وصلات بولي إيثيلين

تُعدّ وصلات البولي إيثيلين عقدًا استراتيجية في شبكات الأنابيب، وتؤدي دورًا يتجاوز مجرد «لصق أنبوبين»؛ فهذه الأجزاء الصغيرة تضمن السلامة وطول العمر والعائد على الاستثمار في المشاريع التي تمتد من نقل الموائع الحيوية إلى تحريك اللبيدات الكاشطة. وخلال العقد الأخير ومع تطوّر الدرجات الجديدة مثل PE100-RC، تبدلت متطلبات التصميم والتصنيع وضبط الجودة لهذه الوصلات وخضعت لمعايير أكثر صرامة؛ لذلك فإن الفهم الدقيق للبنية والأنواع والمزايا وتحديات التنفيذ لوصلات البولي إيثيلين أمرٌ ضروري للمهندسين والمقاولين والمشغلين.

طبيعة وبنية البولي إيثيلين المستخدم في الوصلات

يُنتج البولي إيثيلين من درجة الأنابيب (HDPE) بوزن جزيئي عالٍ وتوزيع وزن جزيئي ضيق لتحقيق مزيج متزامن من المتانة وقوة الشد والمقاومة الكيميائية. وفي الوصلات تكون تراكيز الإجهاد في منطقة اللحام أعلى بكثير من جسم الأنبوب؛ لذا يستخدم المصنعون المرموقون راتنجات PE100 أو PE100-RC ذات مؤشر نمو الشق البطيء (SCG) لا يقل عن 8,760 ساعة في اختبار FNCT، ما يضمن قدرة الوصلة على مقاومة تشقق الإجهاد البيئي تحت دورات ضغط وحرارة طويلة الأمد.

الأنواع الشائعة لوصلات البولي إيثيلين

عمليًا، يستخدم المهندسون العائلات الخمس الآتية، وكل منها محسن لنطاقات محددة من الضغط والمقاس: لحام التصادم وجهاً لوجه (Butt-fusion)، اللحام الكهربائي (Electrofusion)، الوصلات الملولبة الميكانيكية، الوصلات المُفلنجة، والوصلات القوالبية الخاصة (Injection Fittings). ويتبع الاختيار الصحيح بين هذه العائلات قطر الأنبوب وضغط التصميم وظروف التشغيل وتوفر الطاقة أو معدات اللحام ومتطلبات الاختبار.

نوع الوصلة | القطر الإسمي (مم) | الضغط الإسمي (بار) | طريقة الإحكام | المعيار المرجعي | قابلية الإصلاح
لحام وجهاً لوجه | 63–2000 | 6 إلى 25 | اندماج سطحي كامل | ISO 21307, EN 12201-3 | صعب
اللحام الكهربائي | 20–630 | 4 إلى 25 | سلك تسخين داخل الكوبلن | ISO 8085-3 | متوسط
ميكانيكية ملولبة | 20–110 | 4 إلى 16 | حلقة إحكام/أورينغ | DIN 8076 | سهل
مفلنجة | 90–2000 | حتى 25 | حشية مطاطية | EN 1092-1 | سهل
قوالبية معززة | 400–1200 | حتى 16 | اندماج + نواة مركبة | مواصفات المُصنّع | صعب

عمليات التصنيع وضبط الجودة

تشمل المراحل الرئيسة قولبة الحقن أو التشغيل على الماكينات للأجزاء الأولية، والتسخين المسبق المتجانس، ولحام الوجوه أو إدراج عنصر اللحام الكهربائي، وأخيرًا الفحص غير الإتلافي (NDT). وفي المنشآت المتقدمة تُزوّد كل آلة لحام بذاكرة داخلية تخزن درجة الحرارة والضغط والزمن وكود المشغل؛ وتُحفّظ هذه البيانات ضمن شهادات الجودة (WPS/PQR) للمشروع لتمكين تتبّع الوصلة طوال دورة حياة الشبكة. كما تُعد اختبارات الضغط الهيدروستاتيكي عند 1.5× ضغط التشغيل، واختبارات الصدم (شاربي) عند −20 °م من بنود EN 12201 الإلزامية.

التطبيقات الرئيسة والاعتبارات الهندسية

• شبكات مياه الشرب الحضرية والريفية: يضمن اللحام المتكامل تسربًا صفريًا ومقاومة لظاهرة المطرقة المائية حتى تسارع 100 م/ث².
• خطوط الغاز الطبيعي: يُعد اللحام الكهربائي الخيار الأول حتى ضغط 12 بار بفضل التتبع بالباركود والتحكم الحاسوبي والقفل الميكانيكي.
• العمليات الكيميائية الأكّالة: يوفّر الجمع بين مقاومة PE الكيميائية وبطانة داخلية من E-CTFE في بعض الوصلات القوالبية عمر خدمة يزيد على 50 عامًا عند pH من 2 إلى 14.
• نقل اللبيدات المعدنية: يقلّل إضافة الكربون الأسود ومضادات الأكسدة الهندسية إلى الراتنج الأساسي التآكل الحجمي حتى 40٪ مقارنة بالفولاذ الكربوني.
• التطبيقات البحرية: الكثافة المنخفضة (0.96 غ/سم³) تسمح بعوم الخطوط أثناء التركيب؛ وبعد ملء الأنابيب وغمرها تتحمل الوصلات المرنة تشوهات الأمواج دون فشل.