نظارت بر لوله های پلی اتیلن چند لایه یکپارچه در مورد نشت آنها در فناوری های نصب لوله های پلی اتیلن بدون حفر کانال
پلی اتیلن، یک ماده مدرن و سازگار با محیط زیست است که ظرفیت خوبی را برای جایگزینی مواد لوله معمولی نشان داده است. در زمینه خطوط لوله زیرزمینی، ماده پلی اتیلن به طور صریح به عنوان یک ماده انتخابی برای سیستم های لوله کشی تحت فشار معرفی شده است. به طور کلی، لوله پلی اتیلن برای نصب در زمین ایده آل است، زیرا لوله پلی اتیلن انعطاف پذیری خاصی دارد، و به دلیل شکل قابل انعطاف آن، در میان لوله های ساخته شده با مواد دیگر، استفاده از لوله پلی اتیلن در مسیرهای طولانی امکان پذیر است، می تواند به صورت طولی و با استحکام مناسبی به لوله های دیگر جوش داده شود و به طور دائم ضد نشت است. مزیت اصلی لوله پلی اتیلن با تراکم بالا، توانایی آن در مقاومت در برابر اضافه بار استاتیک وارد شده به لوله پلی اتیلن، یا نشست خاک، بهتر از مواد لوله سفت است. همچنین، یکپارچگی پایدار اتصالات لوله پلی اتیلن، قابلیت اطمینان عملیاتی بالای آن، افت فشار کم به دلیل صاف بودن دیواره لوله پلی اتیلن، و عملکرد طولانی مدت ثابت شده لوله پلی اتیلن، ویژگی های مثبت لوله های پلی اتیلن، و مقرون به صرفه بودن همزمان استفاده از آن را نشان می دهد.
از زمان معرفی لوله پلی اتیلن در 50 سال قبل، کیفیت لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های نسل اول، به طور مداوم بهبود یافته است. توسعه مواد مربوط به تولید لوله های پلی اتیلن نیز به همین ترتیب، مرتبط با موفقیت لوله های پلی اتیلن، مانند بهبود روش های تولید است که سطح بالای کیفیت دائمی لوله های پلی اتیلن را تضمین می کند.
در حال حاضر، برای مواد پلی اتیلن موجود، با توجه به انجام آزمایشات خزش طولانی مدت، تحت فشار داخلی مطابق با استاندارد 12612 DIN EN ISO و روش برون یابی استاندارد مطابق با 9080 ISO/TR، تضمین شدند. علاوه بر افزایش پایداری طولانی مدت تا 10 مگاپاسکال، مواد پلی اتیلن از نظر مقاومت در برابر ترک و تثبیت بهینه شدند. همچنین، با توجه به افزایش قدرت خزش، اکنون برای لوله های پلی اتیلن فشار عملیاتی بالاتر امکان پذیر است.
اکثر لوله های پلی اتیلن مطابق با استانداردهای مربوطه مانند 12201 DIN EN و 2-1555 DIN EN تولید می شوند. تکنیک های نصب لوله پلی اتیلن با استفاده از یک منطقه خط لوله دقیقاً تعریف شده و در جایی است که خاک اطراف با استفاده از قوانین تأیید شده فناوری با یک بستر ماسه‌ای معین، باعث می شود که لوله پلی اتیلن محافظت شود (طبق استاندارد 4124 DIN، و 400 DVGW-W 400). علاوه بر این، روش ها و برنامه‌های کاربردی مختلفی برای تولید لوله پلی اتیلن وجود دارند و در حال تکامل هستند که در نتیجه، راه حل‌هایی فراتر از سیستم استانداردهای معمولی مورد نیاز است، تا بیشتر قادر به تأمین نیازهای آینده در مورد تولید لوله پلی اتیلن باشند.
تغییر الزامات مربوط به تولید لوله پلی اتیلن یک چالش برای آینده
به منظور بین المللی شدن و یکسان سازی استانداردها، صدور مجدد مقررات و تغییرات در قوانین و فرایند قانونگذاری، بازنگری در فرایند فعالیت تولیدکنندگان لوله پلی اتیلن و سازگاری دائمی آن با بازار، بسیار ضروری است. به عنوان مثال، آگاهی در مورد مسائل زیست محیطی در حال افزایش است، و در نتیجه الزامات جدیدی برای نظارت و مستندسازی شبکه های خط لوله پلی اتیلن موجود و پیش بینی شده، و شبکه های جدید، ضروری است. علاوه بر این، مشتریان،مشخصات خاصی برای خطوط لوله پلی اتیلن در نظر دارند و در مورد خطوط لوله با مشکلات خاصی روبرو هستند. بنابراین، تولید کنندگان لوله پلی اتیلن باید این موضوع را نیز مد نظر داشته باشند.
تکنیک‌های مدرن نصب لوله پلی اتیلن بدون حفر کانال، فرصت‌های جدیدی را در مورد نوسازی شبکه‌های موجود، ایجاد کرده است. روش‌های نصب لوله‌های پلی اتیلن، مانند نوسازی و بازسازی خطوط لوله، به ویژه از طریق فناوری های نصب لوله پلی اتیلن بدون حفر کانال، در مقایسه با نصب لوله پلی اتیلن به روش های قدیم، پذیرش روزافزونی در مورد استفاده از لوله پلی اتیلن را ایجاد نموده است. این تکنیک ها همراه با صرفه جویی قابل توجهی در زمان و هزینه می باشند. تقریباً 80 % تا 90 % هزینه های ساخت خط لوله پلی اتیلن، توسط هزینه های مهندسی شهری و زیرزمینی تعیین می شود. به ویژه در مناطق شهری متراکم، هزینه های ایجاد خط لوله پلی اتیلن، به بازسازی سطح زمین محل نصب لوله پلی اتیلن بستگی دارد، که به ندرت 50 % هزینه های فعالیت های عمرانی را تشکیل می دهد.
فناوری های نصب خطوط لوله پلی اتیلن، در مقایسه با نصب خطوط لوله قدیمی در یک بستر شن و ماسه محافظ، نشان می دهد که فناوری‌های بدون حفر کانال، نیاز بیشتری به سیستم لوله کشی با لوله پلی اتیلن را نشان می دهد. به عنوان مثال، نصب لوله پلی اتیلن بدون حفر کانال که در فرایند نصب لوله های قدیمی مورد نیاز است، مزیت اصلی استفاده از لوله های پلی اتیلن نوع جدید است. سطح نرم لوله پلی اتیلن می تواند از طریق ایجاد سوراخ ها و بریدگی ها تضعیف شود. علاوه بر این، سنگ های اطراف لوله پلی اتیلن، باعث ایجاد تراکم تنش موضعی می شوند.
بنابراین، علاوه بر بار بیشتری که خط لوله پلی اتیلن در تکنیک‌های نصب جایگزین متحمل می‌شود، امروزه، نیاز به سیستم‌های لوله کشی در حال افزایش است و در واقع کاملاً متفاوت می باشد. همچنین، افزایش آلودگی زیست محیطی و در نتیجه آلودگی زمین، خطرات قابل توجهی را در مورد مایعات منتقل شده نشان می دهد و بنابراین، امروزه اجرای سیستم های لوله کشی با لوله پلی اتیلن، که در برابر انتشار آلودگی های زیست محیطی مقاوم باشند، مطرح است. علاوه بر این، یک راه حل مناسب برای تشخیص لوله های نصب شده بدون کانال نیز مورد نیاز است. بویژه، اگر از یک لوله برای انتقال موادی مانند آب، یا فاضلاب در یک محیط حساس استفاده شود، اغلب یکپارچگی جنس لوله پلی اتیلن نصب شده، به طور مستقیم پس از نصب در بازرسی ساختمان و یا در مرحله بعد یعنی عملیاتی شدن آن خط لوله پلی اتیلن، مورد بحث قرار می گیرد.
برای کاربردهای منطقی یک خط لوله پلی اتیلن، بالاترین درجه ایمنی مانند نظارت دائمی بر نصب خط لوله پلی اتیلن، برای تشخیص سریع نشت یا وارد آمدن آسیب جزئی به خط لوله پلی اتیلن می تواند ضروری باشد.
لوله های پلی اتیلن چند لایه هوشمند
پذیرش روزافزون فناوری‌های نصب خط لوله پلی اتیلن، بدون حفر کانال و ضرورت تأمین نیازهای متفاوت مشتری و بازار، تولیدکنندگان لوله‌های پلی اتیلن را مجبور می‌کند تا راه‌حل‌های متفاوتی برای تأمین این نیازهای متغیر پیدا کنند. یک راه حل اساسی در این مورد، استفاده از لوله های پلی اتیلن چند لایه سفارشی و هوشمند با ساختار کلی لوله پلی اتیلن هوشمند است.
ترکیب یا استفاده انفرادی از مواد با کیفیت بالا و مقاوم در ساخت لوله های پلی اتیلن در برابر ترک خوردن و حتی لایه ای شدن لوله های پلی اتیلن مختلف، خواص عالی موجود و همچنین کاربردهای لوله‌های پلی اتیلن را افزایش می‌دهد. این وضعیت، امکان انطباق سیستم لوله پلی اتیلن را با نیازهای متفاوت مشتریان یا حتی روش های نصب لوله پلی اتیلن را فراهم می کند. بنابراین، می‌توان یک راه حل بهینه را برای تقاضای خاص مشتری در مورد عملکرد و هدف استفاده از لوله پلی اتیلن یا فناوری نصب مورد نظر با تنظیم کیفیت مواد یا تطبیق لایه‌سازی یا هر دو این عوامل، پیدا کرد.
پوشش های محافظ لوله پلی اتیلن
راه حل افزایش نیازهای مربوط به حفاظت از لوله پلی اتیلن، بویژه در هنگام نصب لوله های پلی اتیلن بدون کانال،این است که لوله پلی اتیلن توسط یک لایه محافظ اضافی تولید و ارائه می شود. یک لوله پلی اتیلن اصلی داخلی از پلی اتیلن که بر اساس استاندارد 12201/1555 DIN EN، ساخته شده از مواد مدرن نوع 100 PE است، به عنوان یک محصول واقعی ارائه می شود. این لوله پلی اتیلن در یک لایه محافظ اضافی و بسیار مقاوم که از مواد پلی پروپیلن تقویت شده با مواد معدنی محصور شده است، قرار می گیرد. لایه محافظ بیرونی لوله پلی اتیلن، با توجه به هدف استفاده از آن لوله پلی اتیلن، دارای یک کد رنگی می باشد که شامل: رنگ آبی برای آب آشامیدنی، رنگ زرد برای انتقال گاز، و رنگ قهوه ای برای سیستم انتقال فاضلاب است (شکل 1).
شکل 1- پوشش های محافظ
در حال حاضر، این نوع لوله های پلی اتیلن، بیش از مدت 15 سال است که با موفقیت در نصب خطوط لوله بدون حفر کانال، استفاده شده اند. پوشش محافظ لوله پلی اتیلن ، این لوله را در برابر تحمل فشار، در برابر وارد شدن خراش، و شکست وارد شده از منابع خارجی محافظت می کند. سختی پوشش محافظ لوله پلی اتیلن، ناشی از ترکیب خاصی از مواد است که شامل ریزذرات معدنی گنجانده شده در ماده پلی پروپیلن است. این امر اجازه می دهد تا ساییدگی و خراش لوله پلی اتیلن، به طور قابل ملاحظه ای کمتر شود(شکل 2).
شکل 2- ریز ذرات مشارکت کننده در ماده پلی پروپیلن
شکل 3- آزمایش ساییدگی لوله های پوشش داده شده
پوشش محافظ لوله پلی اتیلن بیش از سه برابر سخت تر از لوله پلی اتیلن داخلی ساخته شده از مواد 100 PE است. بویژه، با توجه به پوشش سخت لوله پلی اتیلن، لوله های پوشش داده شده توسط ماده پلی پروپیلن، برای اجرای تکنیک های نوسازی یا نصب لوله پلی بدون حفر کانال، مانند ترکیدگی لوله یا حفاری جهت دار در شرایط خاک خطرناک، که در آن باید مراقبت شدید در مورد وارد آمدن آسیب شدید به لوله پلی اتیلن نرم و محافظت نشده انجام شود، مناسب است.
شکل 4- مقایسه عمق شکست در سطح لوله پلی اتیلن نوع 100PE و لوله های پوشش داده شده
مقاومت در برابر بار نقطه ای با استفاده از مواد مقاوم در برابر ایجاد ترک خوردگی
نکته ای که در همه روش های نصب لوله پلی اتیلن، بدون حفر کانال مشترک است، این است که لوله پلی اتیلن جدید را نمی توان در ماسه قرار داد. هنگام نصب لوله پلی اتیلن بدون بستر شنی، که برای محافظت از لوله پلی اتیلن نصب شده در برابر آسیب های احتمالی در نظر گرفته شده است، خطر ناشی از وارد شدن بارهای نقطه ای، به شکل سنگ است، به لوله پلی اتیلن وجود دارد که در نتیجه باعث تمرکز تنش موضعی در لوله پلی اتیلن می شود. به دلیل اینکه که لوله پلی اتیلن فقط برای مقاومت در برابر فشار داخلی طراحی شده است، تغییر شکل پلاستیک لوله پلی اتیلن می تواند به صورت موضعی رخ دهد و در نتیجه در سطح داخلی لوله پلی اتیلن ترک ایجاد شود.
به همین دلیل، لوله های داخلی تحمل کننده فشار، باید از مواد پلی اتیلن انتخاب شده با مقاومت بالا در برابر ایجاد ترک ساخته شوند. کیفیت لوله پلی اتیلن نوع 100 PE که امروزه مورد استفاده است، به مقادیر نزدیک به PE-X برای مقاومت در برابر ترک می رسد. این کار عمر کامل لوله پلی اتیلن را حتی بدون یک بستر شنی تضمین می کند.
به منظور پیش بینی طول عمر لوله های پلی اتیلن در معرض بارهای نقطه ای اضافی، شرکت ازما پلاس آزمایش های مختلفی را به شرح زیر انجام داده است:
- در آزمایش بار نقطه ای بر اساس نظریه دکتر هسل، یک لوله پلی اتیلن تحت فشار داخلی، علاوه بر بار وارد شده، توسط یک بار نقطه ای وارد شده به لوله پلی اتیلن، با یک مقطع سطحی ده میلی متری به سمت داخل برآمده شد. دمای این آزمایش در یک محلول مرطوب کننده آبی دو درصد (محلول 100N آرکوپال)، به 80 درجه سانتیگراد رسید. همچنین، این آزمایش تا زمانی انجام شد که این نمونه از لوله پلی اتیلن، به شدیدترین حالت تنش تسلیم و شکستگی رسید.
- در آزمایش خزش کامل بریدگی لوله پلی اتیلن “FNCT” (طبق استاندارد 3-12814 DIN EN 3)، نمونه های کوچکی از ماده مورد آزمایش با زاویه تیز بریده شدند و تحت یک بار کششی ثابت به میزان 4 نیوتن بر میلی متر مربع در دمای 80 درجه سانتی گراد قرار گرفتند (100ArkopalN 2 % ) تا زمانی که شکستگی در آنها رخ داد. این آزمایش، تراکم های تنش موضعی را شبیه سازی می کند.
در آزمایش دکتر هسل، همبستگی بین نتایج FNCT و آزمایش بار نقطه ای تعیین و منتشر شده است.
شکل 5- مقاومت لوله پلی اتیلن در آزمایش دکتر هسل
در مورد همبستگی شکاف خوردگی تنش
با توجه به این همبستگی، حداقل استقامت در FNCT به میزان 2000 ساعت به عنوان تأیید طول عمر به مدت 100 سال یک لوله پلی اتیلن تحت بارهای نقطه ای مورد نیاز است. میزان استقامت در FNCT با گنجاندن یک فاکتور ایمنی (SF) تا 3300 ساعت افزایش یافت. بنابراین، می توان از این مقدار برای کنترل کیفیت برای اثبات مقاومت بار نقطه ای مواد استفاده شده در ساخت لوله پلی اتیلن، استفاده کرد.
هنگامی که تمرکز تنش موضعی لوله پلی اتیلن انتظار می رود، استفاده از این نوع مواد پلی اتیلن انتخاب شده و با دقت آزمایش شده، دارای مزیت بالایی برای ساخت لوله پلی اتیلن است.
تشخیص لوله پلی اتیلن
در هنگام نصب لوله پلی اتیلن، بدون حفر کانال، نصب همزمان یک نوار آشکارساز عملاً غیرممکن است. با این حال، شناسایی و تعیین مکان یک خط لوله پلی اتیلن که بدون حفر کانال نصب شده است، در زمان های بعد و اغلب برای انجام کارهای ساختمانی بعدی، بویژه در مناطق درون شهری که در آن بسیاری از سیستم‌های لوله کشی مختلف در یک شبکه مشبک قرار گرفته‌اند، بسیار ضروری است.
لوله های پلی اتیلن چند لایه با هادی های الکتریکی یکپارچه، امکان تشخیص بعدی لوله های پلی اتیلن را در زیر زمین فراهم می کنند، و بنابراین می توانند به طور دقیق برای انجام کارهای ساختمانی بعدی مورد استفاده قرار بگیرند. هادی های الکتریکی توسط یک جریان الکتریکی متناوب که یک میدان مغناطیسی را تشکیل می دهد، عبور می کنند. تشخیص لوله های پلی اتیلن را می توان با استفاده از سیستم های ردیابی استاندارد، برای تعیین موقعیت خط لوله پلی اتیلن در عمق و همچنین در موقعیت افقی مورد استفاده قرار داد.
شکل 6- آشکارسازی نقص لوله پلی اتیلن با سیستم های ترک خوردگی استاندارد
اثبات یکپارچگی خط لوله پلی اتیلن
یکی از ویژگی های مشترک همه روش های نصب خطوط لوله پلی اتیلن بدون حفر کانال، این است که بر خلاف نصب خطوط لوله پلی اتیلن در کانال باز، منطقه نصب خط لوله را نمی توان آماده نمود، بنابراین خط لوله پلی اتیلن، اغلب از طریق زمین های سنگی یا قلوه سنگ های ساختمانی و در هنگام ترکیدن لوله قدیمی، از طریق قطعات جابجا شده از لوله قدیمی، نصب یا وارد لوله قدیمی می شود. با این حال، میزان واقعی آسیب وارد شده به سطح لوله پلی اتیلن را نمی توان ارزیابی کرد و همچنین، قابل اندازه گیری و قابل مشاهده نیز نمی باشد. بنابراین، اگر خط لوله پلی اتیلن از یک گودال مخصوص بازرسی میانی عبور کند،
می توان تصور کرد که خط لوله پلی اتیلن تا چه حد در طول کلی خود آسیب دیده است. بنابراین همواره خطر عدم مشاهده آسیب وارد شده به خط لوله پلی اتیلن وجود دارد.
برای تأیید وارد کردن یک خط لوله پلی اتیلن، یا بعد از وارد نمودن خط لوله پلی اتیلن، به عنوان مثال، برای بازرسی ساختمان، که خط لوله پلی اتیلن جدید آسیب دیده است، لوله‌های پلی اتیلن دارای نشانگر رسانای الکتریکی یکپارچه در مورد وارد آمدن آسیب، بررسی یکپارچگی لوله‌های پلی اتیلن تحت فشار جدید که توسط روش نصب بدون کانال گذاشته شده‌اند را ممکن می‌سازند.
اگر در طول وارد کردن خط لوله پلی اتیلن، یا پس از وارد کردن آن، لایه بیرونی محافظ لوله پلی اتیلن، از درون لوله پلی اتیلن مشخص شود، نوار رسانای الکتریکی یکپارچه در زیر لایه محافظ قطع خواهد شد. بنابراین، با اعمال یک جریان آزمایشی به لایه رسانا و اندازه گیری جریان الکتریسیته، یک بررسی کننده مداوم خط لوله پلی اتیلن، به سادگی می تواند شواهدی از یکپارچگی لوله پلی اتیلن جدید تحت فشار را ارائه دهد. اگر خط لوله پلی اتیلن آسیب دیده باشد، مدار الکتریکی قطع می شود و هیچ جریان الکتریکی ثبت نخواهد شد.
شکل 7- اثبات یکپارچگی لوله پلی اتیلن با یک بررسی کننده مداوم
به طور خلاصه، می توان گفت که یکپارچگی یک خط لوله پلی اتیلن را می توان با استفاده از یک بررسی کننده مداوم ساده بررسی کرد. ایمنی یک روش نصب خط لوله پلی اتیلن، از طریق اثبات یکپارچگی خط لوله پلی اتیلن به میزان 100 % بهبود یافته است. با استفاده از این روش بررسی، حداکثر سطح ایمنی خط لوله پلی اتیلن نصب شده، حتی در شرایط نامساعد خاک، را می توان به مشتری و همچنین، به پیمانکار ارائه کرد.
موانع انتشار
در مناطق با میزان بالایی از فعالیت های صنعتی یا کشاورزی، در مجاورت محل های دفن زباله یا ایستگاه های سوخت، در درون اماکن نظامی متروکه و یا اطراف آن، و همچنین در گذرگاه های رودخانه ها، نمونه هایی از خطر آلودگی آب آشامیدنی که در لوله های قدیمی حمل می شوند، به طور آشکار قابل ملاحظه است.
به منظور جلوگیری از نفوذ آلاینده‌ها به محیط، لوله‌های چند لایه خاصی، که مزایای مواد ترموپلاستیک و مواد فلزی را ترکیب می‌کنند، تولید شده‌اند. این لوله های پلی اتیلن، دارای یک لایه مانع مقاوم، به منظور جلوگیری از انتشار آلاینده ها هستند که می توانند از نفوذ آلاینده ها به درون خط لوله پلی اتیلن جلوگیری کند. بنابراین خطوط لوله پلی اتیلن، حفاظت قابل اعتمادی از آب آشامیدنی انسان را در برابر آلودگی فراهم می کند. یک مزیت مهم که خطوط لوله پلی اتیلن دارند، این است که نصب لوله های آب آشامیدنی و لوله های فاضلاب با هم در یک خط ترکیبی پلی اتیلن، امکان پذیر است. کاربرد دیگر استفاده از خطوط لوله پلی اتیلن، اجرای خطوط لوله پلی اتیلن در فعالیت های دفع فاضلاب، برای اطمینان از این موضوع است که آلاینده‌های آب زیرزمینی که در لوله وجود دارد، به صورت ایمن منتقل می شوند.
ماده اصلی خطوط لوله پلی اتیلن، از مواد پلی اتیلن ساخته شده است و با ادغام یک لایه ساخته شده از آلومینیوم تقویت می شود. لایه آلومینیوم در اطراف لوله اصلی لوله پلی اتیلن پیچیده می شود و به عنوان یک مانع انتشار مواد آلوده و خطرناک به بیرون از لوله پلی اتیلن عمل می کند. لوله اصلی پلی اتیلن و لایه آلومینیومی نیز توسط یک لایه بیرونی مخصوص از پلی اتیلن تقویت شده با مواد معدنی محافظت می شوند.
شکل 9- لوله پلی اتیلن چند لایه با مانع انتشار شکل 8– آزمایش بطری
اندازه‌گیری‌های نفوذ و انتشار طولانی‌مدت و اثبات خواص مانع انتشار مواد آلوده کننده از خطوط لوله پلی اتیلن، با استفاده از آزمایش‌های بطری انجام شد. در این آزمایش، لوله پلی اتیلن با آب بسیار تمیز پر شد و در یک محلول اشباع حلال که نشاندهنده یک آلودگی بالقوه بود غوطه ور شد. علاوه بر این، آزمایش های انتشار هلیوم نیز انجام شده است. این آزمایش ها برای تعیین راه ها و فرایند انتشار مواد آلاینده از طریق یک جزء خاص مورد استفاده قرار گرفتند.
تأیید مقاومت خطوط لوله پلی اتیلن در برابر انتشار مواد آلاینده، توسط مؤسسه KIWA، که یک مؤسسه بین المللی معتبر برای صدور گواهینامه سیستم های آب آشامیدنی در هلند است، انجام شده است.
نتایج بدست آمده از این دو آزمایش ثابت می کند که لایه آلومینیومی قرار داده شده در اطراف لوله پلی اتیلن، یک سد قابل اعتماد در برابر انتشار مواد آلاینده به مدت بیش از 100 سال خواهد بود.
لوله های پلی اتیلن تقویت شده برای کاربردهای فشار بالا
فشار عملکرد لوله های پلاستیکی توسط استحکام طولانی مدت مواد محدود می شود. اگرچه حداقل مقاومت مورد نیاز (MRS) لوله پلی اتیلن، در طول 50 سال گذشته از 5 مگاپاسکال به 10 مگا پاسکال افزایش یافته است، حداکثر فشار کاری لوله های پلی اتیلن نوع 100 PE، که امروزه بکار می روند، bar25 است (7،4 ضریب ایمنی 1،25).
لوله های پلی اتیلن چند لایه با لایه های تقویت کننده از الیاف پلی استر یا بافت های با نام تجاری کولار (Kenlar) قادر به افزایش استحکام لوله های پلاستیکی و در نتیجه افزایش سطح فشار این نوع لوله ها تا بیش از bar100 هستند.
شکل 10- RTP سولوفورس (منبع: طول عمر لوله پلی اتیلن)
با این حال، نه تنها از لایه های تقویت کننده می توان برای افزایش استحکام لوله پلی اتیلن استفاده کرد، بلکه ماده پلیمر می تواند بهینه سازی استحکام و پایداری لوله پلی اتیلن را با ادغام هوشمند سازه های جهت دار امکان پذیر کند.
نظارت دائمی
فاضلاب و سایر سیالات حیاتی، به طور عمده در خطوط لوله زیرزمینی منتقل می شوند. وضعیت یک خط لوله مدفون را نمی توان به صورت بصری ارزیابی کرد و همچنین، نمی توان به طور دائم از نظر نشت بر آن خط لوله نظارت کرد. بنابراین، تعیین اینکه یک خط لوله مدفون آسیب ندیده است و می تواند عملکرد خود را بدون محدودیت انجام دهد، کار ساده ای نیست.
فراتر از این، جستجوی نشت در یک خط لوله ای که از قبل آسیب دیده است، در عمل، یک فرایند بسیار گران است. در بیشتر موارد، کانال مربوط به نصب لوله باید مجدداً با استفاده از تجهیزات سنگین حفاری شود، و انجام این کار، عملی است که اغلب در ابتدا در موقعیت اشتباه انجام می شود. فراتر از این، این روش بسیار زمان بر است و در نهایت هزینه های هنگفتی را به همراه دارد. علاوه بر این، با توجه به وسیله ای که حمل می شود، ممکن است خطر جدی برای محیط زیست نیز ایجاد شود.
لوله‌های پلی اتیلن با روکش سه لایه ویژه با یک لایه آلومینیومی رسانای الکتریکی، که بین یک لوله پلی‌اتیلن تحت فشار و یک پوشش محافظ به صورت یکپارچه شده‌اند، می‌توانند به‌طور دائم از نظر نشت و در صورت آسیب‌دیدگی، از نظر محل نشت آن کنترل شوند. این یک روش بسیار مقرون به صرفه است و قابلیت اطمینان فوق العاده ای را برای مشتریان و پیمانکاران فراهم می کند، و به عنوان مثال، در کارخانه های صنعتی که در آن مواد خطرناک برای محیط زیست حمل می شود، و همچنین، برای تخلیه فاضلاب از مناطق استخراج آب آشامیدنی مورد نیاز است. علاوه بر این، می توان از این نوع لوله های پلی اتیلن برای نصب ایمن خطوط لوله حیاتی مانند خطوط پلی اتیلن برای انتقال گاز با فشار بالا، با استفاده از روش نصب بدون حفر کانال، استفاده کرد.
شکل 12- لوله پلی اتیلن چند لایه با سیستم نظارت یکپارچه شکل 11- نظارت بر خط لوله دائم
در لوله پلی اتیلن با پوشش محافظ آلومینیوم، یک جریان الکتریکی به لایه آلومینیوم اعمال می شود و مقاومت در برابر تماس وارد شده در خاک، اندازه گیری می شود. اگر لوله پلی اتیلن آسیب ببیند، می توان از تغییر مقاومت الکتریکی برای نظارت دائمی بر خط لوله پلی اتیلن در صورت نشت نمودن آن استفاده کرد. مکان بعدی نصب لوله پلی اتیلن نیز با استفاده از پشته های خاک، بوسیله حسگر (سنسور) مورد بررسی قرار می گیرد. اگر کابل با سنسورها در کنار خط لوله پلی اتیلن گذاشته شود، به محض وقوع آسیب، می‌توان محل آسیب ایجاد شده در لوله پلی اتیلن را با دقت 10 سانتی‌متر نشان داد. این روش، زمانی مناسب است که سطح زمین بالای خط لوله کاملاً آب بندی شده باشد و پس از آن امکان وارد شدن پشته های خاک به محل نصب لوله پلی اتیلن وجود نداشته باشد.
به طور خلاصه، می توان گفت که این سیستم، نظارت مستمر بر لوله پلی اتیلن، را فراهم می کند و علاوه بر آن، امکان تعیین محل آسیب، لوله پلی اتیلن را امکان پذیر می کند.
خلاصه
مواد پلاستیکی مدرن و ساختارهای لوله چند لایه پلی اتیلن، طراحی و تطبیق لوله ها را با چالش برانگیزترین نیازها ممکن می سازد. همچنین، با استفاده از لوله های پلی اتیلن، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه با افزایش ایمنی بیشتر، و همچنین، انجام فناوری های بدون حفاری برای نصب لوله های پلی اتیلن، قابل تحقق است. اثبات یکپارچگی خط لوله پلی اتیلن، نیز اطمینان لازم را به اپراتور خط لوله می دهد.
امکان نظارت دائمی، راه را برای استفاده از لوله‌های پلاستیکی پلی اتیلن، در کاربردهای جدید بسیار منطقی و سخت باز می‌کند. بنابراین کاربردهای جدید در زمینه انتقال مایعات و گازها، توسط ساختارهای لوله پلی اتیلن هوشمند فراهم شده است و به طور مداوم بازارهای جدیدی را ایجاد می کنند.
یکی از آخرین حوزه‌های محفوظ برای کاربرد مواد سنتی در لوله کشی، کاربردهای فشار بالا برای لوله های پلاستیکی با استفاده از تقویت‌کننده‌های هوشمند با الیاف پلیمری بسیار جهت‌دار مانند الیاف با نام تجاری کولار (Kevlar) است. مطمئناً تعداد زیادی از لوله های ترموپلاستیک تقویت شده جدید (RTP) نیز در حال توسعه هستند. چندین کاربرد جدید نیز در آینده در زمینه استفاده از لوله های پلی اتیلن دارای پوشش محافظ، قابل پیش بینی است.