تُعَدّ وصلاتُ الانصهار الكهربائي من أكثر تقنيات وصل الأنابيب البوليمرية تقدّمًا، إذ تمزج بين تيار كهربائي مُتحكَّم به وتسخينٍ موضعي يذيب سطح الأنبوب ليُنشئ رابطةً متجانسة ومتكاملة. في هذه العملية تُولّد الملفاتُ المقاومية داخل القَبْلان الحرارةَ فور مرور التيار، ما يُليّن البولي إيثيلين على الحافتين في الوقت نفسه؛ وبعد التبريد نحصل على وصلةٍ عديمة الفواصل ومحكمة الإغلاق تماثل الأنبوب نفسه في المتانة الميكانيكية والهيدرواستاتيكية. ولهذا تُعدّ الانصهار الكهربائي الخيار الأول لشبكات نقل الغاز الطبيعي، وأنظمة توزيع مياه الشرب، وخطوط الصرف بالجاذبية وتحت الضغط، ومشروعات استخراج وحقن السوائل الكيميائية.
مبادئ التشغيل والمكوّنات الرئيسية
القَبْلان (الكوپلر): قطعة من بولي إيثيلين بدرجة PE100 أو أعلى، مُدمجٌ في جدارها ملفٌّ نحاسي معزول.
صندوق التحكم (Control Box): مزوّد طاقة ذكي يرسل 8–48 فولت بتيار ثابت أو نابض مُعدَّل إلى القَبْلان، ويُراقب في الوقت نفسه درجة الحرارة والزمن ومقاومة الدارة.
رمز تعريفي/باركود: يُطبع على كل وصلة، وتستخرج آلة اللحام منه الجهدَ والزمنَ المثاليَّين بحسب المقاس وSDR ودرجة حرارة المحيط.
أدوات التحضير: كاشطٌ ميكانيكي، مقياسُ أخدود، منظّفُ إيزوبروبانول، ومشابكُ محاذاة لضمان عدم تسبُّب الأكسيد أو الخدوش أو عدم الاتزان في إعاقة الارتباط الجزيئي.
خطوات التنفيذ
قطعٌ وتشطيفٌ دقيقان بمِقطَعٍ دائري أو مقصّ غيوتين؛ فالقطعُ المائل أو حافةٌ مهروسة يخلّان بتوزيع الحرارة المتجانس.
كشطٌ سطحي لطرفي الأنبوب بعمق 0.2–0.4 مم لإزالة طبقة الأكسيد والشوائب.
تنظيفٌ كيميائي بقطعة قماش خالية من الوبر ومحلول IPA 99%؛ يُمنع لمس السطح المكشوطة باليد.
الإدخال في القَبْلان وقفلُ المشابك؛ ويُحدَّد الحدّ الأدنى لعمق الإدخال بخطٍّ إرشادي على الوصلة.
توصيل الكابلات ومسحُ الباركود؛ تبدأ الآلة دورةَ اللحام وفق بيانات الباركود.
مرحلةُ التسخين؛ تُحوِّل المقاومة الأومية في الملف الحرارةَ بالتساوي إلى الحيّز الحلقي، فتتمازج المادتان المنصهرتان.
مرحلةُ التبريد مع إبقاء المشابك؛ لا يجوز تحريك الأنبوب حتى تهبط الحرارة دون 20°م.
فحصٌ بصري واختبار ضغط؛ يُعدّ انتفاخُ حبيبة البولي إيثيلين على الحافتين مؤشرًا على اكتمال الانصهار. بعدها يُجرى اختبار هيدرواستاتيكي أو هوائي وفق ISO 1167 أو EN 1359.
الميزات والتفوّق التنافسي
إحكامٌ بنسبة 100% وعمرٌ تشغيلي 50 سنة حتى ضغط 16 بارًا.
لا حاجة لمولّدات لهب كبيرة مع إلغاء خطر الشرر في الأجواء القابلة للانفجار.
إمكانية وصل أنابيب مختلفة الأقطار وأجزاء مُشكَّلة (أكواع، ثلاثيّات، محوّل فلنجي).
مقاومةٌ عالية للزلازل والانزلاقات الأرضية والهبوطات غير المتجانسة للتربة.
إمكانية تتبُّع بيانات اللحام لتوثيق المشروع (تسجيل بيانات).
توافقٌ كامل مع معايير IGS وASTM F1055 وDVS 2207.
الجدول 1 – مقارنة طرق وصل البولي إيثيلين الشائعة
الميزة/الطريقة الانصهار الكهربائي اللحام وجهاً لوجه القَبْلان الميكانيكي
مجال المقاسات القياسي 20–630 مم 63–2000 مم 20–315 مم
تحكمٌ آلي بالجودة نعم (باركود) لا لا
وصل أقطارٍ مختلفة نعم مع مخفِّض لا محدود
معداتُ الموقع خفيفة ومحمولة ثقيلة (هيدروليكية) متوسطة
الحساسية للبيئة منخفضة متوسطة منخفضة
الكلفة في المقاسات الكبيرة مرتفعة أقل متوسطة
العمرُ التصميمي ≥ 50 سنة ≥ 50 سنة 25–40 سنة
أنواع الوصلات ونطاق الاستخدام
قَبْلان مستقيم: الأكثر استخدامًا؛ مناسب لإصلاح الانقطاعات.
أكواع 45° و90°: لإدارة تغيّر الاتجاه في الشبكات الحضرية والمجمّعات البتروكيميائية.
ثلاثيّات متساوية ومخفضة: للتفرعات دون فقدٍ ملحوظ في الضغط.
محوّل فلنجي وغطاء طرفي: للاتصال بالصمامات المعدنية أو الخزانات أو للإغلاق النهائي.
مخفِّضٌ مُتَمركز: لتغيير القطر لتجاوز عوائق إنشائية أو لموازنة معدل الجريان.
الجدول 2 – تصنيف الضغط/المقاس لقبالين PE100
المقاس (مم) SDR11 (PN16) SDR17 (PN10)
20–125 ✔ ✔
140–250 ✔ ✔
280–400 ✔ —
450–630 — ✔
يشير الرمز ✔ إلى إنتاجٍ تجاري وتوافرٍ معتاد في السوق.
ضبط الجودة والاختبارات غير الإتلافية
حلّت طرائقُ الاختبار غير الإتلافي مثل الفحصِ بالموجات فوق الصوتية المصفوفية المحيطية (PAUT)، وقياسُ مقاومة الحلقة لاسلكيًا، واختبارُ الضغط المرحلي مع كشفِ التسرب بغازٍ متتبِّع، محلَّ القطعِ الإتلافي. هذه التقنيات ترفع موثوقية التشغيل وتُقلِّل كلفة وفترة التوقف. وفي مشاريع نقل الغاز الحامضي، يُجرى تقييمُ الإزاحة الجزيئية بتقنية FTIR لضمان عدم حدوث هشاشةٍ ناجمة عن H₂S.
المعامل الحرجة لنجاح اللحام
تعديل الجهد بحسب حرارة الجو؛ كل هبوط بمقدار 10°م يزيد زمن اللحام بنحو 10%.
البيضاويةُ القصوى المسموح بها قبل الكشط ≤ 1.5% من القطر الاسمي.
رطوبةٌ نسبية في الورشة أقل من 80%؛ فبخار الماء قد يُحدث فقاعاتٍ داخلية.
توافقُ المواد؛ لا يُسمح بدمج PE80 مع PE100 إلا إذا كانت الوصلةُ ذات طبقةٍ انتقالية.
فجوةُ التماس الحلقي أقل من 0.2 مم؛ يجب إبقاء المشابك مُغلقة حتى اكتمال التبريد.
التحديات البيئية وإدارةُ المخلفات
يجعل العنصرُ المعدني داخل القَبْلان إعادةَ تدوير الوصلة كاملةً أمرًا صعبًا؛ لذا يفصل المدوّرون المرخَّصون المعدنَ أولًا بالتحريض، ثم يُستخدم البولي إيثيلين النقي لصناعة أنابيب غير حرجة (مثل أغلفة الكابلات). إن تحسين تصميم العنصر وتقليل كتلة النحاس هما المسارُ الرئيس لخفض البصمة الكربونية في الجيل الجديد من القبالين. كما تُجرى أبحاثٌ على قبالين حيوية كهربائية من مزيج PLA/PE لإتاحة قابليةِ تحلُّلٍ جزئي.
مستقبلُ تقنية الانصهار الكهربائي
قبالين ذكية بتقنية RFID: تسجيل تلقائي لرقم المشروع والموقع GPS وتسجيل بياناتٍ مدمج لتعقّب عمر الخط.
أنظمة طاقة حركية: استعادةُ الحرارة المهدورة في القَبْلان وتحويلها إلى كهرباء لتغذية حساسات الضغط.
روبوتات تركيب داخل الشبكة: تنفيذ الكشط والتنظيف واللحام من داخل الأنبوب، خصوصًا للأقطار الحضرية الكبيرة، دون حَفْرٍ واسع.
مواد PE100-RC نانوية مُركّبة: مقاومة أعلى لنموّ الشقوق البطيء وتقليل سماكة الجدار، ما يعني وصلاتٍ أسرع وأخف.
نقاطٌ رئيسية للاختيار والشراء
مصداقيةُ الشهادات: تأكّد من وجود علامة جودة ISO 9001 وشهادة اختبار نمطي وفق EN 1555 أو EN 12201.
دقةُ الباركود: طباعة ليزرية واضحة مع رقمٍ تسلسلي تضمن تتبّع المنتج.
تغليفٌ مزدوج مقاوم للأشعة فوق البنفسجية: فالتعرّض المباشر للشمس يَقصُر عمر المادة.
دعمٌ فني من المُصنّع: وجود برنامجٍ لحساب زمن اللحام بحسب حرارة المحيط وقطر الأنبوب يقلّل مخاطر أخطاء المُشغّل.
توافقُ SDR بين الوصلة والأنبوب: تجاوزُ فرق فئة SDR واحدة يُركّز الإجهاد في موضع اللحام.
تمام بها — شريككم الموثوق في الانصهار الكهربائي
بوصفها مورّدًا معترفًا به لوصلات الانصهار الكهربائي، تُقدّم تمام بها مجموعةً كاملة من قَبْلان PE100 والأكواع والثلاثيّات من 20 إلى 400 مم مع شهادات أصالة. وللمقاولين والجهات الصناعية ومشغّلي المرافق في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، نوفر دعمًا فنيًا وتدريبًا عمليًا عبر فريقٍ هندسي خبير لضمان أعلى موثوقية تشغيلية لمشروعات نقل الموائع لديكم.
