نویسنده:مهندس محمدرضا خسروانی ، چاپ در نشریه مهندسی آب ، شماره 87 – خرداد 1392
مقاله مهندس محمد رضا خسروانی مدیر بهره برداری شرکت پلی اتیلن سمنان
کاربرد لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع آب و گاز در سرتاسر جهان از دهه های گذشته رایج شده است. عواملی نظیر کویری بودن مساحت زیادی از ایران و اینکه ایران دومین تولید کننده گاز در دنیا ست، سبب شدند تا در كشورمان از حدود دو دهه ي قبل، اقدامات عملي و اجرايي استفاده از لوله هاي پلي اتيلن در شبكه هاي توزيع آب و گاز آغاز گردد، درحالیکه مطالعات علمی اوليه مربوط به اين موضوع به سال هاي قبل از آن باز مي گردد
از مهم ترين مزاياي لوله هاي پلي اتيلن در مقايسه با لوله هاي فولادي مي توان به سرعت و سهولت در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از آنها عدم خوردگي و در نتيجه عدم نياز به پوشش وحفاظت از زنگ زدگی اشاره نمود. با درنظرگرفتن موارد فوق الذکر و با توجه به معضلات و مشكلات موجود در اجرا و نگهداري لوله هاي فولادي، استفاده از لوله هاي پلي اتيلن در خطوط انتقال آب بدون هيچ گونه تامل و ترديدي، گزینه ای منطقي و معقول به نظر مي رسد. اما بهرحال لازم است در خصوص شناسايي مشكلات و معضلات خاص لوله هاي پلي اتيلن و اتخاذ تدابيرلازم در مواجهه و برخورد با اين مسائل احتمالي با رويكردي پيشگام و نگرشي پيشگيرانه اقدام نمود.در اين مقاله یک مورد از مشكلات بالقوه در لوله هاي پلي اتيلن يعني موضوع صدمه ديدن لوله هاي پلي اتيلن توسط جوندگان مورد بررسي قرار گرفته و راه حل علمی و عملی آن، یعنی مقاوم سازی لوله در حین تولید شرح داده شده است
ذکر این مطلب الزامی است که خواص نهايي محصولات پليمري به شدت وابسته به فرايند شكل دهي آن ها ست و امروزه در صنايع توليد لوله هاي پلي اتيلن علاوه بر اصلاح و بهبود خواص مهندسي پلي اتيلن، نحوه ي شكل دهي آن نيز مدنظر توليدكنندگان پيشرو اين محصولات قرار گرفته است. يكي از روش هاي موثر بهبود فرايند شكل دهي صنعت ساخت لوله، روش چند لايه سازي توسط بكارگيري مكانيزم توليد كواكستروژني است.در اين روش که هم اکنون درشرکت تولیدی لوله و اتصالات پلی اتیلن سمنان مورد استفاده قرار می گیرد، خواص لوله به طور هم افزاينده توسط بر هم كنش لايه هاي مختلف آن بهبود مي يابد. همچنين مي توان محصولاتي توليد كرد كه توافق بيشتري با نيازهاي مصرف كنندگان در صنايع مختلف از جمله صنعت آب و فاضلاب داشته باشد
در سالهای اخیر و پس از استفاده از لوله های پلی ایتلن در شبکه های مختلف آب و گاز کشور، مواردی مبنی بر ایجاد خسارت بر این لوله های در برخی استان ها مشاهده گردید هو پس از تحقیق، علت صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن، برخی جوندگان ( موش ، موریانه ) تشخیص داده شده اند.
اين تخریب و تهاجم بسته به شرايط اقليمي كه لوله هاي پلي اتيلن در آن بكار گرفته مي شوند، متفاوت است. درواقع، جوندگان نه تنها بعلت استفاده از آب موجود در لولوهای آبرسانی، بلکه بعلت طعم مطلوب محصولات پلیمری نیز به سمت لوله های پلی اتیلنی جذب می شوند. در شرايط خاص كاربرد به عنوان لوله هاي انتقال آب در برخی موارد حساس، میزان اين تهاجم بسيار خطرناك بوده و مي تواند سبب وقوع حوادث جبران ناپذيری شود
بعلت ایجاد چنین مشکلاتی در لوله های پلی ایتلن مصرفی در شبکه های انتقال آب و فاضلاب و با عنایت به گستردگی این شبکه ها در کشور، رفع معضل صدمه دیدن لوله ها توسط جوندگان در استانهای مختلف کشور از اهمیت و اولویت بالایی برخوردار می باشد.
برای حل این مشکل، یکی از ساده ترین راه ها برای لوله های درحال استفاده، بهینه سازی خاک اطراف لوله به روشهای مختلف از جمله استفاده از موانع فیزیکی مانند توری و سنگریزه می باشد، اما بهتر آن است که از ابتدا و در حین تولید بتوان در جهت عدم آسیب پذیری لوله های پلی اتیلن در برابر عوامل خارجی نظیر جوندگان، گامی علمی برداشت و لوله هایی مقاوم در برابراین عوامل مخرب خارجی را تولید نمود .
برای تولید چنین لوله هایی، بايد به لوله هاي پلي اتيلن، افزودني هاي ضدجوندگان اضافه شود، اما اين كار داراي اشكالاتی می باشد. نخست آن كه تمامي افزودني هاي ضد جوندگان كه توسط مكانيزم هاي مختلف بر روي آن ها اثرگذاري دارند در بالك لوله يعني ناحيه ي مياني از ضخامت لوله به سبب سرعت سرمايش پايين در هنگام توليد، ايجاد نواحي فومي يا اسفنجي مي كنند.اين مسئله بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي لوله تاثير منفي دارد. مسئله ي دوم، قيمت بسيار بالاي مواد ضد جوندگان است كه توليد لوله های پلي اتيلن را عملا ً از نظر اقتصادي ناممكن مي سازد.كليد حل مشكلات فوق در فرايند توليد لوله هاي چندلايه نهفته است.در اين شرايط لايه ي خارجي لوله ها به ضخامت 500 تا 1000 ميكرون داراي مواد ضد جونده می شود. مزيت اين سيستم در آن است كه لايه ي خارجي به محض خروج از قالب پس از عبور از كاليبراتور شروع به خنك شدن مي كند و سرعت خنك كاري در اين حالت از سينتيك اسفنجي شدن مواد ضدجونده بسيار سريع تر بوده و بدين سبب اين مواد را درجا در پوسته ي خارجي لوله منجمد مي سازد و آن ها را از نظر مكانيزم رهايش در موقعيت رهايش كنترل شده كه تابعي از قوانين انتقال جرم است قرار مي دهد. اين رهايش با سرعتي بسيار كم و در مدتي بسيار طولاني انجام مي شود
تلفيق مواد ضدجونده با بستر پليمري ترموپلاستيك بر اساس مكانيزم كامپاندينگ می باشد و مواد ضدجونده توسط اين مكانيزم به فيلرهاي عامل دار شده،با ابعاد نانو توسط عوامل شيميايي متصل می شود وكامپاند گرديد. اختلاط مستربچ فوق با پلي اتيلن گريد لوله منجر به ايجاد يك كامپاند يكنواخت و يك فاز غني از مستربچ در پوسته ي كامپاند مي شود. مستربچ ساخته شده به مواد پلي اتيلن اضافه و به اكسترودر لايه ي خارجي خوراك دهي مي شود. بدین ترتیب لوله پلی اتیلن آبرسانی با خاصیت ضدجوندگی تولید مي گردد
ماده ضدجونده ای که در شرکت تولیدی لوله و اتصالات پلی اتیلن سمنان مورد استفاده قرار گرفته است، رودرپل ) ( Rodrepel می باشد. این ماده ، ماده ای است غیر سمی و غیر خطرناک. ماده رودرپل درکشور هند تولید شده و حاصل از فن آوری هوشمند و شیمی سبز می باشد، لذا استفاده از این ماده در تولید لوله های ضد جونده برای مصارف آبرسانی امکانپذیر است. از ماده ضدجونده رودرپل که در لوله های پلی اتیلن شرکت تولیدی لوله و اتصالات پلی اتیلن سمنان مورد استفاده قرار گرفته است، نتایج مثبتی مشاهده شده است. در صورت استفاده از این ماده در لوله های پلی اتیلن، جوندگان کشته نمی شوند، بلکه جوندگان بوسیله مکانیسم های حسی ( طعم بسیار تلخ و تحریک پوستی ) از لوله های کارگذاری شده دوری می جویند. بسیاری از شرکتهای تولید کننده لوله و اتصالات پلی اتیلن در سایر کشورها نیز ( نظیر امریکا ) از ماده مذکور استفاده نموده اند و نتایج مثبتی درخصوص دوری جوندگان و حتی برخی پرندگان را ثبت نموده اند. لازم به ذکر است، ماده ضد جونده رودرپل، هم بصورت گرانول جامد و هم بصورت مایع تولید می شود و علاوه بر لوله های پلی اتیلن، در محصولات تولید شده ازپلی اورتان، پلی پروپیلن، پی وی سی، کابلها و فیبرهای نوری نیز کاربرد دارد.
بدین ترتیب مي توان بدون كاهش خواص فيزيكي و مكانيكي لوله، لايه ي خارجي لوله را با استفاده از مكانيزم رهایش کنترل شده در برابر حملات جوندگان مقاوم نمود. ماده ضد جونده رودرپل، دارای عمری بین 5 تا 40 سال می باشد.همچنین از مزایای دیگر این ماده آن است که تا دمای 1400درجه سانتیگراد پایداری حرارتی دارد و درصورت استنشاق خطری در پی نخواهد داشت. بدست آمدن نتایج مثبت، نشان می دهد که ماده ضدجونده رودرپل می تواند علاوه بر لوله های آب شرب، در لوله های گازرسانی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
علاوه بر تست هاي گروه CEN EN-1555 که مختص لوله های پلی اتیلن گاز می باشد، جهت تست هاي ميداني، می توان آزمایشهای ذیل را انجام داد:
الف- لوله ي ضدجونده در قفس موش هاي موسوم به Rat قرار مي گيرد كه اجتناب اين جانوران از لوله ي فوق كاملاً مشاهده میشود، در حالي كه موش ها به نمونه ي شاهد ( يك لوله ي معمولي ) عکس العمل متفاوتی دارند.
ب- لوله ي ضدجونده به مدت 24 ساعت در دماي 110 درجه ي سانتيگراد قرار داده مي شود و سپس آزمايش قبل تكرار مي گردد كه نتيجه ي آن اجتناب مجدد جوندگان از لوله ضدجونده و نزديك نشدن به آن می باشد.
لازم به ذکر است، صرفه جویی در زمان و پول، مقاومت بیشتردر برابر سایشهای خارجی، همچنین کیفیت بالای سطح روی لوله و مناسب جهت الکترفیوژن از دیگر ویژگیهای این لوله های پلی اتیلن تولیدی می باشد که در آنها ماده ضد جونده رودرپل بکار رفته است.
فهرست منابع:
1- پانزدهمین کنفرانس بین المللی لوله های پلی اتیلن – ونکوور – کانادا
2- سوابق کاری – تولید لوله های پلی اتیلن گازرسانی ، شرکت تولیدی لوله و اتصالات پلی اتیلن سمنان