لـولـه هـای تک لایه پلی پروپیلن

مقدمه

پلی پروپیلن:

فرمول شیمیایی آن –[CH2-CH(CH3)]n– می‌باشد. پلی پروپیلن یکی از پرمصرف‌ترین و اساسی‌ترین پلیمرهای مورد استفاده در دنیا میباشد.

پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتاً ملایم ودر حضور کاتالیست معروف زیگلر – ناتا انجام می‌شود. وجود این کاتالیزور، پلیمری به صورت ایزوتاکتیک را تشکیل می‌دهد که قادر به متبلور شدن تا حدود ۹۰ درصد می‌باشد.

پلی پروپیلن بر 3 نوع است:

هوموپليمــرهاي پروپيلن (نوع 1، PP-H100 ) و كو پليمرهاي دسته اي پروپيلن ¹  (نوع 2، PP-B80 ) و كو پليمرهاي بي نظم پروپيلن ² (نوع3،PP-R80  ) مي باشند0 لوله هاي متشكل از مواد پلي پروپيلن نوع 1 و نوع 2 براي انتقال آب سرد و نوع 3 براي انتقال آب سرد و گرم ساختمان كاربرد دارد .

هموپلیمر PP یک سیستم دو فازی است، زیرا حاوی مناطق کریستالی و  آمورف است. ساختار غیر بلوری (آمورف)، از  پلی پروپیلن ایزوتاکتیک isotactic (همه گروه های متیلنی در یک طرف زنجیر) و  اتاکتیک  atactic(هیچ نظم خاصی در ترتیب گروه های متیلنی وجود ندارد) تشکیل شده است. پلی پروپیلن ایزوتاکتیک در مناطق آمورف قابل کریستاله شدن است، و به آرامی به مرور زمان تا حدی که ساختار آن اجازه دهد، متبلور می شود. میزان تبلور پس از تولید اولیه به آرامی در طول زمان افزایش یابد.

هموپلیمر PP عمدتا با نرخ جریان مذاب (MFR)  مشخص می شود و با افزایش افزودنی در  بازار در تولید  الیاف، فیلم، ورق، و  کاربردهای قالب گیری تزریقی مورد استفاده قرار می گیرد.

کو پلیمر PP در حقیقت یک رندوم کوپلیمر است که از کو پلیمر اتیلن/پلی پروپیلن  تشکیل یافته است. این کو پلیمر از کو پلیمریزاسیون پلی پروپیلن و مقدار کمی اتیلن (حدود ۷%) در یک راکتور تولید شده است. اتیلن کوپلیمریزه شده باعث تغییراتی در خواص و در نتیجه در کاربرد نهایی آن می گردد. این تغییرات باعث خواص ضربه ای بهتر، شفافیت بیشتر، خواص مه کمتر، کاهش نقطه ذوب و افزایش انعطاف پذیری محصول تولیدی می گردد.

شرکت Hoechst آلمان در کاتالوگ رسمی خود بیان داشته است که اولین PP تولیدی خود را در  سال 1962 بعنوان لوله آب با دمای 65 درجه سانتیگراد برای انتقال آب استخر آب درمانی با آب نمکدار در Sooden Allendorf ( نام روستایی در آلمان) مورد استفاده قرارداده است . این لوله ها روزانه حدود80 متر مکعب آب دارای Radon را از چاهی به عمق 35 متر به استخر مذکور منتقل می کنند این لوله ها که برای فشار اسمی 6 اتمسفر تولید شده اند هنوز وظایف خود را پس از گذشت ده ها سال به خوبی و بودن مشکل انجام میدهند.

معایب لوله های فلزی:

خوردگی از داخل و خارج: لوله های فلزی در برابر اکسیژن و املاح موجود در آب و خاک مقاومت کمی داشته و در مجاورت چنین عواملی ، دچار خوردگی می شوند که این امر باعث کاهش مقاومت در این نوع لوله ها شده و به شدت طول عمر آنها را کم می کند.

عدم شکل پذیری آسان: لوله های فلزی بدلیل استحکام در ساختار خود به راحتی به خم دلخواه در نیامده و  برای انجام چنین مواردی اتصالات متعدد مورد نیاز است.

ضریب هدایتی حرارتی زیاد: از دیواره لوله های فلزی، مقدار زیادی انرژی هدر می رود.

رسوب پذیری: به دلیل زبری زیاد جداره داخلی و جذب املاح آب توسط فلز در دیواره لوله ، رسوب تشکیل شده  که این امر باعث کاهش عمر لوله و همچنین افت فشار و کاهش جریان آب می شود.

افت فشار بالا: نا صافی سطح داخلی لوله های فلزی و همچنین به کارگیری اتصالات متعدد در این نوع لوله  کشی باعث افت فشار زیاد در جریان آب می شود که این مسئله باعث انتخاب لوله با قطر بزرگ جهت رفع افت فشار می گردد.

وزن زیاد: لوله های فلزی بدلیل وزن زیادی که دارند مشکلات متعددی را در حمل و نقل بوجود می آورند.

مشکلات نصب: وزن زیاد این لوله ها و عدم انعطاف پذیری آنها در عملیات لوله کشی ، مشکلات متعددی برای  مجری بوجود می آورد.

عمر کم: عمر مفید لوله های فلزی معمولا بین 10 تا 12 سال است . بنابراین پس از این مدت سیستم  تاسیساتی دچار مشکلاتی از قبیل پوسیدگی لوله ها ، ترکیدگی آنها و یا تغییر در رنگ و طعم آب خواهد شد. این عوامل منجر به تعویض سیستم تاسیسات می شود که هزینه جدید نسبت به هزینه اولیه بسیار بیشتر خواهد بود. همچنین این مشکل در بعضی موارد مانند ترکیدگی لوله ها منجر به خسارات دیگری از قبیل ریختن قسمت و یا کل ساختمان می شود که این امر علاوه بر اینکه باعث افزایش چشمگیر هزینه ها می گردد موجب کاهش آسایش فکری افرادی که در اینگونه ساختمانها زندگی می کنند خواهد شد زیرا هر زمان احتمال پوسیدگی و ترکیدگی لوله های به کار رفته در ساختمانهای خود را می دهند.

ویـژگـی لولـه هـای تک لایـه پلی پروپیلن لوله پویا

1. كاملاً بهداشتي به علت عدم ايجاد زنگ زدگی ، جرم گیری یا پوسیدگی و تغییر در تركيبات شيميايي آب.
2. مقاومت در برابر اسید ها و بازها
3. قابلیت تحمل فشار 10 اتمسفر جهت آب گرم 60 درجه سانتیگراد برای 49 سال، آب 80 درجه برای یک سال و آب 95 درجه برای 100 ساعت.
4. بسیار سبک تر از لوله های فلزی.
5. فاقد ناهمواری سطح داخلی، در نتیجه افت فشار بسیار ناچیز.
6. سهولت و سرعت در نصب.
7. حداقل طول عمر طبق استاندارد 50 سال.
8. عدم جذب رسوب و رسوب گذاري.
9. عدم انتقال صدا.
10. عدم تأثیر بر روی مزۀ آب از نظر تغییر بو ، مزه ، رنگ و …
11. عدم انتقال لرزش ناشی از مولدهای سرما و گرما به بخش های داخلی ساختمان.

مشخصات فنی لوله های پلی پروپیلن لوله پویا

واحد طول (kg/m)	دبی آب (l/m)	قطر داخلی (mm)	ضخامت (mm)	قطر خارجی (mm)
0.172	0.137	13.2	3.4	20
0.265	0.216	16.6	4.2	25
0.430	0.353	21.2	5.4	32
0.665	0.556	26.6	6.7	40
1.050	0.865	33.2	8.4	50
1.650	1.385	42.0	10.5	63
2.34	1.963	50	12.5	75

 

استانداردهای لوله پلی پروپیلن

ایزو – ISO

سازمان بین المللی استاندارد ISO کامل ترین استانداردها را در زمینه سیستم لوله کشی مواد پلی پرو پیلن تدوین کرده است .آخرین و جامع ترین استاندارد این سازمان  در این ارتباط  ISO 15874  است، که کلیات  سیستم لوله کشی پلی پرو پیلن در مصارف آب سرد و گرم ساختمان و همچنین مصارف غیر خانگی تحت  فشار در دمای بالا را در خود گنجانده است . تعاریف و نشانه های مورد استفاده، اختصارات و همچنین طبقه بندی شرایط کاربری (5 رده کاربری) در این قسمت عنوان شده است.

ISO15874-2
در بخش دوم استاندارد ISO 15874 جداول لگاریتمی عمر – دما فشار  برای انواع لوله های پلی پروپیلن ارائه شده است . اندازه (قطر، ضخامت، تلُرانس) بر اساس فشار طراحی، ملزومات مربوط به خصوصیات مکانیکی و همچنین نشانه گذاری ذکر شده است.

ISO15874-3
این بخش از این استاندارد در خصوص اتصالات مورد استفاده در سیستم لوله کشی پلی پرو پیلن    می باشد. ابعاد، اندازه ها، خصوصیات مکانیکی مورد نیاز و حداقل اطلاعات حک شده بر روی اتصالات در این قسمت عنوان شده است.

DIN

استاندارد DIN آلمان در دو قست بطور اختصاصی الزامات سیستم لوله کشی پلی پرو پیلن را بیان می کند.

استاندارد  DIN8078 (شرایط‌ آزمایش‌ لوله‌های‌ پلی‌ پروپیلن):

ملزومات کلی و روش انجام تست های مرتبط با لوله های پلی پرو پیلن نوع H,B,R بیان میکند . شرایط ظاهری ، ابعاد و اندازه ، مقاومت خزشی ، جداول عمر، فشار ، بازگشت حرارتی مورد نیاز برای لوله در این استاندارد ذکر شده است.

استانداردDIN8077( استاندارد ابعاد لوله‌های‌ پلی‌ پروپیلن):. ابعاد ، ضخامت و جرم لوله ها از قطر 10 تا 1600 ميلی متر همراه با تلورانس قطر خارجی و تلورانس دایره ای بودن و تلورانس جداره و فشار کاری و نحوه نشانه گذاری در این استاندارد ذکر شده است.

استاندارد ملی ایران

استاندارد ملی ایران به شماره 6314 در ارتباط با سیستم لوله کشی آب سرد و گرم و داغ لوله های پلی پرو پیلن است . منبع اصلی این استاندارد DIN8078 , ISO 15674 و DIN 8077 می باشد.

بخش اول استاندارد 2-6314 ویژگی لوله های پلی پروپیلن را بیان می کند. در این قسمت روابط ، منحنی های عمر، فشار ، دما ، مشخصات ظاهری ، هندسی و مکانیکی مورد نیاز و نحوه نشانه گذاری شرح داده می شود.

استاندارد 3-6314 ملی ایران بطور کامل  اندازه ها و تلُرانس ها و تست های لازم برای اتصالات پلی پرو پیلنی را شرح میدهد.

ASTM

سازمان تست مواد آمریکا در رابطه با سیستم لوله کشی پلی پروپیلن، استاندارد  ASTM را منتشر کرده است. در این استاندارد از استاندارد  DIN و ISO استفاده شده است.

استاندارد ASTMF-2389 آمریکا الزامات مورد نیاز برای سیستم لوله کشی پلی پرو پیلن نوع سوم مورد استفاده برای آب سرد و گرم را ذکر کرده است. خصوصیات مواد مورد استفاده، الزامات محصولات شامل : ظاهر، ابعاد، تلُرانسها، خصوصیات فیزیکی و مکانیکی و نحوه نشانه گذاری توضیح داده شده است.

طول عمر لوله و اتصالات تک لایه

در استاندارد DIN 8075 شاخصي به نام هوپ استرس (Hoop stress ) معرفي گرديده كه بيانگر تنش وارده به جداره لوله ناشي از فشار وارده از طرف آب مي باشد كه با توجه به اين شاخص مي توان عمر مفيد لوله را در درجه حرارت و فشار معين محاسبه كرد.

نمودار طول عمر لوله های تک لایه

 

 

 

مشخصات لوله و اتصالات شرکت لوله پویا

الف- علامت گذاری روی لوله ها:

بر روی لوله ها علاوه بر درج آرم پويا POOYA PIPE  قطر خارجی و ضخامت لوله بر اساس استاندارد ملی ایران و استاندارد8077 DIN  و نوع مواد اولیه نیز درج مي گردد .

ب- علامت گذاری روی اتصالات :

بر روی اتصالات نیز آرم پويا   POOYA PIPE و سایز اتصال و علامت ویژه مواد اولیه  PPRC درج مي گردد.

ج- طول لوله ها :

لوله ها معمولاً در طول 4 متری تولید می شوند . تولید لوله ها با طول های بیشتر و کمتر درصورت سفارش انبوه امکان پذیر می باشد .

د- تعداد لوله و اتصالات در هر بسته :

تعداد لوله و اتصالات موجود در هر بسته، از جدول معینی تبعیت می کند . در سفارشات انبوه، تعداد و نوع بسته بندی بنا به درخواست مشتری قابل تغییر است .

ه- قطر و فشار اسمی لوله ها :

در حال حاضر لوله ها با فشار طراحی 10 بار از قطر 20 تا قطر 75 میلیمتر تولید می شوند. .

و- قطر و فشار اسمی و انواع اتصالات :

اتصالات پويا مانند لوله از قطر 20 تا 75 میلیمتر تولید می شود . برخی از اتصالات از نوع تلفیق شده با قطعه برنجی رزوه دار یا اصطلاحاً دنده برنجی می باشد، از این نوع اتصالات جهت وصل شیرآلات فلزی و یا اتصال به لوله کشی فلزی استفاده می شود.  فشار طراحی اتصالات 10 بار  می باشد.

 

 

 

کنتـرل کیفیـت

در شرکت بَسپار گستر پویا کیفیت به دو صورت ذیل  کنترل می گردد:

الف : کنترل کیفیت سیستم از طریق  ISO 9001

ب: کنترل کیفیت فرایند تولید  از طریق استانداردهای DIN-  ASTM- ISO–  ISIRI

الف : کنترل کیفیت سیستم

کليه فعالیت های شرکت بَسپار گستر پویا توسط سیستم مدیریت ISO 9001   تحت کنترل کیفیت قراردارد. فعالیت های تولید، کنترل کیفیت  کالیبراسیون، بسته بندی، انبار، فروش، بازرگانی، و ارتباطات اداری شرکت با این سیستم تطبیق داشته و شرکت TUV NORD ،گواهی تضمین کیفیت مدیریت تولید را به شرکت بَسپار گستر پویا اعطا نموده است .

بر اساس این استاندارد هر سال 2 بار کنترل و ممیزی داخلی و 1 بار کنترل و ممیزی خارجی توسط نماینده شرکت TUV NORD صورت می پذیرد.

ب: کنترل کیفیت محصولات:

کنترل کیفیت قبل تولید (آزمایش روی مواد اولیه)

• آزمایش دانسیته مطابق با استاندارد ISO1183
• آزمایش شاخص جریان مذاب (MFI) مطابق با استاندارد ISO 1183
• اندازه گیری میزان رطوبت
• بازرسی و کنترل اتصالات برنجی از لحاظ ابعاد ، جنس و شکل ظاهری

 

خاصیت	واحد	استاندارد	مقدار مجاز
شاخص جریان مذاب	g/10 min	ISO 1133	MAX 0.5
دانسیته	g/ cm3	ISO 1183	≈0.897
استحکام کششی	N/mm2	ISO 527/1+2	27≈
استحکام ضربه چارپی در دمای C° 30	Kg/m2	ISO 197	2.5≈
استحکام ضربه چارپی در دمای C° 23	Kg/m2	ISO 197	نبایستی بشکند

کنترل کیفیت در حین و پس از تولید:

كنترل فرایند تولید تأثیر بسزایی بر کیفیت محصول نهایی دارد. کنترل دقیق پارامترهای تولید، سبب بهبود کیفی محصولات می گردد. کلیه عوامل توسط تکنسین ها و مهندسین ناظر خط تولید بطور پیوسته کنترل می گردد . در ذیل اهم پارامتر های این قسمت و برخی از تست ها ذکر شده است .

• تـوزیـع دمـا
• سرعـت چرخـش مارپیـچ
• زمان اقامت مواد در اکسترودر
• سـرعت کشـش
• عملیات مارک زنـی
• بـرش
• شکـل ظاهـری

 

• تست ابعاد حین تولید ، پس از تولید و حین بسته بندی انبارش بر اساس DIN 8077
• تست طول عمر در برابر حرارت و فشار (خزش) همزمان با تولید و پس از تولید بر اساس DIN 1988 T2
• تست ضربه حین تولید و پس از آن بر اساس ISO 197
• تست بازگشت حرارتی همزمان با تولید و پس از آن
• تست چشایی همزمان با تولید و پس از آن
• تست عبور نور (OPACITY) مطابق با استاندارد ASTM D1003 و ISO 7686

علاوه بر آزمایشهای مذکور که به صورت روزانه توسط پرسنل واحد کنترل کیفیت صورت می گیرد آزمایشهای متنوع دیگری هم بطور دوره ای توسط مراکز دیگر از جمله اداره استاندارد و تحقیقات صنعتی، وزارت بهداشت  انجام می گیرد.

آزمایشگاه بخش کنترل کیفیت

اين آزمايشگاه با هدف تعيين کيفيت محصولات پليمري نظير لوله های پليمري مورد استفاده در سيستم آبرساني و گرمايشي راه اندازي شد. در بيان قابليت برخی از دستگاههاي آزمايشگاه مي توان به موارد ذيل اشاره کرد:

ترازوي ديجيتال همراه با کيت چگالي:

 اندازه گيري جرم دقيق مواد در آزمايشگاه از اهميت ويژه اي برخودار است. دقت ترازوي مورد استفاده در ايـن آزمايشگاه بسیار دقیق   مي باشد. از جمله کارآيي اين ترازو اندازه گيري دانسيته مواد است.

آون:

اين دستگاه جهت انجام آزمون بازگشت حرارتي لوله هاي مختلف و خشک کردن مواد استفاده مي شود.

کلد انکوباتور:

دستگاه کلد انکوباتور جهت آماده سازی نمونه ها برای تست ضربه در دمای استاندارد صفر درجه و مدت یک ساعت استفاده میشود.

کوره:

جهت سوزاندن مواد و تعیین ترکیب درصد و آنالیز آنها استفاده میشود.

سختی سنج(SHOR A&D):

جهت تعیین میزان سختی پلیمر استفاده میشود. و ملاک آن میزان فرو رفتن یک سوزن با ابعاد استاندارد در پلیمر با وزنه استاندارد و در دمای مشخص میباشد.

:MFI

اين دستگاه جهت تعيين شاخص جريان ذوب مواد پليمري استفاده مي شود. از پارامترهاي اين دستگاه نيرو ، دما و زمان       مي باشد . ميزان روان شدگی ماده در اثر اعمال نيرو و دماي مشخص در بازه زماني معين ، تعيين کننده ميزان MFI  ماده مي باشد.

دستگاه آزمون ضربه:

از ديگر خواص مکانيکي , استحکام مواد , در برابر ضربه است دستگاه ضربه موجود در آزمايشگاه از نوع چارپی با قابلیت تنظیم نيروي پاندول مي باشد.

دستگاه   :Opacity

تعیین میزان عبور نور از لوله های پلی پروپیلن که طبق استاندارد ASTM D1003  و ISO7686 میزان آن می بایست کمتر از  2/0 درصد باشد.

دستگاه آزمون فشار با مخزن آب:

 آزمون فشار يکي ديگر از معرف هاي تعيين خواص مکانيکي لوله پليمري است. پارامترهاي اين آزمون دما ، فشار و زمان مي باشد . اين دستگاه قابليت انجام آزمونهاي فشار هيدروستاتيک کوتاه مدت ، بلند مدت ، و همچنين آزمون ترگيدگي ناگهاني لوله را دارا مي باشد.

تست فشار هیدرو استاتیک لوله ها و اتصالات یکی از مهمترین تست های محصولات می باشد

که یکـی از ملزومات استـاندارهایASTMF 2389 ,DIN 8078 ,ISO 15874 ,ISIR 6314 است.

برای انجام این تست نمونه مطابق با استاندارد تهیه شده، سپس در محفظه ای که توسط آب با دمای مشخص پر شده است، قرار می گیرد. در ادامه، مجموعه توسط دستگاه فشار هیدرو استاتیک به فشار مشخص می رسد ..

روش انجام این آزمون مطابق با استانداردهای EN 921,ISIRI 7175  می باشد . در این روش لوله ها طبق جدول زیر تحت تست فشار قرار می گیرد. در هر حالت 3 نمونه مورد تست قرارمی گیرد . درصورتی که همه نمونه ها بعد از زمان آزمون بدون ترکیدگی و شکست باشند ، این آزمون مورد قبول است.

فشـار (بـار)	دمـا (درجه سانتی گراد)	زمـان آزمون(ساعت)	توضیحات
65	20	1	روزانه
18	95	22	دوبار در هفته
16	95	165	هفته ای