لوله آبرسانی پلی اتیلن

لوله آبرسانی پلی اتیلن (Polyethylene یا به اختصار PE) نسل جدیدی از خطوط انتقال آب است که به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، جایگزین مناسبی برای لوله‌های فلزی، بتنی و PVC در شبکه‌های آب-رسانی شهری، روستایی و کشاورزی شده است. انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت شیمیایی و مکانیکی چشمگیر، وزن کم و قابلیت جوشکاری مطمئن سبب شده‌اند تا این لوله‌ها در پروژه‌های زیرساختی و صنعتی به-طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند.

تاریخچه و تحول مواد پلی اتیلن در سیستم‌های آبرسانی

تحقیقات روی پلی اتیلن از دهه ۱۹۵۰ با هدف تولید لوله‌های سبک و مقاوم آغاز شد. نسل اول (PE32) صرفاً برای فشارهای پایین مناسب بود؛ اما با توسعه رزین‌های HDPE در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰، کلاس‌های PE80 و سپس PE100 معرفی شد. این جهش فناوری باعث افزایش حد تنش مجاز، کاهش ضخامت جداره و در نتیجه، کاهش وزن و قیمت تمام‌شده خطوط لوله گردید. امروزه مواد PE100-RC با مقاومت در برابر ترک‌زایی سریع (Rapid Crack) حتی امکان لوله‌گذاری بدون ترنچ و حفاری را فراهم می‌کنند.

انواع لوله پلی اتیلن آبرسانی و کدهای استاندارد

استانداردهای بین‌المللی مانند ISO 4427، DIN 8074 و INSO 14427 کلاس‌بندی لوله‌های آبرسانی پلی اتیلن را بر اساس نسبت ابعاد استاندارد (Standard Dimension Ratio) یا SDR مشخص می‌کنند. هرچه عدد SDR کوچک‌تر باشد، دیواره ضخیم‌تر و فشارکاری بالاتر خواهد بود.

رتبه مواد (MRS)	کلاس فشار اسمی (PN)	SDR	ضخامت جداره (mm) برای قطر 110 mm	حداکثر فشار کاری آب 20 °c (bar)
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

نکته: در طراحی خطوط طولانی، افت فشار و دما تا °C 40 باید در نظر گرفته شود؛ برای دماهای بالاتر از °C 40 ضریب کاهشی فشار اعمال می‌گردد.

مزایای لوله پلی اتیلن نسبت به سایر متریال‌ها

• انعطاف‌پذیری بالا: شعاع خم حداقل تا ۲۰ برابر قطر خارجی، امکان لوله‌گذاری در مسیرهای پرپیچ‌وخم را ممکن می‌سازد.
• مقاومت شیمیایی ممتاز: در برابر اکثر اسیدها، بازها و خاک‌های مهاجم مصون است؛ بنابراین برای خاک‌های سولفاته یا اسیدی گزینه‌ای ایمن به شمار می‌رود.
• اتصالات بدون نشتی: فن‌آوری جوش لب-به-لب و الکتروفیوژن اتصال هم‌جنس و آب‌بندی ۱۰۰ ٪ را تضمین می‌کند.
• وزن کم: وزن پایین به معنی حمل‌ونقل ارزان‌تر و نصب سریع‌تر با نیروی انسانی کمتر است.
• طول عمر بیش از ۵۰ سال: تست‌های شتاب‌یافته هیدرواستاتیک نشان می‌دهد که لوله‌های PE100 در شرایط طراحی قادرند نیم‌قرن بدون افت عملکرد کار کنند.
• افت اصطکاک پایین: زبری سطح (k ≈ 0.007 mm) موجب کاهش انرژی پمپاژ و هزینه‌های بهره‌برداری می‌شود.
• مقاومت در برابر ضربه و زلزله: خاصیت ارتجاعی به همراه اتصالات یکپارچه، سیستم را در برابر لرزش‌های زمین پایدار نگه می‌دارد.

فرآیند تولید لوله پلی اتیلن و کنترل کیفیت

رزین گرانولی HDPE پس از خشک‌سازی وارد اکسترودر شده و طی فرآیند ذوب و اختلاط یکنواخت، به وسیله مارپیچ به قالب (Die Head) منتقل می‌شود. پس از شکل‌گیری لوله در کالیبراتور خلأ، با حمام آب سرد، شوک حرارتی کنترل می‌شود تا تنش‌های پسماند کاهش یابد. سیستم اندازه‌گیری لیزری (Laser Gauge) به طور برخط، قطر و ضخامت جداره را پایش می‌کند. آزمون‌های هیدرواستاتیک ۱۶۰ ساعته، ضربه چارپی و رشد ترک آهسته (SCG) پیش از صدور گواهی بازرسی انجام می‌شود. برچسب لوله شامل نام سازنده، تاریخ، مواد، قطر، SDR و شماره شیفت است.

نکات طراحی و انتخاب سایز لوله

گام نخست، تعیین دبی طرح بر اساس سرانه مصرف و ضریب حداکثر است. سپس با استفاده از قانون هیزن-ویلیامز یا دارسی-وایسباخ، قطر اسمی انتخاب می‌شود تا سرعت جریان بین 0.6-2 m/s باقی بماند. برای شبکه‌های حلقوی یا پمپاژ بلند، محاسبه افت فشار کلیدی است تا توان الکتروپمپ بهینه گردد.

قطر خارجی (mm)	مساحت مؤثر (cm²)	دبی در سرعت 1 m/s (L/s)	طول لوله در قرقره استاندارد (m)
40	11.0	11	400
63	27.8	28	300
90	57.0	57	200
160	201	201	100
250	491	491	شاخه 12

روش‌های اتصال و نصب

1. جوش لب-به-لب (Butt Fusion): دو سر لوله پس از رنده‌کاری و حرارت‌دهی تا °C 220-230 تحت فشار کنترل‌شده به هم پرس شده و پس از سردشدن یکنواخت، یک اتصال هم‌جنس و قوی تشکیل می‌دهد.
2. الکتروفیوژن: کوپلرهای حاوی سیم‌پیچ مسی به کمک جریان برق، مقاطع لوله را ذوب کرده و حلقه‌ای بدون درز می‌سازند؛ برای تعمیرات و فواصل محدود ایده‌آل است.
3. فیتینگ فشاری: در قطرهای کوچک و سیستم‌های موقتی یا کشاورزی کاربرد دارد؛ سرعت نصب بالا و نیاز به ابزار خاص ندارد.

دستورالعمل نصب

• بستر لوله باید فاقد سنگ‌های تیز بوده و ضخامت لایه ماسه بادی حداقل 10 cm باشد.
• حداقل پوشش خاک برای خطوط مدفون شهری 80 cm و در جاده‌های عبوری 120 cm توصیه می‌شود.
• برای جلوگیری از آسیب UV در لوله‌های روزمینی، پوشش مشکی با دوده (Carbon Black) ۲-۲.۵ ٪ در ترکیب رزین لحاظ می‌شود.

نکات بهره‌برداری و تعمیرات

بازرسی ادواری اتصالات، کنترل فشار ضربه‌ای پمپ‌ها و هواگیری خطوط بلند از مهم‌ترین اقداماتی است که طول عمر شبکه را تضمین می‌کند. در صورت بروز ترک موضعی، برش مقطع آسیب‌دیده و استفاده از کوپلر الکتروفیوژن راهکاری سریع و مطمئن است. عملیات گرمابرش با شعله مستقیم باید اجتناب شود؛ زیرا باعث پیرشدگی حرارتی رزین و کاهش استحکام موضعی می‌شود.

کاربردها در پروژه‌های شهری، روستایی، صنعتی و کشاورزی

• شبکه توزیع آب شرب شهری: کاهش نشتی و افت تلفات غیرمحسوس (NRW).
• خطوط انتقال روستایی: قابلیت کلاف شدن تا ۱۶۰ mm، تعداد اتصالات را کم و زمان اجرا را کوتاه می‌کند.
• سیستم‌های آبیاری تحت فشار: وزن کم و انعطاف بالا امکان جابه‌جایی آسان در زمین‌های کشاورزی را فراهم می‌کند.
• صنایع غذایی و داروسازی: به دلیل بی‌اثر بودن بر بو و طعم آب و مقاومت در برابر مواد شوینده قلیایی.
• پروژه‌های آب‌شیرین‌کن ساحلی: تحمل محیط خورنده نمک و امکان اجرای زیرآب (Marine Outfall).

اثرات زیست‌محیطی و بازیافت

پلی اتیلن ۱۰۰ ٪ قابل بازیافت است و در پایان دوره بهره‌برداری می‌تواند خرد و به‌عنوان ماده اولیه محصولات غیر فشاری استفاده شود. فرایند تولید آن نسبت به لوله‌های فلزی، انرژی و گاز گلخانه‌ای کمتری مصرف می‌کند. در حین بهره‌برداری نیز، نشت اندک و افت اصطکاک پایین به معنای صرفه‌جویی در منابع آب و انرژی است.

خرید از تمام بها

گروه بازرگانی تمام بها به‌عنوان یکی از تأمین‌کنندگان معتبر رزین و لوله‌های آبرسانی پلی اتیلن در ایران، مجموعه‌ای متنوع از محصولات PE80 و PE100 را با گواهی‌نامه‌ معتبر ملی و بین‌المللی ارائه می‌دهد. این مجموعه با فراهم‌کردن مشاوره فنی پیش از خرید، خدمات جوشکاری و تست فشار در محل، فرایند اجرای پروژه‌های آبرسانی را برای پیمانکاران و کارفرمایان تسهیل می‌کند.