کیفیت باقیمانده لوله های پی وی سی آبی و گازی استفاده شده در خاک

کیفیت باقیمانده لوله های پی وی سی آبی و گازی استفاده شده در خاک

چکیده:

 وضعیت فعلی پی وی سی های قدیمی 50-35 ساله و لوله های مورد استفاده در انشعابات آبی و گازی ارزیابی شد. از 27  مکان حفاری در مجموع حدود 400 قطعه با طول 1.2 متری با استفاده از تکنیک های بسیاری مورد آزمایش قرار گرفتند. میزان k-value(وزن مولکولی متوسط) پی وی سی، درجه ژل شدن (تست دی کلرومتان و آناليز گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC)،  غلظت نسبی کربنات کلسیم با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) مورد اندازه گیری قرار گرفتند. تنش های باقی مانده لوله در جهت حلقه ها با استفاده از روش جانسون اندازه گیری شد. از تست برگشت پذیری طولی برای تغییر شکل یخ زده در جهت محوری مورد استفاده قرار گرفت. همه لوله ها هنوز با الزامات آزمایشات هیدرواستاتیک (HP) در 20 و 60 درجه سانتیگراد مطابقت داشتند. همچنین آزمایش های cyclic step load(تست خستگی) انجام شد. برای مطالعه رفتار ضربه تست های ضربه کششی و انتشار سریع ترک (RCP) انجام گرفت. رفتار  RCP(S4) نسبتا خوب بود. کیفیت باقی مانده از اتصالات با چسب های حلالی (تست برش خطی و همگنی توزیع چسب حلالی) مورد بررسی قرار گرفت که نتایج خوبی داشت. تجزیه و تحلیل همبستگی نیز بر روی نتایج آزمون انجام شد. سال نصب و فشار عملیاتی هیچ تاثیری بر مقاومت فشاری لوله نداشت. اثرات پیری شدگی لوله های uPVCبه طور کامل مورد بررسی قرار گرفت، اما نتیجه مشخصی پیدا نشد. لوله های حفاری هنوز هم مطابق با الزامات مربوط به استانداردهای مدرن مانند EN1452،  که در مورد نصب و دوام خدمات می باشند، مورد بررسی قرار می گیرند.

نتایج به دست آمده نشان می دهد هیچ محدودیتی برای بهره برداری بیشتر از خطوط لوله uPVCمورد بررسی در طی چند دهه آینده وجود ندارد.

مقدمه:

استفاده از خطوط لوله uPVC در شبکه های توزیع گاز و آب آلمان به طور عمده در دهه 1950 آغاز شد.

بعضی از سیستم های خط لوله در حال حاضر عمر مورد انتظار خود را از 50 سال گذرانده اند، اما آمار نگهداری شده توسط این تاسیسات هیچ گونه نقصی مربوط به پیری شدگی نشان نمی دهد. بنابراین، اپراتورهای شبکه با مسئله چگونگی تعیین قابلیت اطمینان این خطوط لوله و چگونگی مقابله با این شبکه ها در آینده مواجه می شوند.

سرعت حادثه برای لوله های آب PVC در آلمان بسیار کم است و فقط 025/0 در هر کیلومتر در سال است [1]. همچنین برای خطوط لوله گاز سرعت حادثه کمتر از 05/0 در هر کیلومتر در سال و در سالهای اخیر به حدود 03/0 رسیده است [2].

هدف از تحقیق حاضر ارزیابی کیفیت باقی مانده خط لوله های گاز و آب قدیمی، از جمله کیفیت اتصال است. رویکرد به کارگیری مواد و  آزمایشات عملکردی برای ارزیابی کیفیت باقی مانده و همچنین تعیین اینکه کدام آزمون ها اطلاعات کافی را ارائه می دهند، می باشد.

مواد، روش های تجربی

مواد لوله:

9 حفاری از لوله های گاز یو پی وی سی 32 میلی متری با SDR13.6،  0.8-1 بار مورد استفاده برای اتصالات  ، 9 حفاری 110 میلیمتری با   SDR21از خطوط اصلی گاز ( 1-0.09بار) و 9 حفاری از خطوط اصلی آب  110میلیمتری با SDR21  (3.5-10 بار) مورد بررسی قرار گرفتند. این لوله ها از شبکه های متعلق به شرکت های توزیع حفاری شدند. هر یک از این 27 مجموعه شامل 10 تا 30 متر لوله بود. در مجموع حدود 500 متر از لوله و حدود 70 اتصالات با چسب های حلالی، حفر شدند.

روش شناسایی مواد:

مقدار  K-value(وزن مولکولی متوسط) پنج نمونه PVCبر اساس ISO 1628-2 تعیین شد. نمونه در یک مایع حرارت داده شد تا تمام پلاستیک های PVC حل شده و مواد معدنی کاملا جدا شوند. مقدار k-value از ویسکوزیته محلول فیلتر شده در یک غلظت pvc  تنظیم شده،  محاسبه گردید. اندازه گیری DSC در دمای 20 درجه سانتیگراد بر دقیقه برای تشخیص دمای اکستروژن [3] لوله ها انجام شد.

برای ارزیابی درجه ژل شدگی، از آزمون دمای دی کلرومتان  (DCMT) [4] استفاده شد. این آزمایش با استفاده از ترکیبی از هر دو دمای  10 و 5 درجه سانتیگراد یا 10 و 15 درجه سانتی گراد به عنوان دمای آزمایش اصلاح شد (جدول1) .

طیف سنجی FTIR بر روی برش های نازکی  از لوله ها با استفاده از  انتقال نور مادون قرمز شده انجام شد.

 

 

جدول 1: درجه ژل شدگی با استفاده از DCMTاصلاح شده تعیین گردید.

میزان ژل شدن

حمله در

1: خیلی ضعیف

5

2: تحت ژل

10

3: نسبتا بالا

15

4: خیلی بالا

بدون حمله در  15

تنش های باقی مانده و پیری شدگی

روش جانسون [5] برای ارزیابی تنش های باقی مانده در جهت عرضی استفاده شد.تغییر شکل باقی مانده با قرار دادن قسمتی از لوله در جهت محوری در آون به مدت 1 ساعت در 150 درجه سانتی گراد تعیین شد .[6]

پیر شدن سریعتر با قرار دادن نمونه ها در آون  به مدت 1 یا 2 هفته در 50 یا 60 درجه سانتی گراد اعمال شد [7،8].

روش های آزمون برای رفتار درازمدت

آزمون هیدرواستاتیک (HP)  با توجه به استاندارد ISO 1167در دمای 20 درجه سانتیگراد (استرس هوپ: 42 مگاپاسکال) و در دمای 60 درجه سانتیگراد (استرس هوپ: 10 مگاپاسکال) و در مقایسه با الزامات مطابق با استاندارد DIN 8061اعمال شد. در تست Cyclic Step-load ، یک روش خستگی، یک بخش لوله در جهت شعاعی بین دو ورق فولادی موازی در دمای اتاق قرار گرفت. تعداد سیکل بار تا زمانی که اولین ترک ظاهر شود در 3 هرتز تعیین شد. نیروی اعمال شده در مراحل 280 نیوتن،  پس از هر 2000 سیکل افزایش یافت[9].

آزمایشات ضربه

دو نوع آزمون ضربه اعمال شد:

1- تست انتشار سریع ترک با استفاده از آزمون S4  [10]  در لوله های آب 110 میلیمتر که با آب پر می شوند، در دمای ثابت 3 درجه سانتیگراد.

 در این تست از گیج ها استفاده نگردید، زیرا برای لوله های PVCپر از آب ضروری نیستند [11]. نتیجه فشار بحرانی است که فشار آب داخلی لوله است و بالاتر از آن رشد ترک آغاز می گردد و از طول بحرانی 4.7 برابر قطر فراتر می رود.

2-  آزمون تست کششی ضربه [12] بر روی نمونه های بدون شکاف لوله های گاز (32و110 میلی متری)  انجام شد. نتیجه این آزمایش  Tbd است که در انتقال ترد - چقرمه اتفاق می افتد (در 50تا 30- درجه سیلسیوس ) کم بودن این دما به معنی کیفیت بالاتر است. پراکندگی معمول در Tbd  ± 5  درجه سانتیگراد است. این روش نسبتا حساس است و همچنین می تواند یک لایه ضخیم 50 میکرون اکسید شده پی وی سی را بر روی سطح لوله ایجاد کند که بر روی رفتار کل دیواره لوله [13] تاثیر می گذارد.

اتصالات با چسب حلالی

22 اتصال با چسب حلالی بصورت مکانیکی با استفاده از تست برش خطی [14، 15] مورد آزمایش قرار گرفتند، که در آن فشار مورد نیاز برای جدا کردن لوله و کوپلر اندازه گیری شد. همگن بودن توزیع چسب حلالی برای 27 اتصال با استفاده از استاندارد  DVS 2221-1،  مورد بررسی قرار گرفتند.

نتایج

جدول2- اندازه گیری خواص لوله و خواص موردنیاز برای لوله های جدید (در صورت موجود بودن)

خواص

الزامات

نتایج

ابعاد لوله

ابعاد، ضخامت دیواره، انحراف از شکل دایره (بعد از تولید)

راضی کننده با چند استثنا به دلیل خدمات

LRT(تغییرات طول لوله بعد از 1 ساعت در 150)

<5%*

9/8-6/0 %

تنش جانسون (110میلی متر)

-

Mp6/6-9/3

تنش جانسون (32میلی متر)

-

Mp4/9-6/5

درجه ژل شدن(دی کلرومتان)

بدون حمله در 15

تعداد کمی از لوله ژل شدگی ضعیف داشتند.

DSC(دمای اکستروژن)

-

مقادیر متغیر 209-167

k-value

>65

n=5،(2/0)       9 /68

آزمون کششی ضربه

-

   25 تا5/7-Tbd=

آزمون HP در 20 (Mp42)

>1ساعت

ساعت143-3

آزمون HP در 60 (Mp10)

>1000ساعت

ساعت2500<به ترتیب، ساعت 1150<

گام بار سیکلی تا ظاهر شدن اولین ترک

-

48000-24200سیکل

آزمون RCP    (S4)- لوله های آب 110 میلی متری

-

25/8-75-5بار

آزمون برشی روی اتصالات چسبی حلالی

-

استحکام اتصال Mp 7/16-4/7

توزیع همگن چسب حلالی

-

راضی کننده، به غیر از چند مورد استثنا به دلیل عملکرد اصلی

*این نیاز با توجه به DIN 8061 در زمان نصب متفاوت بود.

جدول 2 نتایج را خلاصه می کند. این لوله ها هنوز هم از مهمترین الزامات استانداردهای مدرن برخوردار هستند و این نتیجه بسیار مثبتی است.

مشخصه مواد

مقدار k-value از پنج نمونه انتخاب شده از پایگاه داده یکسان بود: برابر با 2± 9/68. از این رو، هیچ تفاوتی در وزن مولکولی متوسط مشاهده نشد. این مقادیر K-value نسبتا بالا است، زیرا PVCبا K = 67 گاهی اوقات برای لوله ها استفاده می شود. با توجه به استاندارد ISO 16422: 2014   می توان از k=64 و بالاتر استفاده کرد. ذرات کلسیت (کربنات کلسیم) در برخی از لوله ها یافت شد، همانطور که در پیک 875 cm-1 در طیف مادون قرمز (FTIR)  نشان داده شده است. در کل لوله ها، وجود کلسیت برای اولین بار در لوله های نصب شده در سال 1972 مشاهده شد. حدود نیمی از لوله های نصب شده بین سالهای 1972 تا 1980 دارای چنین ذراتی هستند. امروزه، اضافه کردن کلسیت معمول است.

تغییرات در درجه ژل شدن ، بر اساس درجه حرارت اکستروژن (DSC) و) DCMT جدول 1) اندازه گیری شد. شکل 1 یک روند آشکار (R = 0.78) مربوط به دمای اکستروژن و DCMTرا نشان  می دهد، اما مقداری پراکندگی نیز وجود دارد.  چنین رابطه ای نمی تواند برای9 لوله 32 میلیمتری مورد بررسی قرار گیرد، زیرا درجه ژل شدن لوله ها به اندازه کافی متغیر نیستند (هشت لوله کلاس 4 و یک لوله کلاس 3 است).

http://syp.ir/media/ضضض.png

شکل 1: دمای اکستروژن  (DSC) نسبت به کلاس ژل شدن (جدول 1) درDCMT  (لوله های گاز و آب 110 میلی متری)

شکل 2. تنش محصور باقی مانده (تنش جانسون) نسبت به ضخامت دیواره (لوله های گاز و آب 110 میلی متری)

 

تنش های باقی مانده

ضخامت دیواره لوله 110 میلی متر به آرامی تغییر می کند (5.95 - 5.45 میلی متر) اما مطابق با الزامات است. شکل 2 نشان می دهد که تنش جانسون با افزایش ضخامت دیواره، همانطور که توسط جانسون [5] پیش بینی شده است، حتی در این محدوده باریک، افزایش می یابد.

در LRT  [6]  برخی از لوله ها دارای منجمدشدگی بالایی در جهت محوری هستند، اما نه به اندازه ای که خواص مکانیکی به خطر بیافتد.

روش های آزمون برای رفتار درازمدت

تمام قطعات حفاری شده لوله های گاز و آب 32 و 110 میلیمتری با الزامات آزمون HPدر استاندارد (DIN 8061 ) که در مورد لوله های uPVCجدید استفاده می شود، مطابقت دارند.

آزمون تست خستگی، تفاوت هایی را در تعداد سیکل ها تا زمانی که اولین ترک ظاهر شود در حداکثر نیرو نشان می دهد. مقادیر اندازه گیری شده بر روی لوله های قدیمی در محدوده مشابه با یک لوله uPVCجدید (که عنوان مرجع استفاده شد) بود. هیچ روندی مربوط به وابستگی به سال نصب یافت نشد.

آزمایشات ضربه

مقادیر ( فشار بحرانی)Pc  در تست S4 در دمای ℃ 3 روی لوله های آّب حفاری شده پر از آب 110 میلیمتری با SDR21بالا بود (حدودا بین 5.75 و 8.25 ). این یک نتیجه قابل قبول می باشد.

جدول 3 اثرات پیری شدگی مصنوعی بر روی Pcرا نشان می دهد. برای ایجاد پیری شدگی قابل توجه[7، 8]، بخش هایی از لوله به مدت 1 هفته در دمای ℃ 60 قرار گرفتند . سپس، Pcبا لوله های بدون پیرشدگی مقایسه شد. جدول 3 نشان می دهد که پیری شدگی خیلی کاهش نیافت، اما Pcکمی افزایش  نشان داد، اگر چه این میزان خیلی قابل توجه نیست.

جدول 3- فشار بحرانی لوله های آب حفاری شده از یک مکان قبل و بعد از پیر شدن

 

دریافت شده

بعد از پیرشدگی برای 1هفته در 60

Pc(bar)

6

15/6

 

 

شکل 3 یک نتیجه معمول از آزمون ضربه کششی را نشان می دهد. آزمايشات در دماهاي بالاتر، رفتار شكست را از شكننده به انعطاف پذیر تغيير مي دهد. این تغییر در دمای انتقال شکننده- انعطاف پذیر Tbd رخ می دهد(یا در محدوده دمایی که معمولا 5 ± درجه سانتیگراد در محدوده دمای Tbd است). در عین حال، انرژی مکانیکی مورد نیاز برای شکست از حدود 300 تا 750 کیلوژول بر مترمربع افزایش می یابد. این مرحله در انرژی ضربه تقریبا برای تمام مجموعه های لوله یکسان است ، اما Tbd اینطور نیست.

http://syp.ir/media/ططططططططططططططططططططط.png

شکل 3- انرژی شکست در تست ضربه کششی به عنوان تابعی از دما . هر نوار تست در دمای دیگری آزمایش شد.

از نقطه نظر عملی این بدان معناست که رفتار ترد در دمای پایین خاک با کاهش انرژی مکانیکی ضربه آزمون میله ها تا حدود 40٪ از مقدار شکستگی انعطاف پذیر هم خوانی دارد، اما قطعا به صفر نمی رسد.

مقدار Tbd اندازه گیری شده نباید به عنوان دمای مطلق در نظر گرفته شود.  Tbd در تست میله اندازه گیری شده است و باید به صورت مقایسه ای استفاده شود و نه به عنوان یک مقدار دقیق برای توصیف وضعیت تمام لوله هایی که در زمین حفر شده اند. علاوه بر این، سرعت ضربه در متر درهر ثانیه و همچنین میزان نیروی ضربه نیز بسیار مهم است.

چسب های حلالی اتصالات

 آزمایشهای برش خطی [9] در اتصالات حفاری شده عمدتا نشان دهنده کیفیت قابل مقایسه با اتصالات جدید ساخته شده با استفاده از تکنولوژی پیشرفته است.

 

بحث

تست های توصیفی

مقدار بالای  K (69) لوله ها به این معنی است که برخی از خواص بهتر از لوله های K67-PVCخواهد بود. این موضوع در تحقیق حاضر خیلی مورد بررسی قرار نگرفته است.

استرسهای باقی مانده 

جانسون [5]مطلبی در مورد تنش های باقی مانده در جهت عرضی (که شامل تنش کششی در نزدیکی سطح داخلی و تنش فشاری در نزدیکی سطح بیرونی) و  همچنین تنش های خنک کننده را منتشر کرد.

 

 http://syp.ir/media/ررررررررررر.png

 

 

شکل 4: دمای انتقال ترد-انعطاف پذیر لوله های گازی 110 میلیمتر با افزایش تنش جانسون افزایش می یابد.

جانسون دریافت [5] که تنش های خنک کننده – در بین عوامل دیگر – با ضخامت دیواره لوله افزایش می یابد. این موضوع به وضوح در شکل 2 منعکس شده است. تنش خنک کننده منجر به تأثیر منفی بر انتقال ترد-انعطاف پذیر Tbd لوله های گازی 110 میلیمتری می شود (شکل 4). پراکندگی در این شکل بالا است زیرا فقط 9 لوله مورد آزمایش قرار گرفتند. از سوی دیگر، بررسی شد که تنش در جهت محوری(طولی) هیچ تأثیری روی Tbd  (R = 0.09)  ندارد.  این به این معنی است که این دو نوع استرس اثرات متفاوتی دارند. این سازگار با یافته های جانسون است که می گوید [5]: "آزمون های استاندارد برگشت حرارتی (= تست های برگشت پذیری طولی [6]) تنش های شرح شده در اینجا را نشان نمی دهد"

 

روش های آزمون برای رفتار درازمدت

 تمام قطعات 32 میلی متر و 110 میلیمتر در 20 و 60 درجه سانتیگراد برای لوله های uPVCالزامات تست تک نقطه Hpرا برآورده می کنند. بنابراین مقاومت در برابر فشار داخلی هنوز عالی است. این یک یافته بسیار مهم است و این نتایج قبلا توسط Alferinkو همکاران تایید شده است. شکل 5 نشان می دهد که زمان شکست در آزمون HPدر دمای 20 درجه سانتی گراد  (tfail)با افزایش محتوای کلسیت افزایش می یابد. با توجه به جدول 4 انتظار می رود ذرات کلسیت که سخت تر از PVCهستند  به عنوان یک پرکننده سخت، سختی مواد پلیمری را افزایش دهند. برخی از انواع کلسیت همچنین توانایی افزایش مقاومت ضربه را نیز دارند ]20،21[.  معادله دوم در جدول 4،  تأثیر ضخامت دیوار e در زمان شکست را توصیف می کند، که نشان دهنده ضریب همبستگی پایین و از این رو یک خطای استاندارد بزرگتر می باشد. بدیهی است که دیوار ضخیم تر اثر مثبتی روی tfial در تست HPدر دمای ℃20 دارد.

در اینجا به این نکته اشاره می شود که در یک دیواره ضخیم تر، ترک در حال رشد باید زمان بیشتری را قبل از وقوع شکست داشته باشد.

شکل 5. مقدار بالاتر ذرات کلسیت به افزایش tfial و زمان شکست در تست کوتاه مدت HPدر دمای 20 درجه سانتیگراد منجر می شود.

http://syp.ir/media/صصص.png

با این حال، هنگامی که هر دو متغیر در خط پایین جدول 4 ترکیب می شوند، ضریب همبستگی به 77/0 افزایش می یابد و خطای استاندارد کمتر از دو مورد قبلی می شود.

 

جدول 4: چگونگی ارتباط Tfail در دمای 20 درجه سانتیگراد با محتوای کلسیم(Ca)  یا ضخامت دیواره  (e) یا هر دو. برای همه متغیرها، Pبه طور مطلوب کم است و همیشه با الزامات P

معادله همبستگی

R

P

خطای استاندارد(h)

t fail= 26.630+6.283*ca

 0.707

<0.001

 31.5

t fail= -32.508+17.362*e

 0.591

<0.001

 35.9

t fail= -15.699+4.983*ca+10.071*e

0.770  0.001 و 0.024  28.9

سایر مواد معدنی مانند رنگدانه دی اکسید تیتانیوم و پایدارکننده های معدنی نیز ممکن است در لوله های PVC  وجود داشته باشند. غلظت این مواد معدنی مشخص نشده است.

مشخص گردید که اضافه کردن متغیرهای بیشتر به معادله همبستگی در پایین جدول 4 باعث افزایش مقدار P (P >> 0.05)  می شود. از این رو متغیرهایی مانند فشار عملیاتی، تعداد سالها در عملیات، درجه ژل شدن و درجه حرارت اکستروژن از تحلیل آماری حذف شدند، زیرا آنها هیچ تاثیر سیستماتیک نداشتند. حتی برای بررسی اینکه آیا محصول سال های عملیاتی و حداکثر فشار عملیاتی (به عنوان یک متغیر جدید که نشان دهنده شدت بارگیری طولانی مدت است) تأثیری داشته باشد، آزمون ها دوباره چک شدند، اما یک بار دیگر، P >> 0.05 بود.

آزمایشات ضربه

مقادیر Pc در آزمون  S4 (RCP) لوله هایی با (SDR21) بین 5.75 و 8.25 بار بود. این مقدار بسیار بیشتر از لوله های SDR34(همچنین 110 میلیمتر) است.

تنها تاثیر واضح روی PC  ،  ) SDRشکل 6) است. به نظر می رسد سایر متغیرها بدون تغییر می باشند.

http://syp.ir/media/بببببب.png

شکل 6: تأثیر SDRبر فشار بحرانی لوله های آب upvc پر شده با آب  در دمای℃ 3 [11]. نقطه سبز اضافه شده میانگین  Pcدر تحقیق حاضر می باشد، در متوسط  (= D / E) SDR  

پیش تر لوله های315 میلی متر upvcپر شده از آب (احتمالا با مقدار  k-value=67 )نیز با استفاده از آزمون S4در دمای 3 درجه سانتی گراد مورد آزمایش قرار گرفتند[11] . بر اساس این تست ها، از آنجایی که SDRاز 41 به 34 رسیده و سپس به 26 (افزایش ضخامت دیواره)، مقدار PCبیشتر از دو برابر، از 1.95 بار به 4.4 بار (شکل 6) محاسبه شد.  از میان میانگین PC  لوله های آب 110 میلیمتری SDR21از پروژه حاضر (در شکل 6) با وجود تفاوت در قطر و احتمالا در مقدار K-value ، Pcبا کاهش SDR  افزایش می یابد.

نقاط داده آبی بر اساس توصیه های Leeversو همکاران [22] محاسبه شده است، که معادله Irwin-Corten  اعمال گردید. اگر چه مقادیر محاسبه شده متفاوت هستند، دوباره یک افزایش  PCبا کاهش SDR  مشاهده گردید.

مقادیر Tbd در آزمایشات ضربه کششی در لوله های گاز کمی تحت تأثیر سال نصب قرار می گیرند (شکل 7).

همچنین می توان یک ارزیابی آماری جایگزین را با محاسبه میانگین Tbd برای لوله های نصب شده از سال 1960 تا 1970 و متوسط Tbd برای لوله های نصب شده در سال 1972 یا بعد از آن انجام داد (جدول 5).  با استفاده از آزمونt  [17]  و در نظر گرفتن انحرافات استاندارد ، مشاهده شد که تفاوت بین دو دوره نصب از نظر آماری معنی دار است. دو توضیح برای این موضوع وجود دارد:

1-كاهش كيفيت لوله به دليل آهسته شدن پیرشدگی در خاك.

2-کیفیت اولیه لوله های نصب شده در سال 1970 و قبل از آن پایین تر از لوله های نصب شده در سال 1972 بود. از سال 1972، به حدود 50 درصد از لوله های مورد بررسی کلسیت افزوده شد و این امر نه تنها سختی را بهبود می بخشد بلکه، بسته به اندازه ذرات، مقاومت در برابر ضربه نیز بهبود می یابد[21] . لوله های جدیدتر نیز با استفاده از اکسترودرهای بهبود یافته تولید شده اند، به عنوان مثال با نسبت طول / قطر بالاتر، که مخلوط بهتر از ذوب را فراهم می کند و از این رو لوله های با کیفیت همگن را تولید می کند. همچنین درجه ژل شدن به تدریج قابل کنترل تر گردید.

http://syp.ir/media/اااا.png

شکل 7. لوله های گاز 32 و 110 میلیمتر که بعد از سال 1970 نصب شده اند، تمایل به نشان دادن دمای انتقال ترد-انعطاف پذیر کمتری دارند.

علاوه بر این، برای PCدر آزمون RCP، تأثیر منفی پیر شدن بیشتر نیز دیده شد (جدول 3). ترکیبی از این یافته ها نشان می دهد که تفاوت در شکل 7 و جدول 5 به دلیل پیری شدگی نیست، بلکه به کیفیت اولیه لوله مربوط می شود. این نتایج قبلی بدست آمده توسط Alferinkو همکاران [19] را تأیید می کند و همچنین  می توان نتیجه گرفت که کیفیت اولیه مهم ترین عامل تعیین کننده است.  همچنین ممکن است انتظار رود که لوله های قدیمی تر از دوره 1965-1970  به سرعت لوله های نصب شده در سال 1972 یا بعد از آن پیر نشوند.

جدول 5. تفاوت در Tbd بین دو دوره نصب. آزمون t-student نشان می دهد که این اختلاف از نظر آماری معنی دار است (002/0 P=).

مدت زمان نصب

متوسط Tbd ()

1970-1965

(5/8) 9/17

1980-1972

(9/6) 4/4

 

 

 

نتایج اضافی در مورد تاثیر پیر شدن بر روی Tbd از سه لوله گاز قدیمی PVCحفرشده جداگانه از هلند موجود است. شکل8 نتایج آزمایشات ضربه کششی بر روی نوارهای آزمون پس از دوره های مختلف پیری شدگی را در دمای 50 درجه سانتیگراد تا 256 ساعت نشان می دهد. شکل 8 ثابت می کند که اثری از پیری شدگی در هیچ یک از این سه لوله گاز پی وی سی وجود ندارد. در هر سه مورد، Rبسیار نزدیک به صفر است.

http://syp.ir/media/تتت.png

شکل 8.  Tbd از سه نوع لوله های گاز حفر شده هلندی ،با سال های مختلف نصب، برحسب زمان پیری شدگی در دمای 50 درجه سانتیگراد.

نتیجه گیری

1-لوله های uPVCحفاری  شده هنوز هم مطابق الزامات استاندارد EN 1452 در مورد ابعاد، زمان شکست در آزمون هیدرواستاتیکHP) در 20 و 60  درجه سانتی گراد) در آزمون تک نقطه و مقدار K-valueمی باشد.  تعداد کمی از لوله ها استثناَ با کمی تنش منجمد در جهت محوری و یا کمی خارج از دور می باشد، اما خواص مکانیکی شان در معرض خطر نیست.

2-لوله های آب 110 میلی متری با SDR21مورد بررسی در برابر انتشار سریع ترک (RCP) بسیار مقاوم هستند. فشار بحرانی برای  RCP  5.75-8.25  بار است. دلیل مقاومت بالا در این آزمون این است که همه لوله های مورد بررسی دارای یک دیوار ضخیم هستند.

3-هنگامی که درجه حرارت خاک کاهش می یابد مقاومت لوله های پی وی سی مورد بررسی در برابر شکست ضربه هنوز هم برای جلوگیری از هر گونه شکست خود به خودی مناسب بودند.

4-لوله های نصب شده از سال 1960 تا 1970 - به طور متوسط - مقاومت کمتری در آزمون ضربه کششی نشان می دهند. هیچ نشانه ای که مشخص کند این امر به دلیل پیری شدگی باشد یافت نشد. بنابراین این باید به دلیل کیفیت اولیه ضعیف تر آن باشد. این مطلب با یافته های نویسندگان دیگر سازگار است.

5- کیفیت چسب حلالی اتصالات در لوله های گاز و آب هنوز خوب است. به نظر می رسد انحراف های کوچک ناشی توزیع نامناسب چسب حلالی بر روی سطوح مشترک باشد.

6- بر اساس آزمایشات محدودی، متوجه شدیم که برای یک لوله حفاری دوباره می توان از چسب حلالی استفاده کرد.

7- تنش های منجمد جانسون (تنش خنک کننده در جهت عرضی) تأثیر منفی بر نتایج آزمون کششی  داشت، اما تنش در جهت محوری این گونه نبود.

8-با توجه به روند مشاهده شده، تنش جانسون منجر به کاهش اندک در زمان شکست آزمون HPدر 20 درجه سانتی گراد نیز گردید.

9-در لوله هایی با دیواره نازک نیز زمان شکست در تست HPدر دمای 20 درجه سانتی گراد کمی کاهش داشت .

10-تست برش خطی را می توان بطور کمی برای ارزیابی مقاومت مکانیکی چسب حلالی اتصالات در لوله های uPVCاستفاده کرد.

11- آزمون ضربه کششی نسبت به تفاوت های نامحسوس در مقاومت به ضربه لوله های uPVCنسبتا حساس است.

 

منابع:

 

  1. “Schadensstatistik Wasser 2006-2009”, DVGW, Bonn.
  2. “Schadensstatistik Gas 1990-2014”, DVGW, Bonn.

  3. ISO 18373-1:2007
  4. EN 580.
  5. Axelson AB, Fäldts Grafiska AB, 1999.
  6. . EN ISO 2505 “Longitudinal Reversion” (Length change after 1 hour oven ageing at 150 C).
  7. Berens A.R., Hodge I.M., Macromolecules 15, (1982) , 756.
  8.  2011, 12-14 April2011, Brighton, UK, British Plastics Federation.
  9. p. 39-40.
  10. 11. Scholten F.L. and van der Stok E.J.W., “Designing against Rapid Crack Propagation in PVC WaterPipes”, presented at Plastics Pipes 17, Chicago, 22-24 September 2014.
  11. Scholten F.L. and van der Stok E.J.W., “Designing against Rapid Crack Propagation in PVC WaterPipes”, presented at Plastics Pipes 17, Chicago, 22-24 September 2014.
  12. Weller J., Hermkens R.J.M., Plastic Pipes 17, Chicago, 2014.
  13. Weller J., “Hermkens R.J.M., Plastic Pipes 18, Berlin, 2016.
  14.  DVS 2203-6 Beiblatt 1:2016-08 (Technische Regel), 2016.
  15.  0521593468.
  16. Everitt B., “The Cambridge Dictionary of Statistics. Cambridge”, UK, ISBN  0521593468.
  17. SigmaPlot 13.0, Systat Software, D-40699 Erkrath, Germany.

September2010, Vancouver, Canada.

  1. to theDesign and Durability”, Proc. “PVC 1996”, Brighton, 23-25 April 1996, page 87-96.
  2. 21. Bryant W.S. and Wiebking, H.E., 2002 ANTEC Conference, Proceedings, vol. 3, Special Areas. 22. Leevers P. and Argyrakis C, “S4 to full-scale test correlation: new insights from an ''open source'' RCPmodel”, Plastic Pipes XV, Vancouver, 2010.

 

 

 

پرینت
به اشتراک بگذارید :