفت می‌باشد،
صادرات گاز توسط شرکت ملی صادرات گاز انجام می‌گیرد و جایگزینی با فرآورده‌ها توسط بخشهای دیگر پیگیری می‌شود.

چنین ساختار پراکنده و غیرمنسجمی جوابگوی استفاده بهینه از بزرگترین ذخائر
گاز طبیعی جهان نمی‌باشد. از این‌رو
لازم است برنامه‌ریزی و سیاستگذاری درخصوص توسعه صنعت گاز و مدیریت کلیه امور مربوط به گاز از اکتشاف و تولید تا مصرف،
تزریق و صادرات و غیره تحت مدیریت یک نهاد
واحد درآید تا برنامه‌های تدوین شده اجرایی شده و دچار مشکلاتی نظیر ناهماهنگی و موازی کاری و مشکلات ساختاری از این دست نگردد.
در حالیکه می­توان با مطالعه روشهای
نوین مدیریت صنعت گاز در کشورهای بزرگ و شرکتهای مشابهی چون
Gazprom روسیه و یا Statoil نروژ و بر مبنای نیازهای بومی نسبت به
اصلاح و تثبیت ساختار صنعت و نیز شرکت
ملی گاز کشور اقدام نمود.

 

1-6-3- تاثیر منفی
فقدان استراتژی صنعت گاز در انتقال تکنولوژی

ذخایر گازی کشور فرصتی را ایجاد می‌کنند که مجموعه‌ای از فعالیتهای صنعتی
در کشور شکل گیرد و در صورت فراهم
آوردن بسترهای لازم توسعه تکنولوژی را به همراه داشته باشد. این مجموعه فعالیتهای مهندسی ساخت
و نصب، تعمیر و نگهداری دستگاهها، طراحی و تحقیق و توسعه را شامل می‌شود.

 

مجموعه تاسیسات صنعتی که ذخایر گازی ما فرصت توسعه آن را ایجاد می‌کند
عبارتند از:

تاسیسات
بهره‌برداری،‌ پالایشگاههای گاز، خطوط انتقال، ایستگاههای تقویت فشار

کارخانجات
تبدیل گاز به مایع LNG

کارخانجات تبدیل گاز به فرآورده‌های با
ارزش نظیر GTL

کارخانجات تولید مواد پایه پتروشیمی که
از گاز به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.

تاسیسات گازرسانی به خودروها(CNG)

علاوه براین تقویت و توسعه پژوهشکده‌های تحقیقاتی، ایجاد پایلوت‌ها و تجهیزات
آزمایشگاهی جهت دستیابی به تکنولوژی‌های
جدید صنعت گاز و طراحی فرآیندهای مربوطه از دیگر فرصت‌های مذکور می‌باشد.

این پتانسیل‌ها می‌توانند به توسعه توانایی در حوزه‌های زیر بیانجامند:

بهره‌برداری از تاسیسات و کارخانجات بالادستی و پایین دستی

ساخت و نصب کارخانجات صنعتی، تاسیسات، پالایشگاهها، خطوط لوله و ماشین‌آلات و تجهیزات
مورد نیاز در صنعت گاز

تعمیر و
نگهداری تجهیزات صنعتی و ماشین‌آلات

طراحی و مهندسی ساخت ماشین‌آلات،
فرآیندها و تاسیسات

تحقیق و توسعه در راستای انتقال دانش و
فناوری و لیسانس تکنولوژی‌های صنعت
گاز و نوآوری و خلق تکنولوژیهای جدید

این فعالیتها مجموعه‌ای از بنگاههای بهره‌بردار، شرکت‌های خدمات مهندسی و
پیمانکاری، شرکت‌های مشاور، قطعه‌ساز،
ماشین‌ساز، کشتی‌ساز، بنگاههای تعمیراتی، مراکز مطالعات مخازن، شرکت‌های حفاری و لوله‌سازی، مراکز استاندارد و مراکز
تحقیقاتی و دانشگاهی را شامل می‌شود. فعال شدن این مراکز منجر به
توسعه صنعتی کشور خواهد شد. اما آیا این توسعه صنعتی
منجر به توسعه تکنولوژیکی و افزایش توان کشور در این حوزه‌ها نیز
خواهد شد، یا تنها بهره‌برداری
و اپراتوری را برای کشور به ارمغان خواهد آورد.

توسعه توانایی
در سطوح مختلف تکنولوژی (تحقیق و توسعه، طراحی، ساخت تجهیزات، ساخت
نصب و بهره‌برداری) مستلزم داشتن
برنامه‌ای هدفمند و از پیش تعیین شده است. ممکن است در
بحث تولید، در بخشهایی نیازمند خرید کامل لیسانس و یا واگذاری کامل
تولید از میدان به
طرف خارجی باشیم، اما بر اساس برنامه از پیش تعیین شده خود که بر اساس مطالعات جامع تدوین شده در برخی بخش‌ها، وارد تعیین شده
سطوح تعیین شدة تکنولوژی شده و در آن
سطح بسترهای لازم را برای توسعه توانمندی‌های خود فراهم ‌کنیم. برای نمونه اگر با برخورداری از استراتژی صحیح در خصوص عدم فروش
صرف منابع خام و توجه بیشتر به تکنولوژی
و افزایش توانمندی اقدام می‌شد، در عوض طرح‌ریزی برای تاسیس 4 واحد LNG همزمان در مقیاس 10 تن توسط شرکتهای خارجی نظیر شل
و لینده با تکنولوژی‌های تست نشده
با احداث دو واحد 4 تنی با فاصله زمانی می‌توانستیم از تجارب حاصله در واحد اول با مشارکت طرف خارجی، واحد دوم را با بهره‌گیری
از توان داخلی به انجام برسانیم و
به موازات این طرح، از طریق خطوط لوله صادرات و حضور در بازارهای استراتژیک را پیگیری نموده و حضور استراتژیک خود را در بازارهای
جهانی حفظ کنیم. عملی نشدن و ضعف در
مطالعات جامع که از فقدان استراتژی نشات می‌گیرد موجب شده با وجود اقدامات مناسب صورت پذیرفته نظیر استفاده از قراردادهای مشترک در
طرح‌ها، بدلیل نبود نظم و برنامه منسجم
اهداف توسعه تکنولوژیکی حاصل نگردد. موفقیت در کسب دانش فنی راکتور تصفیه گاز ترش (سولفیران) در پژوهشگاه صنعت نفت، در کنار بی‌نتیجه‌ماندن
سال‌ها تلاش در پروژه‌های
مهم و استراتژیک GTL )عدم توجه
مدیران ارشد به این تکنولوژی در عین موفقیت­های
بالای پژوهشی در کشور) و OCM نشان‌دهنده
پتانسیل‌های بالا در زمینه‌کسب تکنولوژی
و درعین حال بی‌برنامگی و بی‌نظمی در استفاده از این پتانسیل‌ها است.

تدوین استراتژی توسعه صنعت گاز می‌تواند
با نظم بخشیدن و هدفمند کردن توسعه
تکنولوژیک صنعت گاز سطوح مورد نظر را برای توسعه شناسایی نموده و با سازماندهی و هماهنگ نمودن تشکیلات بخش‌های پژوهشی و
توسعه‌ای نظیر پژوهشگاه صنعت نفت،
پژوهش و توسعه شرکت ملی گاز، تحقیق و توسعه پتروشیمی و دانشگاهها برای رسیدن به این اهداف برنامه‌ریزی نماید. این چالش در صنعت
نفت و گاز نروژ بصورت جالبی با تدوین
سند OG21 مدیریت شده
است. دولت نروژ دریافته که با توجه به محدودیت منابع
مالی و مهمتر از آن زمان، نمی­توان برای انجام هرگونه پژوهش و
دستیابی به هرگونه فناوری
هزینه نمود. از این رو تصمیم به انتخاب اولویت­های فناوری خود بر مبنای نیاز آینده صنعت نفت جهان در بازه­ای 20 ساله نمود.
اولویت­هایی که بر اساس چالشهای سالهای
آتی در حوزه تامین نفت و گاز و منایع انرژی پایدار و کاهش آلودگیهای زیست محیطی و کسب ثروت بیشتر از منابع اولیه گریبانگیر
کشورهای تولید کننده و مصرف­کننده خواهد
بود.

این اولویت­یابی که بر اساس کسب
حداکثری نظرات نخبگان و کارشناسان،
روشهای نوین آینده­پژوهی و تجاری­سازی فناوری بنا نهاده شده می­تواند برای صنعت نفت ما که پا به عرصه تجربه­شده حمایت بی­برنامه
از طرح­ پژوهشی و توسعه فناوری گذاشته مفید به فایده خواهد بود.

نروژ در این عرصه تنها به اولویت­بندی و انتخاب نقاط هدف فناوری­ها اکتفا
ننموده بلکه نسبت به تجدید ساختار نظام­ آموزش و پژوهش دانشگاهی، نظام نوآوری، نظام سرمایه­گذاری
و نظام توسعه پایلوت­های نیمه­صنعتی، نظام
توسعه SMEs و خوشه­های
صنعتی در حوزه نفت و گاز پرداخته
و برنامه­های مختلفی را نظیر DEMO2000 و PETROMAX جهت مشخص نمودن نقش دانشگاه، صنعت، مراکز تحقیقاتی و دولت جهت دستیابی
به فناوری­های منتخب تدوین نموده است.

لذا در عبارتی ساده می­توان گفت:

نروژ در قالب برنامه­های تعیین شده،
امروز تنها از طرح­های پژوهشی
و تحقیقاتی و تلاشهای آزمایشگاهی و پایلوت­های نیمه صنعتی در حوزه نفت و گاز حمایت می­کند که جزو اولویتهای OG21 باشد. تا فردا که جهان با چالش در
تامین منابع انرژی مواجه شد، نروژ بجای
منابع انرژی، فناوریهای تامین­کننده انرژی متناسب با
شرایط روز را به جهانیان بفروشد!

 

 

 

1-7- مشکلات
نیروی انسانی متخصص در صنعت گاز

نیروی انسانی متخصص یکی از مولفه‌هایی است که تقویت آن منجر به بومی‌سازی
تکنولوژی و توسعه صنعت گاز می‌گردد.
نیروی انسانی حوزه گاز در کشور ما با توجه به سطح قابل قبول تحصیلات در کشور و مشارکت بسیاری از این نیروها در فرآیندهای
صنعتی میدان گازی پارس جنوبی و پالایشگاههای
گازی و غیره دارای مهارت‌های مناسبی هستند. . از این‌رو در صورت برقراری پیوند مناسب با شرکت‌های جهانی، سرمایه‌گذاری
در ارتقای سطح دانش و کسب مهارت‌های
لازم و فراگیری فناوری‌های روز، یکی از عوامل اصلی جذب و بومی‌سازی تکنولوژی در کشور فعال خواهد شد.

صنعت گاز کشور در زمینة تربیت نیروی
متخصص مستعد، کمبود چندانی ندارد، لکن
در خصوص قدرت جذب، نگهداری و ارتقای به‌موقع و
به‌کارگیری بهینه این نیروها دارای نواقص قابل‌توجهی است. طبق نظر
برخی از متخصصان این
صنعت، به نیازهای مالی، انگیزشی و آموزش کارشناسان این صنعت توجه چندانی نمی‌شود و از آن‌رو که صنعت نفت و گاز، صنعتی بین‌المللی
است، وجود اختلاف شدید در دستمزدها
و احساس عدم بهره‌وری مناسب، موجب مهاجرت نیروهای متخصص به کشورهای توسعه یافته و کشورهای همجوار می‌گردد. برای دلگرم کردن و
ایجاد انگیزه در متخصصان داخلی موارد
زیر پیشنهاد شده‌اند:

1-        
 ایجاد انگیزة مادی لازم برای حفظ نیروها،

2-   
ایجاد برنامه‌های
آموزشی مؤثر در داخل و خارج از کشور نظیر اعزام
دانشجو و متخصصان برای دوره‌های دکتری و دوره‌های تخصصی،

3-   
 تأسیس دوره‌های
دکتری گاز مشترک میان پژوهشگاه صنعت نفت و دانشگاه‌های داخل به‌منظور
ارتباط میان مراکز علمی و عملی و کاربردی
کردن آموزش در صنعت گاز

4-   
 ایجاد یک شبکة اطلاعات فنی قوی برای دسترسی عموم متخصصان به اطلاعات لازم
و مورد نیاز به‌منظور حل مشکلات فنی
آنان

5-        
 ایجاد ارتباط بین متخصصان حوزه‌های
مختلف (شبکه‌سازی)

6-         
اصلاح دیدگاه مدیران و اصلاح ساختار مدیریت ناپایدار در
بخش‌های علمی، آموزشی و نیروی انسانی
صنعت گاز

7-        
 تقویت و فعالسازی انجمن مهندسی گاز
ایران

8-        
 اصلاح ساختار
ارتباط و تعامل وزارت علوم و وزارت نفت به منظور تربیت نیروی انسانی
بر اساس نیازهای موجود

9-   
در این مطلب برخی چالش‌های موجود در زمینه توسعه صنعت
گاز مورد بحث و بررسی قرار گرفت. تدوین استراتژی توسط عقل جمعی
متخصصین کشور و همکاری نهادهای علمی، تحقیقاتی و
عملیاتی می­تواند هدف از توسعه صنعت گاز و راه‌رسیدن به این هدف را
برای بخش‌های مختلف داخل و خارج از بدنه صنعت
گاز روشن ساخته و حدود وظایف هر بخش را روشن‌
‌سازد.

بی­شک اگر
مدیران به اهمیت این استراتژی و تشکیل نهاد متولی و
پیامدهای آن واقف شوند گامهای اساسی را در این زمینه خواهند
برداشت.از این رو می­توان
آگاهسازی مدیران را مهمترین زیرساخت برای رسیدن به توسعه مطلوب صنعت گاز دانست. امید است که مسئولین کشور نسبت به اهمیت این
صنعت آگاهی لازم را یافته و با سیاستگذاری­های
صحیح شعار گاز محور توسعه را در عمل تحقق بخشند.

 

1-8-
استخراج گاز

در
ایران گاز طبیعی خام را از دو نوع چاه
استخراج مینمایند.

1- چاههای مسقل گازی - از قبیل میادین گاز پارس جنوبی – نار و کنگان – خانگیران - تابناک- حوزهای شانون، هما، وراوی و میدان گازى
پازنان و غیره .

2-
چاههای نفت - از قبیل میادین اهواز – آغاجاری – مارون -
گچساران –
بی بی حکیمه - رامشیر و غیره .

1-8-1-
ترکیبات گاز طبیعی خام

1-
گاز طبیعی خام که از چاههای مستقل گازی استخراج
میگردد و هنوز فرایندهای سرچاهی و پالایشی را طی نکرده است عمدتا از
هیدروکربور متان بعلاوه گاز اتان و همراه
با هیدروکربورهای دیگر( سنگین و مایع) مانند پروپان – بوتان
- و هیدروکربورهای سنگین تر یا چکیده نفتی[4] بعلاوه بنزین طبیعی  [5]
و همچنین مقداری از ناخالصی های غیر هیدروکربوری شامل بخار آب، کربن دی اکسید
، کربن
منواکسید، نیتروژن, هیدروژن
سولفید، هلیوم  که درصد هر کدام بستگی به نوع
مخازن دارد تشکیل شده است

این چاهها
اصولا قادر به تولید در اندازه های تجاری بوده و محصول آنها با نام گاز غیر همراه[6] نیز شناخته میگردند گازهای استخراجی از چاههای مستقل گازی یا نفت همراه ندارند و یا
مقدارنفت همراه آن بسیار ناچیز میباشد.

گاز طبیعی خام
استخراجی از چاههای مستقل گازی با خود مقداری شن - ماسه و آب شور بهمراه دارد که قبل از ارسال به تاسیسات پالایشی در
مجموعه تاسیسات سر چاهی و توسط ساینده
ها از گاز جدا میگردند.

دستگاههای
گرمکن موجود در نقاط مشخصی درطول خط لوله
تا مرکز جمع آوری نیز مانع از انجماد بخار آّب موجود در گاز میگردند زیرا در صورت نبود این تجهیزات ترکیبات جامد و نیمه جامد
هیدرات های گاز طبیعی احتمالی(کریستالهای
یخ) در روند کار سیستم گردآوری ایجاد مشکلات عدیده مینمایند.

1-        
گاز طبیعی خام
از چاههای نفت نیز بدو صورت استخراج میگردد.

الف - در صورتی که گاز، محلول در نفت خام باشد گاز محلول  [7]
نام دارد.

ب - در تماس مستقیم ولی جدا از نفت باشد گاز همراه [8]
نامیده می شود

1-8-2-
مشخصات و مزیتهای گاز طبیعی

گاز
طبیعی) متان –
(CH4 حاصل از عملیات فرآورش
نهایی دارا ی مشخصات بدون رنگ – بدون بو و
سبکتر از هوا میباشد. ارزش حرارتی یک گاز،
مقدار حرارتی است که در اثر سوختـن یک مترمکعب آن گاز ایـجاد می شود که بدین ترتیب ارزش حرارتی هر متر مکعب متان تقریبا معادل
ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید میباشد
و به عبارت دیگر چنانچه یک فوت مکعب از آن سوزانده شود معادل با 252 کیلو کالری انرژی حرارتی آزاد مینماید که از این لحاظ در
مقایسه با دیگر سوختها بسیار قابل
توجه میباشد . هیدروکربنها با فرمول عمومی
CnH2n+2 اجزاء اصلی گاز طبیعی بوده
و منابع عمده انرژی میباشند . افزایش اتمهای کربن مولکول هیدروکربن
را سنگینتر و ارزش حرارتی آن افزونتر میسازد.
ارزش حرارتی هیدروکربنهای متان و اتان از 8400 تا
10200
کیلو کالری بازای هر مترمکعب آنها می باشد . ارزش
حرارتی هیدروکربن پروپان
برابر با 22200 کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن می باشد . ارزش حرارتی هیدروکربن
بوتان برابر با 28500 کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن می‌ باشد . گاز طبیعی شامل 85 درصد گاز متان و 12 درصد گاز اتان و
3 درصد گاز پروپان، بوتان، ازت و غیـره
می باشد .

گاز
طبیعی حاصل از میادین گازی سرخس حاوی متان بادرجه خلوص 98
درصد میباشد. ارجحیت دیگر گاز طبیعی(متان (
CH4 به سایر سوخت ها آن است که گاز
طبیعی تمیز ترین سوخت فسیلی است زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمی و
خطرناک منواکسید کربن تولید نمیگردد
بلکه جالب است بدانیم که ماحصل سوخت این گاز غالبا آب
بهمراه حداقل میزان دی‌اکسیدکربن در مقایسه با تمام سوختهای فسیلی
میباشد .

در
یک تحقیق از میزان آلایندگی گاز طبیعی و دیگر سوخت های فسیلی یافته ها به شرح ذیل بودند . میزان انتشار
co2 در گاز طبیعی 6/53 درصد، پروپان 67 درصد، بنزین 7/72 درصد، نفت گاز 76/2 درصد، نفت کوره 3/79 درصد و
زغال سنگ 1/82 درصد به ازای یک واحد گرما(Kg co2/Gj) است لذا با توجه به موارد فوق می توان
از آن به عنوان سوخت برتر - ایمن و سالم در محیطهای خانگی- تجاری و اداری که
دارای فضاهای بسته و محدود میباشند استفاده
نمود.

دمای
احتراق خود به خود گاز طبیعی 649 درجه سانتی گراد است. دمای جوش متان 49، 161
درجه سانتی گراد زیر صفر است .فرایند تبدیل گاز طبیعی به گاز مایع LNG  در
همین درجه حرارت صورت میگیرد.

یکی
از عوامل مهم و مؤثر در کامل سوزی گاز طبیعی و آبی
سوزی شعله تامین هوای کافی است. میزان هوای لازم جهت هر مترمکعب گاز
طبیعی هنگام سوختن حدودأ 10 مترمکعب میباشد.
آبی تر بودن شعله به معنی دریافت بهتر و بیشتر هوا می
باشد.

 

1-8-3-
فرآورش گازطبیعی

مجموعه
عملیات پیچیده ای است شامل فرایندهایی به قرار و ترتیب
ذیل که در جریان آن بتوان گاز طبیعی را که شامل عمدتا متان بعنوان
اصلی ترین ماده و با
درصد خلوص 80 تا 97 میباشد را بعنوان محصول نهائی پالایش نمود, ضمن آنکه در این فرایندها علاوه بر استحصال گوگرد ترکیبات ارزشمند
مایعات گازطبیعی[9]شامل
گاز مایع که تماما در ردیف اقلام صادراتی نیزبشمار می آیند جداسازی می گردند.

 

 

 

1-8-4-
تفکیک گاز و نفت

1-8-4-1-
گاز همراه با نفت

گازی
که همراه نفت است الزاما باید از آن جدا شود تا نفت
خالص و پایدار بدست آید. در صورتی که نفت و گاز استخراجی از چاه
مستقیما به مخازن ذخیره
نفت هدایت گردند.به علت سبک و فرار بودن گاز مقداری از آن از منافذ فوقانی مخزن ذخیره خارج شده و در ضمن مقداری از اجزای سبک و
گرانبهای نفت را هم با خود خارج می‌کند.
از این رو نفت را پس از خروج از چاه و پیش از آنکه به مخزن روانه گردد به درون دستگاه تفکیک نفت و گاز هدایت می‌کنیم.

 عملیات تفکیک گاز همراه از نفت خام اصولا با ابزار موجود در سر چاه و طی فرایندهای
سرچاهی ، انجام می شود .این عمل توسط
دستگاهی به نام جداکننده سنتی که هیدرو کربورهای سنگین و مایع را از هیدروکربورهای سبکتر و گازی تفکیک مینماید صورت
میگیرد. سپس این دو هیدروکربن برای فرآورش بیشتر به مسیرهای مجزایی هدایت شده تا
عملیات تصفیه ای لازم برروی آنها صورت گیرد.

این
دستگاه به شکل یک استوانه قائم دربسته بوده که در آن با استفاده از نیروی گرانش ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط
می‌گردد، و در این ضمن از سرعت آن
نیز کاسته می‌شود. وقتی فشار و سرعت گاز به مقدار زیادی کاهش یافت بخش انبوهی از گاز ، از نفت جدا می‌گردد. آنگاه گاز حاصل را توسط
لوله به مخزن دیگری هدایت می‌کنند گازی
که از دستگاه جدا کننده خارج می‌گردد، غالبا از نوع گاز تر بوده و حاوی مقدار زیادی بنزین سبک(طبیعی) نیز میباشد. بنزین سبک
(طبیعی) به لحاظ آنکه دارا ی ارزش فراوانی میباشد الزاما باید در مراحل بعدی از
گاز طبیعی جدا گردد .

 

 

1-8-4-2-
گاز محلول در نفت خام

در
مواردی که گاز در نفت خام محلول است مقداری از آن
به جهت ماهیت گاز و تحت تاثیر کاهش فشار موجود در سر چاه از نفت جدا
می گردد و سپس این دو گروه از هیدروکربنها برای
فرآورش بیشتر هر یک به مجاری مخصوص به خود فرستاده
می شوند.

1-8-5-  تفکیک مایعات
گازی

این
فرایند اولین مرحله از مجموعه عملیات پالایش گاز
طبیعی خام میباشد . در به عمل آوری مایعات گازطبیعی فرایندی سه مرحله
ای وجود دارد  زیرا
ابتدا مایعات (NGL) توسط جاذب NGL از گازطبیعی استخراج و سپس ماده جاذب طی فرایند دوم قابلیت استفاده مجدد (مکرر) را در
فرایند ابتدایی کسب می نماید و نهایتا در
فرایند سوم عناصر تشکیل دهنده و گرانبهای این مایعات نیز باید از خودشان جدا سازی شده و به اجزای پایه ای تبدیل گردند . که این
فرایند در یک نیروگاه فرآورش نسبتا
متمرکز به نام کارخانه گاز مایع بر روی مایعات حاصل انجام می شود. بخش اعظم مایعات گازی درمحدوده بنزین و نفت سفید می باشد .
ضمن آنکه میتوان فرآورده های دیگری
مانند حلال و سوخت جت و دیزل نیز از آن تولید نمود. مواد متشکله در مایعات گازطبیعی  عبارتند از :

اتان -
ماده ای است ارزشمند و خوراک مناسب جهت مجتمع های پتروشیمی و تبدیل آن به ماده ایی با ارزش بیشتر به نام اتیلن و پلی
اتیلن . گازطبیعی میدان پارس جنوبی
حدودا حاوی شش درصد اتان می باشد که با جداسازی آن و ساخت اتیلن و پلی اتیلن مزیت های اقتصادی فراوانی برای کشورمان ایجاد می
شود. کاربردفناوری تفکیک اتان از مایعات
گازی در ایران بسیار جدید است و هم اکنون در فازهای 4و5 پارس جنوبی بکارگرفته می شود.

گاز
مایع
(LPG) – گاز
مایع عمدتا شامل پروپان و بوتان بوده
که آن را می توان با پالایش نفت خام نیز به دست آورد. ضمنا در فرایند شکست ملکولی (کراکینگ) نفت خام و یا فرایند افزایش اکتان
بنزین (ریفرم کاتالیستی) نیز این ماده ارزشمند
به صورت محصول جانبی حاصل می شود . درصد پروپان و بوتان موجود در گاز مایع (LPG) که مصارف سوختی در خودرو (کمتر) و در
منازل (بیشتر) دارد متغیر بوده بطوری که
در فصل گرم پروپان کمتر و در فصل سرد پروپان بیشتر خواهد بود در فصل
سرد افزایش در صد پروپان به علت سبکتر بودن باعث تبخیر بهتر سوخت می گردد . معمولا
درصد پروپان در گاز
مایع بین 10 الی 50 درصد متغیر است .

کاندنسیت) [10]
شامل ترکیبات
سنگین تر از بوتان 
(C4H10 – مولکولهایی دارای اتمهای کربن بیشتر و حالت مایع درشرایط اتمسفر را شامل می گردند. این ترکیبات
را می توان به منظور صادرات پس از تثبیت فشار بخار و تنظیم نقطه ی شبنم طبق مشخصات
اعلام شده متقاضی (خریدار) به مخازن
انتقال یافته و به محض تکمیل ظرفیت مخزن صادر شوند. ولی این گروه از هیدرکربورها به لحاظ ارزشمندی بیشتری که نسبت به
دیگر محصولات جدا شده دارند مقرون به صرفه
است که طی فرایند دیگری در پالایشگاه کاندنسیت به سوختهایی تبدیل گردد که تا کنون در پالایشگاههای نفت از پالایش نفت خام حاصل
می گردید ولی این بار همراه با مزیتهایی
که خواهد آمد . با توجه به اینکه پالایشگاه 500 میلیون دلاری کاندنسیت )مایعات گازی) در امارات متحده عربی بخشی ازخوراک
مورد نیاز خود را از ایران تامین می نماید و حجم فراوان مایعات گازی که با بهره
برداری از فازهای پارس جنوبی و دیگر پالایشگاههای
گاز کشور حاصل می گردد، احداث پالایشگاه های کاندنسیت با امکاناتی شامل یک برج تقطیرو چند فرآیند تصفیه و ریفرمینگ
کاتالیستی بنا به مزیتهای موجود در ذیل بسیار
حائز اهمیت میباشد .


  1. تولید بنزین
    بیش از دو برابر بنزین تولیدی در پالایشگاههای نفت.

2.      بدون تولید اندکی از نفت کوره و طبعا رفع
مشکلات ناشی از تولید این فرآورده ضمن آنکه
باقیمانده های تقطیر مایعات گازی نیز به محصولات میان تقطیر و سبک تبدیل می گردد .

  1. در ازای تخصیص نیمی از تجهیزان موجود در پالایشگاه های
    نفت خام به پالایشگاه کاندنسیت می توان
    محصولات با ارزش بیشتری تولید نمود

  2. هزینه تولید هر واحد محصول دراین نوع پالایشگاه، بسیار
    پایین تراز پالایشگاه نفت خام است.

  3. میزان سرمایه
    گذاری در مقایسه بااحداث پالایشگاه نفت خام حدوداً به نصف
    می رسد.
  4. درصورتی که مجموعه مایعات گازی تولیدی کشور به تولید
    بنزین و فرآورده های دیگر اضافه شود، تا
    سال 1390 نیازی به واردات بنزین نخواهد بود.

درحال
حاضر کلیه مایعات گازی تولیدی در دو بخش صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها جهت خوراک مورد استفاده قرارگرفته و بخش سوم آن نیز
صادر می گردد . مایعات گازی حاصل از
پالایش گازهای ترش نیز ترش بوده و حاوی درصد فراوانی از هیدروژن سولفید و مرکپتان می باشد . بنابراین بعد از تقطیر و تهیه فرآورده
ها نیاز به فرایندهای پالایشی
جهت زدودن و یاکاستن از میزان گوگرد و مرکپتان موجود دارند.

هم
اکنون پالایشگاه قدیمی مایعات گازی در
بندرعباس روزانه 260 هزار بشکه نفت خام و 20 هزار بشکه مایعات گازى را فرآورش می کند
. احداث پالایشگاه جدید مایعات گازی در بندرعباس
به شرکت سرمایه گذاری نفت سپرده شده و مطالعات آن در حال انجام است.
پالایشگاه جدید مایعات
گازی در بندرعباس و با ظرفیت 360 هزار بشکه احداث می گردد . و تا کنون طراحی بنیادی و اخذ دانش فنی آن طبق برنامه توسط شرکت ملی
مهندسی و ساختمان نفت به پایان رسیده
است .

قدیمی
ترین پروژه از این دست پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی
پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد (خانگیران) است که پیشینه 20 ساله
دارد . درآن زمان پیشنهاد
داده شد که مایعات تولیدی از میادین شمال شرقی

(
خانگیران ) در واحدهای
تقطیر به فرآورده های نفتی همچون حلال
های ویژه نفتی ، نفتا ، نفت سفید و گازوئیل مرغوب
تبدیل شود. پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی خانگیران مورد تایید
برنامه ریزی تلفیقی شرکت ملی نفت ایران نیز
قرارگرفت . شرکت ایتالیایی I.M.S در سال 1380طی
یک مناقصه مسئولیت ساخت واحدهای
تقطیر را بدست گرفت . این شرکت در همان سال (1380
) مشغول
ساخت دستگاه های مربوطه شد که بنا به پیش بینی مجری وقت طرح های پالایش گاز شرکت ملی گاز ایران حداکثرتا یک سال بعدبه اتمام  می رسد . که خوشبختانه جدیدا خبر ها حکایت از راه اندازی این تاسیسات دارد .

 

1-8-6-
حذف دی
اکسیدکربن و
سولفور

بعد
از جداسازی مایعات گازی از گاز طبیعی خام
دومین قسمت از فرآورش گاز نیز صورت می گیرد که شامل جداسازی دی اکسید
کربن و سولفید هیدروژن است. گازطبیعی بسته به
موقعیت چاه مربوط مقادیر متفاوتی از این دو ماده را
شامل می گردد.

فرایند
تفکیک سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از گازترش، شیرین
کردن گاز نامیده می شود. سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را می توان
سوزاند و از گوگرد نیز صرفنظر نمود ولی این
عمل باعث آلودگی شدید محیط زیست می گردد . با توجه به
اینکه سولفور موجود در گاز عمدتادر ترکیب سولفید هیدروژن  قرار دارد  حال چنانچه
میزان سولفید هیدروژن موجود از مقدار 7/5 میلیگرم در هر متر مکعب گازطبیعی بیشتر باشد به آن گاز ترش اطلاق میگردد. وچنانچه از
این مقدار کمتر باشد نیاز به تصفیه
نمی باشد.

سولفور
موجود درگازطبیعی به علت دارا بودن بوی زننده و تنفس های
مرگ آور و عامل فرسایندگی خطوط لوله انتقال، گاز را غیر مطلوب و
انتقال آن را پر هزینه
می سازد. تکنیکهای مورد استفاده در فرایند شیرین سازی گاز ترش موسوم به )فرایند آمین( که متداولترین نوع در عملیات شیرین سازی می باشد
تشابه فراوانی با فرایندقبل
جاذب( NGL) و فرایند بعدی
خود یعنی نم زدایی توسط گلایکول دارند . مواد
مورد استفاده دراین فرایند انواع محلول های آمین میباشد. دراین نوع
فرایندها اغلب از دو محلول آمین به اسامی مونواتانول آمین  و دی اتانول
آمین  استفاده
میگردد.

گاز
ترش از میان برجی که با محلول آمین پر شده است جریان داده
می شود .تشابه خواص ملکولی محلول آمین با سولفور موجود در سولفید
هیدروژن باعث میگردد تا بخش عمده ای از مواد
سولفوره جذب محلول گردد و سپس این محلول با شرکت در
فرایند ثانوی ضمن جداسازی از سولفید هیدروژن جذب شده مجددا قابل بهره
برداری در فرایند ابتدایی می گردد . روش
دیگری در رابطه با شیرین سازی گاز ترش با استفاده از
جاذب های جامد برای جداسازی دی اکسیدکربن و سولفید هیدروژن نیز وجود
دارد. دی اکسیدکربن حاصل از فرایند از
طریق مشعل وارد محیط شده و طبعا آلودگی هایی از خود
بجا می گذارد که اجتناب ناپذیر می باشد . ولی سولفید هیدروژن حاصل از
فرایندقبل پس از انتقال
به واحد گوگرد سازی با شرکت در فرایندی کاتالیستی و با واکنشهای گرمایی بنام فرایند کلاوس سولفور موجودرا به صورت مایع آزاد می نماید.
مایع حاصل بعد ازانتقال به واحددیگری
و بعد از عملیات دانه بندی و انبار می شود این فرایند تا 97 درصد سولفور موجود در گاز طبیعی را باز یافت می نماید. این ماده
که سولفور پایه نامیده می شود به
شکل پودر زرد رنگ بوده و آن را می توان داخل محوطه پالایشگاه یا خارج از آن مشاهده نمود. البته نظر به نیازبازار جهانی ، سولفور موجود
بعد از استخراج و تصفیه و آماده
سازی کامل جزو اقلام صادراتی محسوب و جداگانه به بازار عرضه می گردد.

 مرکاپتان ها
گروه دیگری از ترکیبات گوگرد دار می باشند که بایداز ترکیب گاز قابل مصرف توسط فرآیندی از نوع غربال مولکولی جداسازی
گردد .ازآنجاییکه سیستم لوله کشی های
مشترکین فاقد هشدار دهنده های نشت گاز می باشد ضرورتا و به همین منظور مقدار اندکی از آن که منجر به ضایعات در خطوط لوله نگردد
را درترکیب گاز بجا می گذارند تا به
کمک این مواد بودار (بوی تخم مرغ گندیده ) مصرف کننده از وجود نشتی در لوله های گاز آگاه گردد.

در
همین رابطه در ایستگاههای CGS نیز بطور
جداگانه مقداری مرکاپتان به جریان گاز تزریق
می گردد . گاز میادین پارس جنوبی – نار و کنگان – سرخس و گاز
همراه میدان آغاجاری از نوع ترش بوده و لذا
حاوی مقدار معتنابهی گوگرد می باشد.

گاز
میادین تابناک - شانون، هما، وراوی و
گاز همراه میادین مارون و اهواز از نوع شیرین بوده و
طبعا به علت فقدان گوگرد و حذف فرایندهای مربوطه نسبت به گار میادین
دیگر با ارزشتر می
باشد.

 

 



 



 

 

فصل دوم

 

 

2-1-1- تاریخچه تولید پلی اتیلن

پلی اتیلن اولین بار بطور
اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی
"Hans Von Pechmanv" سنتز شد.  او در سال 1898
هنگام حرارت دادن دی
آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن
نام گرفت.  اولین روش سنتز
صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط اریک ناوست
و رینولرگیسون
)از شیمیدان‌های ( ICI در 1933 کشف شد.  این
دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا
، ماده‌ای موم‌مانند بدست آوردند.

علت این واکنش وجود ناخالصی‌های اکسیژن‌دار در دستگاه‌های
مورد استفاده بود که بعنوان ماده
آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود.  در سال
1935 "مایکل پرین" یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت
فشار بالا پلی‌اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE  در سال
1939 شد. 

 

پلی
اتیلن یا
پلی اتن یکی
از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است.  پلی اتیلن جامدی
مومی و غیر فعال است.  این
ماده از پلیمریزاسیون اتیلن
بدست می‌آید و بطور خلاصه بصورت [11]PE
نشان داده می‌شود.  مولکول
اتیلن (C2H4    ( دارای یک بند دو گانه
C=C است. 

در فرایند پلیمریزاسیون
بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده‌ای بین اتم‌های کربن مونومرها
ایجاد می‌شود و محصول
ایجاد شده یک درشت‌مولکول است. 




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




 

 

به خاطر خاصیت­های منحصر به فرد
مواد پلی اتیلنی، لوله­های ساخته شده از این مواد نسبت به لوله­های
معمول گازرسانی )  لوله های فولادی) دارای مزایایی ویژه ازقبیل
سبکی وزن، انعطاف پذیری و قیمت پایین و . . .  
هستند که این موضوع سبب کاربرد روز افزون این  لوله ها 
می شود.

 

2-1-2- تاریخچه استفاده از لوله
های پلی اتیلنی در ایران وجهان

تا اوایل دهه
هفتاد هجری شمسی، عمده شبکه توزیع گاز طبیعی به صورت لوله­های فولادی بوده است که دارای فشاری بالغ بر 60 تا 250 پوند به اینچ
مربع می­باشد.  تجارب موفق به ‌کارگیری لوله­های پلی­اتیلن با فشار زیاد، موجب
شده که اخیراً بخشی از شبکه گازرسانی
با استفاده از لوله­های پلی­اتیلن انجام گیرد که بیشترین کاربرد آن در استان‌های تهران حدود 652832 متر ، اصفهان با حدود
243980 متر و خراسان با
225000 متر می‌باشد. 

با توجه به گسترش
روزافزون شبکه گازرسانی، می‌توان استفاده وسیع‌تری از این لوله‌ها را
در صنعت گازرسانی شهری شاهد بود.  این در صورتی است که هنوز در بسیاری از شهر‌های
کشور از این تکنولوژی استفاده چندانی
نمی‌شود. 

استفاده از این قبیل لوله‌ها علاوه
بر برخورداری از مزایای آن، باعث می‌شود تا سرمایه‌گذاران تشویق به
سرمایه‌گذاری در ساخت
این محصولات شوند.  همچنین با ایجاد ارزش
افزوده در این صنعت، امکان استفاده از طیف
وسیع نیروهای داخلی در بازار کار آن ایجاد می‌شود.  امید است در آینده، شاهد
به‌کارگیری بیشتر این تکنولوژی در شبکه گازرسانی شهری کشور باشیم.

در مقام مقایسه می
توان گفت که این نوع لوله
از مزایا و برتری های بی شماری نسبت به لوله های فولادی برخوردار است، به طوری که استفاده از تکنولوژی پلی اتیلن برای
توزیع گاز، علاوه بر سرعت کار و سهولت
اجرایی از لحاظ اقتصادی و طول عمر و. . .  نیز
مقرون به صرفه است.  تاریخچه استفاده از
لوله های پلی اتیلن از بدو ورود گاز به دنیای مصرف، بسیاری از کشورها به دنبال تکنیک های جدید توزیع آن از راه شبکه های
گازرسانی بوده اند.  در گذشته لوله های فولادی و سپس لوله های پوشش دار در شبکه های
توزیع گاز استفاده می شد.  اگرچه کاربرد لوله های فولادی پوشش دار رضایت
بخش و از خواص مکانیکی خوبی برخوردار بود،اما
استفاده از آن مشکلات متعددی به ویژه مساله حفاظت از زنگ را دربرداشت.  با توجه به
این امر تلاش مهندسان گاز برای استفاده از لوله هایی با قدرت شکل پذیری بیشتر و شکنندگی کمتر که دارای خواص فیزیکی خوبی باشد
و تحت تاثیر خوردگی نیز قرار نگیرد، منجر
به کاربرد نوع خاصی از پلیمرها به نام پلی اتیلن شد.  استفاده از لوله های پلی اتیلن در جهان از حدود 30سال پیش به شدت گسترش
یافت.  این کار در حقیقت جواب کاملی به توسعه سیستم توزیع گاز با فشار متوسط است. چندسال
است که در خدمات مهندسی شبکه های
گازرسانی بحث جایگزینی پلی اتیلن به جای فولاد در سیستم توزیع گاز مورد توجه قرار گرفته و طراحی و اجرای شبکه های توزیع
گاز شهری توسط لوله و اتصال های پلی اتیلن
انجام می گیرد.

 

2-1-3-
رشد شبکه های پلی اتیلن در ایران

میزان
شبکه های پلی اتیلن در سال های مورد بررسی به طور متوسط سالانه از رشدی معادل 54
درصد برخوردار بوده و این در حالی است که متوسط رشد شبکه های فولادی حدود 6/8 درصد
می باشد. نسبت استفاده از لوله های فولادی و پلی اتیلن در شبکه های گاز کشور (شامل
شبکه های تغذیه و توزیع).  لازم به ذکر است
براساس تحقیقات انجام شده استان های کرمان، تهران، خراسان، مازندران و فارس به
ترتیب دارای بیشترین میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن می باشند و در استان
خوزستان بر اساس صلاحدید مسئولان شرکت گاز این استان ، تاکنون از لوله های پلی
اتیلن استفاده نشده است.  از مهم ترین
مزایای لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی می توان به سرعت و سهولت
در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از همه عدم خوردگی و در نتیجه
عدم نیاز به پوشش وحفاظت از زنگ اشاره کرد.

 

2-2-1- ساختار پلی
اتیلن

پلی اتیلن یک نوع
پلاستیک[12]
 است که دارای مقاومت مکانیکی مناسب می باشد.  پلیمریزاسیون گاز اتیلن در فشار بالا باعث
تولید پلی اتیلن با دانسیته پایین با زنجیره انشعابی زیاد می شود (LDPE).  همچنین پلیمریزاسیون اتیلن در فشار پایین باعث
تولید پلی اتیلن با دانسیته بالا و زنجیره صاف می شود (HDPE
PE-63 , PE-80 , PE-100)
.  با بالا رفتن چگالی، مقاومت کششی، مدول
الاستیسیته و مقاومت شیمیایی بهتر می گردند.

ماده اولیه لوله های پلی اتیلن توسط عدد [13]MRS   از هم متمایز می گردند.  این عدد نشان دهنده مقاومت فشار داخلی دراز مدت
در دمای 20 درجه سانتیگراد ومدت 50 سال در محیط آب است .  مواد اولیه طبق جدول (2-1) درجه بندی می شوند.

 



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-1) : حداقل استحکام مورد نیاز لوله های پلی
     اتیلن

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

پلی اتیلنPE 100 و PE 80 از زنجیره های کوتاه خطی و همچنین زنجیره های طولانی و زنجیره های
انشعابی کوتاه تشکیل شده اند به همین جهت این نوع را پلی اتیلن دونمایی[14]
می نامند.  زنجیره های کوتاه تشکیل دهنده
بخش کریستالی می باشند که سختی زیاد و خزش کم را همراه دارند.  زنجیره های دراز قسمت آمورف را تشکیل می دهند
که مقاومت در مقابل ضربه، الاستیسیته و ترک تنشی را در این بخش بعهده دارد.

 

2-2-2-  مقاومت شیمیایی پلی اتیلن

1-        
عناصر غیر موثر روی پلی اتیلن


  • انواع حلال های آلی و معدنی

  • انواع عناصر شیمیایی معدنی

  • انواع باکتری ها

2-       
عناصر موثر به صورت محدود روی پلی اتیلن


  • انواع روغن، چربی و هیدروکربورهای آروماتیک

3-       عناصر موثر روی پلی
اتیلن


  • اسیدهای قوی اکسید کننده برای مثال اسید سولفوریک

  • هالوژنهای آزاد (کلر، فلئور،یود، بروم )

 

2-2-3- انواع پلی اتیلن

طبقه‌بندی پلی اتیلن‌ها بر اساس دانسیته آنها صورت می‌گیرد
که در مقدار دانسیته اندازه زنجیر پلیمری و
نوع و تعداد شاخه‌های موجود در زنجیر دخالت دارد. 

 

  • · [15]HDPE (پلی‌اتیلن با دانسیته بالا(

این پلی‌اتیلن دارای
زنجیر پلیمری بدون شاخه است بنابراین
نیروی
بین مولکولی
در زنجیرها
بالا و استحکام کششی آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن‌ها است.  شرایط
واکنش و
نوع کاتالیزور مورد استفاده
در تولید پلی اتیلن HDPE موثر است.  برای تولید پلی‌اتیلن بدون شاخه معمولا از روش پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر- ناتا
استفاده می‌شود. 

 

  • ·
    [16]LDPE (پلی‌اتیلن با دانسیته پایین)

این پلی‌ اتیلن دارای
زنجیری شاخه‌دار است بنابراین زنجیرهای
LDPE نمی‌توانند بخوبی با یکدیگر
پیوند برقرار کنند و دارای نیروی بین مولکولی ضعیف و استحکام کششی
کمتری است.  این
نوع پلی ‌اتیلن معمولا با روش
پلیمریزاسیون رادیکالی تولید
می‌شود.  از
خصوصیات این پلیمر ، انعطاف‌پذیری و امکان
تجزیه بوسیله
میکروارگانیسمها است. 

 

  • · LLDPE [17](پلی اتیلن خطی با دانسیته پایین)

این پلی ‌اتیلن
یک پلیمر خطی
با تعدادی شاخه‌های کوتاه است و معمولا از
کوپلیمریزاسیون اتیلن
با آلکن‌های بلند زنجیر ایجاد می‌شود. 

  • ·
    MDPE[18] (پلی اتیلن
    با دانسیته متوسط است)

 

2-2-4- کاربرد پلی اتیلن

پلی‌اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد
استفاده در آشپزخانه و صنایع
غذایی
دارد.  از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین
کیسه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود HDPE ، در تولید ظروف
شیر و
مایعات و انواع وسایل پلاستیکی
آشپزخانه کاربرد دارد.  در تولید لوله‌های
پلاستیکی و اتصالات لوله‌کشی معمولا
از MDPE استفاده می‌کنند.

 
LDPE بدلیل بالا بودن میزان
انعطاف ‌پذیری در
تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف ‌پذیر مانند لوله‌هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد.  اخیرا پژوهش‌های فراوانی در تولید پلی اتیلن‌هایی
با زنجیر بلند و دارای شاخه‌های کوتاه
انجام شده است.  این پلی اتیلن‌ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه‌های جانبی هستند.  این پلی اتیلن‌ها ترکیبی ، استحکام HDPE و
انعطاف‌پذیری LDPE را دارند .

 

2-3-1- انواع لوله های پلی اتیلن

تقسیم بندی لوله های پلی اتیلن با
توجه به روش تولید وکاربری آنها انجام می گیرد.

1- لوله تک جداره : همانطور که از
اسمش پیداست به صورت یک لایه یک پارچه بوده و در یک مرحله تولید می شود.



 

 
  
  

               
    
    

شکل(2-1):لوله های پلی اتیلن

    
    

  

2-لوله های دو جداره اسپیرال

 

3- لوله ها ی دو جداره پروفیل دار

 

 

 

 

 

 

2-3-2- کاربردها لوله های پلی
اتیلن

لوله و اتصالات پلی اتیلن دارای محدوده کاربری وسیعی می
باشند که معمول ترین آنها بشرح ذیل می باشد :


  • شبکه های
    آبرسانی شهری و روستائی

  • شبکه های
    فاضلاب شهری و روستائی

  • شبکه های گاز
    رسانی

  • شبکه های
    انتقال انرژی

  • شبکه های
    زهکشی

  • سیستم های
    مایعات و فاضلاب صنعتی

  • شبکه های
    آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی)

  • سیستم های
    آبیاری متحرک

  • پوشش کابلهای
    مخابراتی و فیبر نوری

  • پوشش کابلهای
    برق

  • پوشش لوله های
    فلزی

  • بعنوان
    کانالهای تهویه

 

2-3-3- استفاده از لوله های پلی
اتیلن برای انتقال گاز

به کارگیری روش‌های جدید، مانند استفاده از مواد پلیمری، از چند دهه گذشته در صنعت گاز کشور‌های توسعه یافته
مورد توجه قرار گرفته است.  از دستاورد‌های تازه در این زمینه، می‌توان به استفاده
از مواد پلی‌اتیلن جهت بازسازی و
نوسازی لوله‌های انتقال گاز نام برد.  در
زیر، مزیت‌های به‌کارگیری مواد پلیمری در
انتقال گاز و کاربرد محدود آن در ایران مورد اشاره قرار گرفته است:

استفاده از
مواد پلی­اتیلن در چند دهه اخیر، انقلابی جدید در صنعت گازرسانی شهری به حساب می‌آید.  لوله­های
پلی­اتیلن در مقیاس محدود، از اوایل دهه 1960 برای گازرسانی به منازل در کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار‌ گرفته
است.  اما امروزه به خاطر پیشرفت در زمینه ساخت مواد پلی­اتیلن، استفاده از این لوله­ها
گسترش چشمگیری یافته است، به طوری
که بیش از 95 درصد خطوط گازرسانی در شبکه گاز شهری امریکای شمالی، از جنس پلی­اتیلن است. 
در دهه اخیر نیز، استفاده از لوله­های پلی‌اتیلن در بسیاری از کشورها، نظیر انگلستان، آلمان و اتریش و روسیه مورد
توجه قرار گرفته است. 

 

2-4-1- روش ساخت لوله های پلی
اتیلنی

 

- روش ساخت رزین های پلی اتیلنی:

منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد.  این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند.  رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند.  رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد
سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید
پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده
از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است

 روش
های تولید رزین پلی اتیلن : برای تهیه
رزین پلی اتیلن به اتیلن نیاز است که از هیدروکربن های موجود در نفت یا گازطبیعی به دست می آید. 
در حال حاضر روش های مختلفی برای تهیه پلی اتیلن وجود دارد که مشهورترین آن ها روش فشار خیلی زیاد برای تهیه رزین پلی
اتیلن سبک و روش زیگلر، روش فیلیپس و
روش استاندارد اویل برای تهیه رزین پلی اتیلن سنگین و روش یونیون کاربید برای تولید رزین پلی اتیلن خطی استفاده می شود.  خواص پلی اتیلن به میزان شاخه های مولکولی در پلیمر خطی بستگی دارد و این میزان با
روش های تهیه مرتبط است.  معمولا هرچه میزان شاخه های مولکولی در پلیمر
بیشتر باشد وزن مخصوص، نقطه ذوب و سختی پلیمر کمتر و
نفوذ گاز و بخار در آن بیشتر است.  وزن
مخصوص رزین پلی اتیلن سبک حدود 0/925ـ 0/910
و وزن مخصوص پلی اتیلن خطی حدود 0/940ـ0/925 و وزن مخصوص پلی اتیلن سنگین حدود 0/965ـ 0/941است.  قابلیت جذب رطوبت توسط انواع پلی اتیلن از 15 درصد
وزنی تا یک درصد وزنی است.  نقطه ذوب پلی
اتیلن سبک نیز حدود 110درجه سانتی گراد و برای پلی اتیلن
سنگین حدود 135درجه سانتی گراد است.  مصرف
رزین پلی اتیلن بسیار متنوع و در همه
ی صنایع به طور مختلف کاربرد دارد. 

ویژگی های رزین پلی اتیلنرزین لوله و اتصالات ساخته شده باید کاملا مطابق
استانداردهای جهانی همانند استاندارد NFI. 54-065,066
 فرانسه باشد. خوشبینی همزمان نسبت به تمامی
ویژگی های مکانیکی یک رزین پلی
اتیلن کار مشکلی است؛ منظور این که به هیچ وجه نمی توان توقع یک رزین   ایده آل را برای پلی اتیلن داشت.  اما به هر حال مواردی وجود دارد که یکی موجب دیگری شده و در این بین بهینه ترین حالت را باید انتخاب
کرد.

تولید لوله و اتصال
های پلی اتیلن در تکنیک
توزیع گازلوله در سه مرحله بسیار دشوار و ظریف ساخته می شود.  موادخام (رزین پلی اتیلن) به طور مرتب توسط یک
غلطک به مرکز راکتور به منظور دستیابی به یک نقطه
ذوب مناسب و بسیار دقیق حمل می شود.  در
این حالت به هیچ وجه نباید مواد مذاب با
اکسیژن هوا ترکیب شود، پلی اتیلن خام در قسمت خروجی راکتور نسبت به اشعه ماورای بنفش و گرمای حاصل از اکسیداسیون حساس است و این
عمل موجب شکسته شدن زنجیره مولکولی ماده
می گردد.  برای محافظت در برابر اشعه
مذکور، دوده به میزان 2/3 درصد جرم ماده در آن
توزیع می گردد.  دوده به مراتب بهتر از رنگ
دانه ی زرد می تواند از ماده پلی اتیلن در
برابر اشعه ی ماورای بنفش حفاظت کند.  توزیع
دوده باید همزمان با تولید رزین انجام
گیرد و به طور بسیار دقیق در آن ممزوج شود. 
یکی از مشکلات تولید لوله برای
استفاده در تکنیک توزیع گاز همین مساله است. 
لازم به ذکر است بیرون آوردن لوله و مراحل
خنک سازی مستلزم به کارگیری تجهیزات و اعمال دقت فراوان است.

هزینه تولید کمترتولید لوله اتصالات پلی اتیلن برای مصارف گاز بسیار دقیق تر از تولید
لوله های آب و . . .  است و در این زمینه استانداردهای بسیاری باید
مراعات شود.  با وجود چنین شرایطی در عمل، متوسط هزینه ی ساخت در واحد طول در یک شبکه توزیع از نوع
پلی اتیلن حدود 35 درصد کمتر از نوع
فولادی است.  انشا ا. . .  به زودی بتوانیم زمینه های تولید و ساخت لوله و اتصالات پلی اتیلن در داخل کشور را گسترش دهیم و به
نتیجه واقعی و ارزنده بیشتری دست یابیم.

 

- روش ساخت لوله های پلی اتیلن

یکی از روش های تولید لوله های پلی اتیلن توسط سیستم اکستروژن است و طی مراحل
زیر انجام می پذیرد.

مواد اولیه

مواد اولیه مورد استفاده در ساخت لوله های پلی اتیلن در گروه های HDPE و LDPE  و دسته های PE32 تا PE100 تقسیم بندی می
شوند.



 

 
 

 
 
  
  

               
    
    

شکل
     (2-2): انبار مواد اولیه

    
    

  

این مواد به دلیل ساختار شیمیایی و مولکولی ویژه ای که
دارند در برابر اسیدها ، بازها و نمکها تا حد مطلوبی مقاومت دارند و فرآیند های
الکتروشیمیای که در فلزات منجر به خوردگی می شوند ، به روی آنها بی اثر است.  تنها در مجاورت با مواد شیمیایی بسیار قوی و
زمان طولانی و دمای بالا این مواد تحت تأثیر و تخریب قرار می گیرند. 

 

 

 

 

 

 

 

 

عمدتا جهت تولید لوله های نرم[19]
عمدتاً از دسته های PE40 و جهت تولید لوله های سخت[20]  از دسته های (PE63، PE80، PE100) استفاده می
شود.

1- آماده سازی مواد اولیه

مواد اولیه جهت عملیات رطوبت زدایی به داخل خشک کن های مخصوص که روی سیلندرهای
اکسترودر نصب شده ، فرستاده می شوند تا ضمن حذف رطوبت احتمالی از آنها ، تا حدودی
گرم شده و جهت انجام بهتر پروسه اکستروژن آماده شوند.  شکل دور نمایی از یک خط تولید لوله های پلی
اتیلنی را نشان می دهد.



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل
     (2-3) : نمایی از خط تولید لوله های پلی اتیلنی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2- اکستروژن

برای تولید لوله های پلی اتیلن از اکسترودرهای تک مارپیچ  که به همین منظور طراحی شده است استفاده می گردد.  مواد اولیه به صورت گرانول به
داخل دستگاه اکسترودر وارد شده و در اثر حرارت ذوب می شود .

مواد ذوب شده
به وسیله ماردون (میله مارپیچ) به جلو رانده می شود و پس از خروج از اکسترودر وارد
قالب می شود بروی مارپیچ مناطقی جهت هدایت
خوراک ورودی به داخل سیلندر ، فشرده سازی وتهیه مذاب یکنواخت و پمپاژ مذاب به داخل
دای[21]  تعبیه شده است.  انرژی گرمایی جهت مذاب نمودن مواد از طریق چرخش
مارپیچ (تنشهای وارده از مارپیچ به مواد اولیه) و المنتهای حرارتی اطراف سیلندر،
تواماً تامین می شود و جهت کنترل آن از فنهای مخصوص در اطراف المنتها استفاده شده
است.

 

3- دای (Die)

ارتباط دهنده بین قالب و اکسترودر می باشد و باعث بالا رفتن فشار پشت دای،
(انتهای سیلندر) فشرده شدن مذاب و توزیع یکنواخت آن در ابتدای ورودی قالب به منظور
ثبات وضعیت کیفی استفاده می گردد.  دای ها
انواع مختلف دارند.  در این روش از نوع
اسپیرال آن که حالت حلزونی دارد و مخصوص تولید لوله های پلی اتیلن است مواد در آن
به فشردگی لازم می رسند، استفاده شده است.

4- قالب

مواد مذاب از دای وارد قالب شده و در خروجی قالب شکل نهایی لوله را به خود می
گیرند.

(توجه کنید که در این حالت مواد خمیر و مذاب هستند و جهت تثبیت ابعاد باید آن
را به کالیبراتور هدایت نمود).  تنظیم دقیق
قالب از نظر ابعاد خروجی مذاب پلی اتیلن و دماهای آن، اثرات بسیار محسوس و مستقیم
بر کیفیت محصول خواهد داشت.

5- کالیبراتور و تانک خلأ

خمیر مذاب که به شکل لوله از قالب خارج می شود جهت خنک شدن و تثبیت ابعادی به
داخل کالیبراتور هدایت می گردد.  طراحی
کالیبراتورها، جریان پاشش آب سرد بروی آنها و خلاء موجود در تانک خلاء باعث می شود
خمیر مذاب ضمن اینکه شکل نهایی و ابعاد مورد نظر را به خود می گیرد، خنک شود.  وضعیت کیفی محصول از نظر سطح ظاهری و ابعادی تا
حدود زیادی به کالیبراتور و عملکرد آن بستگی دارد.

در سایزهای بالا، دمش نیتروژن در داخل لوله، علاوه بر کمک به ثبات ابعادی لوله
ها، باعث سرمایش دیواره های داخلی شده و خواص لوله در سطح مقطع های مختلف یکنواخت
تر می شود.

6- تانک های خنک کننده

حرارت بالای مذاب پلی اتیلن پس از عبور از کالیبراتور، تانک خلأ و تانک های
خنک کننده به تدرج توسط پاشش آب سرد کاهش می یابد.

استفاده از تانک های خنک کننده با طول مناسب و رعایت فاصله کافی بین آنها تا
حد امکان تنشهای داخلی در این لوله ها را کاهش داده و یکنواختی خواص فیزیکی و
مکانیکی را در تمامی نقاط لوله باعث شده است. 
شکل(2-4) نمایی از این دستگاه را نشان می دهد.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-4) : نمایی از تانک
     های خنک کننده

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

7- سایر تجهیزات

 سیستم ردیابی

قابلیت ردیابی محصولات به نحوی که در تمامی سالهای طول عمر مفید لوله قابل
شناسایی باشند از جمله مسائل مهم است که در استانداردهای ملی و بین المللی به آن
توجه می شود. 

7-1-  
دستگاه کشش

این دستگاه عامل هدایت کننده لوله
از سمت قالب به انتهای خط تولید می باشد و توسط کنترل سرعت آن وضعیت ابعادی
لوله(از نظر ضخامت) تحت کنترل قرار می گیرد. 
لوله تولید شده بوسیله دستگاه کشنده بتدریج از درون تانک
های خلاء و خنک کننده کشیده شده و بوسیله دستگاه مارک زن (مطابق شکل 2-5 )، مشخصات
فنی ، تاریخ تولید ، علامت استاندارد و نشان اختصاری   بر روی آن
ثبت می گردد.  جهت گیری بیش از حد زنجیره های مولکولی در امتداد طولی لوله از جمله موارد
قابل بررسی در سرعت بالای کشش لوله می باشد که منجر به کاهش خواص در جهت عرضی لوله
می گردد.



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-5) : کشش و مارک زنی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-2-   اندازه گیری و برش



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-2): طولهای استاندارد و امکان تغییر
     آنها را برای مشتریان تعریف نموده است.

    

 

    
    

  

محصول تولیدی توسط تجهیزات دقیق و کالیبره شده از نظر طولی
اندازه گیری می گردد و در طولهای تعریف شده  برش می خورد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-3-  بسته بندی

محصول برش خورده بر حسب نوع و سفارش به صورت حلقه ای یا شاخه ای تولید، بسته
بندی مطابق شکل (2-6) و تحویل انبار موقت تولید می گردد.

 



 

 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-6) - بسته بندی لوله
     های پلی اتیلنی بصورت حلقوی

    
    

  

 

 

 

 

 



 2-4-2-  کنترل کیفیت:

عملیات کنترل به طور کلی در سه دسته 
طبقه بندی می شود:

1-      مواد اولیه



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-7) : واحد کنترل

    
    

  

2-      حین فرآیند

 

3-      محصول

 

 

 

 

 

1- کنترل مواد اولیه

  • · تعیین (شاخص جریان مذاب ) بوسیله
    دستگاه پلاستومتر
  • تعیین دانستیه مواد اولیه بوسیله دستگاه دانستیه
    سنج
  • · تعیین در صد دوده بوسیله دستگاه
    تعیین درصد دوده
  • · تعیین پخش و توزیع دوده

با توجه به تأثیر مواد اولیه در کارایی و خواص فیزیکی ومکانیکی لوله های پلی
اتیلن، کیفیت و نوع آنها توسط آزمونهای متعدد بررسی قرار گرفته و در صورت تأیید
آنها، مواد اولیه کدگذاری و به انبار کارخانه اجازه ورود می یابند.

 

 

2-کنترل حین فرآیند


  • آزمایش برگشت حرارتی و آزمایش مقاومت در برابر تنش های محیطی بوسیله دستگاه
    اون

  • آزمایش فشار هیدرو استاتکی و آزمایش بدست دستگاه مولد فشار

  • آزمایش مقدار دوده موجود در لوله ها که این آزمایش بوسیله دستگاه تعیین درصد
    دوده انجام میشود

شرایط فرآیندی به اثبات رسیده و تکرار آن در تولیدات همسان باعث تکرار نتایج
نهایی می شود لذا بر همین اساس شرایط فرآیندی از جمله، دمای سیلندر، سرعت چرخش
مارپیچ، دمای دای و قالب، فشار وکیوم، دمای آب، سرعت کشش و سایر پارامترهای مرتبط
در حین فرآیند تحت کنترل قرار می گیرد تا ضمن تولید محصول مطلوب از بهینه شدن
فرآیندها نیز اطمینان حاصل شود و در نهایت رضایت مشتریان تأمین گردد.

3-کنترل محصولات

انواع آزمون های تعریف شده کوتاه مدت و بلند مدت طبق استاندارد ملی ایران و Din آلمان در
آزمایشگاه انجام می گردد تا وضعیت نهایی محصول بررسی و تأیید گردد.

در ادامه مختصری از شرح آزمونها و بررسی نتایج و تأثیر آنها بر روی محصولات
ارائه می گردد.

4-  کنترل بر روی اتصالات

معمولا اتصالات از لحاظ وضعیت
ظاهری مورد بررسی قرار می گیرند .

اتصالات از گونه پخش آب شامل  دریپرها و  بابلر  از لحاظ آب بندی و آب دهی مورد آزمایش قرار می
گیرند ، هم چنین بر روی  دریپرها آزمایش
خمش ، ضربه ،.  فشار انجام می شود

در ادامه به شرح برخی از آزمایشاتی
که بر روی مواد اولیه ، مواد نیمه ساخته و محصولات انجام میگیرد می پردازیم.

1-        
کنترل شاخص
جریان مذاب (MFI)  (ISO 1133[22])

این آزمون برای مواد اولیه ( جهت تائید کیفیت مواد) و نیز بر روی محصول انجام
می شود.  در این آزمون جریان پذیری مواد در
دما، فشار و زمان ثابت اندازه گیری می شود و از نتایج حاصل چگونگی رفتار مواد در
داخل اکسترودر بررسی می گردد.

MFI یک مقدار کاربردی است که سرعت جریان پلیمر
را بیان می کند و معیاری از ویسکوزیته یک پلیمر ترموپلاستیک در دما و فشار مشخص
است همچنین تابعی از وزن مولکولی پلیمر نیز می باشد .  به طور مشخص مقدار گرم یک پلیمر ترموپلاستیک که
در اثر فشار حاصل از یک وزنه معین در درجه حرارت مشخص از یک دای به طول mm  8 و
قطر  mm
2,0955 در مدت زمان 10 دقیقه عبور نماید را نرخ جریان مذاب آن پلیمر می گویند و
اندازگیری آن با استفاده از دستگاه پلاستومتر انجام می گیرد و برای انواع پلی
اتیلن (LDPE,MDPE, HDPE) مقادیر
مختلفی از MFI در استاندارد تعریف شده است .  MFI بدست آمده
برای محصول مطابق استاندارد نباید بیشتر از 25 درصد با MFI
ماده اولیه تفاوت داشته باشد  در غیر اینصورت فرآیند تولید، نیازمند
تنظیمات جدید خواهد شد . این آزمون بر روی
مواد اولیه و محصول طبق استاندارد  ISO 1133 و استاندارد ملی ایران ISIRI 6980 انجام شده و نتایج طبق جدول (2-3) ارزیابی می گردد. 






 
 

         
   
   

جدول (2-3): مشخصات MFI برای انواع پلی اتیلن

   
   


 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-  تعیین دانسیته (ISO
1183)

دانسیته مواد اولیه خریداری شده و نیز دانسیته محصول به
روش شناور سازی با استفاده از ترازوی دقیق و سیالی با دانسیته معین، تعیین می گردد

این آزمون بر روی هر پارتی از مواد اولیه یا محصول تولیدی بر اساس استاندارد  ISO
1183 یا ISIRI7175 انجام می پذیرد
و نتایج آن طبق جدول (2-4) ارزیابی می گردد.








 

         
   
   

جدول (2-4):
    مقدار دانسیته برای انواع پلی اتیلن

   
   

 

 

 

 

 

 

 

 

عدد دانسیته به طور کلی معرف نوع پلیمر بوده و در شرایط مشابه (در یک پلی
اتیلن مخصوص لوله) با بالا رفتن عدد دانسیته مقاومت کششی، ضریب الاستیسیته، مقاومت
در برابر حلالها و مواد شیمیایی و نفوذ ناپذیری در برابر گازها زیاد می شود.

این عدد در محصول معرف کیفیت فرآیند تولید و بهینه بودن شرایط آن و تأثیر آنها
بروی ساختمان مولکولی پلی اتیلن می باشد.

 

 

 

3- تعیین درصد کربن (دوده) ( ASTM D 1603 )

این آزمون طبق استاندارد ASIMD 1603 و ISIRI 7175-2 بر روی مواد
اولیه و محصول انجام می شود. 
دوده از جمله مهمترین مواد افزودنی است که برای افزایش مقاومت لوله در
مقابل عوامل مهاجم جوی بخصوص پرتوی ماءورای بنفش (UV[23])
به پلی اتیلن پایه افزوده می گردد .  اندازگیری
دوده با استفاده از دستگاه کوره الکتریکی و به روش پیرولیز انجام می گیرد.  بدین منظور مقدار معینی از مواد اولیه، در کوره
ای با دمای 600 تا 800 درجه سانتیگراد، تحت اثر گاز نیتروژن خالص پیرو لیزه شده و
میزان کربن به جا مانده تحت اثر اکسیژن ، سوزانده میشود تا درصد خاکستر ( مواد
افزودنی ) در نمونه اولیه تعیین گردد .  درصد
مجاز کربن در لوله پلی اتیلن 2 الی 5/2 درصد وزنی است.

به علت اطمینان از مقاومت این محصولات در مقابل تابش اشعه مخرب خورشیدی،این
آزمون بخصوص برای لوله های LDPE که بروی سطح زمین قرار می گیرند بسیار مهم و اساسی می باشد.

 

4-      تعیین پخش و
توزیع دوده

در صورتی که دوده موردنظر در مواد
اولیه و محصولات به صورت یکنواخت توزیع و پخش نشده باشد، باعث آسیب پذیری آن در
نقاط کم تجمع می شود و حتی اگر درصد دوده آن در محدوده مجاز 2الی    2. 5%
باشد باز هم از اثر مخرب اشعه UV در امان نیست.  در
مناطقی که تجمع کربن بیش از درصد مجاز باشد ، تمرکز تنش بوجود خواهد امد و لوله
آسیب پذیر می گردد و درصورتی که میزان کربن کمتر از حد مجاز باشد ، استحکام لوله
در برابر اشعه ماوراء بنفش نور خورشید کاهش خواهد یافت .

بنابراین با تجهیزات پیشرفته اندازه گیری دقیق توزیع و پخش دوده و تعیین
اندازه ذرات آن طبق استاندارد BS2782 و ISO11420 فاکتورهای پخش و توزیع را اندازه گیری می نماید، تا از مقاومت آن
در مقابل اشعه UV خورشیدی اطمینان حاصل نماید.

عدم توزیع یکنواخت فاکتورهای فوق الذکر به نوع مواد اولیه و شرایط فرآیندی
تولید وابسته می باشد.

5- آزمون فشار هیدرواستاتیک ( EN 921)

فشار هیدرواستاتیک ، فشاری است محاسبه ای که در زمان
معینی در دمای معین به لوله وارد می شود . 
به منظور برسی استحکام محصول در برابر فشارهای هیدرواستاتیکی ، آزمایش فوق
با استفاده از دستگاههای مربوطه ، در آزمایشگاه انجام می پذیرد .  این آزمون به دو صورت انجام می گیرد :

الف ) کوتاه مدت : در این آزمایش نمونه های لوله پس از
غوطه ورشدن در حوضچه آب در دمای 20 درجه سانتیگراد به مدت 100 ساعت ، تحت فشار
داخلی ثابتی قرار داده می شوند که بعد از این مدت نباید در آن هیچگونه ترک ،
شکستگی و تورم یا هر گونه نقصی ایجاد گردد .

ب ) بلند مدت : این آزمون نیز طبق استاندارد بر روی
نمونه انجام می گیرد و نتیجه بر اساس استاندارد ISIRI
1331  ارزیابی می گردد و بر این
اساس نمونه باید مدت 165 ساعت تحت فشار و در دمای  80 درجه سانتیگراد قرار گیرد .  که بعد از این مدت نباید در آن هیچگونه ترک ،
ترکیدگی ، باد کردگی ، تورم موضعی ، نشتی و ترک های موئی و یا هر گونه نقصی ایجاد
گردد  .

 

5- آزمون فشار ترکیدگی (
ASTM D 1599 )

در آزمون فوق که بر روی لوله هایی
با سایز کمتر از 200 میلیمتر انجام می پذیرد، ونمونه های
لوله شناور شده در حوضچه ای با دمای ثابت 23 درجه سانیگراد ، تحت اثر فشار داخلی
خطی افزاینده قرار می گیرد ، به گونه ای که در طی زمان 60 الی 70 ثانیه، دچار تورم
و ترکیدگی گردد .  لوله ای که با مواد
مرغوب و فرآیند صحیح تولید شده باشند ، ابتدا دچار تغییر شکل پلاستیکی شده و باد
می کند و پس از آن بصورت نوک قناری دچار ترکیدگی می شود ، در این حالت ، مقطع شکست
عمود بر محور طولی لوله می باشد .

 اصولاً نمونه ها در این آزمون بایستی دچار تغییر شکل
پلاستیکی شده و باد کنند و سپس عمود بر محور طولی دچار ترکیدگی شوند که بسیار ایده
ال و مطلوب است.

در صورتی که ترکیدگی بدون بادکردگی باشد و در جهت محور طولی لوله به صورت شکاف
انجام شود، پارامترهای تولیدی این محصول را باید مورد بازنگری قرار داد و لوله ها
غیر قابل مصرف هستند.

6- آزمون برگشت حرارتی (ISO
2502)

یکی از پارامترهای مهم در لوله های پلی اتیلن ضریب
انبساط حجمی است چون همیشه در محیط تغییرات ناگهانی دما وجود دارد که یکی از
بدترین عواملی که برروی پلیمر اثر نامطلوب می گذارد خستگی ناشی از حرارت[24]
است  که به آن شوک حرارتی نیز گفته می شود
پس باید برای لوله هایی که در زیر زمین قرار می گیرند و در اثر تغییر دمای آب هر
زمان به آنها شوک حرارتی وارد می شود میزان خستگی کم باشد به همین دلیل باید میزان
بازگشت حرارتی آنها کم باشد تا خستگی ناشی از حرارت ، آسیب کمتری را وارد سازد .  در این آزمون نمونه های تقریبی به طول 30
سانتیمتر درون آون حرارتی با سیر کولاسیون هوای داغ (2±110)
درجه سانتیگراد به مدت یک الی سه ساعت (با توجه به ضخامت جداره لوله) قرار داده
شده و کاهش طول نمونه پس از سرد شدن ، نسبت به طول اولیه، محاسبه می گردد .  میزان تغییر طول
لوله پلی اتیلن پس از تحمل یک سیکل گرمائی و پس از سرد شدن به گونه ای است که طول
لوله ، کمتر از حالت اولیه در دمای نرمال خواهد شد ، که این رفتار در لوله های نصب
شده می تواند منجر به تغییر در گردی لوله گردد، لذا با آزمون فوق حد مجازتغییرات
طولی( حداکثر تا 3%  برای ضخامت
هایی که جداره محصول کمتراز 16 میلیمتراست) در
آزمایشگاه بررسی می شود.

 

7- اندازگیری ابعاد و برسی ظاهری لوله  ( ISIRI 1331 )

قطر خارجی، ضخامت جداره، اختلاف قطر طرفین لوله (دو
پهنی) و حدود تغییرات ضخامت جداره لوله، از مشخصات کیفیت هستند که باید با دقت
بسیار بالایی کنترل شوند.  قطر خارجی را با
استفاده از سیرکومتر و ضخامت جداره را با استفاده از کولیس دیجیتال یا میکرومتر می
توان اندازه گیری نمود .

سطح داخلی و بیرونی لوله ها باید صاف و فاقد شیارهای با
لبه تیز باشد.  ناهمگونیهای جزئی و فرو
رفتگیهای کم عمق درصورتی که حداقل ضخامت جداره از استاندارد کمتر نباشد 
قابل صرف نظر کردن است.  جهت تعیین ضخامت از کولیس با دقت 0. 02 میلی متر و قطر
خارجی از سیرکومتر استفاده     می شود.

انتهای لوله ها باید تا آنجا که ممکن است عمود بر محور
لوله بریده شود .  لوله باید فاقد هرگونه
تاول و ناهمگونیهای ناشی از مواد خارجی که به عنوان نقاط آسیب پذیر عمل نمود و
موجب کاهش دوام لوله   می گردد باشد .  رنگ لوله باید در تمام طول آن یکنواخت بوده و
فاقد بوی نامطبوع باشد .

8- تست کشش یونیورسال (BS2782-EN63-ASTM
D2412 )

با استفاده از دستگاه فوق ، خواص گوناگون مکانیکی در لوله های پلی اتیلن ،
قابل اندازه گیری        می باشند. به
عنوان نمونه حداکثر استحکام در برابر بارخارجی ، میزان تغییر طول در نقطه پارگی ،
تعیین ضریب الا ستیسیته و میزان خمش تحت اثر بارهای سه نقطه ای.  از نتایج حاصل از آزمونهای فوق ،    می
توان چگونگی عملکرد محصول را در شرایط عملیاتی بررسی نمود.

9- میزان
خارج شدن از گردی[25]
(اووالیته)



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-5): مقادیر اووالیته
     برای قطرهای مختلف لوله های پلی اتیلن

    
    

  

خارج از گردی، تفاوت قطر حداکثر در یک سطح مقطع با قطر
حداقل در همان سطح مقطع می باشد که پس از تولید اندازه گیری می شود و در جدول (2-5)
حدود آن آمده است.

 

 

 

 

 

لازم به توضیح است که لوله پلی اتیلن به دلیل ماهیت
انعطاف پذیری خود ، به هنگام انبارش، حمل و نقل و نصب دچار تغییر شکل می گردد که
این حالت پس از قرار گرفتن لوله در دستگاه جوش و انجام عملیات اتصال رفع شده و در
مراحل بعدی ، پس از کارگزاری و حرکت سیال در داخل لوله  و اعمال فشار
، کاملاً به شکل اولیه خود باز می گردد .





 

         
   
   

جدول (2-6) : شماره استانداردهای ملی ایران

   
   

 

 

 

شماره
  استاندارد ملی

عنوان آزمون

شماره
  استاندارد ملی

عنوان آزمون

6980

نرخ جریان
  مذاب

7175-1

ابعاد

7186

پایداری
  اکسیداتیو

7175-3

بازگشت
  حرارتی

1331

وضعیت ضاهری

7175-4

فشار
  ترکیدگی

1331

اثر لوله
  برروی آب

7175-4

فشار
  هیدرواستاتیک

1331

نشانه گذاری

7175-2

تعیین دوده

 

 

7175-6

پخش و
  پراکنش دوده

 

 

 



2-5-1- مراحل انتقال و آماده سازی خطوط لوله جهت نصب و راه اندازی

با پیشرفت صنعت
پتروشیمی و تولید گسترده لوله های پلی اتیلنی و قابلیت نصب سریع و آسان آنها و
همچنین دوام بالا و ارزان بودن آنها در مقایسه با لوله های دیگر ، گسترش استفاده
از آنها در مهندسی آب اجتناب ناپذیر می نماید. 
از موارد معدود سهولت اجرای لوله های پلی اتیلن با قطر و ضخاست بالا ،
اتصالات آنهاست که دستورالعمل مناسبی نیز برای این کار وجود ندارد .  چون لوله هم باید به خوبی حرارت ببینند و هم از
سوختن آن جلوگیری شود .  در اینجا جوش پلی
اتیلن در شرایط متفاوتی از دما ، دمای جوش ، زمان جوشکاری و زمان سرد شدن (آزاد
شدن فک جوشکاری) اجرا  شده و روشهای انجام
شده با استفاده پر کردن لوله از آب و فشارسنجی و پیدا کردن محل نشت چک گردید .  ترد شدن یا منعطف بودن محل جوش بصورت بصری قابل
تشخیص است نتایج حاصل از این تحقیق می تواند راهنمای مناسبی برای جوشکاری و اتصال
لوله های پلی اتیلن با قطر وضخاست بالا با شد .

‏مسلما طول عمر
مناسب و مطلوب شبکه های پلی اتیلن علاوه بر این که متاثر از محاسن پلی اتیلن است ،
مرهون عملیات اجرایی صحیح خصوصا نصب و جوشکاری آنها نیز می باشد.  در این راستا، مراجعه به استانداردهای بین
المللی و ملی معتبر مثل CEN اروپا و استاندارد
IGS می تواند راه گشا باشد.  گروه های اجرایی باید به هنگام عملیات اجرا
استانداردهای مربوطه را دقیقا رعایت نمایند. 
یکی از مهمترین نکات و مسائلی که در اجرای شبکه های پلی اتیلن قابل توجه
است، نحوه جوشکاری لوله و اتصالات می باشد. 
از آن جایی که با گذشت زمان استفاده از لوله های پلی اتیلن در سطح کشور
فزونی می یابد، لذا به نظر می رسد هر آنچه متون فنی و علمی بیشتری در خصوص کیفیت و
کاربرد این گونه لوله ها انتشاریابد، ضمن ارتقا، سطح آگاهی مصرف کنندگان به همان
نسبت به انتظار و توقع آنها از تولید کنندگان افزایش خواهد یافت. 

 

 

‏مراحل انتقال و
آماده سازی:

 انبارداری، بارگیری، تخلیه، جابجایی، نگهداری و
ریسه کردن لوله


  • بارگیری و حمل: لوله های پلی اتیلن
    هنگام حمل باید با نوارهای محکم به هم بسته شده و از استفا ده هرگونه نوار یا تسمه
    و زنجیر فلزی خودداری کرد. 
  • ·
    تخلیه: تحویل گیرنده باید محل مخصوصی را برای انبار کردن اجناس در کارگاه در
    نظر گیرد.  این محل باید مسطح ، عاری از
    قطعه سنگهای بزرگ، سطح ناهموار و آشغال و همچنین دور از مسیر رفت و آمد ساختمانی و
    عوامل جوی نظیر باد و طوفان باشد. 

‏محموله رسیده به
کارگاه با توجه به نوع و تعداد لوله ها می تواند به صورت پالت دسته بندی چند لوله
با یکدیگر یا به صورت شاخه لوله های جداگانه باشد پالتها را می توان با یک بکهو یا
وسیله ای نظیر آن و یک طناب نایلونی یا کابل پوششی دار (طنابی که موجب وارد آمدن
صدمات موضعی به لوله نگردد) تخلیه نمود.  در
غیر این صورت باید بین کابل و لوله ها ،حائلی قرار دارد که از زخمی شدن لوله ها
جلو گیری شود.  اگر از طناب استفاده شود،
باید موقع بلند کردن پالت و قراردادن آن روی زمین، طناب در 3/1
‏طول لوله از هر سرآن پیچیده شود.  به جای
استفاده از طناب برای تخلیه پالت به صورت یک جا، می توان پالت را بازکرده و لوله
هارا یکی یکی تخلیه کرد.  برای تخلیه لوله
هایی که به صورت پالت بسته بندی نشده اند، می توان با رعایت احتیاط ، لوله ها را
یکی یکی از روی کامیون روی یک لودر و سپس روی زمین غلطاند.  روش دیگر برای بلند کردن لوله ها، استفاده از
یک طناب نایلونی یا کابل دارای حائل است که به نقاط 3/1 ‏طول لوله از هر لبه آن بسته شود.  نباید از وسایلی مانند جرثقیل های بارزنی یا
بالابرها چنگک دار که موجب تغییر شکل مقطع لوله می شود.  استفاده کرد. 
زیرا ممکن است این وسایل به لوله صدمه بزنند. 

 

‏از جمله مواردی
که باعث صدمه دیدن لوله می گرد، پرت نمودن آن از بلندی می باشد.  این بلندی 
 می تواند از بالای یک کامیون حمل
بار و کفی) و یا رها شدن سیم های مهار، در هنگام تخلیه بار باشد.  در صورت بروز چنین وضعیتی ، ایجاد ترک های عرضی
در جدار لوله را با اطمینان می توان پیش بینی نمود.  چنانچه نتوان با چشم غیر مسلح ترک بوجود آمده‏را
مشاهده ‏ نمود.  هنگامی که لوله در زمین
کار گذاشته شدند و تحت فشار آب قرار گرفته، قسمتهای ضربه دیده ‏که خیلی از مواقع
منجر به بوجود آمدن ترکهای نامرئی خواهند شد، شروع به باز شدن می نمایند. 

 

‏انبار کردن لوله
ها در پای کار



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-8) : تخلیه لوله ها از
     کامیون به پای کار

    
    

  

‏برای انبار کردن لوله ها در پای کار، لوله های بسته بندی
شده ‏باید به همان صورت باقی بمانند.  برای انبار کردن لوله ها غیر بسته بندی شده ‏به
صورت موقت، می توان آنها را در یک محوطه مسطح فاقد آشغال و خارج از مسیر رفت و
آمدهای ساختمانی روی هم چید.  ابتدا دو
الوار، که باید از غلطیدن و جا بجایی آنها جلو گیری شود با فاصله ای برابر عرض روی
هم چید مورد نظر که به هر حال باید از 3/1طول لوله بیشتر باشد، روی زمین قرار داده ‏می
شود.  همچنین برای جلو گیری از غلطیدن لوله ها در اثر باد و طوفان
لازم است در اطراف آنها چوب های عمودی قرار داده شود.  یکی از روش های معمول برای روی هم چینی  لوله هایی که دارای لاله (سر کاسه ها) می باشد
این است که به منظور لوله ها طوری باشد که لاله های آنها به یکدیگر فشار وارد نیاورد. 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏در موقع روی هم
چیدن لوله ها، آنها را باید با رعایت احتیاط معمول جابجا کرد از انداختن یا به زور
کشیدن لوله ها، همچنین از برخورد آنها به یکدیگر یا به اشیاء دیگر
یا از بالارفتن از آنها خودداری شود.  ارتفاع
روی هم چینی لوله ها حدا کثر حدود 18/1 متر باشد تا بتوان لوله ها را به آسانی و
با آسودگی خاطر با دست جابجا کرد. 

 

‏به خط کردن لوله
ها

‏قرار دادن لوله
ها و متعلقات در امتداد کانال روباز یا به خط کردن، می تواند باعث صرفه جویی در
زمان جا بجایی آنها شود.  هر شاخه لوله
باید روی یک سطح تراز، حتی المقدور نزدیک کانال و در سمت مخالف خاکریز آن قرار داده
شود.  برای جلو گیری از آسیب دیدن لبه لوله
ها فاصله مناسبی بین هر دو لوله در نظر گرفته شود.  لوله ها باید خارج از مسیر وسایل و تجهیزات
کارگاهی ودر محلی قرار 1 داده ‏شود
که عملیات حفر کانال بتواند بلا انقطاع ادامه پیدا کرد.  بدیهی است در این شرایط می بایست به هر نحو
ممکن از غلتیدن لوله ها توسط باد و طوفان و یا دیگر عوامل جلو گیری بعمل آید.

 

2-5-2- نصب لوله
ها و راه اندازی

سیستم های اتصال
لوله
 

‏انوااع مختلف سیستم های اتصال در
خصوص لوله های پلی اتیلن بکار می رود.  انواع
اتصال به دو بخش اصلی تقسیم می شود:

1-     اتصالات موقت:

 اتصالات و
ارتباطات پیچی و فیتینگی جهت لوله های سایز 16 الی 125 میلی متر.  در این روش عملیات بسیار راحت بوده و خطوط لوله
بدون آسیب دیدگی باز و بسته می شوند.  در
شکل 2 نمونه هایی از اتصالات موقت نشان داده شده است.

تبدیل ، سه راهی ، زانو ، اتصال نر و ماده ، رابط مساوی
، رابط تبدیل ، اتصال کور ، اتصال فلنجدار ، کمربند ، فلنج .

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-9) : اتصالات موقت
     لوله های پلی اتیلنی

    
    

  

 

 

 

 

 





 

 

 

 

 

 

2- اتصالات جوشی دست ساز و فابریک پلی اتیلن:

این اتصالات شامل انواع سه راهی ، زانو ، تبدیل ، فلج و
رینگ PP. STEIL در فشارهای مختلف با مواد PE63,
PE80, PE100 در ابعاد مختلف می باشد .  ابعاد و اندازه اتصالات جوشی پلی اتیلن می
تواند طبق سفارشات مشتری تولید گردد و همچنین موارد مصرفی آنها در فاضلاب و مواد
شیمیایی و اسیدی و نفتی و آبرسانی تحت فشار بوده و با توجه به مقایسه با اتصالات
چدنی و فولادی بسیـار مقرون به صرفه می باشد .



 
  
 
  
 
  
 
  
 
 
  
  

               
    
    

شکل (2- 10) : اتصالات جوشی
     دست ساز و فابریک پلی اتیلن

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-    اتصالات دائم:

  جوشکاری جهت لوله های سایز 75 الی 500 میلی متر،

‏انواع اتصال ثابت
از طریق جوش پلاستیک انجام می شود که معمول ترین آنها بشرح ذیل می ‏باشد.

‏ جوش - هوای داغ[26]  

‏ جوش - با
اکسترودهای متحرک[27]  

 جوش - بات فیوژن[28]

 

‏ جوش -
الکتروفیوژن[29]  

جوش- رابط[30]

‏در اینجا جوش بات
فیوژن بررسی شده است. 

 

 

‏روش جوشکاری لب
به لب 

‏روش جوشکاری لب به
لب ( But fusion
) نمونه جوش بسیار قابل اطمینان برای انواع رزینهای ترموپلاستیک می باشد.  در این قسمت مرا حل جوشکاری لب به لب کاملا
تشریح شده است.  توجه دقیق به این مرا حل و
یاد گیری آن برای جوشکاران و مجریان اهمیت فراوان دارد.  استفاده صحیح از دستگاه زمانی میسر است که
جوشکاران مراحل صحیح جوشکاری را بدانند و نکات اشاره شده در ذیل را بکار ببرند. 


  • به هیچ وجه جوشکاری لب به لب نباید در هوای بارانی، برفی، بادهای تند طوفان و
    سرما و گرمای شدید صورت پذیرد.  اگر قرار
    است در چنین شرایطی اقدام به جوشکاری گردد، لازم است از چادر مخصوص این کار
    استفاده شود. 

  • توصیه می شود فضایی که در آن جوشکاری صورت می گیرد، دارای دمای بالاتر از صفر
    درجه سانتی گراد باشد و لذا در صورتی که دمای محیط زیر حد مذکور باشد، استفاده از
    چادر و ایجاد دمای مناسب لازم است. 

  • در صورتی که نیروی محرکه دستگاه از طریق ژنراتور تامین می شود، قبل از شروع
    جوشکاری لازم است مقدار سوخت ژنراتور کنترل شود تا از خاموش شدن ژنراتور در خلال
    عملیات جوشکاری پیشگیری شود و نیز چند دقیقه قبل از شروع جوشکاری، ژنراتور را روشن
    تا ولتاژ و آمپراژ مناسب از خروجی ژنراتور وجود داشته باشد. 

 

اکسید زدایی لبه
لوله ها

‏پس از قراردادن
لوله ها درون کمربندها بر روی شاسی، عملیات تنظیم و تمیز کردن آنها به منظور برطرف
کردن لایه اکسید روی لبه های هر دو لوله و یا اتصال و ایجاد تطابق بین دو لوله،
ضروری است که دو لبه ی مورد جوشکاری رنده و یا تر اشیده شوند.  این عمل توسط رنده[31]
مخصوص  صورت می گیرد.  رنده مذکور بین دو لوله در دستگاه قرار می گیرد
و با اعمال فشار مناسب از طریق یونیت هیدرولیک(در حدی که رنده تحت فشار زیاد قرار
نگرفته و در جای خود نیز نلغزد شکل (2-11 ). عمل رنده کاری سطح لوله ها صورت می
گیرد. سر لوله ها تا دیدن تراشه کامل از هر سمت باید رنده شوند، به طوری که براده
به صورت مدور در دو طرف رنده مشاهده گردد. 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-11) : یونیت هیدرولیکی جهت رنده کردن                           

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏کنترل چشمی توازن
سطح مقطع لوله ها

‏پس از عمل رنده
کاری، لوله ها را لب به لب گرفته تا بتوان همترازی و فاصله بین دو لوله را کنترل
نمود.  شایان ذکر است که پس از رنده شدن دو
سر لوله ها، به هیچ وجه مجاز نیستیم که دست یا هر چیز مرطوب و آلوده را به سطرح
لوله و یا اتصال رنده شده بزنیم و براده های داخل لوله را بطوری که دستمان و یا
ابزار به سطح تراش خورده برخورد نکند از داخل لوله خارج می کنیم، عدم همترازی لوله
ها حداکثر می تواند تا 10 ‏درصد ضخامت لوله باشد در صورتیکه از این
مقدار بیشتر باشد، باید لوله ها از طریق روشهای ذیل همتراز شوند. 


  • محکم کردن و یا شل کردن بعضی از مهره ها به صورت موازی و یا ضربدری در یک طرف
    و یا دو طرف لوله ها،

  • ‏ با چرخاندن، لوله ها را همتراز نموده و پس از آن مهره های کلمپ ها را سفت
    نمود. 

  • تنظیم تکیه گاهها در انتهای دیگر لوله ها (جابجا نمودن رولر یا زیر سریهای
    لوله ها). 

 

 

تمیز کردن لبه
لوله ها و اعمال فشار و دما

 

‏برای تمیز نمودن
لبه لوله ها که حائز اهمیت بسیاری است، باید پیش از انجام عمل جذب دما با استفاده
از یک پارچه تمیز (دستمال مخصوص) با الکل خالص یا خلوص بالا دو سر لوله ها تمیز
شوند و پس از آن دقت شود که هیچ گونه تماس با دست و یا هر وسیله دیگری با سر لوله
برقرار نشود شکل(2-12).  در شرایطی که هیچ
گونه وسیله ای برای پا ک کردن سطح هیتر وجود ندارد، می توان لوله ای از همان جنس و
سایز انتخاب نمود و قسمتی از آن روی دستگاه فیکس کرده و به سطح هیتر نزدیک و لوله
ها را گرم کرد.  این عمل باعث می شود که
لوله محل تماس خود را با هیتر پاک و تمیز نماید. 
برداشتن لوله و قرار دادن لوله اصلی در دستگاه هیتر با سطح تمیز شده آماده
انجام عمل گرم کردن لوله ها با کیفیت بالا را دارد. 

 

 



 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-12) : تمیز کردن لبه های لوله با الکل

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پس از انجام
عملیات بالا، هیتر( اتورا بین دو لوله در دستگاه ‏قرار داده ‏، و فشار را تا حد
مورد نظر (فشار اعلام شده ‏از طریق سازنده ‏دستگاه ‏به اضافه
فشار کششی) افزاش داده ‏و
صبر می گردد ارتفاع برگشته لوله[32]  روی سطح
  اتودر حد یک تا چهار میلی متر ایجاد گردد.   (مقدار
لبه برگشته بستگی به قطر و ضخامت لوله متغیر است).  لازم به توضیح است به هنگام قراردادن   اتورا به لبه لوله ثابت نزدیک می گردد تا براثر
حرکت فک متحرک لوله درون این فک بر اثر زمان بیشتر نزدیکی یا هیتر پیشگرم نگردد. 

 

‏مرحله جذب دما

‏پس از ایجاد Bead‏ در حد مورد نظر، فشار را حذف کرده، به طوری که فقط
دو سر لوله با  اتو در تماس باشد و اهرم
یونیت هیدرولیک در به منظور اعمال فشار باقی می ماند.  در این مرحله دما و انرژی گرمایی توسط هیتر در
لوله ها نفوذ می نماید و باید تا تمام شدن مدت زمان ترمیه شده ‏براساس استا ندارد
صبر کرد. 

 

مرحله نهایی

‏پس از تمام شدن
زمان نفوذ دما (انرژی حرارتی) دو لوله را از سطح  اتو جدا کرده ‏و عقب کشیده ‏و دقت می شود   اتودر حین برداشته شدن به دو سر لوله اصابت
نکند.  در صورتی که به عقب راندن فک متحرک
هیتر( اتو) به یکی ا زدو سر لوله بچسبد با زدن یک ضربه به دسته   اتو و به آهستگی در حالی که با دست دیگر آن را
کنترل می گردد.  اتو را از لوله جدا نموده
و بعد از برداشتن اتو به سرعت لب لوله ها را بهم چسبانده و فشار را تا حد مورد نظر
(فشاراعلام شده ‏از طرف سازنده ‏دستگاه ‏به
اضافه فشار کششی) به طور یکواخت و حرکت خطی و به آرامی افزایش داده ‏تا به حد
نهایی خود برسد.  پس از این که فشار در این
مرحله به میزان مشخص شده ‏رسید،
فشار هیدرولیک به اوج خود رسیده ‏و لوله ها در هم ممزوج شده ‏و جوشکاری صورت می گیرد.  باید دو سر لوله تحت این فشار به طور ثابت به
دو دستگاه ‏باقی بماد تا زمان سرد شدن که از طرف سازنده ‏دستگاه ‏و براساس استا ندارد اعلام شده ‏سپری گردد
نتیجتا عمل همبندی و جوش به این روش صورت گرفته است. 

 

‏مرحله سرد شدن

‏پس از اتمام زمان
سرد شدن اکنون لوله های جوش داده ‏شده ‏را از دستگاه ‏خارج نموده ‏و
لوله ها طی زمان توصیه شده‏از طرف سازده 
‏درمحل مناسب و دور از تنش و کش قرار می گیرند. 

 

 

زمانبندی و فرآیندهای جوش لوله های پلی
اتیلن روش (
Butt
fusion Welding):

‏  شامل یک مرحله پیش فرآ یند و پنج مرحله فرآ یند
می باشد. 

‏مرحله پیش
فرآیند: شامل تامین مصالح و ابزار کار (روشن کردن ژنراتور برق و صفحه اتو به منظور
رسیدن به دمای 200 ‏درجه سانتیگراد) قرار گرفتن خرکها زیر لوله و تراز کردن
دهانه لوله ها بر روی شاسی دستگاه ‏جوش - عملیات رنده ‏کاری و تمیز کاری با الکل (38 ‏دقیقه)

  •  فاز اول: قرار گرفتن صفحه اتو درون دستگاه ‏و
    چسبانیدن لبه لوله به صفحه اتو با رعایت انتقال فشارهای کششی و ثابت با مجموعBar  70 ‏(فشار
    کششی Bar
    40 ‏و
    فشار ثابت Bar
    30‏) (10ثانیه)

  • ‏ فاز دوم : (مرحله طبخ) : با تقلیل فشار آغاز و با حداقل تقلیل فشار به پایان
    می رسدBar 70 به Bar30 (6 دقیقه)


  • فاز سوم: جدا کردن لبه لوله ها از صفحات اتو وخارج کردن صفحه اتو از درون دستگاه ‏جوش
    (10ثانیه)
  • فاز چهارم: چسبانیدن لبه لوله ها به
    یکدیگر (رسیدن به فشار اولیه مجمومه فشارهای کششی و ثابت است (Bar
    70) (5ثانیه)
  • فاز پنچم: مرحله خنک شدن جوش و کاهش دمای
    جوش
    از 200درجه به 50 درجه (30دقیقه)، مدت زمان گرم کردن صفحات اتو و نیز فرآ یندها
    تابع شر ایط عمومی و آب و هوا است و الزاما می بایست مرحله طبخ را با گرفتن زمان و
    رویت وضعیت شکل ظاهری جوش و نیز رویت تقلیل فشار (فشارسنج دستگاه ‏سیستم هیدرولیک)
    رعایت کرد. 

‏چنانچه عملیات
جوشکاری پس از انجام اولین سرجوش بطور پیوسته ادامه پیدا کند زمان پیش فرآیند گاهی
اوقات تا 50 ‏درصد
کاهش می یابد.  (بعلت آماده ‏بودن ابزار کار و
روشن ماندن ژزاتور برق و اتو و سیستم هیدرولیک) .














 

         
   
   

جدول (2-7) :حالت اول ،شروع
    عملیات جوشکاری  (اولین سرجوش)

   
   
         
   
   

جدول (2-8) : حالت دوم ،ادامه
    عملیات جوشکاری (سر جوشهای بعدی)

   
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل ظاهری و بازرسی کیفیت جوشکاری انجام
شده:

  • شکاف جوش[33]
    : شکاف جوش بین دو گرده بر آمده جوش در انتهای لوله نباید از سطح لوله
    پایین تر باشد.
  • جابجایی (ناهمترازی)[34]:
    میزان نا همترازی بین دو سر لوله های جوش داده شده نباید بیشتر از 10 درصد باشد
  • عرض لبه و یا گرده جوش[35]
     :
    عرض گرده جوش توصیه شده در شکل بر اساس سایزهای مختلف لوله مطابق جدول (2-9) می
    باشد.

 



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-9): عرض گرده جوش
     (میلیمتر)

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کنترل چشمی

هیچگونه آثاری از
آسیب، مثل خراشیدگی، اثرات عمیق که ممکن است از طریق بستن گیره ها و غیره بوجود
آید، نباید در هیچ یک از طریق جوش یا در لوله فشار مشاهده شود. 

‏کنترل کیفیت لبه
و یا گرده جوش[36]  

‏با ابزار اندازه
گیری مخصوص می توان لبه و یا گرده جوش را مشخص نمود ، بطوریکه شکل ظاهری آن می
باید به صورت یکنواخت ایجاد شده باشد، گرده جوش باید سخت و دارای شکل محدب و با
ریشه پهن باشد و نباید حالت مقعر با ریشه باریک و یا شکلهای دیگر داشته باشد که
ناشی از فشار زیاد و یا فشار کم در بین جوشکاری باشد. 

 

آزمایشات
سرجوش های پلی اتیلن[37]

‏آزمایش هایی که
بر روی جوشهای پلی اتیلن انجام می گیرد تماما براساس استاندار دهای بین المللی به
شرح ذیل می باشد. 


  • الف ) آزمایشات هیدرواستاتیک بلند مدت: سرجوشهای پلی اتیلن حداقل 60‏
    یا (mm
    25d +3 ‏) انتخاب شده
    بطوریکه سرجوش در وسط قرار گیرد.  البته دو طرف لوله را توسط دو عدد کپ بسته شده
    و درون آن با آب گرم پر می شود.  سپس در
    داخل مخزن دستگاه هیدرواستاتیک که دمای آن 23 ‏سانتی گراد می باشد، قرار می گیرد. 
  • فشار توسط دستگاه آنقدر بالا برده می شود
    تا از محل لوله بترکد در صورتیکه ترکیدگی از محل جوش باشد (تا قبل از حداقل فشار
    تعیین شده در استاندارد) سرجوش مردود می باشد. 
    این آزمایش را آزمایش ترکیدگی سریع[38]  می گویند . 
  • · ب ) آزمایش هیدرواستاتیک کوتاه مدت[39]
    یا 165 ‏ساعت:
    در این آزمایش نیز دو طرف لوله به وسیله کپ بسته شده ، سپس داخل نمونه را با آب پر
    نموده و نمونه که سوجوش در وسط آن هیدرواستاتیک 6. 4
    -4 ‏مگاپاسکال
    به مدت 165 ‏ساعت
    اعمال می گردد، به طوری که در این مدت هیچگونه نشتی و یا ترکیدگی در جوش نباید
    مشاهده گردد در صورت مشاهده شدن عیب و اشکال در جوش قبل از مدت آزمایش جوش مردود
    خواهد بود. 

 


  • ‏ج) آزمایشی کشش[40]
  • ‏ براساس استاندارد برای لوله های که
    ضخامت آنها کمتر از 25 ‏میلی
    متر باشد، مطابق نمونه استاندارد دمبل تهیه و تحت آزمایش کشش قرار می گیرد. 

  • ‏ سرعت کشش مطابق با استاندارد برای ضخامتهای مختلف تغییر می کند. 

  • تعداد نمونه های آزمایشی برای انجام آزمایش کشش مطابق جدول (2-10) براساس قطر
    لوله ها نمونه ‏انتخاب و آزمایش می گردد



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-10): تعداد نمونه های
     مورد نیاز برای آزمایش کشش  بر اساس
     قطر لوله ها

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏باید سعی شود
نمونه اول از بحرانی ترین نقطه جوش انتخاب گردد و نمونه های دیگر نیز از قسمتهای
که دفورمه و یا نافرم می باشد انتخاب کنیم

 

‏شرایط آزمایش

‏شرایط تهیه نمونه
مورد آزمایش پس از جوشکاری حداقل 2 ‏ساعت بعد و متوسط در 20 ‏درجه سانتی گراد
تعیین گردیده است و 6 ‏ساعت
بعد از جوشکاری عملیات ماشین کاری نمونه انجام و حداقل 24‏ساعت بعد از جوشکاری می
باید عمل کشش  صورت پذیرد. 

 

‏نمونه عملکرد
دستگاه کشش[41]
 

‏نمونه را مطابق
شکل استاندارد تهیه نموده و بین دو فک دستگاه کشش قرار داده می شود.  پس از وارد نمودن پارامترهای ابعادی به قسمت
کامپیوتر دستگاه مطابق جدول استاندارد، با سرعتهای مختلف با توجه به ضخامت لوله ها
عمل کششی انجام می گیرد، به طوری که پارگی برابر استاندارد نباید کمتر از 35 ‏درصد ازدیاد طول
نسبی از محل جوش باشد.  درصد ازدیاد طول
نسبی از فرمول زیر قابل محاسبه می باشد. 


‏  (1)

که در آن:

E= درصد ازدیاد
طول نسبی

LO= طول
اولیه                                   L=
طول ثانویه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-13): گرده جوش

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آزمون فشار در لوله های نصب شده

پس از نصب لوله های پلی اتیلن و برای اطمینان از صحت کارکرد خط لوله و عدم
نشتی در آن بایستی آزمون فشار را طبق روش زیر انجام داد.

1-      ابتدا تمامی خطوط
لوله را از نظر سلامت ظاهری و استحکام اتصالات و خط لوله بررسی نموده و دو طرف
لوله را به وسیله درپوش مسدود نمایید.

2-      یک شیر هواگیری
در بالاترین سطح خط لوله و یک فشار سنج و شیر ورودی آب در پایین ترین سطح خط لوله
نصب نمایید.

3-      لوله را از آب پر
نمایید و توسط شیر هواگیری، هوای موجود در خط لوله را تخلیه نمایید.

4-      با دستگاه تزریق
فشار، فشار داخل لوله را تا 1. 2 فشار اسمی بالا برید و سپس کل خط لوله را از نظر
نشتی اتصالات بررسی نمایید.

5-      در صورت نشتی در
خط لوله، نقاط مورد نظر را اصلاح و مراحل فوق را مجدداً تکرار نمایید.

6-      در صورت عدم
نشتی، فشار لوله را تا 1. 5 برابر فشار اسمی بالا می بریم و به مدت 1 ساعت آن را
ثابت نگه می داریم.

7-      چنانچه در این
مدت، شکست، نشتی و یا هر گونه نقصی در سیستم به وجود نیاید، نتیجه مثبت است.

8-      توجه کنید حداکثر
طول لوله در این آزمون 500 متر می باشد و فشارسنج باید در پایین ترین سطح خط لوله
قرار گیردتا حداکثر فشار در این آزمون از مقدار ذکر شده بالاتر نرود.



2-5-3- روش [42]NDT  در کنترل جوشها

بررسی امکان جایگزینی روش های آزمون غیر
مخرب (
NDT) به جای آزمون های مخرب (DT) برای بازرسی سر جوشهای پلی اتیلن  .


‏با توجه به رشد فزاینده تقاضا براى لوله
هاى پلى اتیلن در شبکه توزیع گاز و نظر به ویژگی ها و مشخصات فنى مواد PE‏ و
شرایط خوب سرو یس دهى و سهولت
اجرا و نصب این مواد، جایکزینى مناسبى براى لوله هاى فلزى به شمار مى رود.  آزمونهاى مخرب به علت داشتن مشکلاتى مانند صدمه
زدن به محصول و سیستم، پر هزینه بودن و اتلاف وقت زیاد و نیز توقف خط تولید و
پروژه، امروزه جاى خود را به روش هاى مخرب داده و استقبال صنایع مختلف به این روش
رو به افزایش است.  روش مناسب و متداول
اتصال لوله هاى پلى اتیلن، روش الکتروفیوژن (EF[43])
است.  در روش EF، مشکل اساسى، انجام بازرسى فنى و ارزیا بى
کیفیت جوش بوده و با توجه به اهمیت موضوع و
حساسیت انتقال گاز و خطرات بالقوه ناشى از نشت و انفجار احتمالى، بازرسى فنى سرجوش
ها و تضمین ایمنى آن یک ضرورت انکار نا پذیر محسوب مى شود و اهتمام به یافتن
واهکارهاى علمى و فنى جهت نیل به این هدف همواره مورد توجه ویژه صاحبان این صنعت
بوده است.  روش معمول بازرسى فنى و ارزیا
بى کیفیت جوش EF،
استفاده از آزمونهاى غیر مستقیم مخرب و بهره گیرى از یک روش آمارى و تصادفى است. 

‏با توجه به فرآ یند جوش EF و وجود متغیرها و پارامترهاى تاثیر گذار در
کیفیت و استحکام آن و دخالت عواملى چون خطاى تجهیزات، عوامل محیطى و نصب ، استفاده
از آزمونهاى مستقیم و غیر مخرب یک نیاز جدى است. 
در این پژوهش، ضمن بررسى نظرى روشهاى مختلف NDT ‏ و مقایسة آنها با روش هاى مخرب مرسوم
چند نمونه از سرجوش هاى پلى اتیلن به کار رفته در شبکه توزیع انتخاب و با روش
آزمون غیر مخرب التراسونیک ([44]UT) و نیز از طریق آزمون مخرب مورد مطالعه قرار گرفت.  نتایج کلى نشان مى دهد که استفاده از روش غیر
مخرب مى تواند موجب کاهش تعداد آزمونهاى مخرب مورد نیاز، کاهش زمان و هزینه و مهم
تر از همه افزایش ضریب اطمینان و دقت و پرهیز از روش هاى آمارى و تصادفى گردد. 

‏اتصال به طریقه الکتروفیوژن یکى از روش
هاى اساسى در ساختار سیستم هاى شبکه خطوط لوله تحت فشار پلى اتیلن بوده ‏و با توجه به
اهمیت کاربرد ‏و
میزان مصرف پلى اتیلن دراین زمینه و نظر به ویژگى هاى بارز این روش، آزمایش هاى
تجربى و مطالعات وسیعى درخصوص شبیه سازى کامپیوترى مرتبط با تغییرات دما، فشار
مذاب درطى فرآیند و نیز بررسى تأثیر زمان و میزان فضاى خالى[45]
بین لوله و کوپلر بر روى استحکام اتصالات الکتروفیوژنى انجام شده است.  درفرآیند
 EF ‏علاوه بر موارد مذکور، عواملى مانند فشار،
تنش، خستگى و ترک که درحین سرو یس دهى بروز مى کند مى تواند منشاء شکست شوند لذا
سیستم شبکه توزیع گاز، علاوه بر بازرسى قبل از سرو یس، نیاز مبرم به انجام بازرسى
هاى زمان بندى شده داردکه این نوع بازرسى لزوما باید از نوع غیر مخرب و مستقیم
باشد. 

‏تجهیزات جوش فقط قادر به تنظیم زمان
جوش و محدوده مناسب بوده و
درروش مخرب امکان تشخیص درز درفرآیند جوش وجود ندارد و کوپلر الکتروفیوژنى نیز از
لحاظ ساخت و کیفیت، درزمان جوش ارزیابى نمى شود، 
به علاوه دراین روش پتانسیل هاى شکست مانند وجودحفره، حباب، گرد و غبار،
آلودگى، ذرات روغن، ناخالصى حلال هاى شستشو و تراش که هر یک مستعد تمرکز تنش و
ایجاد شکست مى باشند قابل شنا سایى نیستند. 

‏بطور کلى دربحث تحلیل شکست[46]  علت و عوامل شکست از چهار مولفه زیر نشأت مى گیرد.

 ا- انتخاب مواد[47]

2- ‏خطاى طر احى[48]

3- ‏فرآیند[49]

 

‏4 - شرایط سرو یس[50]

‏که ممکن است درحین تولید و ساخت مواد
اولیه یا درحین طر احى و یا نصب و یا درحین عمر کارى و سرو یس دهى رخ دهد. 

‏ انواع سیستم های بازرسی غیر مخرب

‏آزمایشات غیر مخرب (NDT)
به آزمونهایى اطلاق مى شود که بدون آسیب رساندن به ساختمان کریستالى قطعه، اطلاعات
مفیدى درارتباط با ساختار و عیوب احتمالى دراختیار می کذارد.  درآزمونهاى NDT سه هدف عیب یابى، اندازه گیرى برخى خواص
فیزیکی یا مکانیکى و شنا سایى جنس قطعه پی گیرى مى شود و رایج ترین روش ها عبارتند
از:

‏بازرسى چشمى ( [51]VT) ، ذرات مغناطیسى (‏[52]MT) ،جریان
گردابى ([53]ET ‏) ، را دیوگرافى ([54]RT‏)، التر اسونیک (UT) و مایع نفوذ کننده([55]LT)

‏از بین روش هاى متداول NDT، روش نفوذ مایعات، بازرسى چشمى، جریان گردابى و ذرات مغناطیسى روش هاى سطحى و
زیر سطحى بو ده و تست هاى ذرات مغناطیسى و جریان گردابى نیز صرفا درمورد فلزات
کاربرد دارد. 

‏براى بازرسى غیر مخرب اتصالات پلى
اتیلن باید از روش حجمى نظیر التراسونیک یا رادیوگرافى استفاده نمود.  علاوه برآن، ظرفیت آشکارسازى نقص هاى موجود در PE ‏باید از یک محدوده دینامیکى خوب و همچنین از قدرت تفکیک
مناسب برخوردار باشد. 

درروش رادیوگرافى ممکن است المنت ها و
حفره هاى بزرگ قابل تشخیص باشد اما امکان آشکارسازى سطح مشترک نیمه متصل، وجودلایه
ها و نقص هاى کوچک وجود ندارد. 

‏روش رادیوگرافى براى بازرسى جوش پلى
اتیلن اطلاعات کافى فراهم نمى کند.

‏روش رادیوگرافی درمقایسة با روش الترا سونیک، تکنیکى
پرهزینه تر است و هزینه کلى سرمایه گذارى تجهیزات ثابت بالا بوده و فضاى قابل
توجهى براى یک آزمایشگاه پرتونگارى لازم است و لزوم طراحى تاریکخانه براى ظهور
فیلم و سیستم هاى حفاظتى ویژه در برابر آثار زیان بار اشعه هزینه زیادى را به
خوداختصاص مى دهد.

روش التراسونیک بررسى تست حجمى جوش پلى
اتیلن گزینه مناسبى بوده و معایب و نارسایى هاى رادیوگرافى را نداشته در عین حال
از محدوده دینامیکى خوبى نیز براى آشکارسازى المنت ها و وضعیت سطح مشترک جوش
برخورد ار است. 

‏در آزمون التراسونیک (UT) از سه شعاع متفاوت استفاده مى شود.  شعاع (5 MHZ) که قادر است قطر
هاى متفاوت از لوله هاى پلى اتیلن با دقت نفوذ قابل قبول را آزمایش کند.  شعاعهاى (3. 5 MHZ)  ‏و (7. 5 MHZ)‏به ترتیب براى
نفوذ بالا و قدرت تفکیک بالا مناسب
اند. 

‏شعاعهاى التراسونیک به سطح خارجى نمونه
تابانده شده و تصاویر مقطع اتصال به صررت Real time 
گرفته مى شود.  در این تصاویر از
اتصال الکتروفیوژن به ترتیب المنت هاى گرم کننده در سطح مشترک نمایان بوده و
اطلاعات هندسى مانند ضخامت، محل و موقعیت المنت فضاى خالى، منطقه ذوب و ناحیه سرد
قابل انداره گیرى است.  در تصویر همچنین
نقص هایى چون حفره هاى خالى، ذوب ناقص و وضعیت نامنظم قرار گیرى المنت ها قابل
تشخیص است. 

‏روش 
ultrasonic
array  یکى از روش هاى جدید در
زمینه NDT
بوده و در این زمینه مطالعات زیادى در سالهاى اخیر انجام کرفت .

‏دو مزیت مهم این روش عبارت است از :

‏ا- قابلیت کنترل شعاع در نقطه ورود که
موجب مى شود میزان قدرت نفوذ موج به درون نمونه بطور قابل ملاحظه اى افزایش یابد. 

2- ‏مختصات نقطه تابش بطور دقیق تحت
کنترل بوده و در نتیجه مى توان تصاویر دو بعدى بدست آورد. 

 

آزمایش التراسونیک برای اتصال الکترو
فیوژن

امواج مافوق صوت (التراسوند) در سطح
مشترک ذوب به خوبی انتقال پیدا می کند و زمانی که اتصال الکتروفیوژن خوب باشد در
این صورت سطح مشترک نه انعکاس دارد و نه در تصاویر ظاهر می شود و اکو پشت دیواره[56]
لوله  در تصاویر التراسوند دیده می شود.  مادامی که امواج انرژی کافی نداشته باشد ، اکو
پشت (BWE) مربوط به دیواره پشت قابل مشاهده خواهد بود .

اگر در فرایند جوش ، در سطح مشترک یک
پیوند ضعیف تشکیل شود قسمتی از انرژی موج التراسونیک منعکس شده و بخشی از آن
انتقال می یابد و در این صورت هم سطح مشترک و هم پشت دیواره در تصویر التراسونیک
ظاهر می شود . شکل (2-14).

 



 
  
  

               
    
    

شکل (2-14): علائم فرضی در
     آزمایش التراسونیک برای اتصال
EF

    
    

  

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انواع نقص های
قابل تشخیص در آزمایش
UT
برای
EF

در تکنیک Real time که از امواج التراسونیک برای بازرسی اتصالات الکتروفیوژن برای
لوله های پلی اتیلن استفاده می شود ،  نقص
هایی مانند حباب ها[57]
، ترک[58]
، ناپیوستگی[59]
، سطح مشترک جوش نامناسب[60]  و جابه جایی المنت ها در اثر اورفیوژن [61]
و . . .  بر روی مانیتور قابل آشکارسازی
است در جدول (2-11) انواع نقص های قابل شناسایی و منشاء آنها مشاهده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




 

         
   
   

جدول (2-11): انواع نقص های
    قابل شناسایی در آزمایش
UT برای EF

   

 

   
   

 

 

 

نوع نقص

توصیف نقص

علت نقص

جوش ناقص

بصورت یک خط در سطح مشترک جوش، لایه
  لایه در بالا و پایین خط جوش

- گرما دهی ناقص

- محیط ناقص

حبابها

حبس شدن گاز یا هوا در داخل مواد و
  وجود حبابها در فرآیند الکتروفیوژن ناشی از ترپ شدن هوا یا جمع شدگی در حین
  فرایند سرد شدن پس از اعمال جوش است.

- پدیده ای
  نرمال است

- خطای انسانی

ذرات خارجی

ذرات خارجی که ناخواسته وارد می شوند
  شامل آلودگی با گرد و غبار یا ماسه، ذرات روغن و نظایر ان که در ضمن فرآیند جوش
  حادث می شود.

- آلوده بودن سطح داخلی کوپر و سطح خارجی لوله

وضعیت  نامناسب المنت ها

بی نظمی المنت های گرم کننده

- گرما دهی بیش از حد

- خطای انسانی

تعبیه نامناسب

خطاهای ناشی از نصب و قرارگیری نامناسب
  لوله نسبت به وضعیت کوپلر (عدم هم محوری)

- خطای انسانی

- خطای ساخت

ترکها، لایه ها
  جداشدگی

این نقص ها می تواند در اثر استرس،
  ضربه و خستگی در حین سرویس دهی بروز کند.

- استرس ناشی از وزن

- خاک، بار ترافیکی ، ضربه و زمین لرزه

- خستگی

نقص های هندسی

نقص های هندسی نظیر ضخامت و طول منطقه
  ذوب،وضعیت المنتها و . . .

- خطای انسانی

- فرایند جوش نامناسب

- ضربه یا  استرس

- انبارداری

 

 

 

نتایج تجربی

نمونه ها تعداد 10
عدد از اتصالات الکتروفیوژن انجام شده به اندازه های مختلف در یکی از شبکه های
توزیع گاز شهری به طور رندوم بریده شده و مورد ارزیابی قرار گرفت.

نمونه ها ، پس از
انجام تست غیر مخرب UT و تهیه تصاویر
، تحت تست مخرب لهیدگی[62]  قرار گرفت . آزمون لهیدگی مطابق استانداردISO 13955  انجام شد.  در این آزمون ، میزان مقاومت چسبندگی بین کوپلر
و لوله PE در برابر جدا
شدن با اعمال نیروی فشاری با سرعت 100 mm/min تا مرحله
لهیدگی و مماس شدن دیواره های داخلی لوله اندازه گیری شده و نوع شکست وتخریب نمونه
و نحوه جدا شدن کوپلر از لوله مورد بررسی قرار می گیرد.

در این آزمایش
معیار رد یا قبولی هر اتصال، کنده شدن یا نشدن محل جوش کوپلر ولوله در حین اعمال
نیروی فشاری تا مرحله تماس جداره داخلی لوله است .

نتایج بدست آمده
از دو روش مخرب لهیدگی و غیر مخرب (UT) در جدول
(2-12) مشاهده می شود.



 
 

         
   
   

جدول (2-12): نتایج آزمون مخرب(crush)
    و غیر مخرب (
UT)

   
   





 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- فرایند اتصال الکتروفیوژن و کیفیت جوش
وابستگی زیادی به مهارت و تبحر اپراتور دارد.

در حال حاضر تنها روش اساسی بازرسی غیر
مخرب که در زمینه اتصالات الکتروفیوژن کاربرد دارد، روش visual
است .  هدف بازرسی چشمی در EF
شامل کنترل ناحیه ذوب ، وجود یا عدم وجود علائم نقص در ذوب، کنترل و مشاهده شرایط Scraping ،خروج مواد در محل اتصال است.

در روش UT
، علائم نقص به خوبی قابل مشاهده است ولی به علت عدم وجود مستندات علمی کافی روش
کمی صریح در خصوص تایید یا رد جوش وجود ندارد. 
مطالعات وسیعی در این زمینه شده و لیکن انجام این آزمون عملیاتی و میدانی
نشده است در نتیجه ، با استفاده از روش UT میتوان موارد
مشکوک را شناسایی و با انجام تست مخرب به یقین رسید به همین علت ، در این مقطع
انجام آزمایش مخرب در کنار آزمون UT  جهت حصول اطمینان ، ضروری است.

 

 

 



 

2-6-1-استفاده
از
خط لوله پلی اتیلنی در دریا

 

از ابتدای دهه 1960 و
در زمان کوتاهی پس از اولین معرفی، لوله
های پلی
اتیلنی به طور فزایندهای جهت کاربردهای
دریایی مورد استفاده قرار گرفتهاند.  تخلیه سیال، انتقال سیال از زیر رودخانه یا دریاچه و گرفتن آب شیرین
و شور عمدهترین
کاربردهای لولههای پلی اتیلنی در دریا میباشند.  علاوه بر کاربردهای اصلی ذکر شده، در
دریا ممکن
است از آنها در مواردی همچون خطوط لوله موقت شناور روی سطح آب، نصب روی زمینهای
باتلاقی و
استفاده در عملیات لایروبی استفاده شود.

                                                 

نصب خط لوله پلی اتیلنی در دریا

 

پر کاربردترین
روش نصب خطوط لوله پلی اتیلنی در بستر دریا موسوم به شناورسازی و فروبردن 2 می باشد.  این روش در بیشتر پر وژهه های
نصب در دریا استفاده شده و شامل 7 مرحله
زیر میباشد:

أ- انتخاب محل مناسب برای مراحل ساخت، اتصال و به آب اندازی لوله؛

ب- تدارک منطقهای جهت انتقال لوله از زمین به دریا و در صورت لزوم بستر سازی برای لوله زیر دریا؛

ت- اتصال قطعات لوله به هم و تبدیل آنها به یک طول پیوسته؛

ث- نصب وزنه
های تعادل
(این
مرحله ممکن است همراه مرحله بعدی انجام شود)

ج- به آب اندازی خط لوله؛

ح- غوطه ور ساختن لوله در محل مشخص شده؛

خ- اتمام انتقال از زمین به بستر دریا.

 

 

 

مطالعه موردییک
پروژه واقعی در نروژ

در این قسمت نمونه ای از نصب یک خط لوله پلی اتیلنی در آبهای کشور نروژ ارائه می گردد.  خط لوله مزبور جهت
تخلیه سیال
استفاده شده و مشخصات کلی آن به شرح زیر میباشد:

مصالح لوله:

PE 100 with Do = 1200 mm , SDR = 26

طول خط لوله:  4400متر

حداکثر عمق:61 متر

نصب لوله:

لوله ها توسط قایق یدک کش از کارخانه تولیدکننده به محل نصب منتقل شدند.  این لوله ها در مقاطع
m  600 – 400 تهیه شده و در مکانی برروی سطح آب مطابق شکل  (2-14)
انبار شدند.



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-14): انبار نمودن مقاطع
     لوله روی سطح آب

    

 

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تمام مقاطع پر از هوا باقی مانده و هر دو انتها به  انتهای لاستیک و
فلنجهای کور مجهز شدند.  در فاز بعدی وزنه
های انتهای لاستیک تمام مقاطع پر از هوا باقی مانده و هر دو انتها به بتنی در فواصل مشخص و به صورت ثابت روی لوله نصب شدند.  به طور کلی این فاصله میتواند بسته به نیروهای عامل
در یک عمق خاص تغییر نماید.  شکل (2-15)  لوله ها همراه با وزنه های بتنی نصب شده بر روی ساحل رانشان میدهد
که با استفاده از جرثقیل و یا اکسکواتور به صورت شناور روی آب قرار دارند.

موقعی که تمام قطعه لوله ها با وزنه سنگین شد، توسط بارج و جرثقیل روی دریا توسط فلنج یا غلاف های
نگهدارنده 1 به هم متصل شدند شکل (2-15) . با توجه به پیش بینی های
هوای منطقه و در نظرگرفتن
شرایطی که باد و موج کمی وجود داشت لوله ها
آماده غوطه
ور شدن
در مسیری که قبلا توسط بویه
های شناور
مشخص شده بود،گردیدند. 
پیش از
اتصال فلنج، به دلیل جلوگیری از خارج شدن خط لوله از مسیر 2،
فشار هوای داخل خط لوله  مطابق فشار در عمق اتصال (مثلاً
چنانچه عمق شروع 3 متر باشد 3/0 بار) تنظیم شد. این کاربه کمک یک کمپرسور
انجام شد.  همچنین
پیش از شروع عملیات یک نیروی کششی به انتهای لوله غوطه ور اعمال شد.  به طورکلی این نیرو در طول عملیات غوطهور نمودن میتواند تغییر نماید و میتواند برای هر مورد خاص، از قبل محاسبه
شود.  محاسبات
مقدماتی برای این پروژه نشان دادند که نیروی کششی حداکثر در حدود 40
تن لازم است.



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-15): وزنه های بتنی روی لوله ثابت شده، کل خط لوله در سطح آب شناور میگردد

    
    

  

 

 

 

 

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عملیات غوطه ور نمودن با باز نمودن محتاطانه شیر هوا در قسمت انتهائی و کنترل فشار توسط یک مانومتر و درصورت نیاز پر نمودن با هوای فشرده، انجام شد.  برای حصول به غوطه وری
کنترل شده با سرعت تقریباً ثابت
(همانطور که ذکر شد سرعت 3/0 متر بر ثانیه مطلوب است) در
این پروژه فشار داخلی مطابق منحنی از پیش تهیه شده ای
که رابطه بین فشار هوای مورد نیاز و عمق غرق کردن را نشان میدهد، تنظیم شد.

جهت جلوگیری از خطر کمانش با در نظرگرفتن
ضریب اطمینان 2، در طول نصب شعاع انحنا در سطح دریا
همواره بیشتر
از 50 متر بوده است.  همانطور
که قبلا ذکر شد، عملیات غوطه
وری لوله
باید به صورت یک فرآیند پیوسته
انجام شود.  چنانچه
فرآیند غوطه
وری متوقف
شود، مدول الاستیسیته
پلی اتیلن با زمان کاهش مییابد و به تبع آن، شعاع حداقل انحناء کاهش یافته، میتواند باعث کمانش لوله گردد.

در این پروژه اگر به هر دلیل لازم میشد که نصب دچار وقفه شود، کمپرسور شروع به کار کرده و پروسه غوطهور نمودن
در جهت عکس انجام میشد.  اصولا زمان مجاز برای این عمل 15 دقیقه بوده و کمپرسور مربوطه باید
قابلیت کار
در 7 بار
را داشته باشد

اشکال4,3 خط لوله مزبور را در طول پروسه غوطه وری نشان میدهند.  در شکل (2-16)  قایق
کمکی و در شکل (2-17)  سیم کششی در انتهای لوله قابل مشاهده میباشد.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-16): پروسه غوطه وری هنگام شروع

    

 

    
    

  



 

 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-17): اندکی پیش از فرو رفتن انتهای خط لوله

    

 

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتیجه گیری:

لوله های پلی اتیلنی با چگالی بالا انتخاب مناسبی برای کاربردهای
دریایی می باشند.  به طورکلی دوام و مقاومت بالا
به همراه
روش های ابداعی و مقرون به صرفه نصب ، که عملیات را تسهیل کرده اند ، دلایل قانع کننده ای جهت استفاده
از این لوله ها برای سیستم های تخلیه سیال ، ساختارهای
آبگیری از دریا ، عبور دادن آبهای آشامیدنی و بهداشتی
از بستر و کاربردهای موقت دیگر در دریا میباشند.

سیستم جوشکاری قابل اعتماد لب به لب برای اتصال قطعه لوله های پلی
اتیلنی به
هم، که با دسترسی به دامنه
وسیعی از
اتصالات مکانیکی تکمیل می گردد، دست مهندس طراح را برای انتخاب یک سیستم اتصال بدون نشت
باز می
گذارد.  این سیستم اتصال همچنین امکان نصب مقرون به صرفه طول های بلندی از خط لوله با روش
شناورسازی و
فروبری را میدهد.

در این فصل روش نصب شناورسازی
و فروبری، که در اغلب اوقات برای نصب لوله های پلی اتیلنی در دریا استفاده میشود،
شرح داده شد.  بر اساس شرایط هر پروژه، ممکن است نیاز به بررسی های دقیقتر و کاربرد روش های مناسب
آن پروژه شود .  لیکن
در هر صورت اصول کلی نصب که برای روش شناورسازی و فروبری در این گزارش ذکر
شد، برای هر روش دیگری صادق است.

 

 

2-7-1-  مزایا و معایب استفاده از لوله های پلی اتیلنی:

مزایا

1 - سبکی وزن
، مقاومت در برابر ضربه و امکان حلقه نمودن لوله ها سایز 125 میلی متر در طولهای
تا 600 متر موجب شده تا حمل و نقل این محصولات بسیار آسان گردد. 

2 - مقاومت در
برابر تابش اشعه مخرب خورشیدی (اشعه UV) از دیگر
خصوصیات این محصول است.          3-
قابلیت جوشکاری لوله به لوله ، استفاده از رابط های پلی اتیلن و اتصالات فلنچی ،
باعث سهولت و سرعت زیاد در نصب و راه اندازی این خطوط لوله می گردد.

4 - به علت
خاصیت الاستیسیته می توان این لوله ها را در خارج ترانشه (کانال حفر شده) به هم متصل
نمود و بدون ایجاد شکست در لوله و نقطه جوش آن را به داخل ترانشه منتقل نمود.

5 - قابلیت
انعطاف پذیری این لوله ها باعث امکان استفاده در زمین های ناهموار و ایجاد خمهای
مجاز در آن را به کاربران داده است . (شعاع مجاز خم 20 برابر قطر اسمی لوله است)

6 - مقاومت
عالی در برابر فشارهای ناشی از زمین لرزه و رانش زمین به خصوص در سطح زیر دریا که
امکان حرکت لایه های زمین بیشتر می باشد ، از دیگر مزایای این لوله هاست.

7 - بر 
خلاف سایر لوله های انتقال سیالات که ظرفیت انتقال مواد در آن به مرور زمان و به
دلیل خوردگی ، رسوبات نشست پذیری و سایر علل کاهش می یابند ، لوله های پلی اتیلن
با سطحی فوق العاده صیقلی حداقل مقاومت را در برابر عبور مایعات از خود بروز داده
و باعث یکنواختی و ثابت بودن میزان جریان سیال در تمامی طول عمر لوله خواهد شد.

8 - مقاومت در
برابر خوردگی ، سائیدگی ، پوسیدگی ، سیالات شیمیایی و عدم جذب آب از دیگر خصوصیات
این لوله ها می باشد.

9 - حک تمامی
خصوصیات و مشخصات لوله بر روی بدنه آن ، به صورت خوانا و کم عمق ، ردیابی آن را پس
از سالها و در فاصله طول عمر این محصول همواره سهل و آسان نموده است.

10 - هزینه
بسیار پایین در نصب ، راه اندازی و نگهداری خطوط لوله پلی اتیلن از دیگر مزایای
استفاده از این محصولات می باشد.

11 - طول عمر مفید 50 ساله ، لوله های پلی اتیلن این
شرکت بر اساس جدول راهنما و شرایط کاری درج شده ، به طور استاندارد تا 50 سال عمر
مفید خواهد داشت. 

12- مقاومت در برابر مواد شیمیایی

13- قابلیت استفاده در زمین های ناهموار شیمیایی ویژه

14- عدم بیمارزدائی بعلت خصوصیات

15- مقاومت عالی در مقال سرما تا دمای 40- درجه سانتیگراد،
مقاومت در مقابل گرما تا 80 درجه سانتیگراد. [63]



معایب:

با در نظرگرفتن معضلات و مشکلات
موجود در اجرا و نگهداری لوله های فولادی، استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه
های توزیع گاز بدون هیچ گونه تامل و تردیدی منطقی به نظر می رسد.  لیکن لازم است در خصوص شناسایی مشکلات و معضلات
خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با این مسائل
احتمالی با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه اقدام کرد. در اینجا  سه مورد از مشکلات بالقوه در لوله های پلی اتیلن
یعنی آثار الکتریسیته ی ساکن بر لوله ها ، صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن توسط
جوندگان وموریانه ها و آسیب دیدن لوله ها در اثر ارتعاشات زمین به طور مشخص مورد
بررسی قرار می گیرد. 

 

 



         2-7-2-
 بررسی 
پدیده تجمع الکتریسیته ساکن در لوله های پلی اتیلنی شبکه انتقال گاز

‏هنگامى که در درون لوله هاى PE ‏الکتریسیته
ساکن ایجاد مى شود این بار الکترواستاتیکى در روى دیواره داخلى لوله باقى مى ماند
و هر زمان که مسیرى براى تخلیه از طریق متصل شدن به زمین پیدا کند بصورت جرقه
خطرنا کى تخلیه مى شود.  این تخلیه مى
تواند از طریق ابزار و ماشین آلات و یا بدن شخص انجام گیرد.  الکتریسیته ساکن ایجاد شده تا زمانی که تخلیه
نشود در جداره داخلى لوله باقى مى ماند حتى اگر جریان گاز متوقف گردد.

‏در این بخش مکانیسمهاى مختلف تجمع بار
ساکن در لوله هاى پلى اتیلنى و عوامل موثر بر آن مورد بررسى قرار می گیرد و راهکارهاى
مختلف براى کنترل این پدیده مانند روش استفاده از افرودنیها، روش استفاده از
پوششهاى هادى و روش خنثى سازى بار الکتریکى جریان گاز مورد بررسى و تحلیل قرار می
گیرد و جنبه هاى فنى و اقتصادى روشهاى مختلف نیز مقایسه می گردد.  در بخش تجربى، نتایج آزمونهاى انجام گرفته بر
روى نمونه هاى پلى اتیلن گرید لوله آنتى استاتیک ارایه می گردد.   نمونه
هاى تهیه شده، با حدا قل افت در خواص دیگر، مقاومت سطحى در حد کمتر از Ohm 1010
دارند.

‏‏لوله هاى پلى اتیلن به علت داشتن
ویرگیها یى نظیر فرآیند پذیرى آسان، سهولت نصب و نگهدارى ، قیمت مناسب و وزن کم
بصورت گسترده اى در شبکه هاى توزیع گاز مورد استفاده قرار گرفته و این ویرگیها مى
توانند تداوم کار برد آن را توجیه نمایند. 
با این وجود تجمع بارهاى الکترواستاتیکى در جداره داخلى این نوع لوله
خطراتى نظیر انفجار و آتش سوزى ، سوراخ شدن لوله ها و افت فشار و در نتیجه خسارت
جانى و مالى را با خود به همراه داشته است. 

‏هنگامى که در درون لوله هاى PE ‏الکتریسته ساکن
ایجاد مى شود این بار الکترواستاتیکى در روى دیواره داخلى لوله باقى مى ماند و هر
زمان که مسیرى براى تخلیه از طریق متصل شدن به زمین پیدا کند بصورت جرقه خطرنا کى
تخلیه مى شود این تخلیه مى تواند از طریق ابزار و ماشین آلات و یا بدن شخص انجام
گیرد.  الکتریسیته ساکن ایجاد شده تا
زمانیکه تخلیه نشود در جداره داخلى لوله باقى مى ماند حتى اگر جریان گاز متوقف
گردد.  تجمع الکتریسته ساکن در دیواره
داخلى لوله در چند حالت مى تواند خطرناک باشد:

‏­- به هنگام بریدن قسمت معیوب خط لوله بوسیله اره یا کاتر ، الکتریسیته ساکن از طریق این تجهیزات به زمین راه پیدا کرده و در محل تماس تیغه و کاتر و جداره داخلى لوله ، جرقه اى ناشى از تخلیه ساکن بوجود آمده و موجب اشتعال مخلوط گازى مى گردد. 

‏­- در اثر شکستگى اتفاقى لوله ،گاز با سرعت زیادى از محل شکستکى خارج شده و بار الکترواستاتیکى زیادى در جداره داخلى لوله در محل خروج گاز بوجود مى آید.  افزایش بیش از حد بار الکترواستاتیکى امکان ایجاد جرقه در محل خروج گاز را میسر مى سازد.  این وضعیت در غیاب هر گونه ابزار و ماشین آلات ممکن است اتفاق بیافتد. 

‏­- هنگامیکه میزان تجمع بارالکترواستاتیکى زیاد باشد به حدى که بتواند بر استحکام دى الکتریک لولهPE ‏غلبه نماید ، باعث ذوب شدن لوله و بوجود آمدن سوراخ هاى ریز[64]  در لوله مى شود و تا زمانیکه این الکتریسیته
ساکن تخلیه نشود عمل سوراخ شدن لوله ادامه خواهد یا فت.  وجود این سوراخ هاى ریز باعث افت فشار در خط
لوله ، شکستکى لوله و . . .  . مى شوند. 

‏پدیده Pinholing  ‏ایجاد شدن یک حفره در دیوار لوله بین قسمت
درونى و بیرونى آن است.   Pinholing  ‏ مى تواد ناشى از نقص مواد یا تخلیه الکترواستاتیکى باشد.  Pinholing   ‏الکترواستاتیکى هنگامی بوجود مى آید که میزان
ولتاژ بار الکترواستاتیکى از استحکام دى الکتریک مواد لوله بزرگتر باشد .  بوجود آمدن یک قوس الکتریکى بین بارهاى
الکترواستاتیکى و زمین باعث ذوب شدن ماده و ایجاد سوراخ مى شود.  ولتاژ مورد نیاز براى بوجود آمدن سوراخ در لوله
علاوه بر استحکام دى الکتریک ماده لوله ، به ضخامت لوله نیز بستگى دارد.  هر چه ماده ضخیم تر باشد ولتاژهاى بالاترى براى
سوراخ نمودن آن مورد نیاز است.  براى HDPE  استحکام دى الکتریک حدودvol/mil  51 مى باشد. 

‏مورفو لوژى کانا لهاى ایجاد شده بوسیله
تخلیه الکترواستاتیکى دو ویژگى عمده دارند: اول آنکه قطر کانالها در قسمت درونى و
بیرونى لوله با هم متفاوت است.  در محلى که
تخلیه الکترواستاتیکى شروع مى شود ولتاژ بالا بوده و قطر سوراخ نیز بزرگتر است.  ولى به مرور ولتاژکاهش یافته و قطر نیز کوچکتر
مى شود.  مشخصه دیگر کانا لهاى ایجاد شده
بوسیله تخلیه الکترواستاتیکى ،شکل آنها است. 
این نوع کانالها به شکل درخت و داراى شاخه بوده و به ندرت یک کانال مستقیم
بوجود مى آید (شکل 2-18). 



 
 
  
  

               
    
    

شکل (2-18): یک نمونه از کانالهای ایجاد شده به وسیله تخلیه
     الکترواستاتیکی          

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

در مقابل ، سوراخ هاى ایجاد شده در اثر
نقص ماده معمولا بصورت یک کانال تنها و بدون شاخه است.  برخى عقیده دارند که استفاده از مواد بازیافتى
مى تواند باعث بوجود آمدن سوراخ شود، هر چند که مواد ضایعاتى هیچ تغییرى در
استحکام دى الکتریک رزین اصلى بوجود نمى آورند. 

‏نتیجه آنکه در همه شبکه هاى توزیع
احتمال بوجود آمدن سوراخ هاى الکترواستاتیکى هر چند جزئى وجود دارد .  بوجود آمدن این نوع سوراخ ها بار مالى فراوانى
را با خود به همواه دارد.  از یک طرف لوله
هاى سوراخ شده قابل تعمیر نبوده و باید تعویض شوند و از طرف دیگر حجم قابل توجهى
از گاز در اثر نشت از بین مى رود.  در
حادثه مربوط به شرکت MLGM
در اثر بوجود آمدن 8  ‏سوراخ 
با قطر      mm   75/0 در خط لوله اى با فشارpsi  99 ‏،
حجم گاز تلف شده حدود 7708800  ‏فوت مکعب در سال برآورده شد.  به همین دلیل مسئولین باید همواره احتمال بوجود
آمدن سوراخ  هاى الکترواستاتیکى را در نظر
داشته باشند. 

مکانیسم های ایجاد و تجمع بار ساکن

1- جریان داخل لوله

‏لازمه بوجود آمدن بار وجود جریان ،
حرکت در درون یا بیرون لوله است و لازمه تجمع بار ، خازنى شدن ماده است که در اثر
قطع اتصال با زمین و یا داشتن مقاومت (الکتریکى )زیاد حاصل مى شود.  وقتى دو عایق الکتریکى در مقابل یکدیگر به هم
مالیده مى شوند(مثل گاز و پلى اتیلن)، الکترونها در اثر اصطکاک از یک مولکول به
مولکول دیگر منتقل مى شوند.  بنا براین در
اثر جریان گاز و ذرات ریز در لوله پلى اتیلن ، الکترونها جابجا شده و در دیواره
داخلى لوله تجمع مى یا بند.  چونکه لوله PE  ‏داراى
مقاومت سطحى بالایى است (مقاومت الکتریکى) ، امکان دفع بارهاى الکتریکى تجمع یافته
به زمین وجود نداشته و ولتاژهاى متفاوت پتانسیل الکتریکى بین سطوح داخلى و خارجى
لوله پدید مى آید.  البته یک الگوى قابل
پیش بینى در مورد تجمع بارهاى الکتریکى وجود ندارد.  مشخص شده است که پتانسیل الکتریکى تا اندازه
9000 ولت نیز مى تواند در لوله PE  ‏تجمع
یا بد. 

‏اگر تشکیل بار الکتریکى ناشى از جریان
سیال درون لوله است ، اثبات شده است در صورتى که هدایت الکتریکى سیال بیش از  ps/m 10000  ‏باشد ، امکان تجمع بار الکتریکى وجود
ندارد.  یک استثناء احتمالى موقعى است که
سیال بصورت قطرات بسیار ریز در آمده باشد. 

در صورتى که قطرات هادى ایزوله در درون
یا بیرون لوله وجود داشته باشد، یا قطعات فلزى نظیر اتصالات براى هدایت جریان
الکتریکى از داخل به بیرون لوله وجود داشته باشد این خطر تشدید خواهد شد.  وجود پمپ ها و فیلتر ها در خط لوله نیز تشدید
جریان الکتریکى را در پى خواهد داشت .  اگر
سرعت خطى داخل لوله کمتر از m/s 1  و حاصلضرب سرعت خطى در قطر کمتر از m²/s
5/0 ‏باشد
احتمال بوجود آمدن بارهاى الکترواستاتیکى بشدت کاهش خواهد یافت. 

‏2- عوامل خارج لوله –
رعد و برق

تغییر میدان الکتریکى بویژه ‏به هنگام طوفان و رعد
و برق مى تواند یک عامل خارجى متوسط تا قوى براى باردار شدن باشد.  با این وجود و بر اساس تجربه ، نگرانى در مورد
جرقه هاى اتفاقى غیر قابل تضمین بوده و به هنگام رعد و برق امکان باردار شدن قابل
توجه ( اشیاء ) وجود دارد . 

‏قابل ذکر است که رعد و برق منبع جرقه
بسیار قوى تر در مقایسة با هر نوع تخلیه بار الکتریکى از سطح لوله هاى  PE‏بشمار مى رود .  در بسیارى از مواقع تأثیر این نوع باردار شدن بوسیله صفحات محافظ اطراف
لوله کمتر مى شود. 

3-اصطکاک مکانیکی ( باردار شدن در اثر
سایش )

‏احتمال بوجود آمدن بار الکتریکى قابل
توجه از طریق ساثیده ‏شدن
با سایر اجسام عایق ، داراى شانس ضعیفى بوده ‏و نیازمند اصطکاک
سایشى شدید مى باشد. 

‏بر همکنش با قطرات و ذرات حاصل از
اسپرى فشار بالاى مایعات و گازهاى خنثى ناشى از عملیات شستشو وتماس لوله هاى PE‏ با اسپرى فشار قوى مایعات مى تواند منجر به
بوجود آمدن بار الکتریکى گردد.  بعد از قطع
جریان ( اسپرى) ، تا موقعى که قطرا ت ته نشین نشده ‏و به هم نچسبند یا عاملى باعث
تخلیه بار آنها نشود ، قطرات بار خود را حفظ خوا هند کرد.  هدایت الکتریکى سیال عامل تعیین کننده ‏میزان
دانسیته بار الکتریکى بوجود آمده
 ‏توسط اسپسرى است.  وجود 5 % ‏آب در نفت سفید دانسیته بار الکتریکى را 1000 ‏مرتبه افزایش مى دهد. 

4-تماس با نشتی جریان سیالات دو فازی

‏تماس سطح لوله هاى PE‏ با مواد نشت یافته از جتهاى گازى[65]
  فشار قوى یک منبع خارجى مهم براى بادار شدن است .  هر چند این موضوع براى جتهاى دى اکسید کربن و
بخار آب دیده ‏شده ‏است
ولى در مورد سایر گازهاى فرایندى حاوى فاز ثانویه نیز مى تواند صادق باشد.  این نوع باردار شدن حتى هنگامى که لوله هاى PE‏در نزدیکى جتها قرار دارند نیز مى تواند
عملى شود. 

‏گازهاى فرایندى خطر بمراتب بیشترى
دارند زیرا علاوه ‏بر
تأمین الکترسیته منبعى براى انفجار و آتش بشمار مى روند.  در اثر جریان گازهاى خالص بار الکترواستاتیکى
بسیار کمى تولید مى شود ولى این نوع جریانات مى توانند ذرات و قطرات باردار و مایع
را با خود حمل کنند ( نظیر فاز Condensed گازهاى فرایندى).  بهمین دلیل در ارزیا بى ریسک ضرورى است که در
جریان جت گازى حضور یا عدم حضور فاز ثانویه اى که توانا یى حمل بار الکترواستاتیکى
را دارد ، مورد بررسى قرار کیرد. 

منبع بار سوراخى است که جریان با فشار
بالا از آن نشت مى کند .  بنابراین سرعت
فاز ثانویه که از لوله PE‏
عبور مى کند براى بوجود آوردن بار، اهمیت کمى دارد زیرا فاز ثانویه قبلا باردار شده و این بارها به راحتى به لوله هاى PE‏منتقل مى شوند. 

‏از نقطه نظر مومنتوم، جت ناشى از نشت
گاز ، در فاصله خاصى از منبع نشت امکان تجمع بار بر روى لوله هاى  PE‏را دارد. 
در عمل این فاصله باید بیشتر از m 12 باشد و توصیه بر آن است که به نشت هایى که
فاصله کمتر از3 ‏ متر با لوله هاى PE‏ دارند توجه ویژه ‏اى بشود . 
طراح باید مناسب بودن فاصله را لحاظ کند. 

روشهای مقابله با مشکل الکتریسیته ساکن
در لوله های پلی اتیلنی

1-استفاده ازافزودنیهای آنتی استاتیک

‏یکى از راههاى نیل به خاصیت آنتى
استاتیک در سطح پلیمرها، استفاده ‏از
مواد آنتى استاتیک در ماتر یس آنها و تهیه کامپا ندهاى مذاب آنها مى باشد.  این روش امروزه ‏به طور وسیعى در فیلمهاى
پلیمرى و قطعات تزریقى مورد استفاده قرار مى کیرد. 

سه نوع ماده را براى افزایش هدایت
الکتریکى و جلو کیرى از تجمع بار ساکن در پلاستیکها مى توان استفاده کرد:


  • ‏ افز ودنیهاى آنتى
    استاتیک بیرونى

  • ‏ افز ودنیهاى آنتى
    استاتیک درونى

  • ‏ پرکننده هاى هادى

‏افز ودنیهاى آنتى استاتیک بیرونى ،
معمولا در یک حلال مناسب بعنوان حامل حل مى شوند. 
سپس سطح پلاستیک از طریق اسپرى کردن یا غوطه ور کردن با این ماده پوشش داده
مى شود.  پس از تبخیر حلال ، عامل آنتى
استاتیک برروى سطح پلاستیک باقى مى ماند. 

‏مزیت این روش ، میزان کم عامل آنتى
استاتیک مورد نیاز و اثر گذارى سریع آن است . 
معایب این روش نیز ، از دست رفتن خاصیت آنتى استاتیک سطح در اثر سایش و
مهاجرت مواد به داخل پلیمر و مشکل اعمال پوشش یکنواخت است.  اکر پوشش یکنواخت نباشد .  مشکلاتى در چاپ روى پلاستیک و آب بندى آن پیش
مى آید. 

‏افز ودنیهاى آنتى استاتیک درونی، در
داخل ماتر یس پلیمر قرار مى کیرند.  سپس به
سطح پلیمر مهاجرت کرده و از طریق دو مکانیسم زیر عمل مى نمایند:

  • · ‏ بصورت یک روان کننده ، به این معنى که در اثر کاهش اصطکاک
    مانع از تجمع بار ساکن مى گردند. 
  • · ایجاد یک مسیر هادى که موجب پراکنده شدن بار ساکن به محیط می
    گردد.  مسیر هادى ،لایه اى نازک از آب است
    که توسط عامل آنتى استاتیک از هوا جذب شده است. 

‏شکل (2-19) نشان مى دهد که چگونه یک
افز ودنى آنتى استاتیک که در داخل ماتر یس پلیمر قرار داده شده است، به سطح پلیمر
مهاجرت کرده و لایه یکنواخت مو لکولى روى سطح تشکیل مى دهد .  بخش غیر قطبى افزودنى آنتى استاتیک در داخل
پلیمر مى ماند در حالیکه قسمت قطبى به سمت بیرون پلیمر کشیده مى شود .  این بخش قطبى است که رطوبت محیط را جذب کرده و
مسیر هادى جریان تشکیل می دهد. 



 

 
  
  

               
    
    

شکل(2-19): نحوه تشکیل لایه ملکولی
     هادی روی سطح

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

‏  

‏با انتخاب دقیق افزودنی آنتى استاتیک ،
سرعت اثر گذاری و دوام آن را مى توان بهینه کرد. 
این پارامترها عمدتا تابعى از نرخ مهاجرت افز ودنى به سطح پلیمر و نرخ از
بین رفتن آن از سطح است. 

‏نرخ مهاجرت عمدتا بستکى به موارد زیر
دارد :

  • ساز کارى نسبى عامل
    آنتى استاتیک و پلیمر : اگر یک آنتى استاتیک خیلى سازگار با پلیمر باشد به سطح
    پلیمر مهاجرت نمى کند و در نتیجه اثر لازم را ندارد .  اگر به انداره کافى سازگار نباشد نیز ، مهاجرت
    زیاد به سطح روى می دهد و یک سطح چرب بوجود مى آورد. 

میزان کریستالى بودن پلیمر : یک عامل
آنتى استاتیک معین در PE‏
عملکرد بهترى نسبت به PP
دارد بدلیل آن که کریستالینیته PE‏ کمتر است .  افز ودنى آنتى استاتیک از فاز آمورف پلیمر
راحتتر مى تواند مهاجرت کند.  فرمولاسیون
کلى افزودنیها : برخى افزودنى ها مانند پر کننده ها و پیگمانها ، عاملهاى آنتى
استاتیک را جذب مى کنند .  افزودنیهاى
دیگرى مانند عامل لغزش[66] ‏به مهاجرت عامل
آنتى استاتیک به سطح پلیمر کمک مى کنند. 

  • · غلظت عامل آنتى استاتیک استفاده شده : هرچه غلظت بیشتر باشد ،
    نرخ مهاجرت بیشتر می گردد. 
  • · دما : افز ودنیهاى آنتى استاتیک در دماهاى بالا حرکت بیشتر
    دارند و در نتیجه مهاجرت آنها به سطح بیشتر است. 
    اختلاف دماى محیط و دماى انتقال شیشه اى[67]  پلاستیک ، عاملى مهم است چونکه در یک پلیمر با Tg پایین
    ، حرکت سگمنتها را مى توان بصورت میکرو براونى است و این حرکت کمک مى کند که عامل
    آنتى استاتیک به سطح پلیمر مهاجرت کند.  پلیمر
    هاى با  Tg ‏بالاتر از دماى اتاق ، در دماى معمولى در
    حالت منجمد هستند در نتیجه حرکت میکرو براونى که به مهاجرت آنتى استاتیک کمک کند
    وجود ندارد.  در طى فراورش پلیمرها ، برخى
    از عاملهاى آنتى استاتیک در سطح پلیمر جمع مى شوند و اثر آنتى استاتیک را بوجود مى
    آورند ولى اکر سطح پلیمر تمیز گردد، اثر آنتى استاتیک از بین مى رود و احیاء مجدد
    آن ممکن نیست مگر اینکه پلیمر تا دماى بالاتر ازTg ‏ گرم شود . 
    این حرارت دهى موجب فعال شدن حرکت میکرو براونى و تشدید مهاجرت عامل آنتى
    استاتیک به سطح می گردد. 

‏یک افزودنی آنتی استاتیک درونی باید
دارای مشخصات زیر باشد:

 - به مقدار لازم قطبى باشد تا عمل آنتى استاتیک
بودن را بتواند انجام دهد. 

‏- یک تمایل یا سازگارى[68]   متعادل با پلیمرداشته باشد.  (نه زیاد و نه کم )

‏- در طى شرایط مختلف فراورش ، سازگارى
خود با ماتر یس پلیمر را حفظ نماید. 

‏- با افز ودنیهاى دیگری سازگار باشد. 

‏- اثر معکوس بر خواص رزین نداشته باشد. 

‏- با قوانین مربوط به تماس با مواد غذا
یى مطابقت داشته باشد. 

‏عوامل آنتى استاتیک رایج ،در سطح
پلاستیک ها و در مجاورت رطوبت محدود (رطوبت نسبى) عمل مى کنند.  این عوامل آنتى استاتیک ماهیت جذب رطوبت دارندو
بنا براین تمایل زیادى به جذب رطوبت از هواى اطراف به سطح قطعه پلاستیکى دارند.  پس از آن بار روى سطح قطعات پلاستیکى به مو
لکولهاى آب منتقل مى شود. 

‏عوامل آنتى استاتیک موثر محافظت مداوم
و مستمر را در رطوبت هاى نسبى کم در حدود20 ‏درصد را فراهم مى نماید.  از آنجائیکه عوامل آنتى استاتیک رایج نیاز به
حضور رطوبت دارند، آنها تمایل به عملکرد ناپیوسته و بى ثبات و غیر موثر در محیط
هاى با رطوبت نسبى زیر 20  ‏درصد دارند. 

‏براى مرتفع فمودن مشکلات مربوط به
بارهاى الکترو استاتیک در شرایط و جاهائیکه رطوبت نسبى معمولا بطور ثابت زیر 20
درصد خواهد بود، استفاده از پر کننده هاى رسانا، مانند کربن بلاک را مى توان توصیه
نمود. 

‏عوامل آنتى استاتیک داخلى که بطور
کسترده مورد استفاده قرار مى گیرند.  ازنوع
آمین هاى چرب اتو کسیله شده مى باشند.  این
عوامل درونى داراى محدودیت هایى مى باشند. 
آنها در کار بردهاى FDA  ‏تأیید
نمى شوند و داراى محدد یتهایى مى باشند و همچنین آنها تنها در تعداد کمى از
پلاستیک ها مانند پلى اتیلن ، پلی پروپیلن و پلى استیرن ها داراى کارایى مناسب
هستند. 

‏مهمترین عاملهاى آنتى استاتیک مورد
استفاده براى از نوع آلکیل آمین اتو کسیله شده و استرهاى اسید چرب است .  PVC و‏PET ‏، نایلون و پلیمر
هاى اکریلیک از جمله پلاستیک هایى مى باشند که عامل آنتى استاتیک داخلى عملکرد و
کارایى پایدرا و با ثباتى در آنها ندارد. 

‏عوامل آنتى استاتیک داخل با اثر بخشى و
کارایى خوب ، موقعى که نمونه در شرایط مشخص (رطوبت نسبى 20 ‏درصد و درجه حرارة 70 ‏درجه فارنهایت ) مورد آزمون قرار گیرد، نیمه
عمر زوال الکتریسیته ساکن کوتامى خواهند داشت (معمولآ کمتر از6 ثانیه ). 

‏ 
‏پر کننده های هادى مانند کربن بلاک را نیز در ماتر یس پلیمر وارد مى کنند .  این فیلرها زمانى استفاده مى شود که بخواهند
مقاومت سطحى کمتر از Ohm 1010‌ گردد. 
پر کننده هاى هادى معمولا براى ایجاد خواص آنتى استاتیک در شرایط زیر بکار
مى روند:

‏- در مواردى که پتانسیل انفجار وجود
دارد مانند معدن کارى و مواردى که با حلالها یا ذرات ریز و پخش شده مانند پلیمر
‏هاى پودرى سر وکار دارد. 

‏- در کارگاههاى حساس از نظر
فیزیولوژیکى مانند اطاتهاى عمل یا مهندسى دقیق[69]

-
در سوئیچ هاى الکترونیکى

‏- براى ممانعت از تشعشعات
الکترومغناطیسى مانند محفظه[70]  قطعات الکترونیکى

2- روشهای دیگر

‏آقاى Warner jan de putter در سال 1976 ‏سیستمى
را براى رسانا نمودن کلى سیستم لوله پلاستیکى بصورت یکپارچه پیشنهاد نموده است.  این هدف با آرایشى از قسمتهاى مختلف سیستم لوله
پلاستیکى که روى سطح داخلى یا خارجى آنها با یک پوشش نهایى که بطور کامل با سطح
لوله در تماس بوده و به آن مى چسبد، تأمین می گردد.  در این سیستم لوله از یک عضو آب بند ساخته شده
از مواد الاستیک یا پلاستیک رسانا استفاده می گردد که بین دو لوله متوالى قرار
گرفته و با پوشش نهایى رسانا در ارتباط مى باشد. 
در این حالت رسانایى الکتریکى بین پوششهاى نهایى قسمتهاى نرى و مادگى لوله
بوسیله عضو آب بند ساخته شده از حلقه لاستیکى با حدا قل 10% و ترجیحا 20% ذرات
کربن ،حاصل می گردد. 

‏مشخص شده است که ، بدین وسیله سیستم
هاى لوله پلاستیکى که عملا داراى مشکلاتى بوده است ، با یک اتصال زمین در مکان
مناسب، آنتى استاتیک شده است. 

Hugh T. Melaugh و همکارانش چند سال بعد ، یعنى در سال 1987 ‏به ساخت نوعى فلنج رسانا اشاره مى نمایند که
سازگار با سیستم لوله ،مجرا[71]  و فیتینگها بوده و در همان زمان مدار الکتریکى
پیوسته اى را از مجرا و فیتینگ به پیچهاى سفت کننده فلنج بر قرار کند. 

‏براى اتصال به فیتینگ و یا لوله دیگر ،
در انتهاى لوله یک فلنج با بدنه غیر رسانا مثل پلاستیک ، فایبر گلاس یا مشابه نصب
می گردد.  در بدنه فلنج یک منفذ براى
ارتباط با مجرا وجود دارد .  مجرا ممکن است
رسانا بوده و یا از مواد غیر رسانا ولى داراى عناصر رسانا مثل آستر یا الیاف رسانا
در طول سطح داخلى ساخته شود، تا بارهاى ساکن را به فلنج متصل نموده و از تجمع
بارهاى الکتریسیته ساکن در اثر انتقال سیال از مجرا جلوگیرى نماید.  فلنج داراى قاب مدور به دور منفذ است که از
مواد غیر رسانا ساخته شده است و داراى سوراخهاى متقارن است که هر کدام با یک پیچ
فلزى به فلنج مشابه سفت می گردد. 

‏براى رساندن بارهاى ساکن الکتریکى به
زمین حدا قل یک رشته الیاف رسانا در فلنج تعبیه می گردد.  یک سر این الیاف در منفد فلنج قرار گرفته ، تا
اتصال رسانا با سطح داخلى مجرا برقرار شده و سر دیگر آن تا حدا قل یک سوراخ  و اتصال به پیچی که در آن قرار مى گیرد ، ادامه
مى یا بد. 

‏برخی از مهندسین اعتقاد دارند، ساخت
فلنج رسانا گران نبوده و براى اتصال به زمین خط لوله و یا قسمتى از آن راه ساده اى
مى باشد، بطوریکه اتصال به زمین بوسیله یک سیم و با اتصال به یکى از پیچهاى اتصال
فلنج برقرار می گردد. 

‏استفاده از سیال آنتى استاتیک در داخل
لوله نیز گزا رش شده است ولى کار بردهاى قبلى استفاده از این سیال بصورت انتخابى
(محل مشخص ) با سوراخ  کردن لوله و اسپرى
نمودن آن در لوله جهت تخلیه بارهاى الکتریکى سطح را در نظر گرفته اند.  مشکل دیگری که با آن مواجه مى شویم آن است که
بایستى از سیال آنتى استاتیکى استفاده گردد که اجزاء لوله پلى اتیلن را تخریب
ننماید .  از آنجائیکه لوله پلى اتیلن یک
پلیمر است، بعضى از سیالات موجب تخریب آنها مى شو.  از طرف ‏دیگر چونکه سیال آنتى استاتیک در جریان
گاز مى باشد ، این امر ضرورى است که سیال آنتى استاتیک در فرآیند گاز مشکلى نظیر
تشکیل هیذرات یا کاهش ارزش گرمایى گاز بوجود نیاورد. 

Orean Tranbarger و همکارانش از مومسه تحقیقاتى South West آمریکا
در سال 1992 ‏براى
حل مشکلات فوق راه حلى تحت عنوان " ابزار و روشى براى تخیله بارهاى الکتریسیته
ساکن روى سطح داخلى لوله پلاستیکى " پیشنهاد داده اند. 

‏براى این منظور ابزارى براى تخلیه
بارهاى الکتریکى سطح داخلى لوله بوسیله سیال آنتى استاتیک معرفى شده است،که از یک
زین اسبى[72]  داراى حفره استوانه اى در داخل خود تشکیل شده
است .  این زین ابتدا بوسیله پیچ و مهره اى
که روى آن تعبیه شده است بصورت انتخابى (محل مورد نظر ) روى بدنه لوله نصب می گردد.  بعد از اینکه این ابزار روى لوله پلاستیکى وصل
گردید، یک میله بصورت رزوه اى با زین درگیر مى شود.  این میله در یک سرحالت برندگى (کاتر) داشته تا
با درگیر شدن رزوه اى بتواند لوله پلاستیکى را سوراخ  نماید(در لوله نفود کند).  در قست بالاى کاتر یک افشانک جهت اسپرى مواد
آنتى استاتیک قرار دارد.  اسپرى کننده
داراى یک نازل در جهت محور خط مرکزى لوله پلاستیکى بوده تا از پوشش کامل لوله،
وقتى که سیال آنتى استاتیک در آن اسپرى می گردد، اطمینان حاصل نمود. 

‏اینکه کاتر و اسپرى کننده مى تواند در
لوله پلاستیک قرار گرفته تا سیال آنتى استاتیک سطح داخلى لوله را بپوشاند و آنرا
از بار الکتریکى تخلیه نماید، از مزیتهاى تکنیکى این روش مى باشد.  از مزایاى دیگر این روش قابلیت بکارگیرى این
ابزار جهت کار برد مجدد در محل دیگر مى باشد. 

Tranbarger و همکارانش ابزار و روشى براى تخلیه الکتریسیته ساکن روى سطح داخلى لوله پلاستیکى ،
در هنگام تعمیرات لوله ارائه داده اند که شامل سوراخ  نمودن لوله و تزریق ماده آنتى استاتیک در آن مى
باشد. 

‏ابزار و روشهایى که ذکر شد، هر یک
داراى معایبى نیز مى باشند .  مثلآ وسیله
مایى که توسط Mclaughlin و Putter معرفى شده است در سیستم خط لوله داراى
ساختار پیچیده اى مى باشد ،
بطوریکه ساخت آن مشکل بوده و از نظر اقتصادى موفقیت چندانى نداشته است.  بنا براین آن ابزارها را به راحتى نمى توان
براى تخلیه بارهاى الکتریسیته ساکن در خطوط لوله موجود، بدون احتیاج به جایگزینى
قسمت بزرگى از خط لوله یا فیتینگ استفاده نمود. 
همچنین ابزار بکار گرفته شده توسط Tranbarger بصورت خارجى روى لوله نصب می گردد و لازم
است تا لوله بوسیله ایجاد یک شکاف سوراخ گردد. 
از اینرو احتمال اینکه این ابزار از جاى خود خارج شده و خط لوله دچار نشتى
گردد وجود دارد. 

‏آقاى Drik s. Smith مشکلات خنثى سازى
بارهاى استاتیکى که بین ورقه هاى کاغذ
در انبار بوجود مى آید را بیان کرده و ابزارى جهت محدود سازى ایجاد بار ساکن در
آنها معرفى مى نماید.  او یک کار تریج هواى
آنتى استاتیک را پیشنهاد داده است که در مسیر جریان هوا قرار گرفته و یو نهاى بار
مثبت در هواى عبورى آزاد مى کند.  این یو
نهاى بار مثبت در معرض کاغذ هاى در انبار قرار گرفته تا بارهاى الکتریسیته ساکن که
در آنها جمع شده است را خنثى کند. 

‏با توجه به این پیش زمینه Drik s. Smith و همکارانش در US patent 5898559 در
سال 1999 ‏به
معرفى ابزار و روشی براى خنثى سازى بارهاى الکتریسیته ساکن داخل لوله که همخوانى
با خطوط لوله داشته باشد، پرداختند.  آنها
ادعا نموده اند که براى جلو کیرى از تجمع بارهاى الکتریسیته ساکن در لوله هاى غیر
رسانا مثل لوله PE  ‏ابزار و روش ساده و ارزانى به کار گرفته اند
تا بارهاى الکتریکى در لوله ها را بدون اینکه لازم باشد در خط لوله از لوله ها و
فیتینگ خاصى ساخته شود و بدون اصلاح گران قیمتى روى خط لوله خنثى نمایند. 

‏این ابزار شامل یک محفظه با ورودى و
خروجى باز است که یک کارتریج آنتى استاتیک در آن قرار گرفته و براى عبور جریان گاز
از آن به طورى که گاز در معرض سطح کارتریج قرار بگیرد ،آرایش یافته است.  محفظه مى تواند از یک لوله استوانه اى کوتاه
داراى همخوانى با خط لوله اى که در آن قرار مى گیرد، تشکیل گردد.  کارتریج آنتى استاتیک مى تواند در محفظه فیلتر
گاز در ابتداى مسیر قرار بگیرد.  گاز جارى
از محفظه در معرض کارتریج آنتى استاتیک قرار گرفته و مقادیرى ذرات میکرو سکوپى
کاتیونى را جدب مى کند.  بنا براین کارتریج
آنتى استاتیک وظیفه  پخش ذرات کاتیونى ،
بطوریکه توسط جریان‏ گاز حمل گردد را ایفا مى کند.  این ذرات بطور مستمر با جذب الکترون از سطح
داخلى لوله ، بارهاى الکتریسیته ساکن منفى در جریان پایین دست خط لوله را خنثى
نموده و اساسأ بارهاى الکتریکى ساکن فوق که مى توانند منجر به خطراتى شوند را کاهش
یا کاملامحدود مى سازد. 

‏از نگاه دیگر مى توان گفت ، در این روش
پیشنها دى بارهاى الکتریسیته ساکن تولید شده در جریان گاز به واسطه پدیده triboelectrification باذرات میکرو
سکوپى آزاد شده خنثى می گردد.  در این روش
حدا قل قسمتى از گاز جارى در لوله باید در معرض مواد آنتى استاتیک قرار بگیرد،
بطوریکه آن مواد داراى سطح بزرگ با قابلیت آزاد سازى ذرات کاتیونى وقتى گاز از روى
آن عبور مى کند، مى باشد.  ترکیب شیمیایى
خاص مواد آنتى استاتیک اجازه مى دهد تا مقدارى مشخص و قابل محاسبه از ذرات کاتیونى
بسته به جریان گاز، آزاد سازد.  این ذرات
آزاد شده بوسیله جریان گاز به پایین دست خط لوله حمل شده ،و در جائیکه بارهاى مننى
در سطح داخلى تجمع یاقته است ، ولتاژهاى الکتریسته ساکن روى سطح لوله غیر رساناىPE  ‏را
خنثى مى کند.  یک یا چند تا از این محفظه
هاى حاوى کارتریج آنتى استاتیک مى تواند بصورت سرى یا موازى در خط لوله گاز قرار
گرفته ، بطوریکه که گاز عبورى با عبور از ورودى و خروجى آنها در معرض کار تریج
قرار گیرد. 

‏3- تجربی

‏در بخش تجربى این تحقیق از عوامل آنتى
استاتیک مختلف جهت تهیه پلى اتیلن آنتى استاتیک گرید لوله استفاده شده است و بر
اساس شاخص اصلى خواص الکتریکى و شاخصهاى دیگر شامل خواص مکانیکى و فرایند پذیرى، و
با استفاده از روش طرح آزمایش فاکتوریال کامل، ترکیب مناسب نهایى تعیین، تهیه و
مورد ارزیا بى خواص قرار گرفته است. 

3-1- مواد و روشها

‏از سه نوع پلى اتیلن گرید لوله به
عنوان ماده اولیه و چهار نوع عامل آنتى استاتیک بعنوان افزودنى استفاده شده است.  فرایند تهیه نمونه ها بروش اختلاط مذاب بوده و
از هر ترکیب، نمونه مایى بصورت ورق به ابعاد 100×150×3 میلى متر بصورت تزریقى تهیه
شده و آزمونهاى مختلف روى آنها انجام گرفته است. 

‏سه عامل آنتى استات انتخاب شده در
مرحله اول از انواع اتوکسیلیتد آمین ، سدیم آلکیل سولفونات و عامل انتخاب شده در
مرحله دوم از نوع سدیم پرکلرات بوده است. 

‏در مرحله اول، سه نوع پلى اتیلن بهمراه
سه نوع عامل آنتى استاتیک که هر کدام از عاملها در دو مقدار مختلف استفاده مى
شوند، تشکیل 18‏ترکیب مختلف را میدهند.  با
تهیه این ترکیبها و تعیین خواص الکتریکى، مناسبترین ترکیب انتخاب میگردد و خواص
تکمیلى این ترکیب نهایى نیز مورد ارزیا بى قرار می گیرد.  با توجه به اینکه در این تحقیق، هیچکدام از 18 ‏ترکیب
اولیه مناسب نبوده اند، در مرحله دوم از عامل آنتى استاتیک چها رم همراه با سه نوع
پلى اتیلن استفاده شده و خواص آنها بررسى گردیده است. 

‏با توجه به اینکه مقاومت الکتریکى سطحى
بعنوان یکى از شاخصهاى اصلى در شنا سایى مواد آنتى استاتیک در منابع علمى و فنى
مطرح است، از این خاصیت بعنوان شاخص اصلى در این تحقیق استفاده شده است و در کنار
آن از مقاومت الکتریکى حجمى نیز بعنوان شاخص توانایى انتقال بار در ضخامت لوله
استفاده شده است.  معیار قبول ترکیب بعنوان
ترکیب آنتى استاتیک این است که مقاومت سطحى برابر با 1010 اهم یا کمتر
از آن باشد.  مقاومت سطحى و حجمى نمونه ها
مطابق استاندارد ASTM
D257 درV  500 ‏انداره
گیرى شده است.  براى افزردن مواد آنتى استاتیک به ماتر یس پلى
اتیلنها، از دستکاه اختلاط برابرند PE-200 با محفظه اختلاط Cam و سیستم کنترلی کامپیوترى دما و منحنى گشتا ور _ زمان استفاده شده است.  با توجه به خواص فرآیندى ماتر یس (پلى اتیلن)
دماى 180 ‏درجه
سانتیگراد و دورrpm
40 براى فرآیند اختلاط مذاب انتخاب گردید. 
با توجه به منحنى گشتا ور مس از دو دقیقه پلى اتیلن به صورت مذاب درآ مده و
مواد افزودنى آنتى استاتیک اضافه می گردد. 
زمان تکمیل اختلاط 8 ‏دقیقه
مى باشد. 

‏‏براى بررسى تأثیر رطوبت بر عملکرد
مواد آنتى استاتیک، نمونه هاى فوق یکبار دیگر مس از قرار گیرى در شرایط رطوبت
نسبى% 2 ±50  ‏و دماى محیط به مدت 24ساعت تحت آزمایش خواص
الکتریکى قرار گرفت. 

3-2- نتایج و بحث

‏در جدول (2-13) نتایج خواص الکتریکى
پلى اتیلنهاى گرید لوله بدون افزودنى آنتى استاتیک مشخص شده است. 

 



 
  
  

               
    
    

جدول (2-13): خواص الکتریکی
     پلی اتیلن های گرید لوله

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به تعداد زیاد نمونه هاى تهیه
شده و حجم بالاى آزمونها، نتایج کامل مربوط به نمونه هاى اولیه ارائه نمی گردد ولى
نتایج مربوط به ترکیب مناسب نهایى بطور کامل آورده می شود.  در مورد نمونه هاى اولیه، افزردن انواع مواد
آنتى استاتیک ذکر شده باعث کاهش مقاو متهاى الکتریکى سطحى و حجمى پلیمر تا 2 ‏و در بعضى از
موارد تا 3 ‏درجه
توان شده است.  ولى علیرغم این تغییرات
هنوز هم در محدوده پلیمر هاى آنتى استاتیک (یعنى 1010 یا کمتر) قرار
نمى گیرند.  در هر یک از نمونه ها از
مقادیر بسیار بیشتر ماده آنتى استاتیک نیز استفاده گردید ولى تأثیر چندانى در
نتایج خواص الکتریکى مشاهده نگردید.  نتایج
خواص الکتریکى پس از آماده سازى در شرایط رطوبت معین نیز نشان مى دهد که افزایش
رطوبت نسبى تأثیر قابل توجهى در کاهش مقاوهت الکتریکى ، مخصوصا در مقاومت سطحى
نمونه ها دارد.  ولى نمونه هاى حاصل هنوز
هم در محدوده مواد آنتى استاتیک (مقاوهت سطحى 1010 یا کمتر) قرار نمى
گیرند. 

‏نتایج مربوط به خواص نمونه هاى تهیه
شده در مرحله دوم و خواص ترکیب نهایى به شرح ذیل بوده است. 

 

‏خواص الکتریکی

‏ ‏نتایج فوق موید کاهش مقاو متهاى
الکتریکى سطحى و حجمى پلى اتیلن در اثر افزایش مقدار عامل آنتى استاتیک جدید مى
باشد.  با افزایش عامل آنتى استاتیک تا سطح
20 ‏درصد
وزنى به پلى اتیلن ، مقاومت سطحى این کامپاند تا درجه 1010 کاهش یافته
و در دسته پلیمر هاى آنتى استاتیک قرار مى گیرد. 
با افزایش بیشتر این عامل آنتى استاتیک مقاو متهاى الکتریکى کمتر نیز حاصل
می گردد. 

‏با توجه به نتایج خوب خواص الکتریکى
بدست آمده، نمونه هاى فوق بصورت پیوسته در یک اکسترودر دو مارپیچ آزمایشگاهى ساخت
شرکت برابندر آلمان تهیه گردید.  محصول
کامپاند تهیه شده بوسیله دستگاه گرانول ساز بصورت گرا نول در آمده و در نهایت با
استفاده از قا لبگیرى تزریقى، صفحات مناسب جهت ارزیا بى خواص الکتریکى و مکانیکى
آنها تهیه گردید. 



 
  
  

               
    
    

جدول (2-14): خواص الکتریکی
     کامپاندها ی پلی اتیلن آنتی استاتیک شده

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏ ‏ براى بررسى تأثیر رطوبت روى خواص
الکتریکى نمونه هاى ذکر شده پس از ارزیا بى در شرایط محیط، به مدت 24 ‏ساعت در شرایط
رطوبت نسبى%50 قرار گرفته و مجددا خواص الکتریکى آنها ارزیا بى گردید.  در جدول (2-15) ‏نتایج خواص الکتریکى نمونه هاى پلى اتیلن
آنتى استاتیک شده در شرایط محیط و در رطوبت نسبى % 5‏ نشان داده شده است. 



 
  
  

               
    
    

جدول (2-15): خواص الکتریکی
     نمونه های تهیه شده بروش اختلاط پیوسته

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏ ‏همانطور که قبلا نیز مشاهده گردید،
با افزایش مقدار عامل آنتى استاتیک چها رم در کامپاند، مقاو متهاى الکتریکى سطحى و
حجمى آنها کاهش مى یا بد.  تهیه کامپاند در
اکسترودر دو مارپیچه بصورت پیوسته به همراه شرایط اختلاط مناسب موجب توزیع بهتر
مواد افزودنى در ماتر یس و در نتیجه اختلاط بهتر می گردد.  با مقایسة خواص الکتریکى نمونه هاى تهیه شده
پیوسته با نمونه هاى تهیه شده بروش نا پیوسته مى توان به میزان این اختلاط مناسب
تر پی برد. 

‏در این حالت تنها با افزایش % 10 عامل
آنتى استاتیک به پلى اتیلن گرید لوله مى توان به مقاومت سطحى 1010 ‏ دست یافت و در
صررت لزوم مقاو متهاى الکتریکى کمتر با استفاده از مقادیر بیشتر عامل آنتى استاتیک
میسر می گردد. 

‏اعمال شرایط رطوبت تأثیرى در مقاو
متهاى الکتریکى نمونه ها نشان نمى دهد.  مى
توان نتیجه گرفت این عامل آنتى استاتیک ازنوع مهاجرت کننده به سطح نبوده و در ماتر
یس پلیمر شبکه رسانا تولید مى کند.  در شکل
(2-20) ‏روند
تغییرات مقاومت الکتریکى پلى اتیلن با افزایش مقدار عامل آنتى استاتیک مشاهده می
گردد. 



 
  
  

               
    
    

شکل (2-20):  تغییرات مقاومت
     الکتریکی پلی اتیلن با مقدار عامل آنتی استاتیک

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

خواص
مکانیکی

با توجه به خواص عالى الکتریکى حاصل از
نمونه هاى تهیه شده ، با استفاده از آزمونهاى خواص مکانیکى تأثیر افزایش عامل آنتى
استاتیک به پلیمر بررسى گردید.  در شکل 4‏
تأثیر افزایش عامل آنتى استاتیک در خواص کششى پلیمر مشاهده می گردد. 

چنانچه از شکل (2-21) مشخص می گردد با
افزایش مقدار عاملی آنتی استاتیک در پلیمر مقاومت کششی آن افزایش یافته و در صد
ازدیاد طول در پارگی آن کاهش می یابد .

تغییرات مقاومت خمشی نمونه های آنتی
استاتیک شده با مقدار آنتی استاتیک در شکل 5 ترسیم گردیده است.  افزایش مقدار عامل آنتی استاتیک باعث افزایش
اندکی در مقاومت خمشی نمونه ها می گردد.

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-21): تغییرات خواص
     کششی پلی اتیلن با افزایش مقدار عامل آنتی استاتیک

    
    

  

 

 

 

 

 

 نتایج فوق حاکی از آن است که مشارکت بیشتر عامل
آنتی استاتیک چهارم در ماتریس پلی اتیلن باعث افزایش سفتی نمونه می گردد.

خواص فیزیکی

سختی نمونه ها مطابق استاندارد  ASTM D2240 و در مقیاس shore D
اندازه گیری گردید.  نتایج دانسیته و سختی
نمونه های پلی اتیلن تهیه شده در جدول (2-16) مشخص می باشد.

 

 

 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-22): تغییرات مقاومت
     خمشی پلی اتیلن با افزایش مقدار عامل آنتی استاتیک

    
    

  


 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-16):  نتایج سختی و دانسیته نمونه های پلی اتیلن

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتایج نشان می دهد
افزایش مقدار عامل آنتی استاتیک تاثیری بر دانسیته نمونه ها ندارد و فقط اندکی
باعث افزایش سختی نمونه می گردد.

خواص فرایندی

برای ارزیابی خواص
فرایندی نمونه های تهیه شده پلی اتیلنی آنتی استاتیک ، از دو آزمایش MFI
و رئومتر لوله موئین استفاده می گردد.  بدین
منظور اندیس جریان پذیری هر یک از نمونه ها مطابق با استاندارد ASTM D2240 با وزنه 2160 g و در دمای C
ْ 190 که مطابق با
شرایط پلی اتیلن است اندازه گیری گردید.  شکل
(2-23) منحنی نحوه تغییرات MFI نمونه ها با
مقدار عامل آنتی استاتیک را نشان می دهد.

 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-23): نمودار تغییرات MFI با مقدار عامل آنتی استاتیک

    
    

  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چنانچه از نتایج مشخص است با
مشارکت عامل آنتی استاتیک در ماتریس پلی اتیلن میزان MFI کاهش دارد، اما
با افزایش مقدار آنتی استاتیک ، MFI روند افزایشی را نشان می دهد.

نتیجه گیری

با توجه به نتایج آزمایشهای انجام
گرفته می توان به این جمع بندی رسید که با استفاده از عامل آنتی استاتیک سدیم
پرکلرات می توان در مقیاس آزمایشگاهی بصورت بچ یا پیوسته (اکسترودر) ترکیب پلی
اتیلن آنتی استاتیک تهیه کرد بطوریکه خواص فیزیکی ، مکانیکی و فرایند پذیری پلی
اتیلن نیز تغییرات نا مطلوب قابل ملاحظه نداشته باشد.

 

2-7-3-  وارد
شدن صدمه به لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان
) به ویژه
موشها
)

خطرات و اقدامات اصلاحی در طراحی خطوط لوله ها

در استان خراسان برای اولین بار
در سال 1382 مورد مشا به موش خوردگی در یکی از شهرها  گزارش شد ه موضوع توسط واحدهای ذیربط در ستاد
شرت ملی گاز مورد بررسی قرار گرفت .  متعاقب
آن دو مورد موش خوردگی انشعاب پلی اتیلن در تاریخ 14/9/1383در یکی از روستاهای
استان خراسان کشف و انشعابات مورد نظر مورد تعمیر قرار گرفت.  همچنین یک مورد جدید موش خوردگی در تاریخ
19/10/1383 در یکی دیگر از روستاها کشف و مورد تعمیر قرار گرفت. 

در تاریخ 11/12/1383 نیز در
همان روستا دو مورد دیگر موش خوردگی کشف و تعمیر شد ه منتهی جالب توجه این بود ه
یک مورد از موش خوردگی های کشف شده مربوط به انشعابی بود که قبلا و در حدود سه ماه
قبل یعنی 14 /9/1383 مورد هجوم موشها قرار گرفته و محل نشتی تعمیر شده بود. 

علاوه بر موارد فوق مواردی از
موش خوردگی در استان های لرستان و سمنان نیز گزارش شده است. 

ضمنا با توجه به بررسی های
گسترده به عمل آمده در استان خراسان و بررسی انشعابات فولادی که در روستایی در
مجاورت روستای مورد بحث نصب شده بودند آثار هجوم موشها به انشعابات فولادی نیز به
اثبات رسید به طوری که بعضا عایق و پوششش انشعابات فولادی و نیز نوارزرد اخطار از
هجوم موشها در امان نمانده بودند. ناگفته نماند به منظور به حداقل رساندن تبعات
موضوع، برخی تصمیمات موثر در منطقه ی مورد بحث اتخاذ و به مورد اجرا گذاشته شده
است. 

تحلیل موضوع

با بررسی موارد فوق میتوان نکات
زیر را به عنوان راهنمایی برای بررسی های بعدی مدنظر قرار داد:

1-    هر نوع موشی قادر به حمله به لوله های
گاز نیست و قاعدتا (و احتمالا) موش های صحرایی یا کیسه دارکه در برخی مناطق خاص
زندگی می کنند از عهده ی این کار بر می آیند. 

2-    همانگونه که در بالا ذکر شد هجوم
موشهای مورد نظر تنها مختص به لوله های پلی اتیلن نبوده و عایق لوله های فولادی
نیز از این حملات در امان نیستند. 

3-    یکی از نکات مشترک در موارد موش خوردگی
لوله های پلی اتیلن اتفاق افتاده در استان خراسان سایز لوله می باشد.  به نظر میرسد که موشهای منطقه قادر به ایجاد
صدمه به لوله های با قطر خارجی بیشتر از 25 میلیمتر ( شبیه با اقطار 63 و 90 و 110
و 125و 160 میلیمتر ) نیستند. 

4-    از دیگر نکات قابل توجه، عمق لوله های
مورد هجوم است.  بررسی ها، مذاکرات و
مکاتبات نویسنده با برخی مراجع بر این نکته تاکید دارند که موشها تنها در صورتی در
پی ایجاد صدمه به موانعی از قبیل لوله پلی اتیلن برمیآیند که این لوله ها به عنوان
مانعی در مسیر حرکت آنها قرار گیرند؛ در این صورت موشها سعی در برداشتن مانع از
مسیر عمدتا افقی خود می کنند.  همچنین بر
اساس اظهار برخی متخصصان علوم جانوری، موشها در نفوذ به اعماق زمین از نظر عمق با
محدودیت های زیستی مواجه هستند. 

5-    آخرین نکته مفید، فصل روی دادن موش
خوردگی ها است.  بررسی ها نشاندهنده ی بروز
موش خوردگی ها در فصول خاصی از سال( پاییز وعمدتا زمستان ) می باشند. 

پیشنهادات

1-        
تجدید نظر در مطالعات امکان سنجی و طراحی اولیه با لحاظ
کردن موارد خاص شبکه های پلی اتیلن. 

2-        
تجدید نظر در عمق شبکه های پلی اتیلن در مناطق خاص بر
اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی. 

3-        
تجدید نظر در قطر انشعابات پلی اتیلن در مناطق خاص بر
اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی. 

4-    تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن
مورد استفاده ( از نظر جنس یا فرایند تولید ) در صورت مثمرثمر بودن و تایید مراجع
ذیربط که بحث در این خصوص فرصت دیگری را می طلبد. 

5-    تشکیل یک تیم یا کمیته ی پژوهشی با
حضور کارشناسان شرکت ملی گاز و متخصصان دانشگاهی در رشته های مرتبط و استفاده از
پژوهش ها و تجارب موجود در سطح شرکتهای گاز استانی به منظور شناسایی مشکلات و
معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با مسایل
احتمالی، با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه.

 

اقدامات اصلاحی 
در ساخت لوله ها

لوله های پلی اتیلن توسط موریانه و موش مورد تهاجم قرار
گرفته است و این تهاجم بسته به شرایط اقلیمی که لوله های پلی اتیلن در آن بکار
گرفته می شوند، متفاوت است در شرایط خاص کاربرد به عنوان لوله های انتقال گاز، این
تهاجم بسیار خطرناک بوده و می تواند سبب آتش سوزیهای گسترده در شبکه ی توزیع گاز و
وقوع حوادث جبران ناپذیر شود.

بدین سبب لوله های گاز باید حتماً خاصیت دفع جوندگان و
موجودات مهاجم را دارا باشند.  بدین منظور
باید به لوله های پلی اتیلنی افزودنی های ضدجوندگان اضافه شود.  اما این کار دارای اشکالات متعددی است،نخست آن
که تمامی افزودنی های ضد جوندگان که توسط مکانیزم های مختلف بر روی آن ها اثرگذاری
دارند در بالک لوله یعنی ناحیه ی میانی از ضخامت لوله به سبب سرعت سرمایش پایین در
هنگام تولید، ایجاد نواحی فومی یا اسفنجی می کنند. این مسئله بر روی خواص فیزیکی و
مکانیکی لوله 
تاثیر منفی دارد.  مسئله ی دوم قیمت بسیار
بالای مواد ضدجوندگان (Anti Rodent ) است که
تولید لوله پلی اتیلنی را عملا ً از نظر اقتصادی ناممکن می سازد. کلید حل مشکلات
فوق در فرایند تولید لوله های چندلایه نهفته است. در این شرایط لایه ی خارجی لوله
ها به ضخامت 500 تا 1000 میکرون دارای مواد ضدجونده خواهد شد. مزیت این سیستم در
آن است که لایه ی خارجی به محض خروج از دای پس از عبور از کالیبراتور شروع به خنک
شدن می کند و سرعت خنک کاری در این حالت از سینتیک اسفنجی شدن مواد ضدجونده بسیار
سریع تر بوده و بدین سبب این مواد را در جا در پوسته ی خارجی لوله منجمد می سازد و
آن ها را از نظر مکانیزم رهایش در موقعیت رهایش کنترل شده که تابعی از قوانین
انتقال جرم است قرار می دهد.  این رهایش با
سرعتی بسیار کم و در مدتی بسیار طولانی انجام می شود. فرایند ساخت لوله ضدجونده در
دو مرحله انجام می گیرد:

1- ساخت مستربچ ضدجونده

2- تولید لوله ی ضدجونده

تکنولوژی ساخت مستربچ:

تلفیق و کامپاندینگ مواد ضدجونده با بستر پلیمری
ترموپلاستیک بر اساس مکانیزم راکتیوکامپاندینگ بوده و مواد ضدجونده توسط این
مکانیزم به فیلرهای عامل دار شده،با ابعاد نانومت،توسط عوامل شیمیایی متصل شد و در
ماتریسی که ویسکوزیته ی آن از نظر رئولوژیکی تصحیح شده بود، کامپاند گردید.  فرایند کامپاندینگ توسط کامپاندر دومارپیچ برابندر
در دانشکده ی مهندسی پلیمر دانشگاه  صنعتی امیرکبیر انجام گرفت.  بررسی های انجام شده نشان داد که اختلاط مستربچ
فوق با پلی اتیلن گرید لوله منجر به ایجاد یک کامپاند یکنواخت و یک فاز غنی از
مستربچ در پوسته ی کامپاند می شود.

 

2-7-4- اقدامات اصلاحی در لوله ها جهت مقابله در برابر
ارتعاشات ناشی از گسل ها

 

‏استفاده ی گسترده از لوله های  پلی اتیلن با دانسیته ی بالا
(HDPE) با قطر بزرگ درسالهای اخیردرشریانهای
حیاتی همچون شبکه های آب وگازوفاضلاب،لزوم بررسی رفتار این گونه لوله ها تحت اثر
تغییرشکلهای بزرگ را  برای مقاصد طراحی
مورد توجه قرارداده است. این تحقیق به بررسی رفتار و تغییرشکلهای ایجاد شده درلوله
های پلی اتیلن با دانسیته ی بالا مدفون در مجاورت گسلهای فعال می پردازد.  با در نظر‏گرفتن دونوع ازلوله های  HDPE
با سطح
صاف وسطح شیاری مدل اجزاء محدود سه بعدی با درنظرگرفتن رفتارغیرخطی مادی ونیز
رفتار ‏غیرخطی ناشی از تغییرشکلهای بزرگ بسط داده شده است . لوله
در ‏نزدیک
گسل با الما نهای پیوسته ودرنقاط دور توسط الما نهای تیرسه بعدی مدل می شود.  اثراندرکنش لوله وخاک توسط فنرهایی درجهت طو‏لی
و دو جهت عرضی بصورت پیرامونی مدل شده است. 
چنین فرض می شرد که لوله، درفاصله ای ازتقاطع لوله باگسل که بااستفاده
ازروش کابلی بدست می آید، هیچ گونه تغییر مکان جانبی نداشته باشد. این کارباعث می
شودکه تغییرشکلهای زیاد بوجود آمده درمقطع این لوله ،که ناشی ازکمانش موضعی است،
پاسخ لوله را تحت تاثیرقراردهد.  با به
خدمت گرفتن مدل بسط داده شده وطی یک مطالعات پارامتریک برای مقادیر معلوم از تغییر
مکان یک نوع گسل با جابجایی های مختلف، تغییرات حداکثر کرنش در طول ومحیط لوله
مورد بررسی قرارگرفته است. 

‏تغییر مکانهای دائمی ناشی از حرکت
گسلهای فعال بیش ازتغییرشکلهای گذاری ناشی از زلزله های قوی، می توانند بر رفتار و
تغییرشکلهای لوله های مدفون تاثیر گذار باشند. 
سابقه تاریخی مربوط به حالتها یی که لوله ها در اثر انتشار امواج دچار
خرابی شده اند، خیلی کمتر از حالتی است که حرکت ‏گسل باعث خرابی لوله های انتقال
شده است.  اولین تحقیقا تی که بر روی پیش
بینی رفتار لوله های مدفون ‏انجام شده مربوط به Newmark
و Hall (1977) می باشد که طی آن
لوله مانند کابلی که فشار سکون خاک بر جدارش اثر
می کند و در نتیجه ی آن نیروی اصطکاک غیر خطی در طول پروفیل لوله اثر می کند،
تحلیل گردید.  Kennedy و همکاران(1977) روش Newmark ‏ را با این فرضی
که فشار مقاوم ‏جانبی بر لوله اثر می کند، تصحیح کرده و
همچنین رفتار الاستو پلاستک لوله با این فرض که لوله تحت کشش کار کند را در روش
تحلیلی جدیدی به کار برند.  انحنای ثابت
برای لوله در قسمت نزدیک به ‏گسل جزء ساده سازی تحلیل در این روش بود.  روشی که بعدها توسط Wang و Yel (1985)
بسط داده ‏شد روشی بود که سختی خمشی لوله را با
فرض منحنی تغییر شکلی برای لوله می توانست در نظ بگیرد و ‏در نتیجه می توانست
شرایط تعادل را برای لوله هایی که تحت اثر گسل به فشار می افتند، برآورده سازد. 

‏O’Rourke
و Liu (1997) یک روش عددی جدید
برای تحلیل لوله در گسلهای فعال پیشنهاد دادند. 
آنها ‏با نتایج حاصل از روش عادی جدید را با
اندازه گیری های انجام شاه از حرکت گسل در زلزله ی Imperial Valley (1979) مقایسه کرده و به این نتیجه رسیدند که
روش Kennedy
برای تخمین کرنشهای لوله روش مناسبی است.   Takada ‏و همکاران (2001 ‏) روش پوسته ای را برای مدل لوله های فولادی
در گسل پیشنهاد دادند در این روش قسمتی از مدل لوله که نزدیک گسل بود با الما نهای
پوسته و ‏قسمت دور ازگسل با المان های تیر مدل می
شد. 

‏در یک دهه ی اخیر محققان مختلف  مطالعه بر روی رفتار لوله های پلی اتیلن را
شروع کرده اند که ‏استفاده از آنها هم برای مقاصد انتقال تحت فشار مثل آب و گاز و
هم برای انتقال بدون فشار مثل آب و ‏فاضلاب، به صورت گسترده ای رو به فزونی است.  از جمله خاصیتهای مهم این گونه از لوله ها که
‏برتری شان را نسبت به انواع فلزی شاخص می کند، مقاومت عالی در محیط های خورنده و
هزینه ی کمتر ‏نصب و نگهد اری شان می باشد. 
Dhar و  Moor
(2001) مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی چندی بر روی ‏رفتار استاتیکی لوله های پلی اتیلن با پروفیل موجدار انجام
دادند.  آنها تغییر فرم مقطع لوله تحت فشار
استایک خاک و همچنین کرنش که باعث کمانش در جدار داخلی لوله می شد را با روشهای
تحلیلی موجود مورد مقایسه و ارزیابی قرار دادند. 
با توجه به این که جداره ی پروفیل این لوله ها نسبتا نازک ‏ساخته می شوند،
احتمال خرابی این لوله ها تحت اثر جا بجایی گسل خیلی محتمل به نظر می رسد.  از این‏رو محاسبه ی کرنشهای ماکزیممی که ناشی
از تغییر شکلهای ماندگار زمین در جداره ی این لوله ها اتفاق ‏می افتد، می تواند
گامی در جهت طراحی صحیح این گونه از لوله ها تحت اثر حرکت گسل باشد.  بنابراین

‏این تحقیق بر آن
است که رفتار و تغییرشکلهای ایجاد شاه در لوله های پلی اتیلن با دانسیته بالا که
در

‏مجاورت گسلهای فعال مدفون هستند را مورد
بررسی قراردهد. 

مشخصات لوله ومصالح

لوله های پلی اتیلن با دانسیته ی بالا ( HDPE) هم به صورت معمول
یعنی پروفیل سطح صاف وهم برای کار بردهای
محدود با پروفیل سطح موجدار (شیاری) ساخته می شوند.  برای استفاده ی بهینه از مصالح ‏پلی اتیلن برای لوله های با قطر بزرگ پروفیل این لوله ها
بصورت خرطومی (شیاری) ساخته می شود، تا هم ‏در مصالح صرفه جویی شود و هم سختی کافی
برای لوله به گونه ای فراهم شود که کمترین تغییر شکل را ‏تحت بارهای سرویس داشته
باشند به نحوی گه بتوانتد نقش انتقال دهندگی خود را به نحو احسن ایفا ‏نمایند.  این گونه از لوله های دو جداره ‏به چهار شکل مختلف
جداره ای ساخته می شوند.  در این تحقیق ‏یک نوع از این پروفیل های طولی لوله (شکل 2-24) مورد تحلیل قرار می گیرد که
قطر داخلی آن 61/0 ‏متر می باشد.  استفاده ‏از این شکل
پروفیلی معمولا برای قطرهای بزرگ کاربرد دارد. 

                        



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-24): پروفیل لوله
     موجدار

    
    

  

 

 

 

 

 



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-17): ضخامت قسمتهای
     مختلف لوله ی موجدار

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-25):
     نمونه مدل ساخته شده برای لوله پلی اتیلن با پروفیل موجدار

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-26): نمودار تنش کرنش HDPE

    
    

  

چنان که گفته شد با توجه به نوع کاربرد لوله های HDPE  برای استفاده ی تحت فشار معمولا از ‏لوله های با جدار صاف استفاده می شود.  در اینجا نیزبرای بهتر روشن شدن عملکرد لوله
های با پروفیل موجداردر مقایسه با نوع جدار صاف، لوله ای با جدار صاف با قطر خارجی
41/0 ‏متر
و ضخامت جدار 34/2 سانتی متر در آنالیزها استفاده ‏می شود. 
فرض می شود که خاک اطراف این لوله نیز مثل لوله با پروفیل موجدار باشد.  با توجه به این که مصالح پلی اتیلن خاصیت
یسکوالاستیک دارند، مدول‏الاستیسیته شان
با گذشت زمان دچار نقصان می شود.  این مواد
عمدتا طی سیر بارگذاری رفتاری غیرخطی ‏و در عین حال نرم از خود نشان می دهند.  مطابق با توصیه های   AASHTO‏برای شرایط کوتاه ‏مدت مدول ‏الاستیسیته این نوع پلی اتیلن را می توان MPa
760 ‏و نسبت پواسون را 35/0 ‏در نظر گرفت.  شکل (3‏) ‏نمودارهای تنش- کرنش مواد لوله های HDPE را برای سرعت باگذاریهای مختلف که توسط Merry
وBary (1997) در آزمایثگاه بدست
آمده اند را نشان می دهد.  حداکثر کرنش
مجاز مطابق دستورالعمل ‏طراحی ASCE  ‏برای لوله های پلی اتیلن مدفون برابر 20 ‏درصد می باشد. 

 

در آنالیز ها فرض بر این است که خاک
اطراف لوله خاک ماسه ای با زاویه ی اصطکاک داخلی 30 ‏درجه و وزن مخصوصKN/m³  18  باشد.  لوله
در عمق 3/1 متری از سطح زمین واقع بوده و زاویه ی اصطکاک جداره بین خاک و لوله
برابر Φ
85/0 ‏فرض
می شود.  بر این اساس خصوصیات فنرهای مدل
کننده ی خاک با توجه به توصیه های ASCE  ‏مطابق
با جدول زیر بدست می آید. 



 

 
  
  

               
    
    

جدول (2-18) خصوصیات فنرهای
     مدل کننده خاک

    
    

  

 

 

 

 

 

 

که در آن TU نیروی نهایی ناشی از اصطکاک جداره و Pu نیروی جانبی نهایی و Qu نیروی قائم نهایی وارد بر طول یک متر از
لوله ناشی ازمقدار جا بجایی های نسبی نهایی Xu و Yu
وZu می باشد.

 

مدل اجزاء محدود

‏برای تحقیق در مورد تاثیر تغیبرمکان
ناشی از حرکت گسل بر روی کرنشهای القا شده در مقاطع مختلف لوله، قسمتی از طول لوله
که نزدیک گسل می باشد با الما نهای پوسته (Shell ‏) و قسمت دور از گسل با الما نهای تیر (Beam)
توسط نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS  ‏مدل
شده است.  برای محاسبه ی طول ‏قسمت پوسته ای مدل از توصیه های TAKADA و همکاران (2001 ‏) برای مدل الاستیک و از روش Kennedy‏ (1977)
برای مدل الاستوپلاستیک استفاده شده است.  طول
قسمت تیری مدل باید به گونه ای ‏انتخاب شود که
در انتهای تیر هیچگونه جا بجایی نسبی مشاهده نشود یعنی مدل به گونه ای ساخته شود
که ‏از شرایط مرزی انتها یی مستقل باشد. در کل طول مدل برای در نظ گرفتن تاثیر خاک
اطراف موقع ‏جا بجایی گسل از فنرهای غیر خطی دوخطی[73]
که
توسط دستورالعمل تحلیل و طراحی ‏لوله های مدفون ASCE (1984)  پیشنهاد شده در مدل استفاده شده است.  رابطه ی نیرو جا بجایی برای این ‏فنرها در سه جهت متفاوت بوده و بستگی به قطر لوله، عمق
دفن، زاویه ی اصطکاک داخلی خاک، ‏زاویه ی اصطکاک خاک و لوله، چسبندگی خاک و وزن
مخصوص خاک دارد.  فنرها در اطراف قسمت
پوسته ای با این فرض که خاک هیچگونه کششی را تحمل نمی کند، پخش می شوند.  مطابق با روش ‏Takada ‏و همکاران ‏(2001) خط لوله
برای آنا لیز در نظر گرفته می شود و چون نیروهای ناشی از اندرکنش خاک لوله، به
قدری کوچکتر از آنهایی است که باعث تغییر شکل لوله می شوند، در نتیجه از این
نیروها صرف نظر شده و مدل تحت اثر جا بجایی استا تیکی در محل برخورد لوله با گسل
قرار ‏می گیرد.  محل
اعمال تغییرشکل به هر دو نمونه (لوله با پروفیل صاف و لوله با پروفیل موجدار) و
شرایط ‏مرزی و چگونگی قرار گیری فنرها در شکل (2-27) ‏بصورت شماتیک آورده شده است. طول قسمت مدل
شده با المان پوسته برای لوله با جدار صاف 15‏متر و قسمت تیری ‏100 متر و برای
لوله با جدار موجدار طولی ‏از لوله که با
الما نهای پوسته مدل می شود 7 ‏متر وطول قسمت تیری 100 متر در نظر گرفته
شده است. 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-27):Detail-1 مدل اجزاء محدود با فنرهای موازی قائم و جانبی در
     محیط

    
    

  

 

 

 

 

 

 

نتایج

‏در ابتدا لوله ی
با جدار صاف هم در حالت الاستیک خطی (MPa  E=760)
و هم در حالت رفتارغیر خطی مطابق با منحنی تنش-کرنش (شکل 2-26‏)،
برای زاویه ی برخورد لوله با گسل برابر 90 درجه،‏برای مقدار جا بجایی های مختلف گسل مورد تحلیل قرار گرفت.  نتایج نشان می دهند که برای مدل‏غیرخطی ماکزیمم
کرنش بدست آمده در یک مقدار معین از جا بجایی گسل، بیشتر از کرنش ماکزیمم برای مدل
الاستیک می باشد.  اختلاف این مقادیر برای
جا بجایی های بزرگتر گسل افزایش چشم گیرتری دارد.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-28): نمودار تغییرات
     تنش ماکزیمم بامقدار جابجایی گسل برای مصالح خطی و غیر خطی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-29): نمودار تغییرات
     کرنش ماکزیمم در طول لوله ی جدار صاف

    
    

  

شکل (2-29) تغییرات کرنش ماکزیمم را در طول لوله جدار صاف
از محل برخورد با گسل ، برای زاویه ی برخورد 90 درجه و مقدار جابجایی 3 متری گسل
نشان می دهد.  این نمودار ماکزیمم کرنش را
در نزدیک گسل یعنی محل اعمال جابجایی به مدل برابر 9/12 درصد نشان می دهد.

 

برای لوله ی با پروفیل موجدار نیز نمودار
تغییرات کرنش ماکزیمم در مقابل تغییر مکان گسل در شکل(2-30).

‏نشان داده شده است.  همچنان که برای لوله ی با جدار صاف نیز دیده شد
وقتی جا بجایی گسل به حد

‏معینی می رسد کرنش در لوله افزایش قابل
توجهی از خود نشان میدهد.  چون ضخامت جداره
ی این نوع پروفیلها نسبت به آنوع جدار صاف خیلی کمتر است انتظار چنین رفتاری در
تغییرمکانهای کوچک گسل دور از ذهن نیست.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-30): نمودار تغییرات
     تنش ماکزیمم با مقدار جابجایی گسل

    
    

  

 

 

 

 

‏  


  •  

 

 

 

 

 

‏برای لوله ی با پروفیل موجدار و مصالح
الاستوپلاستیک تغییرات کرنش ماکزیمم در طول قسمت پوسته ای مدل در شکل ( 2-31 ‏) نشان داده شده
است.  توزیع کرنش ماکزیمم برای طول 315 ‏متری
لوله از ‏محل برخورد لوله با گسل در شکل آمده است.  در این قسمت جا بجایی گسل 40 ‏سانتی متر با
زاویه ی ‏برخورد 90‏درجه می باشد. 

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-31): نمودار تغییرات
     کرنش ماکزیمم در طول لوله موجدار

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بیشترین کرنش در فاصله ی حدود 60 ‏سانتی متری از گسل
9/61 ‏درصد
است.  که تغییرات این کرنش در ‏محیط مطابق با نمودار شکل ( 2-32‏) است. 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (2-32): نمودار تغییرات
     کرنش در محیط لوله ی موجدار

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‏با توجه به نتایج
بدست آمده نکات زیر قابل استنباط می باشد

1 ‏) با توجه به نوع و جنس لوله وقتی جا
بجایی گسل به مقدار معینی می رسد، کرنش های ماکزیمم ‏در نزدیگی گسل به مقدار قابل
توجهی افزایش می یابند. 

2 ‏) مصالح لوله ها وقتی الاستوپلاستیک
باشند، کرنشهای بیشتری را تجربه می کنند.

3 ‏)
کرنش ماکزیمم محیطی در قسمتی از لوله که از خاک جدا شده اتفاق می افتد. 

4 ) لوله های HDPE موجدار نسبت به
جابجایی گسل بسیار حساس بوده و کرنشهای ماکزیمم بیشتری را در طول کمی از لوله
تجربه می کنند .

5 ) پلاستیک شدگی در قسمتی از لوله نزدیک
گسل باعث تمرکز کرنش در این قسمت شده و احتمال خرابی را بخصوص در لوله های موجدار
افزایش می دهد .

 

 

 

 

 

 

 

 



 



 

 

فصل سوم

لوله های
کامپوزیتی

 

 

3-1- مقدمه:

کامپوزیتها دارای مقاومت مکانیکی بالا- مقاومت
شیمیایی (ضدخوردگی)- صافی سطح- سبکی و سهولت در نصب- حمل
آسان- کاهش هزینه های پمپاژ- عدم نیاز به حفاظت کاتدیک- طول عمر مفید بسیار بالا- بهداشتی بودن- مقاومت خوب
دمایی- عدم تخریب در مقابل اشعه ماوراء بنفش- عدم
نیاز به پوششهای مختلف می باشند.

 

کامپوزیتها به دلایل زیر در صنایع مختلف روبه رشد بوده که می توان موارد زیر را
نام برد:

1- انتقال مواد شیمیایی ، گاز و نفت   

2- انتقال مایعات خورنده
در صنایع مختلف

3- انتقال در خطوط زیر دریا

4- سیستم
های خنک کننده در نیروگاهها و پالایشگاهها

5- سیستم
های آتش نشانی

6- سیستم های فاضلاب

7- جداره چاهها

8- صنایع
غذایی

کامپوزیت
= پلیمرهای تقویت شده با الیاف



 

 
  
  

               
    
    

شکل (3-1) مواد تشکیل دهنده  کامپوزیت

    
    

  

کامپوزیتها شامل یک یا چند فاز
غیر پیوسته در یک فاز پیوسته می باشند که در شکل(3-1) دیده   می شود.

 

 

 

 

 

 

 

3-1-1-  تقسیم بندی کامپوزیت ها :

کامپوزیتها را می توان از نقطه نظر فاز پیوسته
تقسیم بندی نمود:

1-Polymer
Matrix Composite

2- Metal Matrix Composite

3- Ceramic Matrix Composite

خواص کامپوزیتها تابع موارد زیر می باشد:

1- خواص فازهای تشکیل
دهنده آن ( ماتریس و الیاف )

2- توزیع فازها

3- اثرات متقابل فازها بر یکدیگر

4- ابعاد ماده تقویت کننده شامل : شکل و اندازه و توزیع
ذرات

نوع دیگری از تقسیم بندی کامپوزیتها :

1- کامپوزیتهای پودری

 -
نسبت طول
به قطر آنها تقریبا نزدیک یک است.

 - خواص کامپوزیتها به جهت الیاف بستگی ندارد.

-
 سفتی یا مدول کامپوزیت بالا است ولی استحکام کششی افزایش ندارد.

-
 بهبود خواص هدایت الکتریکی و حرارتی

-
 کاهش جمع شدگی

2-  کامپوزیتهای لیفی

- کامپوزیتهای تک لایه     

- کامپوزیتهای چند لایه   

 -
کامپوزیتهای زاویه دار

ویژگی برجسته این کامپوزیتها : استحکام ویژه بالا، کنترل خواص نا همسانی

3-1-2- الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت :

1- الیاف شیشه

2- الیاف کربن

3- الیاف آرامید

4- الیافهای دیگر مثل : آزبست، بازالت، بر، پلی اتیلن

نوع الیاف، مقدار و آرایش یافتگی آنها روی خواص زیر
تاثیر می
گذارد:

1- استحکام و مدول کششی، فشاری و خمشی

2- استحکام خستگی 

3- ضرایب انتقال حرارت و الکتریسیته

4- وزن مخصوص کامپوزیت

5- قیمت

 

الیاف شیشه :

رایج ترین و پرمصرف ترین لیف، شیشه می باشد. ماده اصلی تشکیل دهنده آن سیلیکات (Sio2 )   می باشد.




 

         
   
   

جدول (3-1):مقایسه مزایا و
    معایب لوله های کامپوزیتی

   
   

 

 

 

مزایا

معایب

قیمت پایین

مدول کششی پایین

استحکام کششی بالا

وزن مخصوص نسبتا بالا

مقاومت شیمیایی بالا

حساسیت به سایش

خواص عایق عالی

مقاومت خستگی پایین

 

شکننده بودن

 

سختی بالا

 

انواع مختلف الیاف
شیشه:

الیاف نوع C، الیاف مقاوم در برابر مواد
شیمیایی

الیاف نوع D، الیاف مقاوم در برابر امواج
الکترومغناطیس

الیاف نوع E، عایق جریان الکتریسیته

الیاف نوع M، الیاف با مدول بالا

الیاف نوع S، الیاف با استحکام بسیار بالا

عوامل موثر بر استحکام الیاف شیشه:

1-          
سرعت اعمال بار بالا = استحکام بیشتر

2-          
 افزایش
دما = کاهش استحکام

3-          
افزایش رطوبت = کاهش استحکام

الیاف کربن:




 

         
   
   

جدول(3-2): مقایسه مزایا و معایب الیاف کربن

   
   

دانسیته 27/2 گرم بر سانتی متر مکعب، شامل ساختار
گرافیتی و بسیار نازک می باشند.

 

 

 مزایا

معایب

نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن

شکننده بودن

نسبت بالای مدول کششی به وزن

هادی الکتریکی

استحکام بالای خستگی

کرنش کم در شکست

ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین

قیمت بالا

مقاومت بالا در مقابل خوردگی

 

الیاف
آرامید:

 - نسبت استحکام و مدول به وزن بسیار عالی

 - مقاومت ضربه عالی

-  مقاومت در برابر شکست ناشی از خزش

 - مقاومت خستگی خوب

-  عدم حساسیت به شکاف یا ترک

 - مقاومت بالا در مقابل اسیدها و بازها

-  خواص خوب اتلاف
انرژی ارتعاشی

 - خواص دی الکتریک عالی نسبت به شیشه

 - خواص خود خاموش کنی با نشر دود کم

 - امکان استفاده مداوم تا دمای حدود 180 درجه سانتی گراد

3-1-3- انواع مختلف رزین‌ها:

1- رزینهای پلی استر

2- رزینهای وینیل استر

3-  رزینهای اپوکسی

4- رزینهای فنلی

نقش رزین یا ماتریکس در کامپوزیت‌ها :

نگهداری الیاف در کنار یکدیگر

انتقال تنش به الیاف

محافظت از الیاف در مقابل
عوامل محیطی (نظیر رطوبت)

محافظت سطح الیاف از سایش

رزین‌های پلی‌استر:

از واکنش یک یا چند اسید و باز یک یا چند عامله
تهیه می شوند. این رزینها در یک
حلال مانند استایرن حل می شوند تا ویسکوزیته
آنهاکاهش یابد و همچنین شبکه
های سه بعدی تشکیل می دهند.
کاتالیزور آنها پراکسیدهای آلی است.

رزینهای پلی استر به دو نوع کلی تقسیم بندی می شوند: رزینهای ایزو،  رزینهای اورتوافزایش
دما، قرار گرفتن در مقابل نور،
عمر آنها را کاهش می دهند. پخت
رزینهای پلی استر همراه کاتالیزور
(پراکسیدهای آلی یا هیدروپراکسیدها ) به میزان 2% نامحسوس است در نتیجه به آنها تسریع کننده
می افزایند که مهمترین آنها محلول 42/0% کبالت در استایرن می باشد. توجه: توجه از مخلوط کردن مستقیم پراکساید و کبالت جلوگیری شود.

رزینهای وینیل استر:

از واکنش کربوکسیلیک غیر اشباع  و یک واحد رزین
اپوکسی تهیه می شودکاتالیزور : متیل اتیل کتون پراکساید 1 تا 2 درصد. شتاب دهنده : نفتانات کبالت 2/0 تا 4/0 درصد. این رزینها مقدار زیادی از خواص اپوکسی
ها را دارند ولی مانند پلی استرها فراورش می شوند.
پیوندهای دوگانه در انتهای خطوط بوده در نتیجه پلیمرهای خطی شده و انعطاف پذیری بالایی دارند.

 

خواص رزینهای اپوکسی:

1- خواص مکانیکی خوب

2- خاصیت الکتریکی خوب

3- مقاومت حرارتی عالی

4- چسبندگی عالی به بسیاری از
مواد مانند فلزات، چوب، بتن، شیشه و ..

5- مقاومت ویژه خوب به
ویژه در محیطهای قلیایی

6- جمع شدگی کم پس از پخت

3-1-4- روشهای مختلف شکل دهی کامپوزیتها:

1- روش لایه گذاری دستی

2- روش افشاندن
(spray up)

3- قالبگیری کیسه ای

4-  اتوکلاو

5- رشته پیچی

6- قالبگیری فشاری

7- ترکیبات قالبگیری

8- قالبگیری انتقال رزین

9- پالتروژن

روش لایه گذاری دستی:

ساده ترین و اصلی ترین روش تولید کامپوزیتها می باشد.

لایه های روش دستی از روی قالب به ترتیب زیر می باشد:

1- فیلم جداکننده (محلول پلی وینیل الکل در آب
یا حلال یا سیلیکون )

2- لایه ژلی                               
3- تیشو

4-  مت                                    5- روینگ

6- مت                               7-
لایه بالایی

مزایای استفاده از تیشوها :

1- ایجاد ناحیه غنی از رزین با مقاومت شیمیایی و محیطی بهتر

2- اطمینان از پیوند مناسب بین لایه غنی از رزین و دیگر لایه ها

3- کمک به جلوگیری از تشکیل ترکهای ریز
در ناحیه لایه ژلی

4- پنهان کردن الیاف شیشه تقویت کننده لایه های زیرین

5- افزایش الاستیسیته لایه سطحی و بهبود مقاومت
ضربه و مقاومت در برابر سایش آن

روش لایه گذاری دستی:

1- لایه ژلی را روی سطح کشیده تا کمی سفت شود.

2- روی سطح لایه ژلی لایه ای یکنواخت از رزین اعمال می شود. با در
نظر گرفتن نسبت وزنی رزین به الیاف سوزنی (مت)
حدود 2 به 1 الیاف را روی آن می خوابانیم. معمولا کسر وزنی
الیاف 29-33 درصد است. نباید تا
قبل از آغشته کردن کامل الیاف به رزین، رزین دیگری به آن افزود زیرا ممکن است سبب حبس حبابهای هوا در لایه
ها شود.

3-  لایه های بعدی به همین منوال قرار گیرند تا به ضخامت مورد نظر برسیم.

4-  اگر ضخامت زیاد باشد باید بعد از 4 لایه رزین و 4 لایه الیاف صبر کرد تا
کاملا سفت شود.

5- بعد از این مرحله سطح روی باید
سنگ خورده و کاملا با حلال بوتیل تمیز شود و سپس مرحله بعد شروع شود. افزایش زیاد
ضخامت در هر مرحله باعث به وجود آمدن اثرات نامطلوبی مانند تغییر رنگ، تنشهای داخلی،
جداشدن زودتر قطعه از قالب و غیره شود.

روش افشاندن (Spray-Up) :

-
لایه ژلی

-
رزین (
به کمک فرچه یا اسپری کردن)

- تیشو به
ابعاد مورد نظر را با رولر کاملا آغشته به رزین می کنیم

لایه گذاری به کمک اسپری کردن همزمان رزین و الیاف:

الیاف به قسمت خرد کننده رفته و سپس به روی گان
اسپری قرار می گیرد ( ابعاد الیاف 12 الی
62 میلیمتر) و به کمک جریان رزین روی سطح قالب ریخته می شود.

 



 
  
  

               
    
    

شکل (3-2 ) تصویری از فرایند پاششی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

سه نوع
دستگاه اسپری وجود دارد
:

1- رزین+ شتاب دهنده + کاتالیزور در گان با هم مخلوط می شوند

2- رزین + شتاب دهنده + کاتالیزور به طور
جداگانه روی سطح پاشیده می شوند ولی قبل از رسیدن به قالب کاملا با هم مخلوط می شوند.

3- سیستم دو ظرفی که قسمتی از رزین با کاتالیزور و قستمی دیگر با شتاب دهنده
جداگانه به سمت گان رفته و روی سطح پاشیده می شوند و قبل از رسیدن به قالب با هم مخلوط می شوند.




 

         
   
   

جدول(3-3):مقایسه مزایا و معایب روش اسپری

   
   

در حالت اخیر گان که در تماس با رزین و کاتالیزور است باید بلافاصله با حلال شسته شود.

نسبت
رزین به الیاف بین 5/2 به 1 و 5/3 به 1 است.

 

 

 مزایا

 
  معایب

 امکان جابجایی دستگاه اسپری

 فقط یک سطح قطعه صاف است

استفاده از ارزانترین نوع الیاف

 یکنواختی لایه ها =
  مهارت کارگر

سرعت بیشتر نسبت به روش دستی

 اقتصادی نبودن برای
  چند قطعه

هزینه نیروی انسانی کمتر

 

 روش رشته پیچی (filament Winding):

در این روش دسته ای از الیاف
پیوسته پس از آغشته شدن به رزین به طور منظم و با آرایش از قبل تعیین شده به دور یک قالب (مندرل) پیچیده می
شوند.

آغشته سازی الیاف با رزین:

1- سیستم تر : الیاف قبل از پیچش به
دور قالب آغشته به رزین می شوند.

2- پیش آغشته : الیاف با رزین ترکیب شده و به صورت جزیی پخت شده و سپس بر
روی قالب پیچیده می شود.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (3-3 ) تصویری از تابیدن تارها

    
    

  

3- سیستم
خیس رول شده : الیاف به رزین آغشته شده ولی پخت صورت نمی گیرد و به صورت رول در می آید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

قالبگیری فشاری:

به دو روش سرد و گرم انجام می گیرد.

 - در این روش از یک قالب دوکفه استفاده می شود در
نتیجه هر دو سطح قطعه صاف می باشد

 - در این روش می توان مواد را هم به صورت از پیش
آماده شده روی قالب قرار
داد و هم به صورت دستی روی هر کفه لایه گذاری کرد.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (3-4)
     فرایند قالبگیری فشاری

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فرایند قالبگیری انتقالی رزین:

در این روش تقویت کننده خشک
به ابعاد مورد نظر بریده شده و درون حفره قالب قرار داده می شود . قالب را
بسته و رزین درون حفره قالب تزریق می گردد. زمانی که رزین اضافی از منافذ هوا بیرون
زده شد تزریق رزین متوقف می شود. بعد از پخت رزین قالب باز شده و قطعه برداشته می
شود.



 

 
  
  

               
    
    

شکل (3-5 ) فرایند قالبگیری تزریقی

    
    

  



 

 
  
  

               
    
    

جدول (3-4) نمونه ای از
     پارامتر های فرایند قالبگیری تزریقی برای ساخت فیوز

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مزایای روش تزریق رزین:

 1- امکان
ساخت قطعات بزرگ

2- استفاده حداقل از حلال

3- دو طرف قطعه صاف است

4- اتوماتیک بودن سیستم

5- یکنواختی تولید

6- سرعت تولید بالا

7- اقتصادی بودن روش

8- استفاده بهتر از نیروی کار

پالتروژن:

در این روش از عمل کشش جهت حرکت مواد در طی فرایند
استفاده می شود.

1- آغشته شدن الیاف با رزین

2- متراکم شدن و جدا شدن هوای بین الیاف و رزین اضافی

3- شکل گیری و پخت در قالب

4- جدا شدن قطعه از قالب و مراحل برش و پرداخت کاری

 



 

 
  
  

               
    
    

شکل (3-6 ) فرایند پالتروژن

    
    

  


         
   
   

جدول (3-5) مقایسه
    برخی خواص الیاف ، فولاد و
آلومینیم

   
   




         
   
   

 

   
   



 

 

 

 

 

 

 

 

مواد

قطر

  میکرومتر

دانسیته

  گرم بر سانتیمترمکعب

مدول کششی

(Gpa)

استحکام کششی

(Gpa)

استحکام مخصوص

قیمت

نسبی

شیشه E

2/13

8/15

8/14

45/3

35/1

پایین

شیشه S

4/82

164

227

50/3

8/1

متوسط

گرافیت مدول بالا

25/0

31/0

26/0

8/1

9/0

بالا

گرافیت استحکام بالا

34/1

73/1

63/1

6/2

5/1

بالا

کولار 29

183

225

241

8/2

9/1

متوسط

فولاد

79

62

128

1/2-34/0

27/0-04/0

پایین <

آلیاژهای آلومینیم

30

25

45

62/0-14/0

23/0-05/0

پایین

                 





 

         
   
   

جدول(3-6)خواص برخی از مواد مهندسی

   

 

   
   

 

مواد

دانسیته

 

مدول کششی

(Gpa)

استحکام

کششی

(Gpa)

مدول مخصوص

 

استحکام مخصوص

 

حداکثر دمای سرویس‌دهی

فلزات

چدن، درجه 20

فولاد AISI
  1045 نورد گرم

آلومینیم 2024-T4

 

0/7

8/7

 

7/2

 

100

205

 

73

 

14/0

57/0

 

45/0

 

3/14

3/26

 

0/27

 

02/0

073/0

 

17/0

 

300-230

650-500

 

250-150

کامپوزیتها با الیاف کوتاه

اپوکسی پرشده با شیشه(35%)

پلی استر پرشده با شیشه(35%)

نایلون پر شده با شیشه (35%)

 

90/1

 

00/2

 

62/1

 

25

 

7/15

 

5/14

 

30/0

 

13/0

 

20/0

 

26/8

 

25/7

 

95/8

 

16/0

 

065/0

 

12/0

 

200-80

 

128-80

 

110-75

سرامیکها

آلومینا

Mgo

 

8/3

6/3

 

350

205

 

17/0

06/0

 

1/92

9/56

 

045/0

017/0

 

1540-1425

1000-900

 

 

 

3-2- استفاده
از لوله های کامپوزیتی

 

لوله های کامپوزیتی در مقیاس گسترده ای به عنوان خطوط لوله حاوی مواد نفتی )نفت
و گاز طبیعی) مورد استفاده قرار
می گیرند.  در ایران، کاربرد این نوع لوله ها عمدتاً در خطوط گردآوری[74]وجریان[75]      می
باشد و به کاربرد آنها درخطوط انتقال[76]
هنوز به
صورت جدی توجه نشده است.

در
فصل های بعد، ابتدا
مشخص می شود که منظور از لوله های کامپوزیتی
چه نوع لوله ای است و به تفاوتهای ساختاری، روش
انتخاب آنها در مقایسه با لوله های مرسوم فلزی و مسایل زیست محیطی اشاره می شود.  آنگاه
با تشریح وجوه تمایز
خط انتقال با انواع دیگر خطوط لوله، با در نظر گرفتن وضعیت کاری یک خط انتقال، از دو جنبه فنی و اقتصادی
مقایسه ای بین لوله های فلزی مرسوم و لوله های کامپوزیتی
انجام شده است.

از دید فنی، مسایل مربوط به ضریب اصطکاک، افت فشار، خوردگی، مقاومت در برابرمواد
شیمیایی، وزن،
و مکانیزمهای شکست در کوتاه مدت و بلند مدت بررسی شده اند.  از دیدگاه اقتصادی،
خراشیدگی[77]
مسایل مربوط
به هزینه اجرای خط به صورت دفن شده، مسایل نشت سیال و تعمیرات خط انتقال بررسی
شده اند
تا در نهایت دلایل رویکرد کشورهای توسعه یافته به کاربرد لوله های کامپوزیتی در خطوط انتقال مشخص شود.

 

در یک تعریف عمومی، کامپوزیت شامل دو یا چند ماده مشابه است که با یکدیگر مخلوط و ترکیب شده اند به نحوی که مقاومت ماده حاصل بیشتر از مواد اولیه ی تشکیل دهنده باشد.  چنانچه
این تعریف به عنوان ملاک محسوب شود، لوله
های پلاستیکی نیز جز لوله های کامپوزیتی
طبقه بندی خواهند شد.  اما تعریف دقیقتر این است که
لوله  های
فایبرگلاس را به عنوان لوله های کامپوزیتی محسوب نمود.  با این تقسیم بندی، تعریف صحیح لوله های
کامپوزیتی عبارت
خواهد بود از: مخلوط
کردن و ترکیب شدن فیبرهای تقویت کننده در یک ماتریس از رزین
ترموست پلیمری
می باشد.  در این حالت ماده ی تقویت کننده بار وارد به قطعه را تحمل خواهد کرد و به صورت
شیمیایی در
ماتریس رزین ترکیب شده اند.

تعریف لوله فایبرگلاس نیز در مراجع گوناگون متفاوت است.  در مراجع
،ASTM تعریف
به این
صورت است یک
محصول استوانه ای که در ساختار خود دارای الیاف تقویت کننده شیشه باشد که در یک بسترپخته
شده از رزین ترموست قرار گرفته باشند.

 دو نوع مرسوم لوله های فایبرگلاس با نامهای
RPMP و RTRPشناخته می شوند.  در صنعت نفت اطلاق نامهایGRE یا FRPنیز به لوله های فایبرگلاس
معمول است.  نوع دیگری از لوله های کامپوزیتی به نام
CRLP شناخته
می شوند که در این یک لوله فلزی از بیرون
و داخل
با فایبر گلاس پوشش داده می شود که در اینجا، با استناد به تعریفASTMاز لوله کامپوزیتی، این نوع
لوله جزو
لوله های کامپوزیتی
محسوب نمی گردد.  منظور از لوله کامپوزیتی
در این اینجا لوله های FRP ، RTRPیا GRE
می باشد.

هر چند لوله های PE کامپوزیتی محسوب نمی گردند اما بطور گسترده ای درFlow
lines یا Distribution
lines سیالات
نفتی (به ویژه گاز طبیعی) استفاده می شوند.

 

هدف معرفی لوله های کامپوزیتی و کاربری آنها در خطوط انتقال نفت و گاز و ذکر اینکه این نوع لوله ها
قابلیت جایگزینی
لوله های فلزی در خطوط انتقال را دارند.

 

3-2-1-
کاربری
لوله های کامپوزیتی در خطوط انتقال سیالات نفتی )نفت
و گاز طبیعی(

فشار خطوط اجرا شده با PE
حداکثر (bar 7) 100 psiو حداکثر دما 70 درجه
سانتیگراد می باشد.  اشکال عمده لوله های پلاستیکی،کاهش مقاومت مکانیکی آنها با افزایش دما است.  لوله های PE جزو لوله های پلاستیکی
طبقه بندی می شوند.  ازآنجاییکه
به دلیل مقاومت مکانیکی پایین و وجود پدیده خزش[78]   و خاصیت ترموپلاستیک[79]  بودن نمی
توانند کاندیدای مناسبی برای خطوط انتقال باشند، لوله های پلاستیکی در این مقاله بررسی نمی گردند و تنها
لوله های
کامپوزیتی با مبنای الیاف شیشه و رزین مورد توجه می باشد.  لوله های کامپوزیتی تا حدود 93 درجه سانتیگراد خواص خود را حفظ می کنند.  با استفاده از نوع خاص رزین ونیل استر
می توان دمای کاری را تا 148 درجه سانتیگراد بالا برد.  استفاده
از رزین یاد شده مقاومت کامپوزیت را در برابرخراشیده
گی بسیار افزایش خواهد داد
.  معیارهایی که لوله کامپوزیتی
را به صورت  خراشیده گی یک کاندیدای ایده آل برای انتقال گاز در آورده است عبارتست از:

1- مقاومت در برابرخوردگی

2- مقاومت در برابر
مواد شیمیایی

3-
 مقاومت مکانیکی بالا

4-
 وزن پایین

حداکثر مقاومت مکانیکی لوله کامپوزیتی با رزین ونیل استر بر مبنای الیاف شیشه حدود  psi2400  MPa)
5/165) است که
تقریباً 67 % مقاومت steel
A36 است.  در مورد مقاومت مکانیکی لوله های
کامپوزیتی ذکر
این نقطه ضروری است که هدف، بالا بردن مقاومت کامپوزیت تا حد فلز نیست بلکه هدف این است
که نسبت مقاوت به وزن  کامپوزیت آنقدر بالا باشد که لوله کامپوزیتی را به عنوان کاندیدای انتخابی برای لوله های
قطر بالا وفشار بالا مورد استفاده باشد.  اصولاً به دلیل قابلیت کنترل مقاومت در محل وجهت دلخواه، لوله
کامپوزیتی یک
کاندید ای ایده آل برای خطوط انتقال تحت فشار می باشد.  نسبت مقاومت به وزن برای لوله های
کامپوزیتی نسبت
به لوله های فلزی بیشتر است.

 مقاومت
مکانیکی لوله ای فلزی شدیداً از خوردگی و پوسیدگی تاثیر می پذیرد.  وجود
یک سیستمهای حفاظتی قدرتمند
(حفاظت
کاتدی ، پوشش دهی[80] و رنگ آمیزی) همه
برای حفظ مقاومت مکانیکی لوله ضروی
هستند.  در
مقابل، لوله کامپوزیتی
برای حفظ مقاومت مکانیکی خود هیچگونه نیازی به روشهای حفاظتی ندارد و این یکی از مزایای اقتصادی اجرای خط انتقال با لوله کامپوزیتی می باشد.

انتقادهای سازمان های محیط زیست در مورد لوله های کامپوزیتی
متوجه استایرین[81]  می باشد.  استایرین
به علت توانایی مخلوط شدن با تعداد زیادی از پلیمر های تشکیل دهنده ی رزین در مقیاس گسترده
ای طی فرایند ساخت لوله مورد استفاده قرار می گیرد.  تعدادی
از سازمانهای ذیربط از جمله EPA در خصوص تاثیر استایرین تحقیق نموده اند که
استایرین را
برای انسان ومحیط زیست بدون خطر
دانسته اند.

در طراحی خطوط انتقال با استفاده از لوله فلزی، با لحاظ نمودن ضرایب اطمینان در فشار کاری خط، ضخامت کافی برای
لوله محاسبه می گردد و سپس کلاس لوله تعیین می گردد.  در انتخاب لوله های کامپوزیتی روند انتخاب لوله قدری
متفاوت خواهد بود.  پس از تعیین فشار خط و لحاظ نمودن ضرایب اطمینان،
نیازی به محاسبه ضخامت لوله کامپوزیتی
نمی باشد و مستقیماً می توان لوله کامپوزیتی دارای کلاس فشاری مناسب را انتخاب نمود.  به بیان دیگر،
کلاس فشاری
لوله کامپوزیتی تابعی از ضخامت جداره ی لوله نمی باشد.  باید
توجه داشت که کلاس فشاری لوله ی کامپوزیتی
نیز به نوبه خود دارای حاشیه امنیتی با ضریب حدود 2 می باشد که در صورت نیاز به انجام محاسبات محافظ کارانه می توان آن را در نظر گرفت.

 

3-2-2-
 ویژگی

های خط انتقال

میزان فشار خطوط انتقال بین
200  تا 130  psi (14 تا 90 bar) می باشد و در یک تقسیم بندی
کلی می توان خط انتقال را خطی با قطر بیش از 8 inch (200 میلیمتر) و فشاربیش از 500 psi (5/34 bar) محسوب نمود.  به طور معمول خطوط انتقال بسیار طولانی
هستند (در حد
چند صد کیلومتر)
و برای خطوط انتقال، قسمت اعظم هزینه خط،
بهای خرید لوله و هزینه نصب آن خواهد بود.

با احتساب تمامی ضرایب اطمینان، برای خطوط انتقال فشار طراحی خط حدود 8/0 فشار کاری لوله
می باشد.  لوله
های کامپوزیتی به دلیل روش ساخت، لوله ی بدون درز
می باشند.  بنابراین
در محاسبات
مربوط به
فشار مجاز لوله می توان ضریب اطمینان محل اتصال را برابر با یک فرض نمود.

هرچند سابقه زیادی از کاربرد لوله های کامپوزیتی
در خطوط انتقال وجود ندارد اما با رجوع به     سابقه
ی بلند مدت استفاده از لوله های کامپوزیتی در خطوط جمع آوری[82]
  و حفاری، کارایی این
لوله ها
در برابر مواد خورنده، به ویژه مقاومت در برابر ،H2S
ثبت شده
است.

افت فشار و زبری

 ضریب
انتقال[83]
از معادله
نیکورادزه زیر قابل محاسبه است:


(1)

 

که در آن


:ضریب انتقال
(بدون بعد)

 :Dقطر داخلی لوله( اینچ )

Ke : زبری موثر ( اینچ)

زبری موثر نیز به نوبه خود از فرمول زیر قابل محاسبه است

(2)                                Ke
= Ks + Ki + Kd

Ks :زبری سطح

Ki:زبری ناشی از
تشکیل لایه[84]

Kd :زبری ناشی از
اتصالات ، جوش ها و . . .

در خطوط انتقال با دبی حجمی بالا و با در نظر گرفتن رژیم جریان کاملاً مغشوش[85]
، به دلیل فشار بالا، عدم وجود رطوبت و تشکیلlaminar sublayer
مقادیر Ks وKd در مقایسه با Ks  قابل صرفنظر   می باشد.  بنابراین، زبری سطح لوله نقش اساسی را در برآورد افت فشار در طول خط انتقال ایفا می کند.  با استناد به
معادله نیکورادزه، کاهش Ks باعث افزایش ضریب انتقال می شود و این مساله به نوبه خود باعث کاهش افت فشار در
طول لوله
می شود.  افزایش  Ks در نهایت باعث افزایش انرژی مورد نیاز برای انتقال سیال در طول خط خواهد شد.

برای لوله های فلزی نو مقدارKs بین 650 تا 750 μ inch ( 5/16 تا
5/19 ( μm در نظر گرفته می شود.   به
دلیل سایش، آلودگی و عوامل مشابه مقدارKs به میزان(30 تا 50   μ inch  76/.  تا 27/1 (μm در سال افزایش خواهد داشت.  برای لوله های کامپوزیتی،
مقدارKs  بین 200 تا 300 μ
inch 
(08/5 تا62/7 μm) در نظر گرفته می شود.   به
دلیل سایش، آلودگی و عوامل مشابه مقدارKs به میزان 50
تا 75 μ inch 
(27/1 تا90/1 μm ) در هر پنج سال افزایش خواهد داشت.  یعنی
به طور متوسط (317/. 
μm) در هر سال باید در
نظر داشت که Ks ارایه شده برای لوله های فلزی بسیار به عوامل محیط وابسته است و مواردی نظیر وجود مواد
خورنده در سیال عبوری و اکسید شدن لوله در مدت انبار شدن، باعث افزایش قابل ملاحظه ای درKs خواهد شد.

با در نظر گرفتن یک خط نمونه به طول
200 مایل
( 300 کیلومتر)
با احتساب
گاز سنگین[86]
معادل 65/0 و ضریب تراکم برابر 1 می باشد.  گاز طبیعی با دمای 520 رنکین، فشار ورودی
1000 psia و دبی حجمی
7062 MCF/hr  وارد این خط می شود.

با استفاده از مدل AGA  میزان مقاومت لوله برای دو نوع لوله فلزی و کامپوزیتی
با در نظر گرفتن میزان افزایش
زبری محاسبه
شده و برای یک پرید 10 ساله نتایج در نمودار شکل (3-7)  ترسیم
شده اند.  دو شاخه نمودار یک همگرایی را نشان
می دهند و انتظار این است که با گذشت زمان میزان R  برای هر دونوع لوله یکسان شود اما، به دلیل سایش جداره
لوله فلزی عملاً با افزایش R لوله فلزی، لوله مقاومت در برابر فشار را از دست خواهد داد در حالیکه در لوله
کامپوزیتی به
دلیل ساختار ویژه ی کامپوزیت،
تغییر زبری تاثیری بر کلاس فشاری لوله نخواهد داشت.

 

 



 
  
  

               
    
    

شکل(3-7) : نمودار تغییر ضریب
     زبری با گذشت زمان

    
    

  

 

باید توجه داشت که برای انتخاب لوله های فلزی، با توجه به فشار خط، حداقل ضخامت مورد نیاز برای لوله برآورد
می شود.  سپس کلاس فشاری لوله با توجه به در نظر گرفتن
خوردگی مجاز[87]
انتخاب می
گردد.  اما در انتخاب
لوله های کامپوزیتی
ماده ی سازنده ی لوله مهندسی شده است و در جهت مورد نظر و با توجه به بار مورد نظر
طراح مقاومت دارد.  بنابراین عملاً برای تحمل فشار یکسان، ضخامت کمتری نسبت به لوله های فلزی مورد نیازاست.

 

، میزان افت فشار بین دو نقطه1 و 2  از
فرمول زیر قابل محاسبه است:

(3)                               

که در آن P معرف فشار (psi) ،Q معرف دبی حجمی (MCF/hr) وK1 معرف مقاومت کل خط لوله خواهد بود که
مقدار آن
برابر است با R×Lبرای محاسبه R مدلهای مختلفی وجود دارد.  انتخاب
مدل از مهمترین مسایل بررسی یک
خط انتقال است.  با در نظر گرفتن جریان کاملاً مغشوش، مدل AGA با تقریب خوبی جوابگوی کار خواهد بود.  در این مدل مقدارn=2 خواهد بود.

با در نظر گرفتن قطر20
اینچ (500 میلیمتر) برای لوله با استفاده از مدلAGA فشار گاز در خروجی لوله محاسبه شده
است.  برآورد افت فشار برای لوله فلزی و لوله کامپوزیتی انجام شده است.  محاسبات با در نظر گرفتن میزان افزایش
زبری لوله در یک پرید 10 ساله انجام شده است.  نتایج برای یک پرید 10 ساله در نمودار شکل(3-8) ترسیم شده اند.



 
  
  

               
    
    

شکل (3-8): مقاسیه افت فشار برای دو لوله فلزی و
     کامپوزیتی در یک پریود 10 ساله

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مشاهده می شود که با در نظر گرفتن لوله نو، و با فرض یکسان بودن طول خط و فشار اولیه، اختلاف فشاری حدود 160 psi  در خروجی این دو نوع لوله وجود خواهد داشت.  پس از گذشت 10 سال، کماکان اختلاف بین فشار
خروجی این
دو نوع لوله وجود دارد اما میزان آن کاهش یافته است و به حدود 50
psi می رسد . باید توجه داشت که همگرایی دو شاخه ی نمودار به آن معنا نیست که پس از گذشت مدت زمان زیادتر، میزان افت فشار در شبکه فلزی
و کامپوزیتی یکسان می شود.  عموماً پس از گذشت 10 سال خطر ناشی از خوردگی در لوله یا فلزی آنقدرافزایش
می یابد که تعمیرات انجام شده روی خط باعث می شود ضریب اصطکاک نتواند کاهش یابد.  در یک بحث کلی می توان گفت هرقدر طول خط بیشتر باشد، تاثیر نوع لوله بیشتر خود را نشان خواهد داد.  به دلیل افت
فشار کمتر در خط انتقال با لوله کامپوزیتی، این خط می تواند با فشار کمتری نسبت به خط فلزی کار کند.

 

3-2-3-  لوله های پوشش دار

بر اثر حرارت دیدن لوله فلزی پوشش دار، پوشش همراه با لوله منبسط می شود.  اما به دلیل تفاوت
ضریب انبساط
پوشش و فلز چون این لایه عملاً جایی برای انبساط ندارد، افزایش حرارت خودش را به صورت یک
تنش فشاری
در لایه نشان می دهد.  با بازگشتن دما به حالت عادی، تنش به حالت تنش کششی خودش را نشان می دهد.  تنش کششی موجود در لایه محافظ دراین حالت، اندکی از تنش برشی اولیه بیشتر است.  بعد از تکرار چندین
سیکل انقباض و انبساط، دیگرتنش فشاری در لایه باقی نمی ماند و تمام تنش خود را به صورت تنش کششی نشان می دهد.  این تنش در نقاطی متمرکز خواهد شد که سطح لایه محافظ برای صاف شدن تحت عملیات قرار
گرفته باشد
و این نقطه، سرآغاز بروز شکست در لایه محافظ است.

باید توجه داشت که لوله های پوشش دار ضریب انبساط غیر یکسان برای لوله وجود دارد و حتی در صورت وجود
پوشش داخلی
و خارجی، باز هم وجود حفاظت کاتدی امری اجتناب ناپذیر است.  هزینه بالای اعمال
این پوششها
نیز می تواند یک نقطه ضعف محسوب شود.

 

 

3-2-3-
 خوردگی

و نشت سیال

مقاومت در برابر خوردگی یکی از مهمترین مسایل در طراحی خطوط انتقال می باشد.  لوله های فلزی
کربن استیل در برابر خوردگی بسیار ضعیف عمل می کنند.  با ارجاع به API RP 14E چنین عنوان می
شود که چنانچه سیال دارای آب،
brine ،
دی اکسید
کربن، سولفید هیدروژن،
اکسیژن و یا مخلوطی از این مواد باشد خطر خوردگی لوله وجود دارد.  خطر خوردگی زمانی تشدید می شود که تحت مکانیزم
SCC رخ دهد.

دو
نوع SCC در خطوط انتقال رخ می دهند یکی به واسطه آب و سولفید هیدروژن و دیگری به واسطه ترکیبات کلر با ارجاع به ASTM
D3681 طی
یک آزمایش بسیار ساده، مقاومت لوله های کامپوزیتی در برابر
ترکیب آب و هیدروژن قابل اندازه گیری است.  ترکیبات
کلر نیز باعث SCC نخواهد شد.  دو فازی شدن و محلول شدن گازهای خورنده در آب یکی از نگرانیهای اصلی بهره برداران خطوط انتقال فلزی است که این نگرانی
برای لوله
های کامپوزیتی موردی ندارد.

خطر بالقوه در خوردگی خطوط انتقال فلزی سیالات نفتی، نشت سیال می باشد.  به دلیل گستردگی شبکه انتقال گاز،
این مساله
در این خطوط انتقال بارزتر است.  هر چند روشهای حفاظتی متعددی بر روی خطوط انتقال اعمال می شود
اما این
خطر همواره به عنوان یک خطر بالقوه وجود دارد.  تعمیر هرگونه ترک و جلوگیری از نشتی در خطوط انتقال فلزی
مستلزم انجام کار گرم[88]  است.  به صورت کلی، تعمیر یک خط انتقال صدمه دیده فلزی شامل مراحل
زیر است:

1) هزینه حمل و نقل لوله سالم به محل

2) هزینه سیال نفتی تلف شده حین تخلیه بخش آسیب دیده
یا هزینه سیال تلف شده در حین نشت

. 3)
هزینه انجام پالایش[89]

4)
هزینه انجام
تعمیرات )برشکاری، جوشکاری و . . . )

تفاوت بسیار شاخص لوله های کامپوزیتی،
قابلیت تعمیر به صورت کار سرد[90] می باشد.  به این
ترتیب برای تعمیر یک خط کامپوزیتی
معیوب، نیازی به خارج کردن خط از مدار نمی باشد.  در صورتی که ابعاد عیب اجازه دهد
تعمیر لوله کامپوزیتی
بدون نیاز به جایگزینی قابل انجام است.  عوامل موثر در بروز عیب(defect)در خط انتقال
را می توان مطابق جدول(3-7)
تقسیم بندی نمود.



 
 

         
   
   

جدول(3-7) : عوامل موثر بر
    بروز عیوب

   
   

 

 

 

عوامل

 

تعریف

 

موارد

 

داخلی

 

عواملی که طرف سیال )داخل لوله( بر روی جنس لوله تاثیر می گذارند.

 

1- سایش

2-
  خوردگی

 

خارجی

 

عواملی که از طرف محیط )خارج لوله ( بر روی لوله تاثیر می گذارند.

 

1- ضربه مکانیکی

2- پوسیدگی

 

 

 مکانیزم
شکست لوله های دفنی SCC شناخته شده است، چنانچه
ترک طولی ایجاد شده به منطقه جوش برسد با استفاده از تنشهای پسماند موجود در آن ناحیه می تواند به لوله بعدی نیز سرایت کند.  در محیطهای با pH
پایین SCC تنها
مکانیزم شکست خطوط انتقال فلزی است. 

مکانیزم
SCC را نمی توان عامل حایز اهمیتی برای لوله های کامپوزیتی
دانست.  از آنجاییکه
خوردگی در
مکانیزم SRB ناشی از H2S است ، است، این مکانیزم برای لوله کامپوزیتی
وجود نخواهد داشت.  یکی از مسایلی که در
خصوص استفاده
از لوله های کامپوزیتی حایز اهمیت ویژه ای است، بحث نشت گاز در صورت بروز ترک در لوله است (7) در
یک تحقیق جالب توجه، با تعریف ضریب انتقال نشت[91]  میزان
نشت را با زاویه
پیچش الیاف مرتبط می داند.  با استناد به(7) در صورت پیچش الیاف با زاویه 90 درجه، ضریب انتقال نشت به حداقل
مقدار خود خواهد رسید و این نوع لوله، ایمن ترین نوع لوله کامپوزیتی
محسوب می گردد.  به منظور ملموس تر شدن مزایای لوله کامپوزیتی
در بهره برداری، یک خط انتقال گاز در نظر گرفته شده است.  در صورت
بروز نشت، روند تعمیراتی خط فلزی به صورت زیر خواهد بود:

1-
قطع جریان
و تخلیه ی گاز موجود

2-
برش و تعویض
لوله ی معیوب

3- نصب
لوله ی جدید

4- پاک سازی[92]
لوله ی
جدید و برقراری مجدد جریان در خط

 در
صورت استفاده از لوله ی کامپوزیتی،
چون تعمیر این نوع لوله ها با یک کیت تعمیراتی به صورت کار سرد انجام می شود،نیازی
به قطع جریان گاز نمی باشد و می توان تنها فشار گاز را در خط پایین آورد.  به این ترتیب، پس از تعمیر، نیازی
به انجام
پاک سازی نخواهد بود. 

نمودار
شکل (3-3) مقایسه بین هزینه های مورد نیاز برای تعمیر یک خط انتقال 24 اینچ (600
میلیمتر) با فشار 350psi (24 بار) انجام شده است.  فرض
بر این است که فاصله بین دو شیر ( block
valves) 10 مایل (16 کیلومتر) باشد.  در صورت استفاده از لوله  فلزی، برای تعمیر خط کل گاز موجود در فاصله بین
دو شیر باید تخلیه شود که به عنوان یک اتلاف محسوب می شود. سپس ،کل این قسمت باید پاک
سازی شود که هزینه بر می باشد.  با در نظر
گرفتن بهای تقریبی  1000 ریال برای هر متر
مکعب گاز ظبیعی هزینه های مطابق با نمودار شکل(3-9) برآورد شده اند.

مشاهده می شود که با استناد به نمودار خط لوله کامپوزیتی در صورت بروز عیب و نیاز به تعمیر، هزینه ای در حدود نصف هزینه خط فلزی خواهد داشت.  به علاوه به دلیل روند تعمیراتی
خاص خط کامپوزیتی،
این خط مسایل زیست محیطی ناشی از رها سازی گاز موجود را نخواهد داشت و هزینه ناشی از پاک سازی نیز
عملاً وجود نخواهد داشت.



 
  
  

               
    
    

شکل (3-9):مقایسه تعمیرات لوله های فلزی و کامپوزیتی
     در یک خط انتقال

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2-4-  هزینه
نصب

هزینه های اجرای خط را می توان به شرح زیر تقسیم بندی نمود. 

1-هزینه انتقال اجزا به محل نصب

2- هزینه انبار لوله(در صورت نیاز)

3- هزینه نصب لوله

که در این بین هزینه موارد 1 و 3 تاثیر
گذارتر است.  به دلیل وزن پایین لوله های کامپوزیتی
و قابلیت چیدمان آنها
بر روی یکدیگر یا به صورت تلسکوپی،
هزینه حمل و نقل به طور متوسط نصف هزینه حمل و نقل لوله های
کامپوزیتی خواهد
بود.  اما باید توجه داشت که این مساله تنها تا قطر زیر
1400میلیمتر وجود
دارد و برای اقطار
بزرگتر به
دلیل آنکه امکان چیدمان روی یکدیگر وجود ندارد هزینه حمل و نقل تقریباً یکسان خواهد شد.  با استناد به نمودار 2،
وزن پایین لوله های کامپوزیتی
سرعت عملیات تخلیه و انتقال را بسیار سریع می سازد اما با یک دید
بسیار محافظ
کارانه می توان گفت تاثیرگذار
ترین عامل، هزینه نصب لوله ها خواهد بود. 

هر دونوع لوله به صورت دفن شده تقریباً وضعیت یکسانی را برای ترانشه سازی نیاز دارند اما در خصوص لوله کامپوزیتی
باید به صخره های موجود درگودال[93]
ها  نیز توجه ویژه مبذول شود تا باعث سوراخ شدن لوله نشود.  البته
با تغییر نوع رزین، مقاومت لوله کامپوزیتی
در برابر ضربه قابل تغییر است. 

میزان هزینه نصب برای واحد طول لوله های فلزی و کامپو زیتی در نمودار
شکل (3-10) با
یک دیگر
مقایسه شده
اند و مشاهده می شود که به طور متوسط هزینه اجرای هر متر لوله فلزی 38/2 برابر
اجرای لوله
کامپوزیتی می
باشد.



 
  
  

               
    
    

شکل (3-10) : مقایسه هزینه نصب لوله های فلزی و
     کامپوزیتی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2-5- نتایج

دیدگاه استفاده از لوله های کامپوزیتی
در خطوط انتقال در کشورهای توسعه یافته(به
ویژه کانادا)
 یک باور جا افتاده است
اما در ایران کماکان دید سنتی استفاده از لوله فلزی پابرجا است.  هدف از ارائه این مقاله مستندات و شواهدی
است که
نشان دهد لوله های کامپوزیتی
قادرند به عنوان یک کاندیدای
توانا در خطوط انتقال با لوله های فلزی رقابت کنند. 
مزایای به
کار گیری لوله های کامپوزیتی
در خطوط انتقال سیالات نفتی را می توان به شرح زیر خلاصه نمود.

1-
هرقدر طول
خط انتقال بیشتر باشد، استفاده از لوله کامپوزیتی مقرون به صرفه تر خواهد بود.

2-
مزایای کوتاه
مدت لوله کامپوزیتی
عبارتند از:

وزن پایین،

 هزینه
پایین حمل و نقل و اجرا

3-
مزایای بلند
مدت لوله کامپوزیتی
عبارتند از:

ثابت ماندن ضریب اصطکاک در طول عمر خط،

 عدم
نیاز به
روشهای حفاظتی
نظیر حفاظت کاتدی

4-
لوله فلزی
با پوشش کامپوزیتی
نمی تواند دقیقاً مانند یک لوله تمام کامپوزیتی رفتار کند.  شواهدی
وجود دارد که رانش زمین باعث جدا شدن پوشش لوله فلزی شده است. 

5-
قابلیت تعمیراتی
لوله کامپوزیتی وضعیت کاری بسیار راحتتری را برای بهره بردار ایجاد می نماید.  توجه به این نکته ضروری است که بروز عیوب در لوله های فلزی بر اثر عوامل خارجی و داخلی پدید می آید اما در
لوله های
کامپوزیتی، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی،
تنها عوامل خارجی در بروز عیوب
موثرند.

6-
نکته ای
که گهگاه به عنوان نقطه ضعف لوله های کامپوزیتی
عنوان می شود نیاز به استفاده از نیروی
"متخصص" برای نصب لوله ها می باشد.  باید توجه داشت که برای نصب لوله های کامپوزیتی نیاز به نیروی "آموزش
دیده" می باشد نه نیروی "متخصص" . 
نفر ساعت نیروی "متخصص" مورد نیاز بسیار ناچیز است و تنها در
موارد خاص نیاز به نیروی متخصص می باشد.



3-3- لوله های پلیمری تقویت شده با الیاف[94](FRP)   

   لوله های FRP با استفاده از
تقویت کننده های الیاف شیشه ، رزین های گرما سخت و انواع دیگر افزودنی ها ساخته می
شوند .  الیاف تقویت کننده معمولا ًاز جنس
الیاف شیشه E است .  مشخصات اسمی الیاف
شیشه E عبارتند از
سفتی کششی در حدود 72400 مگا پاسکال ، استحکام کششی در حدود 3450 تا 3800 مگا
پاسکال و درصد افزایش طول در حدود 4 تا 5 درصد . 
انواع دیگری از الیاف در این رده عمومی وجود دارند که نیازهای گوناگون
مقاومت به خوردگی را برطرف می کنند اما الیاف شیشه E تا حدودی تمام
بازار را تحت سلطه خود درآورده است .  الیاف
تقویت کننده دیگری برای کاربردهای ویژه و شرایط خورنده منحصربه فرد وجود دارد  مانند FCR ، C ، AR و جز آن  .  الیاف
تقویت کننده بسته به فرآیند ساخت لوله و تحمل بار مورد نیاز ، تغییر می کنند .  الیاف تک جهته 
تابیده شده  ، الیاف کوتاه ، تقویت
کننده های رشته ای ، نمد ، الیاف بافته شده و انواع دیگر الیاف درساخت لوله های FRP کاربرد گسترده
ای دارند . 

     درصد وزنی الیاف به طراحی محصول نهایی
وابسته خواهد بود .  جهت الیاف ، شیوه
چیدمان لایه ها روی هم و تعداد لایه های تقویت کننده ، ویژگی های مکانیکی ، سفتی و
استحکام واقعی لوله را تعیین می کند .  رزین
مورد استفاده در ساخت لولۀ FRP ویژگی های خاص خود را دارد . 
درحالی که ویژگی های استحکام و سفتی رزین چندین بار کم تر از الیاف است ،
رزین نقش اساسی را ایفا می کند .  رزین های
گرما سخت گروه عمده ای هستند که در ساخت لوله FRP به کار می روند
.  رزین به عنوان چسب عمل کرده و الیاف را
در ساختار لایه ای محصول پخت شده به هم متصل می کند .  رزین در برابر خوردگی ناشی از عبور گازها و
سیالات از درون لوله مقاومت می کند .  مشخصات
فیزیکی و شیمیایی رزین ، مقاومت حرارتی که به شکل یک مشخصه که دمای انتقال شیشه ای
، Tg ، نامیده می
شود  و ویژگی های روش ساخت نقشی کلیدی در
طراحی لوله ایفا می کنند .  درحالی که رزین
های پلی استر ، وینیل استر و اپوکسی قصد تسلط بر بازار لوله های FRP را دارند ،
رزین های دیگری نیز وجود دارند که مقاومت به خوردگی منحصر به فردی ایجاد می کنند .  پلی استرها اغلب برای تولید لوله هایی با قطر
زیاد استفاده می شوند .  وینیل استرها
مقاومت به خوردگی بیشتری معمولا ً در برابر مایعات خورنده قوی مانند اسیدها و
سفیدکننده ها  دارند .  رزین اپوکسی معمولا ً برای لوله هایی با قطر کم
تراز 750 میلی متر و فشارهایی در حدود 8/20 مگا پاسکال تا 6/34 مگا پاسکال استفاده
می شوند .

      طراحی و تولید لوله های پلیمری تقویت شده با
الیاف (FRP) اغلب به اجزای افزودنی نیز نیاز دارد .  بیشترین افزودنی ها به شکل دهی رزین های گرما
سخت کمک می کنند و همچنین ممکن است برای تکمیل واکنش های شیمیایی و پخت چند لایی
مورد نیاز باشند .  کاتالیزورها و سخت
کننده ها در این دسته قرار می گیرند .  پرکننده
ها ممکن است به علت مسایل اقتصادی و یا افزایش کارایی استفاده شوند .  بعضی از لوله ها به ویژه لوله های گرانشی به
شدت به سفتی خمشی بالایی نیاز دارند .  در
مورد لوله های زیر خاک ، سفتی خمشی با عامل EI اندازه گیری می
شود که حاصل ضرب سفتی چندلایی کامپوزیتی  E  و ممان اینرسی سطح مقطع لوله  I  است .  سفتی چندلایی 
E را می توان با تغییر جهت الیاف و افزایش حجم الیاف  و موارد دیگر 
افزایش داد .  از آنجایی که ممان
اینرسی  I  با توان سوم ضخامت دیوار نسبت دارد ؛ هرگونه
کوششی برای افزایش ضخامت دیواره ، ممان اینرسی را به طور چشمگیری افزایش می دهد .  در نتیجه بعضی از لوله های گرانشی با افزودن شن
در مرحله تولید ساخته می شوند .  افزایش شن
مایۀ افزایش ضخامت دیواره و در نتیجه افزایش ممان اینرسی و افزایش عامل EI می شود .  این کار افزایش سفتی با استفاده از ماده نسبتا
ً ارزان  مانند شن  نامیده می شود .  بنابراین شن می تواند یک افزودنی مهم در ساخت
لولۀ FRP باشد . 

 

3-3-1- روش ساخت لوله ها

      لوله های FRP به دو روش اصلی
ساخته می شوند : ریخته گری گریز از مرکز و پیچش الیاف .  با این وجود روش های بسیار متغیر و بهبود یافته
ای در این سالها ایجاد شده است .  در روش
ریخته گری گریز از مرکز ، الیاف درون یک لولۀ فولادی  قالب  قرار
داده می شوند .  مواد تقویت کننده خشک
هستند و در این مرحله به رزین آغشته نمی شوند . 
لایه چینی ویژه مواد در لوله فولادی به وسیله مهندس طراح و با توجه به
کارآیی نهایی مورد نیاز ، مشخص می شود .  هنگامی
که الیاف در سر جای خود قرار گرفتند ، لوله فولادی با سرعت بالایی آغاز به چرخیدن
می کند .  رزین مایع در مرکز لوله پاشیده
می شود و با توجه به نیروی گریز از مرکز ، تقویت کننده خشک را آغشته می کند .  پوسته کامپوزیتی در حال چرخش با استفاده از
گرما به لوله ای با سطح داخلی و خارجی صاف تبدیل می شود .  سطح داخلی ، اغلب یک سطح هموار و غنی از رزین
است .    

     روش شرح
داده شده ، روش ریخته گری گریز از مرکز معمولی و متداول است .  الیاف بافته شده ، پارچه و نمدهای سوزنی از
مواد ساختاری این روش هستند .  درصد وزنی
الیاف دراین روش ساخت ، معمولا ً بین 20 تا 35 درصد است .  می توان با استفاده از بافت های متراکم تر با
افزایش سرعت چرخش  برای دست یابی به فشردگی
بیشتر به درصد وزنی الیاف بالاتری دست یافت . 

     برای ساخت لوله های گرانشی با قطرهای زیاد
که سفتی لوله یک عامل بحرانی است و به سختی حاصل می شود ، اغلب اوقات از روش بهینه
شده ای به نام ریخته گری گریز از مرکز Hobas استفاده می شود .  روش Hobas شبیه به ریخته گری گریز از مرکز
معمولی است ، افزون براین که برای افزایش عامل EI ، شن نیز به
مواد اولیه افزوده می شود .  این روش اغلب
در قطرهای بزرگ تر از 500 میلی متر استفاده می شود و شن بخش عمده ای از سازه خواهد
شد .  درصد وزنی الیاف حدود 20 درصد است .  درصد وزنی رزین 35 درصد و مقدار شن 45 درصد
وزنی است .  بنابراین درصد بالای شن باعث
افزایش سفتی مقطع I  می شود ولی سفتی الاستیک E را افزایش نمی
دهد .  به خاطر اینکه شن یک ماده ساختاری
نیست ، از لولۀ Hobas به عنوان لوله گرانشی استفاده می شود نه لوله فشاری .  در فرآیند پیچش الیاف ، پوسته ای پیرامون یک
سنبه چرخان  با قطری برابر با قطر داخلی
لوله به طور پیوسته پیچیده می شود و به طور کلی در این روش ، تغییراتی ایجاد شده
است .  در فرآیند پیچش الیاف دو جهته یا
مارپیچی ، الیاف تحت زاویه و به صورت مارپیچی روی سنبه پیچیده می شود ، تا هنگامی
که تمام سطح پر شود و تعداد لایه های درست روی هم چیده شود .  زاویه پیچش معمولا ً در محدوه زاویه بهینه
تئوری و بین 55 تا 75 درجه است .  طراحی ،
زاویه پیچش مناسب را مشخص می کند .  این
روش بیشترین سفتی E و استحکام را ایجاد می کند ؛ چون الیاف پیوسته هستند نه بریده شده
و می توان به درصد وزنی الیاف 60 تا 80 درصد رسید . 

     یک نسخه بهینه شده این روش ، روش پیچش الیاف
پیوسته Drostholm است که برای ساخت لوله های پیوسته نوآوری شده است .  در این روش یک سنبه انعطاف پذیر به کار می رود
که پس از پخت لوله و حرکت لوله به جلو به جای اول خود برمی گردد .  به خاطر اینکه در این روش لایه چینی به صورت
کاملا ً مارپیچی امکان ندارد ، پیچش الیاف به صورت حلقه ای 90 درجه انجام می شود و
بین لایه های محیطی الیاف کوتاه پاشیده می شود ، ممکن است پرکننده های شنی و الیاف
نمدی نیز به کار روند .  درهر حال الیاف
محیطی بریده شده ساختار اولیه هستند .  درصد
وزنی الیاف در این روش بین 45 تا 70 درصد است . 
در حالت ثابت بودن طول لوله که از پیچش الیاف به صورت محیطی به همراه الیاف
کوتاه استفاده می شود ، این فرآیند پیچش حلقوی کوتاه[95]
نامیده می شود .  ممکن است از شن نیز در
این روش استفاده شود .  با این کار درصد
وزنی الیاف نیز به 45 تا 65 درصد کاهش می یابد . 

     ممکن است بر سر این که کدام یک از این روش
ها بهینه است ، بحث باشد .  با این وجود
بحث های فنی کلیدی معمولا ً پیرامون اثر افزایش شن بر روی ویژگی های مکانیکی چند
لایی کامپوزیت FRP است .  اثرات دراز مدت
تحمل بار و رفتار خزشی در حضور پرکننده شنی در سالهای اخیر مورد توجه بوده است .

ملاحظات طراحی و محیطی

      طراحی لوله های
FRP با توجه به
موضوعات هیدرولیکی و شار جریان انجام می شود ؛ چون این مسایل از ملاحظات اساسی در
طراحی مؤثر جریان گاز و سیال در سیستم های لوله کشی هستند .  لوله های FRP برتری های قابل
توجهی نسبت به مواد مرسوم مانند لوله های فلزی و بتنی دارند .  به عنوان مثال ، هموار بودن سطح داخلی لوله FRP باعث کاهش
مقاومت سیال و انرژی لازم برای جریان یافتن سیال در داخل لوله می شود .  به دلیل مقاومت لوله FRP در برابر
خوردگی ، با گذشت زمان و استفاده از لوله ، سطح داخلی هموار باقی مانده و مقاومت
در برابر خوردگی نیز نقش اساسی در لوله های FRP بازی می کند . 

     گستره دمایی در طراحی لوله های FRP به نوع کاربرد
و نوع ماده ای که در درون لوله جریان خواهد داشت بستگی دارد .  لوله های زیرزمینی برای دمای ثابتی که میانگین
دمای محیط پیرامون آن ها با توجه به شرایط محلی است ، طراحی می شوند .  لوله های سطح زمین چون تحت شرایط باد ، باران ،
برف و پرتوهای فرابنفش قرار می گیرند گستره دمایی وسیع تری دارند .  در هر دو حالت گستره دمایی براساس آب و هوا و
شرایط منطقه ای که لوله در آن نصب می شود تثبیت می شود .  این شرایط معمولا ً از محدوده 20 تا 65 درجه
سانتی گراد خارج نمی شود .  در حقیقت به جز
در موارد اندک ، محدوده دمای کاری معمولا ً بین 20 تا 55 درجه سانتی گراد قرار
دارد . 

     با این وجود توجه به دمای سطح داخلی لوله
مهم است چون معمولا ً سیال یا گاز در دماهای بالایی بین 52 تا 150 درجه سانتی گراد
در داخل لوله جریان می یابد .  رزین و لایه
آستر درونی اغلب اوقات بر اساس نوع ماده خورنده عبوری از درون لوله و دمای فرآوری
آن برگزیده می شود .  لوله های FRP را می توان
برای بسیاری از کاربردها ساخت . 

     طراحی لوله FRP هم چنین به شدت
، تحت تأثیر محدوده فشار کاری است ؛ در حالی که بیشتر لوله ها طی عمر کاری خود در
معرض فشار داخلی مثبت قرار دارند .  بار
خلأ نیز می تواند به عنوان یکی از فاکتورهای طراحی لوله ، به ویژه در مورد لوله
های زیرزمینی مورد توجه قرار بگیرد .  در
مورد لوله های گرانشی زیرزمینی ، لوله های FRP اساسا ً بر مبنای سفتی مورد نیاز
و با توجه به شرایط خاک ، عمق دفن و فشار خارجی طراحی می شوند . 

     با این وجود ، اگرچه لوله های گرانشی در رده
های متفاوت سفتی طراحی می شوند ولی این طراحی به گونه ای است که لوله بتواند در
محدوده فشار روزانه که به وسیله کاربر نهایی مشخص می شود ، به طور موفقیت آمیزی
کار کند .  دور از انتظار نیست که حتی یک
لوله گرانشی FRP هنگام کار تحت فشارهای حدود 8 مگا پاسکال قرار بگیرد .  در حقیقت لوله های گرانشی نیز برای تحمل خوب
بارهای طولانی مدت طراحی می شوند .  لوله
های فشاری درواقع بنابر شرایط تحمل بارهای فشاری بلند مدت  برای کار پیوسته در خط  طراحی می شوند .  در نتیجه ، لوله های فشاری FRP اساسا ً برای
تأمین استحکام طراحی می شوند تا سفتی ؛ چون در شرایط بارگذاری کوتاه مدت و بلند
مدت بارهای فشاری ، بسیار مورد توجه هستند . 

     بارهای خارجی می توانند به صورت بارهای ناشی
از دفن لوله  لوله های زیرزمینی ، بارهای
خمشی و یا تماسی ، لوله های سطح زمین و یا بارهای حاصل از ترافیک  لوله های زیرزمینی باشند .  بسیاری از این بارها ممکن است در کارآیی بلند
مدت لوله FRP بحرانی باشند و محاسبه جابه جایی ها و تنش های چندلایی تحت بار
برای تضمین یک پارچگی سازه در طول عمر مفید مورد انتظار مهم است .  بسیاری از راهنماهای طراحی و استانداردها ،
طراحی لوله های FRP را از طریق این گونه محاسبات و تأییدیه ها کنترل می کنند . 



 



 

 

 

 

فصل چهارم

 

 

 

4-1-  لوله های فولادی با پوشش پلی
اتیلن:

شرکت لوله سازی اهواز
با شروع بهره برداری کارخانه های پوشش سه لایه[96]  پلی اتیلن از سال 1372 و با استفاده از
مدرنترین تکنولوژی روز دنیا و برای اولین بار در ایران و  خاورمیانه، گامی مؤثر
در ارتقاء کیفی خطوط لوله نفت و گاز در صنعت کشور برداشت و مانع ورود این محصول از
خارج گردید .  کارخانه های 1 و 2 پلی اتیلن
با هدف پوشش کاری خارجی لوله ها از قطر 2 تا 56 اینچ مطابق با آخرین استاندادهای
جهانی راه اندازی شد و با توجه به قابلیت ها وتوانایی های بالای خود و تامین
بهترین مواد اولیه از شرکتهایی چون  بورِآلیز[97]
، 3M,
DAEWOO , MPB, BASF, و برخی شرکتهای
مطرح در این زمینه مورد استفاده و استقبال شرکت های سفارش دهنده بین المللی قرار
گرفت که از آن جمله می توان خط لوله 42 اینچ پروژه آغاردالان به سفارش کشور آلمان،
پروژۀ 32 اینچ توتال فرانسه، پروژۀ 40 اینچ ترکمنستان و پروژۀ 56 اینچ آجیپ
ایتالیا را نام برد . 

در کارخانه پوشش لوله
شماره 1 که پوشش کاری آن به روش غلافی[98]
برای لوله های سایز 2 تا 16 اینچ انجام می شود لوله ها یکی پس از دیگری در ابتدای
خط تغذیه کارخانه قرار می گیرند و پس از عبور از ایستگاه بازرسی شماره 1 وارد
ایستگاه خشک کن لوله با کوره گازی شده و پس از گرفتن رطوبت و افزایش دمای سطح لوله
به بالای نقطه شبنم، وارد دستگاه ساچمه زنی می گردند .  سطح لوله با ضربات ساچمه های فولادی که 80 متر
بر ثانیه سرعت دارند از زنگ آهن و زوائد تمیز می شود و زبری سطح لوله طبق درخواست
مشتری نیز برای اعمال پوشش تأمین می گردد . 
سطح لوله با گرد گیر شماره 1 گردگیری می شود سپس لوله به ایستگاه بازرسی
شماره 2 می رسد و پس از تأیید شدن – در نزدیکی خط انتقال پوشش کوپلینگ های مخصوصی درون سر لوله
قرار داده می شود .  سپس لوله به روی خط
انتقال پوشش قرار می گیرد و وارد دستگاه کاترپیلار می گردد جهت تداوم حرکت لوله
لازم است لوله ها یک به یک پشت سر هم وارد کاترپیلار شوند در ادامه لوله وارد کورۀ
القایی می گردد و تحت میدان مغناطیسی با فرکانس2000 هرتز به دمائی بین 180 تا 220
درجه سانتیگراد می رسد و پس از گرم شدن، وارد کابین پاشش پودر اپوکسی می شود .  پودر اپوکسی به اندازه لازم، تحت اثر میدان
الکترواستاتیک با ولتاژ 50 تا 100 کیلو ولت به سطح لوله اعمال می گردد .  در اثر حرارت سطح لوله ، پودر اپوکسی ذوب شده و
قبل از خشک شدن کامل اپوکسی پس از ورود لوله به کابین چسب، پودر چسب به اندازه
لازم، تحت اثر میدان الکترواستاتیک با ولتاژ 50 تا 100 کیلو ولت به سطح لوله اعمال
می گردد .  در اثر حرارت سطح لوله پودر چسب
شروع به ذوب شدن می کند و با سطح پوشش اپوکسی پیوند برقرار می نماید .  لوله به درون کویل گرم کننده مجدد لوله رسیده
از میان لاستیک یکنواخت کننده لایه چسب می گذرد و وارد محفظه خلاء هد اکسترودر پلی
اتیلن می شود و در هنگام خروج از آن لایه پلی اتیلن روی لایه چسب قرار می گیرد .  لوله برای خنک شدن تدریجی توسط آب خنک در مسیری
84 متری قرار می گیرد و بلافاصله مراحل خنک کاری انجام می شود .  در انتهای خط خنک کاری، پس از عبور لوله ها از
پاراب های حلقوی سیستم منفذ یاب نصب شده ، در صورت داشتن منفذ روی سطح پوشش به
اپراتور دستگاه هشدار داده می شود. 

پس از ایستگاه
منفذیابی و برش پوشش دو سر لوله جهت جداسازی لوله ها از یکدیگر، در ایستگاه
براشینگ دو سر پوشش لوله به خواست مشتری جهت سهولت در عملیات نصب و جوش برش می
خورد .  سپس لوله پوشش شده در ایستگاه
بازرسی فنی با انجام عملیات مربوطه نظیر بررسی ضخامت پوشش، میزان چسبندگی پوشش با
لوله و دیگر موارد طبق خواست مشتری تحت بازرسی نهایی قرار می گیرد .  پس از آن و در مرحله پایانی آرم شرکت لوله سازی
اهواز و مشخصات فنی لوله مثل شمارۀ پروژه شماره و متراژ لوله و سایر مشخصات مورد
نیاز مشتری ، توسط دستگاه مارکینگ[99]  بر روی لوله چاپ شده و لوله ها بسته به نیاز
مشتری برای خروج از کارخانه و یا انبارش موقت در انبارها بارگیری می شوند. 

در کارخانه پوشش شماره
2 که پوششکاری به شیوۀ نواری[100]  برای لوله های 18 تا 56 اینچ انجام می شود لوله
ها یکی پس از دیگری در ابتدای خط تغذیه کارخانه قرار می گیرند و ابتدا عملیات
شستشوی داخل و بیرون لوله برای برطرف سازی گردوخاک و لایه های احتمالی چربی صورت
می گیرد .  سپس لوله وارد ایستگاه خشک کن
گازی شده و پس از گرفتن رطوبت و افزایش دمای سطح لوله به بالای نقطه شبنم جهت سنگ
زنی روانه ایستگاه سنگ زنی می شود .  پس از
آن لوله وارد دستگاه ساچمه زنی شده و بر اساس استاندارد تمیز کاری ، سطح لوله ها
از زنگ آهن و زوائد تمیز می شود و زبری سطح لوله طبق درخواست مشتری نیز برای اعمال
پوشش تأمین می گردد .  سطح لوله با گردگیر
شماره 1 غبارگیری می شود .  در ادامه لوله
به ایستگاه بازرسی شماره 2 می رسد و پس از تأیید شدن – در ایستگاه هوازنی
داخل لوله تمیز می شود و سپس بر روی خط انتقال پوشش قرار می گیرد و وارد کورۀ
القایی می گردد و تحت فرکانس2000 هرتز به دمائی بین 180 تا 220 درجه سانتیگراد می
رسد .  پس از گرم شدن، لوله وارد کابین
پاشش پودر اپوکسی می شود و پودر اپوکسی به اندازه لازم تحت اثر میدان الکترواستاتیک
با ولتاژ 50 تا 100 کیلو ولت به سطح لوله اعمال می گردد.  در اثر حرارت سطح لوله پودر اپوکسی ذوب شده و
قبل از خشک شدن کامل اپوکسی لایه چسب بر روی آن قرار می گیرد در نهایت لایه پلی
اتیلن روی لایه چسب قرار می گیرد .  لوله
برای خنک شدن تدریجی توسط آب خنک در مسیری 36 متری قرار گرفته و مراحل خنک کاری
انجام می شود.  در ادامه در ایستگاه
براشینگ دو سر پوشش لوله ، به درخواست مشتری و به اندازه لازم جهت سهولت در عملیات
نصب و جوش برداشته می شود .  پس از براشینگ
ایستگاه آمار به ثبت مشخصات لوله پوششی می پردازد و در ادامۀ  دو سر لوله برای تمیز کردن زوائد احتمالی برس
زنی می گردد سپس لوله پوشش شده در ایستگاه بازرسی فنی با انجام عملیات مربوطه نظیر
بررسی ضخامت پوشش، میزان چسبندگی پوشش با لوله ، آزمایش منفذیابی پوشش و سایر
موارد طبق خواست مشتری قرار می گیرد و لوله تأیید شده برای بخش مارکینگ آماده می
شود تا مشخصات لوله و پوشش آن توسط دستگاه روی لوله ثبت گردد و لوله پوشش کاری شده
و تأیید شده توسط واحد بازرسی تولید برای خروج از کارخانه و تحویل به موقع به
مشتری آماده شود . 

و اینک پس از گذشت بیش
از یک دهه از تأسیس این کارخانه ها و هماهنگ و همراستا با حرکت همه جانبه توسعه در
شرکت لوله سازی اهواز، واحد مهندسی کارخانه ها برنامه هایی جامع جهت به روز کردن
این صنعت و تجهیز آن ، متناسب با افزایش ظرفیت و کیفیت پوشش لوله تهیه نموده است
که اجرای این برنامه ها علاوه بر پاسخ دهی مناسب به نیاز روزافزون و متنوع مشتریان
باعث افزایش ظرفیت کارخانه ها، افزایش کنترل های کیفی محصول و در نهایت راه اندازی
سیستم پوشش پلی پروپیلن گرم گردیده است . 

از جمله اقدامات اخیر
شرکت اجرای پوشش کاری سطح داخلی لوله ها از قطر 20 تا 56 اینچ می باشد که این پوشش
باعث کم شدن اصطکاک بین جداره داخلی با سیال، حذف شدن ایستگاههای پمپاژ و در نتیجه
کاهش 20 درصدی هزینۀ انتقال سیال می گردد .

4-2-
آشنائی
با لوله های کامپوزیت فولاد

با توجه به محدودیتها
و مسائل ویژه در محدوده فشار بالا با اقطار مختلف وکمبود لوله با خصوصیات
مناسب ، اخیرا فرآیند تولید جدیدی برای ساخت لوله کامپوزیت - فولاد  ابداع
و معرفی
شده است که آخرین تکنولوژی
لوله سازی در دنیا محسوب می گردد .  مهمترین کاربردهای
این لوله از قرار ذیل می باشد :

• خطوط انتقال نفت و گاز

• خطوط انتقال نفت خام

• خطوط تزریق آب

• خطوط انتقال آب آشامیدنی

• خطوط زیر دریا

• خطوط آب شور

• خطوط عملیاتی مواد شیمیائی

• خطوط جنبی

• خطوط تزریق گاز

• خطوط فشار بالا

• خطوط آب بازیافت

لوله های (کامپوزیت
 – فولاد ) استحکام بالای فولاد را با مقاومت شیمیائی عالی لوله
های فایبر
گلاس را با یکدیگر ترکیب نموده و لوله ای با وزن کم ، پروفایل کوچک و عبور
سیال بالا
را ایجاد می نماید که  قادر
به تحمل فشار عملیاتی تا ۴٠٠ بار می باشد.  تکنولوژی
هیبرید رقابت خطوط لوله کامپوزیتی
را با فولاد در میدان های نفتی دریایی
و زمینی را شکل می دهد.  شرکت
مشهد صدرا تولید کننده لوله های کامپوزیتی
برای کاربردهای صنعت نفت است .  خطوط لوله ١۵٠
میلی متر / ۶ اینچ استاندارد این شرکت
که از رزین اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه و به روش رشته پیچی تولید شده قادر به تحمل درجه حرارت ٣٨ تا ٨٢ درجه سانتی گراد (١٠٠
تا ١٨٠ درجه فارنهایت) و حدود فشار عملکرد ١٠٠
بار/ psi٢٠٠٠ می باشد . هر چند تا این اواخر شرکتهای جستجو گر نفت بصورت معمول ازاندود و پوشش لوله فولادی 60 X
(در صورتیکه
قطرهای بزرگتر مورد نیاز بود) استفاده می کردندکه  این
امر بخاطر ملاحظاتی ، در
خصوص توانائی های تحمل فشار در لوله فایبر
گلاس بوده
است.  با ملاحظه پتانسیل موجود برای لوله های کامپوزیت  با
قطرهای زیاد
مقرون به
صرفه,شرکت
مشهد صدرا طراحی ابداع لایه گذاری کامپوزیت  با
نوار فولادی
هیبرید را
توسعه داده است که طی
آن ,نوارهای
فولادی ضد زنگ نازک با عرض ۴ اینچ به یک ساختار کامپوزیتی
رشته پیچی می گردد .  لوله (کامپوزیت – فولاد) می تواند در قطرهایی
از ٢٠٣ میلی متر تا ١٠١۶ میلی متر ( ٨ تا ۴٠ اینچ) با رده دمایی تا ٩٣ درجه سانتیگراد (200درجه فارنهایت) و رده فشار تا ٣٨٨ بار (5600 psi) و فشار
ترکیدگی از 827 بار تا 1034 بار(2000 psi تا 1500psi) را تولید کرد.

هسته لایه گذاری شده نوار فولادی اولین عنصر در تحمل با ر است.  بر پایه تحلیل شکست
در حال افزایش پلاستیک های منعطف غیر خطی از ساختار لوله (کامپوزیت –فولاد) ، چنین
نتیجه گرفته می شودکه
توجهات عمومی
از اثر اندازه بر روی رده
فشاری لوله FRP
نباید یک
موضوع در طراحی ایمن لوله (کامپوزیت – فولاد) بشمار رود.  انتظار می رودکه
لوله های کامپوزیت – فولاد درکاربرد
های ساحلی مورد مصرف یابدکه این
امر درعملیات بهبود ثانویه
که اغلب مستلزم تزریق  آب تولیدی" به لایه های در بر دارنده نفت برای افزایش تولید نفت ,می باشد.  آب استحصال یافته
، یک محصول
فرعی خطرناک از فرایند حفاری نفت است.  در
جائیکه تزریق مجدد
آب به مخزن نفتی یک روش قابل قبول استخراج باشد این لوله ها بخوبی
در برابر اثرات خورندگی آب مقاومت می کند.  در اکتشافات ساحلی، لوله های سنگین
فولادی ، ریسک زیر اب رفتن سکوها را زیاد می کند.  در عمق ٩١۴ متر( ٣٠٠٠
فوت) یک رایزر SSL یا کامپوزیت  کربن
بخاطر مزیت وزنی در مقایسه با فولاد دارای منافع اقتصادی
زیادی هستند.  تحلیل
هزینه نشان داده است
که وزن لوله
کامپوزیت – فولاد و هزینه دوره عمر در مقایسه با لوله استیل 60 x نصف شده و حتی در نصب دریایی
بیشتر از
این کاهش می یابد. 

دلیل
استفاده از لوله های کامپوزیت فولاد:


  • دامنه قطر و فشار لوله های پلاستیک تقویت
    شده شیشه ای[101]
    (GRE)  را افزایش می دهد. 

  • هزینه نصب کمتر از هزینه اعمال پوشش در داخل و خارج لوله های کربن
    استیل می
    باشد.

  • کمترین هزینه در رابطه با ایجاد مقاومت شیمیائی در بازار لوله
    هزینه های
    عملیاتی را کاهش می دهند. 

  • برای ٢٠
    سال خدمت عملیاتی طراحی شده اند.  (در کاربردهای خورنده برای
    کربن استیل
    2-8  می باشد. )

  • افزودن هیچ نوع بازدارنده
    ای مورد نیاز نیست.  ( به سیال داخل لوله)

  • هیچ نوع حفاظت کاتدی مورد نیاز نیست. 

  • فولاد بکار رفته می تواند بصورت الکتروشیمیائی به جهت خوردگی در
    هنگام عملیات
    اندازه گیری شود.

  • هزینه دوره عمر اساسا از کربن استیل
    که از داخل
    و خارج پوشش داده
    شده است
    کمتر است.

 

4-2-1- کاهش سایز لوله ها با استفاده از لوله های کامپوزیت  –فولاد

یک لوله ٢٠ اینچ فولادی براحتی می تواند بوسیله یک لوله ١۶ اینچ کامپوزیت
 – فولاد
جایگزین گردد.  این عمل بدین دلیل ممکن است
که سطح صیقلی
داخلی لوله های کامپوزیت  –فولاد
در تمام طول عمر سیستم ، صیقلی باقی می ماند.   لوله
استیل هنگامی که نو می باشد کمتر صیقلی است و بسرعت با شروع خوردگی زبری آن افزایش
می یابد .  بعنوان مثال عدد هایزن – ویلیامز یک لوله کامپوزیت  – فولاد
١۵٠ می باشد در صورتیکه این عدد برای فولاد هنگامیکه نو است ١٢٠
می باشد.  که در عرض چند سالکه در
معرض عوامل خورنده محیطی قرار می گیرد تا ٨٠ کاهش می یابد.

نتیجه ملموس انتخاب قطر کوچکتر کاهش هزینه های تولید و نصب می باشدکه
باعث رقابتی تر
شدن لوله های کامپوزیت
 – فولاد می گردد.  بدیهی
است که این امر فقط برای
انتقال مایعات
کاربرد دارد و در مورد انتقال گازها صادق نیست.

 

 

4-2-2-
 مقایسه

هزینه لوله های کامپوزیت
فولاد با
دیگر لوله های مقاوم در برابر خوردگی:

ترکیب استحکام بالای فولاد با مقاومت در برابر خوردگی لوله های
GRE  در این لوله ها موجب ایجاد گزینه ای با قیمت کم در بازار لوله های مقاوم در برابر خوردگی شده است .  رابطه
قیمت گزینه های مختلف سیستم های لوله گذاری را نسبت به یکدیگر نشان می
دهد .  قیمت های واقعی بر مبنای قطر و رده فشاری تغییر خواهد نمود.

در صنایع ساحلی هزینه نصب می تواند بسیار بالا باشد .  لوله
های  کامپوزیت – فولاد  اتصالات
رزوه ای با قدرت نصب بسیار سریع را عرضه می دارند.  اتصال سریع و آسان به
طرز چشمگیری
هزینه های نصب و به طبع آن هزینه های مربوط به لوله گذاری را کاهش
می دهدکه این
امر نشان داده شده است.

 



 
  
   
   

                   
     
     

شکل (4-1) : مقایسه هزینه لوله های (کامپوزیت
      فولاد)
با دیگر لوله های مقاوم به خوردگی

     

 

     
     

   
 
  
 
 

 



 



 
  
  

               
    
    

شکل (4-2) : مقایسه هزینه نصب لوله های (کامپوزیت
     فولاد)
با دیگر لوله های مقاوم به خوردگی

    

 

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-2-4-
مقایسه
وزن لوله ها

توانائی تحمل تنش بالای نوار فولادی بکار رفته در لوله های  کامپوزیت

فولاد  در
ترکیب با
وزن کم و تحمل بار آستری و پوشش این لوله هاکه از  GRE تشکیل
شده است
و موجب
سبکتر بودن این لوله ها در مقایسه با لوله مشابه از جنس
GRE و یا
لوله  های فولادی با
توانائی مشابه شده است.  مقایسه
وزن این لوله ها با لوله های کرم دوپلکس در دمای اتاق و ٩٣ درجه سانتیگراد (در
فشار ١٧٠ بار ) با یک نمودار شکل (4-3) نشان
داده شده است.

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 



 
 

         
   
   

شکل
    (4-3) : مقایسه وزن لوله
    ها

   
   

 

 

 

4-2-5- راحتی
همگذاری لوله های کامپوزیت
فولاد
در محیط های دریائی

اتصال "کویل
لاک " در مقایسه با اتصال تیپر یا رزوه ای یک طرح انقلابی به نظر می رسد . این
نوع اتصال در صورتیکه به درستی اجرا گردد فقط یک فاصله ٠٫٢۵ میلیمتری
را بین
قسمت نری
و مادگی به جا خواهد گذاشت .  بعد از نصب صحت آب بندی, بوسیله افزایش فشار گاز در بین قسمت آب بند مورد آزمون قرار می گیرد . در
صورت نیاز
، در مرحله بعد
به جهت افزایش صحت لوله از نظر نشتی
، این قسمت
از پلی سولفاید پر
خواهد گردید
.  اورینگ های آب بند پلی سولفاید را در هنگام پخت  از معرض آب در امان
نگاه خواهد
داشت.  مع ذالک در زیر آب پلی سولفاید به جهت اطمینان از پخت کامل مورد آزمون
قرار خواهد گرفت.  تماس مستقیم به منظور جلوگیری از اثر گذاری بر پخت و یا استحکام
چسبندگی صورت نخواهد گرفت.  اتصال
هم گذاری شده بلافاصله از کشتی
حمل کننده
بداخل آب قرار داده خواهد شد.  این اتصال به جهت همگذاری سریع و راحت
بوده و
خط لوله براحتی توسط کشتی لوله گذار در بستر دریا قرار می گیرد.

 

4-2-6-
محاسبات
پیچیده

تحلیل طراحی اولیه درگیر محاسبات پیچیده تقسیم بار بین لوله اپوکسی تقویت شده
با الیاف شیشه و نوار های فولادی پیچیده شده می شود.  طراحی مستلزم این
است که مقادیر عملکرد
نیرو های کششی محوری و شعاعی از هر دو مواد تحت بار
کاملا مشابه
بوده که از طرف دیگر ، در
لوله  کامپوزیت – فولاد  آنها باید ابتدا کاملا به
هم چسبندگی
داشته باشند.

محاسبات تنش بر پایه استاندارد
14692 ISO 
برای لوله
های پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه صنعت گاز طبیعی و نفت خام می باشد که
 بیان می دارد که  تنش
طولانی مدت وارده مجاز برای لایه های
اپوکسی تقویت شده
الیاف در مسیر شعاع
، در واقع
بستگی به نسبت تنش های شعاعی به تنش های محوری دارد (نسبتr).

لوله  کامپوزیت

فولاد  به طول ١٢ متر تولید می شود.  رشته
پیچی لوله ها ، در یک ماشین
خودکار در یک فرآیند همزمان ،که از ماشین آلات حمل خودکار برای انتقال قالب
ها بین
ایستگاهها استفاده    می کند ، انجام می گیرد.

لایه گذاری کامپوزیت
 متشکل از روئینگ ای -گلاس
با تکس ۴۵٠ و رزین امین سیلکو
الیفاتیک اپوکسی پخت شده می باشد و برای درجه حرارت بالاتر از1/١٢١ درجه سانتیگراد(٢۵٠
درجه فارنهایت) از رزین آروماتیک
آمین استفاده می گردد.  در هر دو سیستم
از پرکننده استفاده نمی گردد و افزودن کربن سیاه برای ارتقا مقاومتUV
 با
توصیه تولید
کننده مجاز می باشد.  درصد
الیاف از محصول نهایی ٧۵ % وزنی می باشد.

نسبت فایبر گلاس به فولاد می تواند طراحی اختصاصی برای الزامات پروژه ویژه،
داشته باشد که  این
امر با ساختن یک دیواره ضخیم تر با فایبر گلاس برای اضافه شدن مقاومت
در برابر
انقباض خارجی یا اضافه شدن فولاد بیشتر برای افزایش ظرفیت تحمل فشار
بدست می
آید.  چیدن لایه ها با یک آستری اپوکسی تقویت
شده با الیاف شروع می گردد که
 این الیاف شیشه خیس شده با رزین تحت زاویه ۵۴ درجه
(که  زاویه پیچش اقتصادی
برای مخازن تحت فشار است ) رشته پیچی می گردد.  حداقل ضخامت آستری
٣ میلیمتر است. آستری
بر روی یک قالب فولادی بریک ماشین رشته پیچی مخصوص
پیچیده می شود. سپس
آستری به همراه قالب به دستگاه پیچاننده
نوار های
فولادی منتقل
شده که
 در آنجا نوارهای فولادی به عرض ١٠١ م م و ۵/.  ضخامت با زاویه ٨١
درجه یا بیشتر( بسته به قطر) با یک شکاف ١ میلیمتر
تا ۵ متر پیچانده
می شود.

 3 تا ١٠
لایه بصورت همزمان به دور لایه فایبر گلاس در هر بار پیچیده می شود (یک نوار فولادی در هر لایه).

اولین
، لایه زیرین
نوار مستقیما برروی آستری فایبر گلاس اعمال می گردد.  نوارهای
بعدی با
نوارهای پلی استر که
 مستقما از حوضچه رزین عبور داده می شوند، از
یکدیگر جدا
می شوند.  نوار
پلی استر
، رزین اپوکسی را که  باعث
چسبندگی نوار های فولادی
بعنوان یک مجموعه همگن، یکنواخت که
 قادر به تحمل بارهای مختلف در تمام
جهات است
اعمال می کند.  هر نوار فولادی به تنهایی تحت تنش توسط یک سر پیچنده
کنترل شونده
با کامپیوتر و یک شناور که
 باسیلندر هوا کنترل می شود
، قرار می
گیرد.

فشار هوا در استوانه تنش را تنظیم می نماید .  نوار با کشیده شدن آن در طول غلتک شکل
دهنده پیچیده شده و در آن هنگام بر روی قالب
کشیده می
شود .  لایه
فولادی از
ابتدای لوله
شروع شده و تا انتهای لوله ادامه خواهد داشت.

بعد از ان قالب به دستگاه رشته پیچی جهت اعمال فایبر گلاس بر روی سطح خارجی لایه
فولادی با زاویه ۵۴ درجه برگردانده
می شود .  در اخر ، انتهای
لوله ها برای اتصالات
لوله کویل
لاک تصحیح می گردد.
در یک
طرف نری پیوسته با ترکیبی از زوایای ۵۴ درجه و٧٠ درجه
تا ٨٠
درجه رشته پیچی می گردد.  از طرف دیگر اتصالات مادگی در زاویه بین ٧٠ درجه تا ٨٠ درجه با یک تقویت کننده اضافی از نوار فایبر گلاس رشته پیچی می شود. 

نوار و روئینگ بصورت همزمان توسط دو کنترلر جداگانه که  در
طرف قالب جای گرفته
است پیچیده
می شود.

 

4-2-7-
مواد
و تکنولوژی ساخت

این لوله ها که  اخیرا
در اروپا و آمریکا در خط تولید قرار گرفته است (از
سال ٢٠٠٠ میلادی) از پیچیدن چندین لایه تسمه های فولادی بسیار محکم بصورت حلزونی ( به ضخامت تقریب 5/. میلیمتر)
بین دولایه از اپوکسی تقویت
شده (GRE)تشکیل می شود و
حفاظت کامل در مقابل انواع اشکال خوردگی
CO2 نشتی و غیره ایجاد می نماید.

در تولید لوله های GRE فقط از رزین و تقویت کننده های الیاف شیشه استفاده می شود . نوعا ، الیاف شیشه روئینگ مناسبترین
ماده از نظر اقتصادی جهت تقویت کردن
می باشد . برای رزین می توان از رزینهای پلی استر ، ونیل استر ، و فنلیک یا اپوکسی استفاده
نمود.  محدودیت های تولید ، مقاومت شیمیائی ، دما و فشار می باشند.

با افزایش فشار ، ضخامت دیواره لوله های فایبرگلاس افزایش می یابد به گونه ای که  از نظر
اقتصادی قابل رقابت نخواهد بود.

لوله های کامپوزیت
 فولاد با ترکیب مقاومت شیمیایی
اپوکسی تقویت شد
ه با الیاف شیشه
با فولاد با استحکام بالا یک ترکیب دورگه ای ایجاد می نماید که  بهترین
خواص هردو جزء را داراست.

 

آماده سازی فولاد

فولاد بکار رفته برای اطمینان از حداکثر چسبندگی نیاز به عملیات آماده سازی دارد . برای این منظور عملیات خاصی برای تمیز کردن و پوشش ابداع گردیده است . در این عملیات ، روغن
از سطح تسمه های فولادی با شوینده های شیمیائی و با عملیات الکتریکی کاتدیک – آندیک زدوده می شود . سپس فولاد با ماده مخصوصی پوشش داده می شود
که  برای همین منظور ابداع شده است . سپس تسمه فولادی پوشش داده شده بر
ریلهائی که  برای
استفاده بر روی ماشین رشته پیچی طراحی شده است پیچیده   می شود .

 

 

مواد اولیه اصلی لازم برای تولید لوله عبارتند از :

•     الیاف
شیشه روئینگ

•     رزین اپوکسی و هاردنر مربوطه

•     فولاد

از سی گلاس برای پرکردن
فضای بین تسمه ها استفاده می شود .  اولین
قدم تولید یک لایه داخلی استری از فایبر گلاس به ضخامت حدود ٣ میلیمتر می باشد .  این لایه
مقاومت شیمیائی
لازم در مقابل سیالی که  از
لوله عبور خواهدکرد
ایجاد می نماید.

سپس قالب به ماشین مخصوص پیچیدن فولاد منتقل می شود . سپس به میزان لازم تسمه
های فولادی بر روی این لایه پیچیده می شود . این عمل در یک دور انجام می
شود.  برای
این منظور تسمه- های فولادی بصورت حلزونی پیچیده می شوند تا به لوله
شکل صحیحی
بدهند.  تعداد تسمه ها به فشار مورد نیاز بستگی دارد و ممکن است از ٣ تا ١٠ لایه تغییر نماید . ضخامت قسمت فولادی حدود ٠٫۵ میلیمتر
به ازای هر تسمه
فولادی است
که  با
۶ لایه حدود ٣ میلیمتر خواهد بود .

برای چسبانیدن
تسمه های فولادی رزین
اپوکسی بر روی
آنها بوسیله سی گلاس اعمال می
گردد .  ترکیب اپوکسی و
سی گلاس موجب افزایش ویسکوزیته اپوکسی می
گردد.  این عمل موجب
کننترل دقیق
لایه چسب می گردد .  آخرین فاز ، فرآیند پیچش لایه نهائی
فایبرگلاس – اپوکسی می باشد .  قالب
فولادی به ماشین رشته پیچی فایبرگلاس
برگردانیده می
شود تا لایه نهائی را که  استحکام
نهائی و مقاومت در مقابل خوردگی را در محیط پیرامونی
تضمین می کند ، بر روی آن تولید گردد .  در نهایت قسمت   روی لوله
تولید می گردد.

بعد از اعمال این مراحل لوله کامپوزیت
 - فولاد در داخل یک آوره به مدت ٢ ساعت برده  می
شود تا ضمن گرم شدن GRE به لایه فولادی کاملا چسبانیده شود.

بعد از این مرحله قالب از لوله جدامی گردد و سپس قسمت اسپیگوت ماشین کاری
می گردد تا به ابعاد مناسب درآید . در
نهایت هر لوله تست هیدرواستاتیک
می گردد.  فشار تست
١٫٢۵ برابر
فشار طراحی می باشد.

سایز لوله

1000  - 200  میلیمتر

دامنه فشار به بار

50 ، 40 ، 30 ، 25 ، 10 ، 6
 

حداکثر دمای عمل به
  سانتیگراد

150 - 80

ضریب انبساط طولی


  
 
 × 12

پایداری شیمیایی

مانند سیستمهای معمولی
  اپوکسی

 جدول(4-1) خواص لوله های ساخته شده از کامپوزیت  – فولاد

 

 

جدول (4-2) خواص مکانیکی کامپوزیت –فولاد
  در 21 درجه سانتیگراد

شعاعی

محوری

استحکام
  کششی شعاعی،         917 Mpa

استحکام کششی محوری         433 Mpa

حداقل تنش
  کششی شعاعی     555 Mpa

حداقل تنش کششی  محوری    397 Mpa

تنش کششی شعاعی طراحی    330 Mpa

تنش کششی  محوری 
  طراحی  182
  Mpa

ماژول کششی شعاعی          73.3 Gpa

ماژول کششی محوری             101
  Gpa

نسبت پواسون شعاعی به محوری 0.316

نسبت پواسون شعاعی به محوری
  0.309

 

 

 

 

قطر لوله (mm)

ضخامت (mm)

فشار لوله (bar)

200

10

398

250

10

316

300

10

365

350

10

343

400

10

211

450

10

192

500

10

173

550

10

157

600

10

144

700

10

119

750

10

111

800

10

104

900

10

93

1000

10

83


 
 

  

               
    
    

جدول(4-3)
     خواص فیزیکی

    
    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



مراجع

 

1- مجموعه مقالات اولین همایش ملی
تخصصی گاز ایران

2-اسناد و مدارک شرکت ملی گاز ایران

3- مقالات علمی تحقیقاتی نفت تایمز(www.nafttimes.com)

4- مجموعه مقالات یازدهمین کنگره مهندسی
شیمی ایران

5- مجموعه مقالات اولین
کنفرانس لوله و صنایع وابسته

6- اسناد و مدارک شرکت لوله سازی اهواز لوله

7- اسناد و مدارک شرکت گاز استان سمنان

8- اسناد و مدارک شرکت آب و لوله اراک

9- اسناد و مدارک شرکت فراسان(کاتالوگ لوله های GRP)

 

10- www.Assaluyeh.com

11- www.Gazlouleh-mfg.com

12- www.Gti.com

13- www.Bushehrgas.com

14- www.civilica.com

15- www.plasticpipe.org

16- www.frazer.eu.com

17- www.actpla.act.gov.au

18- www.rifeng.com

19- www.elsevier.com

20- www.ameron.com

21- www.indesystem.com

22- www.Alaco.ir

 

23-  Specifying
carbon blacks for UV light protection, Wbitney, Plastic eng., 1988

24- Structure
and crack growth in gas pipes of medium-density and high-density polyethylene,
Gedde, Polymer engineering and science,1996

25-  EN
1555 – part 1-7 , plastic pipe system for gaseous supply, PE 80/PE100 Pipes

26-  ISO
4437    PE – Pipes, specifications for
gaseous supply)  PE80/PE100

27-
 Laney P. , Use of Composite Pipe
Materials in the Transportation of Natural Gas, Idaho
International Engineering and Environmental Laboratory, Bechtel BWXTIdaho, LLC, 2002.

28-
 Guo B. , Ghalambor A. , Natural gas
engineering handbook, Gulf publishing company, 2005.

29-
 Mohitpour M. , Golshan H. , Murray A. ,
Pipeline design and construction: A practical approach, 2nd Edition, ASME
Press, 2003.

30-
 Golshan H. , Narsing M. , Study of
pipeline deterioration due to age (phase 1),  Nova gas transmission limited internal
reports, Calgary, Alberta, Canada,
1994.

31-
 SIM-Tech Inc. , DualTech Manual/SIM-Tech
Inc. , USA, 2001.

32
- Abdi M. A. , Design of natural gas handling equipment, University of Newfoundland,
2007.

33
-  Yokozeki T. , Ogasawara T. , Ishikawa
T. , Evaluation of gas leakage through composite laminates with multilayer
matrix cracks: Cracking angle effects,  Composite science and technology vol.  66, 2006.

34
-  Abedi S. Sh. , Abdolmaleki A. , Abibi
N. , Failure analysis of SCC and SRB induced cracking of a transmission oil
products pipeline, Engineering failure analysis vol.  14, 2007.

35
-  Manfredi C. , Otegui J. L. , Failures
by SCC in buried pipelines, Engineering failure analysis vol.  9, 2002.

36
-  EPA Natural Gas Star program, Composite
pipeline defects, Transmission Technology workshop, IMechE online library,
2004.

37 -  Newmark NM, Hall WJ. , 1975, “Pipeline design
to resist large fault displacement”. Proceeding of U.S. National Conference on
Earthquake Engineering,P.P 416-425.

38 -  Kennedy RP, Chow AW, William RA. 1977, “Fault
movement effects on Buried oil pipeline”.Transportation Engineering Journal,
ASCE; Vol. 103, P.P 617-633.

39 -
Wang, LRL., Yeh YH. , 1985, “A refined seismic analysis and design of buried  pipeline for fault movement”. Earthquake
Engineering and Structural Dynamics.; Vol.

13,P.P
75-96.

40 -  Liu X., O’Rourke MJ. , 1997, “Behaviour of
continuous pipeline subject to transverse  PGD”.Earthquake Engineering and Structural
Dynamics; Vol. 26,P.P 989-1003.

41 -  Takada S., Hassani N, Fukuda K. , 2001 “A new
proposal for simplified design of  buried
steel pipes  crossing active
faults”.  Earthquake Engineering and
Structural  Dynamics; Vol. 30, P.P
1243-1257.

42 -  Shakib H., Zia-Tohidi R. , 2004, “Response of
steel buried pipelines to three dimensional fault movements by considering
material and geometrical non-linearties”. Proceeding of 13 Word conference On
Earthquake Engineering. Vancouver,paper
No. 694

43 -  American Society of Civil Engineers (1984), Guidelines
for the Seismic Design of Oil and Gas Pipeline Systems, Committee on Gas and
Liquid Fuel Lifeline.

44 -  Dhar A.S. , Moor I.D. , 2001, “Liner buckling
in profiled polyethylene pipes”. Geosynthetics International,Vol. 8, No. 4, P.P
303-326.

45 -   Physical
and mechanical properties of 
polyethylene for pipes in relation to molecular architecture, Hubert, J.
App. Poly. Sci. , 2002

46 -   Handbook
of polyethylene, Peacock , Dekker, 2000

47 -   Practical
guide of polyethylene, Pascuse, Rapra, 2007

48 -  Toughness mechanism in semi crystalline
polymer blends, Bartczak et al,  Polymer,
1999

49 -  On the measurement of residual stress in
plastic pipe, Clutton, Polymer eng. And sci., 1995

50 -  Wall thickness uniformity in plastic pipe,
Pittman, Polymer engineering and science, 1995

51  -  Kuan
HC, Kuan JF, Ma CCM, Huang JM. J Appl Polym Sci 2005;96:2383–91.

52  -   Shieh YT, Liu CM. J Appl Polym Sci 1999;74:3404–11.

53 - Baker
AA, Callinan RJ, Davis MJ, Jones R, Williams JG. “Repair of mirage III  aircraft using Berp crack
patching technology”. Theor Appl Fract Mech 1984;2:1-16

54 -  Baker
AA. “Repair of cracked or defective metallic components with advanced  fiber composites an
overview of Australian work”. Compos Struct 1984;2:153-81

 55 - Baker  AA.  “Bonded 
composite  repair  for 
fatigue-cracked  primary  aircraft  structure”. Compos Struct 1999;74:431-43.

56 -  Baker
AA. Jones R, “Editors bonded repair of aircraft structures”.Dordrecht:  Martinus Nijoff Publishers; 1988.

57 - Mitchel
RA, Woolley RJ. “Finite element analysis of practical cracks”. J Struct Mech 1979;7:107-30

58 - Ayatollahi
MR, Hashemi R. “Computation of stress intensity factors (I II and  T-stress  for 
cracks  reinforced  by 
composite  patching”,  Composite 
Structures

59 - Jones
R, Callinan RJ. “Finite element analysis of patched cracks”. J. Struct.  Mech. 1979; 7:107-30

60 -  Su B, Bhuyan GS. “Effect of composite wrapping
on the fracture behavior of  the
steel-lined hoop-wrapped cylinders”. Int. J. of Pressure Vessels and Piping
1998;  75:1047-53

61 -   Su 
B,  Bhuyan  GS. 
“Fracture  analysis  on 
the  metal-lined  hoop-wrapped cylinders  with 
internal  axial  cracks”. 
Int.  J.  of  
Pressure  Vessels  and 
Piping 1998;75:1047-53

62 -  Su B, Bhuyan GS. “The fracture behavior of the
aluminum lined hoop- wrapped cylinders with internal axial cracks”. Int. J.
of  Pressure Vessels and Piping  1999;76:251-57

63 -  Shahani AR, Kheirikhah MM. “Stress intensity
factor calculation of steel- lined 
hoop-wrapped  cylinders  with 
internal  semi-elliptical  circumferential  crack”.  Engig. Fract. Mech. 2006

64 -  Tada H.,Paris P.C. & Irwin G.R., The
Stress Analysis of Cracks Handbook,  ASME,
New York,
2000.

65 -  William D, Callister Jr. Materials science and
engineering an introduction. 6th ed. New
  York: Wiley; 2003.

66 -  Vishu S. Handbook of plastics testing
technology. New York:
John Wiley and Sons; 1984.

67 -  Colak OU. Modeling deformation behavior of
polymers with viscoplasticity theory based on overstress. Int J Plast 2005;21:145–60.

68 -  Colak OU, Dusunceli N. Modeling viscoelastic
and viscoplastic behavior of high density polyethylene (HDPE). J Eng Mat Tech 2006;128:572–8.

69 -  Beijer JGJ, Spoormaker JL. Modelling of creep
behaviour in injection-moulded HDPE. Polymer 2000;41:5443–9.

70 -  Zhang C, Moore
ID. Nonlinear mechanical response
of high density polyethylene Part I experimental investigation and model
evaluation. Polym Eng Sci 1997;37:404–13.

71 -  H?llmansen S, Hobeika S, Haward RN, Aleevers
S. The e?ect of strain rate, temperature and molecular mass on the tensile
deforma- tion of polyethylene. Polym Eng Sci 2000;40:481–9.

72 -  Bonner M, Duckett RA, Ward MI. The creep
behavior of isotropic polyethylene. J Mater Sci 1999;34:1885–97.

73 -  Popelar CF, Popelar CH, KennerVH. Viscoelastic material charac- terization
and modeling for polyethylene. Polym Eng Sci 1990;30:577–86.

74 -  Anselme C,N’Guyen K,Bruchet A,Mallevialle J.
Can polyethylene pipes impart odors in drinking water ?  Environ Technol Lett 1985;6:477–88.

75 -  Bravo A,Hotchkiss JH,Acree TE. Identification
of odor- active compounds resulting from thermal oxidation of polyethylene. J
Agric Food Chem 1992;40:1881–5.

76 -  Bravo A,Hotchkiss JH. Identification of
volatile com- pounds resulting from the thermal oxidation of polyethy-lene. J.
Appl Polym Sci 1993;47:1741–8.

77 -  Suffet I,Mallevialle J,Kawczynski E (Eds.).
Advances in taste and odor. Treatment and control. Cooperative Research
Report,American Water Works Associ-ation Research Foundation,Lyonnaise des
Eaux,1995. p. 296–306,ISBN 0-89867-744-0.

78 -  Mallevialle J,Suffet I. Identification and
treatment of tastes and odors in drinking water. Report,American Water Works
Association Research Foundation (Denver,
 Colorado)
and Lyonnaise des Eaux,1987.

79 -  Hao O,Phull K,Simmers K. Laboratory evaluation
of the leaching of organics from fabric material. Journal of American Water
Works Association 1992;84:92–8.

80 -  Greig JM. Polyethylene pipe in the British gas
distribution sys- tem. Plast Rubber Compos Process Appl 1994;21:133–40.

81 -  Technical Report ISO/TR 9080. Thermoplastics
pipes for the transport of fluids—methods of extrapolation of hydrostatic stress
rupture data to determine the long-term hydrostatic strength of thermoplastics
pipe materials. 1992.

82 -  Gedde UW, Ifwarson M. Molecularstructure and
morphology of crosslinked polyethylene in an aged hot-water pipe. Polym Eng Sci 1990;30(4):202–10.

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پیوست:

- قوانین و استانداردها

مستندات مقرر شده که  در
تعیین و آزمایش و کاربرد های لوله های GRE معمولا
استفاده می شوند از قرار ذیل می باشند:

ASTM
D2310: درجه
بندی استاندارد لوله های رزین گرماسخت مسلح ماشینی

ASTM
D2996: مشخصات استاندارد
لوله باالیاف پیچشی فایبر گلاس (رزین گرماسخت
مسلح به الیاف شیشه)

ASTM
D3262: مشخصات استاندارد
لوله فاضلاب فایبرگلاس

ASTM
D3517: مشخصات
استاندارد برای لوله فایبر گلاس تحت فشار

ASTM
D3574: مشخصات
استاندارد برای لوله فایبرگلاس فاضلاب و تحت فشار
صنعتی

ASTM
D4161: مشخصات
استاندارد برای اتصالات لوله فایبرگلاس
که  از
درزگیرهای قابل انعطاف و آشش استفاده می کنند

BS
5480 –90: مشخصات
استاندارد بریتانیا برای لوله و اتصالات پلاستیکهای مسلح
به شیشه
(GRP)جهت
استفاده برای آبرسانی و فاضلاب

BS
7159 – 89: طراحی و ساخت سیستم های لوله های پلاستیکی
مسلح به
الیاف شیشه
برای کارخانجات تک و یا سایتها

روشهای عملی توصیه شده

ASTM
C581: روش عملی استاندارد برای تعیین مقاومت شیمیائی رزین های
گرماسخت استفاده
شده در ساختارهای
مسلح شده به الیاف
شیشه بمنظور
کاربردهای سیالات

ASTM
D2488: روش
عملی استاندارد برای توضیح و شناسائی خاکها

ASTM
D2563: روش
عملی استاندارد برای درجه بندی عیوب بصری درپلاستیکهای مسلح شده به الیاف شیشه لایه ای

ASTM
D2992: روش
عملی استاندارد برای بدست آوردن ماخذ طراحی هیدرواستاتیک
و فشار لوله و اتصالات فایبرگلاس روش B- فشار مداوم

ASTM
D3567: روش
عملی استاندارد برای تعیین ابعاد لوله و اتصالات
(رزین گرماسخت مسلح
RTRP)

ASTM
D3839: روش
عملی استاندارد برای نصب زیرزمینی
لوله های فایبرگلاس

٢ / - ۵ BS 8010: روش عملی استاندارد BS برای خطوط لوله- قسمت
5/2 پلاستیک های گرماسخت مسلح به شیشه

روشهای آزمایش

ASTM
D1598: روش
آزمایش استاندارد برای زمان تا شکست لوله های پلاستیکی تحت
فشار داخلی ثابت

ASTM
D1599: روش
آزمایش استاندارد برای فشار تا شکست کوتاه مدت لوله و اتصالات پلاستیکی

ASTEM
D2412: روش
آزمایش استاندارد برای تعیین رفتار لوله های پلاستیکی
تحت بار
خارجی بوسیله اعمال بار با دو صفحه موازی

ASTM
D2924: روش
آزمایش استاندارد برای تعیین مقاومت فشار خارجی لوله
رزین گرماسخت
مسلح

ASTM
D3681: روش
آزمایش استاندارد برای تعیین مقاومت شیمیائی لوله فایبر
گلاس در
شرایط خمش

BS
5480-90: مشخصات
استاندارد بریتانیا برای لوله و اتصالات پلاستیکی
مسلح به شیشه برای کاربردهای آبرسانی و فاضلاب



 

 

 

 


کنترل

آزمایشگاه

آزمایشگاه شرکت تولیدی پگا ( پلی
اتیلن گاز آریا ) با بهره گیری از جدیدترین و بهترین تجهیزات

آزمایشگاهی از شرکت IPT آلمان و
استفاده از مجرب ترین متخصصان نقطه قوتی است در برقرار نمودن سیستم دقیق تضمین
کیفیت و بالا بردن هرچه بیشتر سطح کیفی محصولات وخدمات ارائه شده به مصرف کنندگان
لوله های آب وگاز

برای آشنایی هرچه بیشتر با
آزمایشگاه این شرکت در ذیل نمونه هایی از تجهیزات آزمایشگاهی و همچنین تست های
انجام شده بر روی لوله ها قید می گردد.

 

MRR / MVR TESTER
1267 -1

بر اساس استانداردهای

DIN ISO 1133

ASTM D 1238

NF T 51-016

BS 2782

UNIT FOR
DETERMINATION H3002 -2

بر اساس استاندارد ISO 1183 METHOD A

LABORATORY
GRANULATOR 1665 -3

4-1398 TESTER CARBON BLACK

بر اساس استاندارد ISO 6964

AUTOMATIC H3009 ROTATIONAL MICROTOME HALF OR FULLY -5

بر اساس استاندارد 11420 ISO

DIGITAL COLOR
CAMERA SYSTEM H 3009 -6

LABORATORY
MICROSCOPE H 3009 -7

بر اساس استاندارد49/ ISO11420
13

M ARKING GAUGE
1291 -8

بر اساس استانداردهای DIN EN 743

DIN EN ISO 2505

DIN EN ISO 2506

FORCED – AIR
OVEN H 3014 -9

10- SPECIMEN MILING MACHINE 1643

بر اساس استانداردهای ISO 524

ISO 6259

ASTEM D 638

ASTMD D 1822

ISO 179/180

UNIVERSAL
TENSILE TESTER H3016 -12

بر اساس استانداردهای ISO 6259

EN ISO 527

ASTM D 638

TOUCH-SCREEN
WITH IPTCOMPBASE®TECHNOLOGY 1637 -13

FOR AIRLESS
TESTERS

GITAL
HYDROSTATIC PIPE TESTER 1675 -14

AIRLESS SYSTEM
UP TO 250 BAR

بر اساس استانداردهای EN 921

ISO 1167

ASTM D 1598

DIGITAL
HYDROSTATIC/BURST TESTER 1642/1650 -15

AIRLESS SYSTEM
UP TO 200 BAR,LINEAR

براساس استانداردهای ASTM D 1599

EN 921

ISO 1167

ASTM D 1598

EST BATHS FOR
PIPE TESTING 1584/1590 -16

براساس استانداردهای ISO 1167

DIN EN 921

ASTM D 1598

TEST BATHS FOR
PIPE TESTING 1584/1590 -17

ENDCLOSURES QUIX
(QUICK CLOSING SYSTEM) -18

1601 TYPE A
FREE-END CLOSURES

from 16 up to
250 mm

بر اساس استانداردهای

EN 921

ISO 1167

ASTM 1598

ASTM 1599

ENDCLOSURES 1700
TYPE A FREE-END CLOSURES -19

بر اساس استانداردهای

EN 921

ISO 1167

ASTM 1598

ASTM 1599

IAL CALIPER
GAUGES H3019 -20

بر اساس استاندارد ISO 3126

CIRCOMETERS
H3017 -21

آزمایش مواد اولیه پس از خریداری
مورد آزمایش نهایی در آزمایشگاه کارخانه قرار می گیرد تا پس از اطمینان از کیفیت
این مواد به سالن تولید منتقل شود

 

 



[1]

[2]

[3]- Gas Dome

[4] - Condensate   

[5] - Natural  Gasoline

[6]-
Non Associated Gas     

[7]- Solution Gas

[8] - Associated Gas

[9] - Natural
Gas Liquids –NGL

[10]  -Condensate

[11] -Poly Ethylene

[12] Semi Crystalline

[13] Minimum Required
Strength

[14] - Bimodal

[15] - High Density Poly Ethylene

[16] - Low Density Poly Ethylene

[17] - Linear Low Density Poly
Ethylene

[18] - Medium Density Poly
Ethylene

[19] - Low
Density Poly Ethylene Pipe

[20] - High
Density Poly Ethylene Pipe

[21] - Die

[22] - Melt Flow Indicator

[23] - Ultra Vilot

[24] - Thermal
Fatigue

[25] - Ovality

[26]-
Hot-Air Soldering

[27] - Welding By Portable Extroder

[28] -
Butt Fusion Welding   

[29] - Welding By Electro Fusion Fitting

[30] -
Socket Welding  

[31] - Cutter

[32] - Bead

[33] -
Gap

[34] - Displacement

[35] -Bead

[36]-
Quality contaral of removed

2- Butt Weld

[38]-
Quic Burst Test

[39]-
Short Term
Test

[40]-
Tensile
Test

[41]
- Tensile Machine

[42] - Non Distructive
Test

[43] - Electro Fusion

[44] - Ultrasonic Test

[45] -
Gap

[46]- Failure Analysis

[47] -
Material Selection

[48] - Design Errors

[49] - Process

[50] - Service
Condition

[51] - Visual Test

[52]-  Magnetic Test

[53] - Eddy Current Test

[54] - Radio Graphy Test

6-Liquid
Trenchant

[56] -
Back
Wall Echo

[57] - voids

[58] - cracks

[59] - discontinuities

[60] - bad fusion interface

[61] - dislocations

[62] - Crush

[63] دمای محیط و فشار
کاری از جمله عوامل مؤثر بر روی طول عمر لوله هستند که بایستی در زمان طراحی خطوط
لوله این عوامل را بر اساس طول عمر مفید مورد نظر با دقت مد نظر داشت.

[64] - Pinhole

[65] - Gas Jets

[66] -
Slip Agents 

[67]-
Tg

[68] - Affinity

[69] - Precision

[70] - Casings

[71]- Conduit

[72] - Saddle

[73]-
Bilinear

[74] -
Gathering

Flow -[75]

[76]-
Transmission
Llines

[77] -Abrasion

[78]-
Creep

[79] -Thermoplastic

[80] -
Wrapping

[81] -
Styrene

[82] - Gathering Lines

[83] -
Transmission Factor

[84] - Interfacial

[85]-
Fully Turbulent

[86] - Gas
Gravity

[87]-
Corrosion
Allowance

[88] - Hotwork

[89] -
Purge

[90] - Cold Work

[91] - Leak Conductance Factor

[92] - Purge

[93] -
Trench

[94] - Fibre Reinforced Polymer

[95] - Chop-Hoop Winding

[96] -Layer PE    

[97] - Borealis

[98] - Hose

[99] -
Marking

[100] -
Wrap

[101] -Glass Reinforced Plastic