شرایط استاندارد مواد اولیه لوله های پلی اتیلن – ۱

همانطور که در فصل ۳ گفته شد، پلی اتیلن یک پلیمر پیچیده است که می توان خواص آن را با توجه به کاربرد نهایی مورد نظر، بهینه سازي نمود. چنین تغییراتی تحت تأثیر انتخاب سیستم کاتالیست، شرایط پلیمریزه شدن و استفاده از مقادیر اندکی کومونومر (یک مونومر یا مونومرهایی غیر از اتیلن) قرار دارند. انجام همه این تغییرات موجب بهینه سازي پلی اتیلن براي طیف گسترده اي از فرآیندها و شرایط عملکردي می شود.

انجمن ASTM به منظور دسته بندي این طیف گسترده از تغییرات خواص که در کاربردهاي لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند، اقدام به انتشار استاندارد D 3350 با عنوان »مشخصات استاندارد مواد اولیه لوله ها و اتصالات پلاستیکی پلی اتیلنی « نموده است. در این استاندارد ۶ خاصیت اصلی که در ساخت لوله هاي پلی اتیلن، جوش گرمایی آن ها و تعریف ظرفیت هاي عملکردي دراز مدت این لوله ها، مهم تلقی می شوند، مورد شناسایی قرار گرفته اند. هر خاصیت به منزله یک »سلول « در نظر گرفته شده و هر سلول شامل تعدادي »دسته «است. شماره سلول بیانگر یک طیف باریک از کل بازه گسترده اي است که توسط »سلول «ِ خاصیت مورد پوشش قرار می گیرد. این سلول ها و طبقه هاي خواص استاندارد D3350 در جدول ۵- ۱ نشان داده شده اند.

به علاوه، استاندارد ASTM D3350 ، با استفاده از یک کد حرفی مشخص می کند که ماده اولیه حاوي رنگدانه هست یا خیر و همچنین نوع پایدار کننده اي که براي محافظت از ماده در برابر آثار احتمالی اشعه ماوراء بنفش نور خورشید، در ترکیب آن بکار رفته است را بیان می نماید. جدول ۵- ۲ حاوي کدهاي حرفی بکار رفته در استاندارد D3350 و مفهوم آن هاست.

براي نامگذاري یک ماده پلی اتیلنی بر حسب استاندارد ASTM D3550 می بایست شماره سلول هر خاصیت را از جدول ۵- ۱ بیابیم. سپس کد حرفی متناسب با رنگ و پایدار کننده UV را از جدول ۵- ۳ قراردهیم. نمونه اي از این سیستم نامگذاري مواد، براي ماده پلی اتیلنی با کد نام PE445574C در جدول ۵- ۳ ارائه شده است.

ماده اي پلی اتیلنی که با نامگذاري سلولی جدول ۵- ۳ مطابقت دارد، یعنی ماده اي با کد نام PE445574C ، داراي چگالی بالاتر (بلورینگی بیشتر) و شاخص ذوب پایین تر (وزن مولکولی بالاتر) است و مقاومت منحصر به فردي در برابر رشد آرام ترك از خود نشان می دهد. بعلاوه این ماده براي آب در دماي ( ۷۳ᵒF (23ᵒC داراي پایه طراحی هیدرواستاتیک۱۱/۰۳ MPa) 1600 (HDB) psi 1 ) می باشد. نهایتاً این ماده مشکی خواهد بود و حاوي حداقل ۲% کربن سیاه است. سیستم طبقه بندي سلولی ابزاري سودمند را در طراحی مهندسی و به منظور تعیین الزامات مواد پلی اتیلنی مورد استفاده در پروژه هاي لوله کشی فراهم می کند.

کد نامگذاری استاندارد مواد اولیه لوله های پلی اتیلن

اگرچه در همه استانداردهاي لوله هاي پلی اتیلن، حداقل الزامات مواد بر اساس الزامات سلولی استاندارد ASTM D3350 مشخص می شوند، اما در ASTM کد نامگذاري ساده تر و مختصرتري هم وجود دارد که معمولاً براي شناسایی مهم ترین خواص مهندسی مواد اولیه لوله هاي پلی اتیلن بکار می رود. یکی از جنبه هاي مهم این کد نامگذاري آن است که با استفاده از آن می توان حداکثر تنش طراحی ۱ Hydrostatic design basis هیدرواستاتیک ( HDS ) ماده را براي آب و در دماي ۲۳ᵒC) 73ᵒF ) بدست آورد. این کد نامگذاري در ابتدا براي استفاده در موادي بود که قرار بود در لوله کشی هاي تحت فشار کار کنند. با این حال اکنون می دانیم که حتی در کاربردهاي غیر فشاري هم تنش هایی بوجود می آیند که ما را مجاب به استفاده از موادي می کنند که از نظر تنش قابل تحمل، درجه بندي شده باشند. این موضوع باعث کاربرد متداول این کدهاي نامگذاري براي شناسایی سریع همه مواد اولیه لوله پلی اتیلن مورد استفاده در ساختار لوله هاي تک جداره و لوله هاي با دیواره پروفیلی شده است.

این کد نامگذاري در استاندارد ASTM F412 با عنوان »واژگان استاندارد مرتبط با سیستم هاي لوله هاي پلاستیکی « و در ذیل مطلب تعریف کدها و نامگذاري مواد اولیه لوله هاي گرمانرم، تشریح شده است. این نامگذاري شامل حروف مخفف تأیید شده ASTM براي مواد لوله اي، و سپس ۴ رقم می باشد (مانند PE4710 ). اطلاعاتی که از این کد منتج می شود، از قرار زیر است:

– حروف مخفف مخصوص مواد لوله اي که در استاندارد ASTM شناخته شده است. این حروف مخفف در مورد مواد پلی اتیلنی عبارت است از .PE

– اولین رقم نشاندهنده چگالی رزین پایه بکار رفته در ماده، بر اساس استاندارد ASTM D3350 است. همانطور که در فصل ۳ بحث شد، چگالی یک پلیمر پلی اتیلنی، انعکاسی از سطح بلورینگی پلیمر است، و بلورینگی به نوبه خود عامل اصلی تعیین کننده خواص استحکام و سفتی ماده است.

– دومین رقم، میزان مقاومت آمیزه در برابر رشد آرام ترك ( SCG ) را برا اساس استاندارد ASTM 3350 نشان می دهد. مقاومت یک ماده در برابر SCG ارتباط تنگاتنگی با چقرمگی دراز مدت ماده دارد، خاصیتی که ظرفیت ماده براي مقاومت ایمن در برابر اثر افزایش تنش هاي موضعی را نشان می دهد.

– دو رقم آخر نشاندهنده طبقه مربوط به حداکثر تنش طراحی هیدرواستاتیک ( HDS ) توصیه شده ( ۱) ماده براي آب در دماي ۲۳ᵒC) 73ᵒF ) است. این مقادیر با درنظرگرفتن عوامل مختلفی ارائه شده اند که مهم ترین آن ها عبارت اند از: ظرفیت مقاومت ایمن در برابر تنش هاي توزیع شده ناشی از فشارهاي داخلی و ظرفیت مقاومت ایمن در برابر آثار جانبی ناشی از افزایش موضعی تنش ( ۱).

در ادامه این فصل، بیشتر روي این موضوعات بحث خواهیم کرد.

کدهاي نامگذاري استاندارد موادي که تا زمان نوشتن این کتاب توسط CSA ،AWWA ،ASTM و سایر استانداردها شناسایی می شوند، در جدول ۵- ۴ لیست شده اند. این جدول، توضیح مختصري راجع به اهمیت رقم هاي کد می دهد. باید بدانیم که ممکن است مواد جدیدي به بازار ارائه شوند که گواهی کد نامگذاري خاصی را کسب نمایند که این کد جدید در زمان نوشتن این کتاب، هنوز شناخته شده نباشد. خواننده می تواند براي دسترسی به لیستی از تازه ترین کدهاي نامگذاري، به گزارش TR-4 مؤسسه PPI که بصورت دوره اي به روز می شود، مراجعه نماید. با مؤسسه PPI از طریق پایگاه اینترنتی آن ها به آدرس www.plasticpipe.org در تماس باشید.