أصبحت أنابيب الغاز المصنوعة من البولي إيثيلين (PE) خلال العقود الثلاثة الماضية الخيار الأول للعديد من شركات توزيع الغاز الحضرية والصناعية. إن مرونتها الذاتية، ومقاومتها اللافتة للتآكل، ووزنها الخفيف، وإمكانية تنفيذ لحام انصهاري متجانس جعلت هذا النظام بديلاً مناسبًا للأنابيب الفولاذية الكربونية والحديد الزهر. من الناحية الكيميائية، يُعدّ البولي إيثيلين بوليمرًا حرارياً بسلسلة خطية بسيطة، ويُقسَّم إلى درجات مختلفة تبعًا للكثافة وتوزيع الوزن الجزيئي. يشير الشريط الأصفر أو لون الأنبوب الأصفر عادةً إلى استخدامه في خطوط تغذية وتوزيع الغاز الطبيعي ذات الضغط المنخفض إلى المتوسط.
بِنْية المادة والدرجات الشائعة
يُورَّد البولي إيثيلين المستخدم في بنية شبكات الغاز أساسًا بدرجتين: PE80 وPE100. تمتلك درجة PE80 كثافة أقل وقوة نسبية أدنى، لكنها ما تزال واسعة الاستخدام في مشاريع المدن بسبب سهولة التشغيل؛ بينما تؤمّن درجة PE100، بكثافتها الأعلى وبنيتها البلورية الأكثر تماسُكًا، مقاومة هيدروستاتيكية أفضل عند الضغوط الأعلى وتغيرات درجة حرارة الجو. تلعب البنية المزدوجة (لامتبلور–بلوري) مع وجود مضادات الأكسدة المستقرة دورًا مهمًا في العمر التصميمي البالغ 50 سنة لهذه الأنابيب.
المعايير الدولية والوطنية ذات الصلة
أهم الوثائق الفنية لأنابيب PE المستخدمة للغاز هي:
- ISO 4437-1 إلى ISO 4437-5: متطلبات المواد الخام، أبعاد الأنابيب، الوصلات، طرق الاختبار، ومواصفات النظام.
- EN 1555 (الاتحاد الأوروبي): مكافئ أوروبي لمعايير الأيزو مع تفاصيل خاصة حتى ضغط 10 بار.
- ASTM F2619 (أمريكا الشمالية): متطلبات الأنابيب والوصلات وفق قياسي IPS وCTS مع مؤشر نسبة الأبعاد DR.
- المعيار الوطني الإيراني 11233 وتعليمات الشركة الوطنية للغاز: تشمل تصنيف الضغط، اختبار الصدم، وهوامش الفشل.
الخصائص الميكانيكية والأدائية
من أبرز الخصائص الميكانيكية لهذه الأنابيب: مقاومة الزحف طويلة الأمد، انخفاض معامل الصدم عند درجات الحرارة المنخفضة، تحمّل الانحناء دون توليد تشققات إجهادية، ومقاومة تآكل مناسبة في المسارات الترابية المحتوية على جسيمات حادة. يؤدّي السطح الداخلي الأملس ومعامل الاحتكاك الهيدروليكي المنخفض إلى تقليل فقد الضغط وإتاحة اختيار قطر أصغر للتدفق نفسه.
طرق التصنيع وضبط الجودة
يُعدّ البثق المستمر بقالب حلقي قياسي مع نظام تبريد تدريجي الأسلوب الأكثر شيوعًا للإنتاج. يُجرى الضبط البُعادي عبر حلقات قياس ليزرية على الخط، وتُنفَّذ اختبارات خارجية مثل اختبار انتشار الشرخ السريع (RCP)، واختبار OIT، واختبار NCTL للتحقق من العمر الخدمي.
تقنيات الوصل
التقنيات الثلاث الأساسية للحصول على وصلات محكمة في شبكات غاز PE هي:
- اللحام وجهاً لوجه (Butt Fusion): صهر طرفي الأنبوب بشكل متجانس عند 225–210 °C مع تطبيق ضغط مُتحكَّم به حتى يتكوّن حُلْيَة موحَّدة.
- اللحام الكهربي بالوصلات (Electrofusion): استخدام وصلة تحتوي سلك مقاومة وتطبيق تيار مُضبَّط عبر RFID لمشاريع الصيانة أو المواقع الضيقة.
- الوصل الميكانيكي بالضغط: مناسب للإصلاحات الطارئة أو وصل المواد غير المتجانسة حتى ضغط تشغيل أقصاه 4 بار.
النطاقات البُعادية وفئات الضغط
القطر الخارجي (مم) سلسلة SDR11 – ضغط حتى 10 بار سلسلة SDR17.6 – ضغط حتى 6 بار السُّمك الأدنى (مم) الوزن التقريبي (كغ/م)
32 ✅ ✅ 3.0 0.43
63 ✅ ✅ 5.8 1.67
90 ✅ ✅ 8.2 3.77
160 ✅ ✅ 14.6 11.16
250 ✅ ✅ 22.7 27.19
ملاحظة: قيم السُّمك مطابقة للحدود الدنيا وفق ISO 4437-2 لمواد PE100 وعند درجة مرجعية 20 °C.
المقارنة مع الأنبوب الفولاذي وخيارات أخرى
مؤشر الأداء أنبوب PE أنبوب فولاذ كربوني أنبوب حديد زهر
مقاومة التآكل ممتازة (بلا طلاء) يتطلّب طلاءًا وحماية كاثودية متوسطة
المرونة عالية (نصف قطر انحناء 20–30×OD) منخفضة منخفضة جدًا
طريقة الوصل لحام حراري متجانس لحام قوسي أو مشابك فلنج مشابك وحشوات
تكلفة التركيب منخفضة لخفّة الوزن متوسطة إلى مرتفعة مرتفعة
قابلية التسرب طويلة الأمد منخفضة جدًا تعتمد على الفلنجات واللحامات متوسطة
عمر الإجهاد الدوري عالٍ متوسط منخفض
متطلبات تصميم شبكات توزيع الغاز
في الشبكات الحضرية منخفضة الضغط، تُراعى سرعة غاز حتى 10 م/ث والحد الأدنى لضغط النهاية 21 mbar. يُختار القطر بناءً على استهلاك ساعة الذروة Qn وبمقدار هبوط ضغط مسموح به 5% للفرع الرئيسي. تعتمد برمجيات الهيدروليك مثل Synergi Gas أو AFT Arrow أساسًا علاقة دارسي–فايسباخ لفقد الضغط، مع اعتبار خشونة مكافئة مقدارها 0.010 مم للبولي إيثيلين.
متطلبات التركيب والحفر واختبار الضغط
يُسمح بكلٍّ من الحفر المفتوح وطريقة الحفر الاتجاهي الأفقي (HDD)، على ألّا يقل نصف قطر الانحناء عن 25 ضعف القطر الخارجي. بعد التركيب، يُجرى اختبار تسرب هواء بضغط 150 kPa ثم اختبار هيدروليكي وفق ISO 4437-5.
الصيانة والتشغيل والإصلاح
لا تحتاج أنابيب PE عادةً إلى صيانة دورية أثناء التشغيل الاعتيادي؛ ومع ذلك، يُنصح بمراقبة النظام عبر تسجيل الضغط والحرارة وفحص بصري لوصلات اللحام الكهربي كل عامين. للإصلاحات الموضعية يُسمح باستخدام وصلات أربيل أو وصلات راتنجية ثنائية المكوّن حسب تعليمات شركة الغاز.
اعتبارات السلامة والبيئة
لا يحتوي البولي إيثيلين على معادن ثقيلة أو كلور أو مركّبات هالوجينية؛ لذا يمكن طحنه وإعادة تدويره بسهولة في نهاية عمره. إلا أنّه عند الحريق يُطلق دخانًا أسود مع هيدروكربونات خفيفة، ويجب مراعاة مسافات الأمان مع منشآت الجهد العالي. يجب فحص جميع الوصلات بكاشف تسرب الميثان قبل بدء التشغيل النهائي.
العمر الخدمي وإدارة نهاية العمر
تُقيَّم مدة خدمة أنابيب PE استنادًا إلى اختبار الانهيار بالزحف عند 20 °C ومبدأ القوة المطلوبة الدنيا (MRS). ومع معامل تصميم C=1.25 لدرجة PE100 يتحقق عمر 50 سنة عند 8 بار. بعد الخروج من الخدمة، يمكن إجراء الطحن الميكانيكي ثم إعادة البثق لصناعة أنابيب ذات أقطار صغيرة أو منتجات لصناعة السيارات.
الجوانب الاقتصادية
تحقق وفورات بنسبة 25–40% في تكلفة التركيب مقارنة بالأنابيب الفولاذية، وإلغاء الطلاء ومضادات الصدأ، وتقليل الحاجة للصيانة الدورية—كل ذلك يجعل كلفة دورة الحياة لأنبوب PE نحو نصف كلفة الفولاذ. يزداد الفارق في المشاريع الريفية ذات التربة الصلبة أو المسارات المنحدرة، إذ تُلغى كلفة نقل الأنابيب الفولاذية الثقيلة.
الحضور التجاري والسوق المحلي
في إيران، تعمل أكثر من 15 وحدة بثق مرخَّصة بموجب تصاريح الشركة الوطنية للغاز، وقد بلغت الطاقة الإنتاجية السنوية لأنابيب غاز PE نحو 120 ألف طن. تمتلك علامات تجارية معروفة مثل سِپِهر بوليمر، كيميا بنيان، آذرگُستر، وبارس بايب حصة كبيرة. تُؤمَّن المواد الأولية أساسًا من مجمّعي بتروكيماويات بندر إمام ومارون، مع نسبة مستوردة محدودة. يعتمد التوزيع على شبكات الوكلاء الإقليميين ومتاجر B2B الإلكترونية.
خدمات وعروض «تمام بها»
يوفّر متجر «تمام بها» المتخصص حزمة كاملة من أنابيب PE80 وPE100 بأقطار 20–250 مم، مع تسليم مباشر من مستودعات طهران وأصفهان لملاءمة احتياجات مقاولِي شبكات الغاز داخل إيران والمنطقة. إلى جانب التسعير الشفّاف، تُقدَّم خدمة القطع في موقع المشروع، وتوريد وصلات اللحام الكهربي، ودورات قصيرة للتدريب على لحام الوجهين (Butt Fusion) بما يلائم فرق العمل الميدانية.
