بخش اول : طراحی بر پایه ظرفیت فشاری موردنیاز

جزئیات روش دستیابی به درجه فشار استاندارد یا PR ، یک لوله پلی اتیلن در مطالب قبل مورد بحث قرار گرفت. عبارت های درجه بندی فشار PR و کلاس فشاری PC در بسیاری از استانداردهای موافق (هم آرا) از قبیل CSA ،AWWA ،ASTM و … برای نشان دادن توانایی لوله برای مقاومت ایمن در برابر فشار وارد بر آن مورد استفاده قرار گرفته اند. این ظرفیتغالبا همان ظرفیت مقاومت در برابر افزایش لحظه ای فشار، ناشی از نوسانات فشاری است، مانند آنچه در اثر تغییر ناگهانی در سرعت جریان آب اتفاق می افتد. در استانداردهای هم آرا ممکن است تمهیدات مختلفی در مورد ظرفیت نوسانات فشاری و صدور مجوزهای مربوطه وجود داشته باشد. این تمهیدات ممکن است با آنچه در سایت توسن صنعت آمده است، متفاوت باشند. خواننده باید برای کسب چنین اطلاعات خاصی، به متن استانداردهای مربوطه مراجعه نماید.

معادلات ۶- ۱ و ۶- ۲ از مقدار تنش طراحی هیدرواستاتیک ( HDS ) در دمای ℉ ۷۳ (℃ ۲۳) برای تعیین قابلیت های عملکردی لوله در این دما استفاده می کنند. مقدار HDS مواد اولیه مختلف لوله های پلی اتیلندر گزارش TR-4 مؤسسه PPI با عنوان »لیست مؤسسه PPI در مورد مبنای طراحی هیدرواستاتیک( HDB )، مبنای طراحی استحکام  ( SDB )، مبنای طراحی فشار ( PDB )، و حداقل درجه توانی لازم(MRS) برای لوله ها یا مواد اولیه لوله های گرمانرم « آمده است. مواد اولیه ای که برای استفاده در دماهای بالای ۳۸°C) 100°F) مناسب هستند، دارای درجه بندی پایه طراحی هیدرواستاتیک در دماهای بالاتر هستند که باز هم مقدار آن در گزارش TR-4 مؤسسه PPI منتشر شده است.

مقدار PR برای یک کاربرد خاص می تواند با مقدار PR استاندارد برای آب متفاوت باشد. مقدار PR برای لوله هایی که در دماهایی بالاتر از دمای پایه طراحی کار می کنند، برای خطوط لوله ای که مایعاتی را انتقال می دهند که مشخص شده اثراتی منفی بر پلی اتیلن دارند، برای خطوط لوله ای که تحت کدها و مقررات خاص و یا در شرایط غیر متعارف کار می کنند، کاهش می یابد. مقدار PR با استفاده از اعمال یک فاکتور بر مقدار PR استاندارد، کاهش داده می شود. مقدار PR برای کاربردهایی در دماهای بالاتر، در یک فاکتور دمایی ۳ به نام FT  ضرب می شود. برای برخی سیالات خاص مانند هیدروکربن ها یا گاز طبیعی تصفیه شده، از یک فاکتور کاربرد محیطی ۴ بنام AF استفاده می شود. (جدول ۶- ۲ را ببینید.)

متذکر می شویم که معادلات ISO ارائه شده در معادلات ۶- ۱ و ۶- ۲ فرم متفاوتی نسبت معادلات ISO منتشر شده در نسخه قبلی کتاب راهنمای پلی اتیلن مؤسسه PPI دارند. تفاوت این معادلات در استفاده از HDS بجای HDB است و دلیل این تغییر، لزوم تعیین درجه بندی های اضافی برای مواد اولیه پر بازده است. در نسخه قبلی معادله ISO ، مقدار PR بر حسب تابعی از HDB بیان شده بود در حالیکه در معادلات ۶- ۱ و ۶- ۲ برحسب HDS بیان شده است. مقدار این تفاوت چشمگیر است و ممکن است در صورتیکه خواننده از فاکتورهای کاربرد محیطی ارائه شده در جدول ۶- ۲ به عنوان »فاکتور طراحی « در فرمی از معادله ISO که شامل HDB است، استفاده کند، منجر به خطاهای قابل ملاحظه ای شود.

که در آن:

PR = درجه بندی فشار،  psi

HDS = تنش طراحی هیدرواستاتیک، psi (جدول ۶- ۱)

AF = فاکتور کاربرد محیطی ( جدول ۶- ۲)

توجه: فاکتورهای کاربرد محیطی ارائه شده در . جدول ۶- ۲ را نباید با فاکتور طراحی ( DF ) که در ویرایش قبلی کتاب راهنمای مؤسسه PPI و استانداردهای قدیمی مورد استفاده قرار گرفته بود، اشتباه گرفت.

FT  = فاکتور طراحی دمای کاری (ضمیمه فصل ۳ را ببینید)

DR =  نسبت ابعادی لوله های تولید شده با قطر خارجی کنترل شده(ثابت)

DO = قطر خارجی لوله تولید شده با قطر خارجی کنترل شده، اینچ

t  = حداقل ضخامت دیواره لوله، اینچ

IDR = نسبت ابعادی لوله های تولید شده با قطر داخلی کنترل شده(ثابت)

DI = قطر داخلی لوله تولید شده با قطر داخلی کنترل شده، اینچ

تنش طراحی هیدرواستاتیک، HDS ، مقدار تنش حلقوی است که لوله پی اتیلنی می تواند آن را در دراز مدت بطور ایمن تحمل کند.

مقدار HDS با اعمال فاکتور طراحی ( DF ) مناسب روی مبنای طراحی هیدرواستاتیک، HDB ، بدست می آید. روش تعیین تنش طراحی هیدرواستاتیک برای لوله های پلی اتیلن در فصل های ۳ و ۵ توضیح داده شده است.

در زمان چاپ کتاب راهنمای جامع لوله های پلی ایتلن، انجمن AWWA در حال ویرایش استاندارد AWWA C906 برای ثبت ماده پلی اتیلنی PE4710 و استفاده از مقادیر موجود در جدول ۶- ۱ است. ویرایشی که در زمان چاپ این کتاب راهنما، ملاك عمل قرار دارد، یعنی استاندارد AWWA C906-07 ، حداکثر تنش طراحی هیدرواستاتیک را برای ۱HDPE به ۸۰۰ psi و برای ۲MDPE به ۶۳۰ psi محدود کرده است. استاندارد ۰۸ – AWWA C901 جهت ثبت مواد اولیه لیست شده در جدول ۶- ۱ مورد ویرایش قرار گرفته است.

فاکتور کاربرد محیطی برای تنظیم درجه بندی فشار لوله در محیط هایی مورد استفاده قرار می گیرد که مواد شیمیایی که اثر منفی روی پلی اتیلن دارند، حضور دارند. و بنابراین کاهش درجه، مورد نیاز است. جدول   ۶- ۲ ارائه کننده فاکتورهای کاربرد محیطی، AF ، است که فقط می بایست بر معادلات فشاری (معادلات ۶- ۱ و ۶- ۲ راببینید) بر حسب HDS اعمال شود و نه HDB

در هنگام انتخاب فاکتور کاربرد محیطی ( AF ) باید ملاحظات مورد نیاز برای موارد زیر در نظر گرفته شوند: کدها و مقررات سیالی که قرار است از طریق خط لوله انتقال یابد، محیط خارجی اطراف خط لوله، و احتمال آسیب ناشی از شرایط فشار داخلی و بارگذاری خارجی که در طراحی وجود خواهد داشت.

مقادیر درجه بندی فشار ( PR ) لوله های پلی اتیلن در آب و در دمای ۷۳ᵒF در بازه نسبت های ابعادی ( DR ) متداول، در جداول ۶- ۳- الف و ۶- ۳- ب این فصل داده شده اند.