لوله های پلی اتیلن ( لوله های پلی اتیلن ) به طور گسترده در تامین آب، زهکشی، حمل و نقل گاز طبیعی، آبیاری کشاورزی، تصفیه فاضلاب و بسیاری از زمینه های دیگر استفاده می شود. به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف پذیری قوی، وزن سبک و نصب آسان، در پروژه های مهندسی ضروری شده اند. یکی از لوله ها با این حال، با گسترش زمینه های کاربردی و بهبود الزامات فنی، لوله های پلی اتیلن همچنان در برخی از سناریوهای کاربردی خاص با تنگناهای فنی مواجه هستند و نیاز به بهبود و بهینه سازی بیشتری دارند. این مقاله محدودیت های فنی لوله های پلی اتیلن را بررسی می کند و بهبودهای احتمالی را پیشنهاد می کند.
1. تنگناهای عملکرد در کاربردهای دمای بالا
سوال: مشخصات مواد لوله پلی اتیلن مشخص می کند که محدوده دمای عملیاتی آن معمولا بین 40- تا 60 درجه سانتی گراد است. در محیط‌های با دمای بالا، استحکام کششی و استحکام لوله‌های پلی‌اتیلن به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد که بر عمر مفید و ایمنی آنها تأثیر می‌گذارد. بنابراین، در کاربردهایی که نیاز به تحمل دماهای بالا برای مدت طولانی یا انتقال سیالات با دمای بالا دارند، مانند خطوط لوله آب گرم صنعتی یا سیستم های زمین گرمایی، عملکرد لوله های پلی اتیلن ممکن است الزامات را برآورده نکند.
جهت بهبود: برای رفع این تنگنا، توسعه مواد پلی اتیلن اصلاح شده کلیدی شده است. به عنوان مثال، مقاومت حرارتی لوله ها را می توان با افزودن افزودنی های ضد پیری حرارتی یا استفاده از پلی اتیلن متقاطع (PEX) مقاوم در برابر دمای بالا بهبود بخشید. لوله‌های PEX پایداری حرارتی زنجیره‌های مولکولی را از طریق فناوری اتصال متقابل افزایش می‌دهند و می‌توانند خواص فیزیکی عالی را در دماهای بالاتر حفظ کنند. آنها یک جهت بالقوه برای حل مشکلات کاربرد در دمای بالا هستند.
2. مسائل دوام تحت بار فشار طولانی مدت
مشکل: هنگامی که لوله های پلی اتیلن تحت بارهای فشار طولانی مدت قرار می گیرند، مواد ممکن است خزش کنند، یعنی لوله ها به تدریج تحت فشار پایدار تغییر شکل می دهند، که به نوبه خود بر یکپارچگی ساختاری و عمر مفید آنها تأثیر می گذارد. به خصوص در سیستم های تامین آب فشار قوی یا انتقال گاز طبیعی، ظرفیت تحمل فشار طولانی مدت لوله های پلی اتیلن به یکی از تنگناهای فنی تبدیل شده است.
جهت بهبود: به منظور بهبود مقاومت در برابر خزش لوله های پلی اتیلن، استحکام کششی و دوام را می توان با تنظیم ساختار مولکولی رزین پلی اتیلن یا توسعه مواد پلی اتیلن با چگالی بالا (مانند PE100) افزایش داد. علاوه بر این، لوله های پلی اتیلن تقویت شده (مانند لوله های پلی اتیلن تقویت شده با اسکلت مش فولادی) نیز یک جهت بهبود موثر هستند. این نوع لوله کامپوزیت مقاومت فشار و پایداری ساختاری لوله را با تعبیه مش فلزی یا تقویت کننده الیافی در مواد پلی اتیلن تا حد زیادی بهبود می بخشد.
3. محدودیت های مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش
مشکل: لوله‌های پلی‌اتیلن وقتی در معرض نور ماوراء بنفش برای مدت طولانی در فضای باز قرار می‌گیرند، در معرض تخریب نور اکسیداتیو قرار می‌گیرند و باعث ترک خوردن، سخت شدن و شکنندگی سطح لوله می‌شوند و در نتیجه عمر مفید آن را کاهش می‌دهند. به خصوص در صحنه هایی که نیاز به قرار گرفتن در معرض طولانی مدت دارند، مانند سیستم های آبیاری کشاورزی و زهکشی در فضای باز، تاثیر اشعه ماوراء بنفش بر لوله های پلی اتیلن چشمگیرتر است.
جهت بهبود: با توجه به تأثیر اشعه ماوراء بنفش، جهت بهبود عمدتاً بر روی درمان ضد UV سطح مواد متمرکز است. به عنوان مثال، با افزودن مواد افزودنی ضد اشعه ماوراء بنفش (مانند کربن سیاه) به لوله های پلی اتیلن، می توان مقاومت آنها در برابر آب و هوا را به طور موثر بهبود بخشید. علاوه بر این، استفاده از فناوری پوشش سطح ویژه برای تشکیل یک لایه محافظ که مانع از اشعه ماوراء بنفش می شود، می تواند طول عمر لوله های پلی اتیلن را در محیط های بیرونی افزایش دهد.
4. نیاز به بهبود قدرت اتصال
مشکل: اگرچه لوله های پلی اتیلن به دلیل اتصال ذوب داغ و اتصال الکتروفیوژن به راحتی نصب می شوند و خاصیت آب بندی خوبی دارند، اما در لوله های با قطر زیاد یا محیط های پر فشار، استحکام قسمت اتصال ممکن است به یک حلقه ضعیف تبدیل شود و وجود داشته باشد. خطر نشت یا پارگی به خصوص در سیستم های لوله کشی مسافت طولانی.
جهت بهبود: به منظور حل مشکل استحکام اتصال، می توان فناوری اتصال پیشرفته تری را توسعه داد. به عنوان مثال، از فناوری چین و چروک مکانیکی یا اتصالات فلزی برای افزایش استحکام رابط های لوله استفاده کنید. علاوه بر این، بهینه سازی کنترل پارامتر اتصال داغ و اطمینان از کنترل دقیق دما و فشار جوش می تواند کیفیت جوش را بهبود بخشد و تمرکز تنش و عیوب احتمالی در اتصال را کاهش دهد.
5. محدودیت های مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی
مشکل: اگرچه لوله‌های پلی‌اتیلن مقاومت به خوردگی خوبی در محیط‌های شیمیایی عمومی نشان می‌دهند، مقاومت خوردگی شیمیایی لوله‌های پلی‌اتیلن ممکن است در برخی از سناریوهای خاص صنایع شیمیایی یا محیط‌هایی که در معرض غلظت‌های بالای اسیدها و قلیایی‌ها هستند به چالش کشیده شود. این امر به ویژه در تصفیه فاضلاب یا سیستم های انتقال رسانه های ویژه در صنایع شیمیایی مشهود است.
جهت بهبود: به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی لوله های پلی اتیلن، بهبودهایی را می توان از دو جنبه انجام داد. ابتدا، مقاومت به خوردگی لوله های پلی اتیلن را می توان با تنظیم فرمول مواد و افزودن پرکننده ها یا کوپلیمرهای کاربردی که در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم هستند، افزایش داد. در مرحله دوم، یک لایه از مواد پوشش با پایداری شیمیایی قوی تر (مانند پوشش فلوروپلاستیک یا PP) را می توان به دیواره داخلی لوله اضافه کرد تا دوام لوله را در محیط های شیمیایی شدید بهبود بخشد.
6. چالش های حفاظت از محیط زیست و الزامات پایداری
سوال: با توجه روزافزون جهان به حفاظت از محیط زیست و توسعه پایدار، بازیافت و اثرات زیست محیطی محصولات پلاستیکی به یک موضوع کلیدی صنعت تبدیل شده است. اگرچه لوله‌های پلی‌اتیلن قابل بازیافت هستند، اما هنوز مسائل مربوط به مصرف انرژی و انتشار کربن در طول تولید و استفاده از آنها، به‌ویژه در پروژه‌های زیرساختی در مقیاس بزرگ، وجود دارد.
جهت بهبود: برای مقابله با این چالش، تولید لوله پلی اتیلن در آینده می تواند توجه بیشتری به تولید سبز و فناوری تولید کم کربن داشته باشد. به عنوان مثال، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای هدایت فرآیندهای تولید، استفاده از انرژی فسیلی را کاهش می دهد. در همان زمان، ما مواد پلی اتیلن مبتنی بر مواد خام زیست توده را بررسی خواهیم کرد و محصولات لوله پلی اتیلن سازگار با محیط زیست را برای کاهش بیشتر اثرات زیست محیطی توسعه خواهیم داد. علاوه بر این، فناوری بازیافت و استفاده مجدد از لوله های پلی اتیلن زباله را برای کاهش ضایعات منابع و ترویج توسعه اقتصاد دایره ای ترویج دهید.
