تُعدّ أنابيب نقل المياه المصنوعة من البولي إيثيلين (PE) جيلًا جديدًا من خطوط نقل المياه، وبفضل خصائصها الفريدة أصبحت بديلًا مناسبًا للأنابيب المعدنية والخرسانية وPVC في شبكات الإمداد بمياه المدن والقرى والزراعة. إنّ المرونة العالية، والمقاومة الكيميائية والميكانيكية البارزة، والخفة، وإمكانية اللحام الموثوقة أدّت إلى استخدامها على نطاق واسع في المشاريع البنيوية والصناعية.
التاريخ وتطور مواد البولي إيثيلين في أنظمة إمداد المياه
بدأت الأبحاث على البولي إيثيلين منذ خمسينيات القرن العشرين بهدف إنتاج أنابيب خفيفة ومتينة. كان الجيل الأول (PE32) مناسبًا لضغوط منخفضة فقط؛ ومع تطوير راتنجات HDPE في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي تم تقديم فئات PE80 ثم PE100. هذا التطور رفع الإجهاد المسموح به وقلّل سماكة الجدار وبالتالي خفّض الوزن والكلفة النهائية لخطوط الأنابيب. اليوم تتيح مواد PE100-RC، بفضل مقاومتها لنموّ الشقوق السريع، حتى عمليات مدّ الأنابيب دون خنادق وبدون حفر.
أنواع أنابيب البولي إيثيلين المخصصة لإمداد المياه والأكواد القياسية
تُصنَّف المعايير الدولية مثل ISO 4427 وDIN 8074 وINSO 14427 أنابيب مياه البولي إيثيلين وفق نسبة الأبعاد القياسية (SDR). كلما صغر رقم SDR زادت سماكة الجدار وارتفع ضغط التشغيل.
| تصنيف المادة (MRS) | فئة الضغط الاسمي (PN) | SDR | سماكة الجدار (مم) لقطر خارجي 110 مم | أقصى ضغط تشغيل لماء عند 20 °م (بار) |
|---|---|---|---|---|
| PE80 | PN 10 | 17 | 6.6 | 10 |
| PE100 | PN 12.5 | 13.6 | 8.1 | 12.5 |
| PE100 | PN 16 | 11 | 10.0 | 16 |
| PE100-RC | PN 20 | 9 | 12.3 | 20 |
ملاحظة: في تصميم الخطوط الطويلة يجب أخذ فقدان الضغط ودرجات الحرارة حتى 40 °م بعين الاعتبار؛ ولدرجات أعلى من 40 °م يُطبّق معامل خفض للضغط.
مزايا أنابيب البولي إيثيلين مقارنة بالمواد الأخرى
- مرونة عالية: نصف قطر الانحناء الأدنى حتى 20× من القطر الخارجي يسمح بالتمديد في المسارات المتعرجة.
- مقاومة كيميائية ممتازة: مقاومة لمعظم الأحماض والقواعد والترب العدوانية؛ لذا فهي خيار آمن للترب الغنية بالكبريتات أو الحمضية.
- توصيلات محكمة بلا تسريب: تقنيتا اللحام طرف-إلى-طرف واللحام الكهربائي (Electrofusion) تؤمّنان وصلة متجانسة بإحكام 100%.
- وزن خفيف: ما يعني نقلًا أرخص وتركيبًا أسرع وبأيدي عاملة أقل.
- عمر تشغيلي يتجاوز 50 سنة: تُظهر الاختبارات الهيدروستاتية المعجّلة أن أنابيب PE100 تعمل نصف قرن ضمن شروط التصميم دون تراجع في الأداء.
- انخفاض الاحتكاك: خشونة سطحية (k ≈ 0.007 mm) تقلّل طاقة الضخ وتكاليف التشغيل.
- مقاومة للصدمات والزلازل: المرونة مع التوصيلات المتكاملة تُبقي النظام ثابتًا أمام اهتزازات التربة.
عملية التصنيع وضبط الجودة
بعد تجفيف حبيبات HDPE تدخل الماكينة اللولبية (الاكسترودر)، حيث تُذاب وتمتزج تجانسياً وتُدفع نحو رأس القالب. بعد تشكيل الأنبوب في مُعاير التفريغ، يُتحكَّم بالصدمة الحرارية في حوض ماء بارد لتقليل الإجهادات المتبقية. يقيس نظام ليزري على الخط القطرَ والسماكة باستمرار. تُجرى قبل إصدار شهادة التفتيش اختبارات هيدروستاتية لمدة 160 ساعة، واختبار الصدم (شاربي)، واختبار نمو الشق البطيء (SCG). وتتضمن وسمات الأنبوب اسم المصنع والتاريخ والمادة والقطر وSDR ورقم الوردية.
ملاحظات التصميم واختيار القياس
الخطوة الأولى تحديد التصريف التصميمي وفق الاستهلاك للفرد ومعامل الذروة. ثم باستخدام قانون هايزن-ويليامز أو دارسي-فايسباخ يُختار القطر الاسمي بحيث تبقى السرعة بين 0.6–2 م/ث. في الشبكات الحلقية أو الضخ لمسافات طويلة يُعدّ حساب فقدان الضغط الكلي أساسيًا لتحسين قدرة المضخة.
| القطر الخارجي (مم) | المساحة الفعالة (سم²) | التصريف عند سرعة 1 م/ث (ل/ث) | طول اللفّة القياسي (م) |
|---|---|---|---|
| 40 | 11.0 | 11 | 400 |
| 63 | 27.8 | 28 | 300 |
| 90 | 57.0 | 57 | 200 |
| 160 | 201 | 201 | 100 |
| 250 | 491 | 491 | طول مستقيم 12 م |
أساليب التوصيل والتركيب
- لحام طرف-إلى-طرف (Butt Fusion): بعد تسوية السطوح وتسخين الطرفين إلى 220–230 °م يُضغطان تحت ضغط مُتحكَّم به، ومع التبريد المتجانس تتكوّن وصلة قوية ومتصلة.
- اللحام الكهربائي (Electrofusion): الأكمام المزودة بملف نحاسي تُذيب المقاطع بالتيار لتشكّل حلقة بلا فواصل؛ مثالية للصيانة والأماكن الضيّقة.
- وصلات الضغط: للقياسات الصغيرة والأنظمة المؤقتة أو الزراعية؛ سريعة التركيب ولا تحتاج أدوات خاصة.
إرشادات التركيب
- يجب أن يكون مهد الأنبوب خاليًا من الحجارة الحادة، مع طبقة رمل ناعمة بسماكة لا تقل عن 10 سم.
- يُنصح بغطاء ترابي أدناه 80 سم للخطوط المدفونة داخل المدن، و120 سم تحت الطرقات العابرة.
- للحماية من الأشعة فوق البنفسجية للخطوط الظاهرة، يُستخدم مُركّب أسود يحتوي على 2–2.5% من أسود الكربون ضمن الراتنج.
ملاحظات التشغيل والصيانة
يضمن فحص التوصيلات دوريًا، وضبط ضغط الصدمة للمضخات، وطرد الهواء في الخطوط الطويلة إطالة عمر الشبكة. عند حدوث شق موضعي، يُقطع الجزء المتضرر ويُستخدم كمّ لحام كهربائي كحل سريع وموثوق. يجب تجنّب القطع الساخن باللهب المباشر لأنه يسبب شيخوخة حرارية للراتنج ويقلّل المتانة الموضعية.
التطبيقات في المشاريع الحضرية والريفية والصناعية والزراعية
- توزيع مياه الشرب الحضري: تقليل التسرب وخفض فاقد المياه غير الإيرادي (NRW).
- خطوط النقل الريفية: إمكانية اللف حتى 160 مم تقلّل عدد الوصلات وتُسرّع التنفيذ.
- أنظمة الري المضغوط: الخفة والمرونة العالية تسهّل الحركة في الحقول.
- صناعات الأغذية والأدوية: خاملة للطعم والرائحة ومقاومة للمنظفات القلوية.
- مشاريع تحلية ساحلية: تتحمل البيئة المالحة المسببة للتآكل وتناسب مخارج البحر (Marine Outfall).
الأثر البيئي وإعادة التدوير
البولي إيثيلين قابل لإعادة التدوير 100%، ويمكن بعد نهاية العمر التشغيلي طحنه واستخدامه مادةً أولية لمنتجات غير مضغوطة. كما يستهلك تصنيعه طاقة أقل ويُطلق غازات دفيئة أقل مقارنة بالأنابيب المعدنية. أثناء التشغيل يعني انخفاض التسرب والاحتكاك توفيرًا في المياه والطاقة.
الشراء من تمام بها
تقدّم مجموعة تمام بها التجارية، بوصفها أحد المورّدين الموثوقين لراتنجات وأنابيب مياه البولي إيثيلين في إيران، تشكيلةً واسعة من منتجات PE80 وPE100 بشهادات وطنية ودولية معتمدة. ومن خلال الاستشارة الفنية قبل الشراء وخدمات اللحام واختبارات الضغط في الموقع، تُسهّل تنفيذ مشاريع إمداد المياه للمقاولين والمالكين—وتخدم عملاء في إيران ودول الشرق الأوسط.
