تکنیک لوله های چدنی 3

–دوام مواد پوشش

بخش هاي خطوط لوله چدن نشكن مي توانند با مواد آلي يا غير آلي پوشش داده مي شوند.
مطابق EN598 ، EN545و EN969پوشش هاي زير بكار مي روند
–مواد پوشش آلي
• بيتومن
• كائوچوي Cyclo
• رزين اپوكسي
• پلي اتيلن
• پلي اورتان
–مواد پوشش غير آلي
• ملات سيمان
• لعاب

بيتومن، كائوچوي Cycloو لاك رزين اپوكسي پوشش هاي نازك متخلخلي هستند كه ضخامت پوشش آنها حدود 100µmاست. آنها اغلب در پيوند با پوشش زينك استفاده مي شوند. اثر به خصوص آنها بدين خاطر است كه اين لايه هاي متخلخل با محصولاتواكنش زينك يك پوشش ضخيم خيلي با دوام را مي سازند.

اين اثر در استانداردهاي محصول EN545,EN969,EN598و ” سيستم هاي حفاظتي خوردگي استاندارد شده” ” پوشش زينك با لايه تكميلي” به صورت فراوان در آزمايشگاه و بررسي هاي ميداني به اثبات رسيده است. حوزه استفاده از سيستم” پوشش زينك با لايه تكميلي” به سرعت توسط استفاده از آلياژ زينك– آلومينيوم توسعه يابد، جائيكه موازي با سلول هاي جرمي– المان هاي ماكرو توسعه مي يابند. با اين سلول هاي جرمي واكنش هاي خوردگي در خاك بستر به صورت آهسته(عكس برداري تك فريم) شبيه سازي مي شوند.
مقايسه با سيستم محافظتي متفاوتي براي خطوط لوله مدفون شونده از مواد آهني غير آلياژي نيز ممكن مي باشد. كاربرد آن فقط براي جريان خوردگي اتمسفري مشابه سالت اسپري مي باشد.

سيستم” پوشش روي با لايه تكميلي” به صورت مكمل هنگام نصب با پوشش ورقه پلي اتيلن تركيب مي شود كه استفاده آن را در خاك هاي به شدت خورنده ممكن مي سازد.
اين پوشش هاي ورقه اي – PEبه صورت رشد يافته به وسيله پوشش هاي خاص مانند ZMUيا PE-Uجانشين شده و يا با مواد جديدي مانند Zn-Al15با لايه تكميلي جايگزين مي شوند. همچنين جهت كاربرد يك محاسبه دقيق حفاظت خوردگي طبق DIN30675-2از اهميت بالايي برخوردار است.

پوشش رزين اپوكسي طبق EN 14901و پوشش خارجي پلي اتيلن طبق EN14628 پوشش هاي نهايي بدون تخلخل هستند. استفاده از آنها طبق تجزيه زماني طولاني تقريباً بيشتر از 50سال اطمينان دارد.
پوشش خارجي ملات سيمان طبق DIN 30674-2و طبق pr EN 15542يك سيستم حفاظت خوردگي چند لايه است. از دهه اول قرن بيستم در بسترهاي خاكي خشن) خورندگي زياد با سنگ هاي درشت تا ( 100mmاندازه دانه) بصورت موفقيت آميزي اجرا شده است.

لايه داخلي ملات سيمان در آمريكا به مدت 100سال با موفقيت كامل بكار رفته است و در اروپا به مدت 50سال بهترين حالت را ثابت كرده است.
در كانال هاي فاضلاب لايه داخلي ملات سيمان بكار رفته از سيمان پايه Tonerدر مقابل حملات اسيد گوگرد و بيوژينك تحت شرايط سخت پايداري مي كند.
همچنين مقاومت مكانيكي آن در برابر تنش ها بوسيله مواد ساينده و فرايند تميز كاري با آبكشي فشار بالا با بررسي هاي آزمايشگاهي و تجربه اي كار چندين ساله به اثبات رسيده است.

-5-10پايداري و دوام واشرها

مواد معمول مورد استفاده عبارتند از:
•  NBR(كائوچوي–نيتريل بوتادين)
• ‌EPDM(اتيلن پروپلين– دين– كوپليمر)
مواد واشرها طبق محدوده استفاده انتخاب مي شوندكه مطابق با استاندارد EN 681-1 (آب/فاضلاب) و (EN682گاز) مي باشند.
جهت اطمينان از دوام اين استانداردها نيازمندي هاي بالايي در پارامترهاي معين دارند.
بخش 11را نگاه كنيد.
جهت گواهي عملي, دوام واشرهاي پيوند سركاسه–اسپيگات نوع تايتون بعد از 50سال نصب كه بدون وقفه كار شدند، بررسي مي شوند. پيوندها همانطور كه انتظار مي رفت، بودند. آب بندي واشرها همه نيازمندي هاي استاندارد را مطابق واشرهاي نو بصورت گسترده اي برآورده ساختند.

-11آب بندها(واشرها)

خطوط لوله مدفون شونده در خاك از جنس چدن نشكن تقريباً بدون استثناء همراه با اتصال سركاسه اسپيگات مي باشند. آب بندهاي سيستم تايتون و استاندارد داراي اهميت زيادي
هستند. آنها داراي واشرهاي فشرده شونده در محفظه با پروفيل معين خاص مي باشند.
كاركرد آب بندي آنها در طول مدت كلي استفاده خط لوله مطمئن مي باشد. مواد واشر نيازها را براي يك مدت زمان طولاني برآورده مي سازند. از اين رو براي نيازهاي سرويس هاي انتقالي و مخصوص اضافي مناسب مي باشند.

١كليات
خطوط لوله مدفون شونده در خاك داراي كنترل دائمي و نظارت هستند. اطمينان به دوام طولاني واشر در خطوط لوله از اهميت خاصي برخوردار است. اطمينان به دوام و طول عمر مواد واشرها در ابعاد زيادي اطمينان از خط لوله را حاصل مي كند. اين اطمينان به حفاظت سرويس هاي حياتي مهم و آب آشاميدني كمك مي كند. جدا از اين از نشت آب زميني آلوده جلوگيري مي كند و نفوذ فاضلاب و گاز را كم مي كند.

حوزه اي كاربردي متفاوت امكان استفاده از مواد واشر با بخش هاي مختلف را سبب مي شودكه بايد از كيفيت خيلي خوبي ساخته شوند. نياز به واشرهاي بادوام در يكسري از نيازمندي ها مانند استحكام، الاستيسيته، رفتار پير شدن و پايداري شيميايي جلوه گر مي شود. بخشي از خطوط لوله هاي چدني مدفون شونده با پيوند سركاسه اسپيگات مي باشند. از اين بابت با گذشت چندين دهه كاربردهاي عملي سيستم تايتون و استاندارد از معناي خاصي برخوردار مي باشند.

جز ء مهم آب بندهاي پيوندهاي سركاسه اسپيگات قابليت فرم پذيري پروفيل واشر لاستيكي است. ماده لاستيك داراي حالت الاستيسيته و دوام بالاي خوبي جهت واشر مي باشد.

در گذشته واشرها فقط از كائوچوي طبيعي ولكانيزه شده) :NRكائوچوي طبيعي( ساخته مي شدند. اما امروزه واشرها منحصراً از لاستيك مصنوعي ساخته مي شوند. جهت آب آشاميدني از ) EPDMاتيلن– پروپلين– دين– كوپلي مر( . براي فاضلاب و گاز از NR )كائوچوي نيتريل– بوتادين( استفاده مي شود.
آنها از كائوچوي طبيعي از نظر پايداري حرارتي و شيميايي برتر هستند و از اين بابت به خصوص جهت استفاده در خطوط گازو خطوط كانال هاي فاضلاب مناسب مي باشند. ديگر محصولات مصنوعي مثلاً )FPMكائوچوي فلوئور دار( مقاومت بالائي در مقابل درجه حرارت بالاي 50°Cدارند.
براي واشرها در خطوط آب و فاضلاب استاندارد ماده ، EN681-1در خطوط گاز استاندارد EN 682معتبر است. در اين ميان در چهارچوب راهنماي ساخت محصولات اروپايي EN681-1هماهنگ شده است و علامت شناسايي CEاجباري را نياز دارد.
آزمايش و نيازمندي هاي ملي واشرها براي لوله هاي چدن نشكن با پيوند سركاسه اسپيگات در اصول آزمون رايج VP546از DVGWآمده است.
٢–١١انواع آب بند ها (واشر ها )
–١–٢–١١واشرهاي تايتون
سطح مقطع پروفيل واشرهاي تايتون در شكل ١–١١نشان داده شده است. آن شامل تركيبي از دو نوع لاستيك است . يك قسمت با سختي 55IHRDبا كاركرد آب بندي بهينه و الاسيسيته طولاني مدت(قسمت نرم) مي باشد. قسمت ديگر با سختي 85IHRDاست و اين وظيفه را دارد كه واشر را در نشيمنگاهش محكم نگه دارد، هنگامي كه اسپيگات لوله در سركاسه حركت مي كند.(قسمت سخت)

به وسيله تغيير شكل قسمت نرم بين طرف داخلي سركاسه و طرف خارجي لوله نيروي بازگشت به عقب بالايي ايجاد مي شود.
اين امر باعث آب بندي پيوند مي شود كه فقط در فشارهاي بالا و يا پايين داخلي رخ نمي دهد بلكه در فشار خارجي همانند فشار داخلي عمل مي كند.
واشر تايتون در محدوده اندازه اسمي سايز DN80تا DN1000قابل استفاده است و با توجه به محدوده استفاده از كيفيت لاستيك مصنوعي EPDMيا NBRساخته مي شود.

–٢–٢–١١واشرهاي استاندارد

شكل ٢–١١سطح مقطع واشر استاندارد را نشان مي دهد. همانند واشر تايتون پيوند به وسيله نيروي بازگشت به عقب در واشري كه در تمام جهات دايره بصورت كلي فشرده شده است سبب آب بندي مي شود.

واشر شامل يك نوع لاستيك يكپارچه با سختي 67IRHDمي باشد.
واشر استاندارد در محدوده اندازه اسمي DN80تا DN2000بكار مي رود.

–٣–٢–١١واشرهاي تخت
واشرهاي تخت جهت آب بندي كردن پيوندهاي فلنجي بكار مي روند.اثر آب بندي به اين صورت است كه دو فلنج مقابل هم توسط پيچ و مهره به يكديگر فشرده مي شوند. بين اين جفت واشر قرار مي گيرد كه توسط يك فشار بالا كاركرد آب بندي مطمئن مي شود.
واشرهاي تخت بصورت معمول از لاستيك با سختي كمتر 80IRHDساخته مي شوند. جهت جلوگيري از روان شدن واشر مابين دو فلنج از يك ساپورت فلزي داخل واشر كه با آن ولكانيزه مي شود، استفاده مي شود.
واشرهاي تخت براي تمام اندازه هاي اسمي رايج و براي فشار اسمي تا DN40قابل كاربرد مي باشند. ابعاد آنها در EN1514-1معين شده است. نيازهاي ملي و آزمون ها در برگيرنده اصول آزمون رايجVP547 از DVGWمي باشند.

–٣–١١خواص

واشرهاي الاستومر داراي اين وظيفه هستند كه پيوند لوله ها را ده ها سال از نظر آب بندي
مطمئن سازند.
پارامترهاي زير مهم مي باشند:
• سختي
• استحكام
• كرنش پارگي
• مانايي تغيير فرم فشاري
• رهايي تنش
• پير شدن
• رفتار حالت سرد
• پايداري در برابر ازن
• پايداري شيميايي

-1-3-11سختي

سختي واشر مقاومت سنجي در برابر ورود يك جسم است. جهت آزمون سختي روش آزمون طبق Shore Aو (IRHDدرجه سختي بين المللي واشر بكار مي رود). در استانداردهاي ENسختي لاستيك طبق IRHDداده شده است.
جهت تعيين سختي واشر طبق Shore Aبه سادگي از يك دستگاه آزمون (دورومتر،شكل ١١–٣) استفاده مي شود.

شكل :3-11دورومتر

سختي سنجي واشر طبق IRHdهزينه بر مي باشد و فقط در مواردي استفاده مي شود كه مقادير سختي دقيق و تكرار پذير لازم باشد. سختي به تركيب شيميايي لاستيك و ولكانيزه
شدن آن بستگي دارد. بنابراين اين پارامتر بدون ترديد متاثر از تغيير خواص ماده لاستيك مي باشد و بنابراين نيازمندي هاي ماده واشر طبق كلاس سختي طبقه بندي مي شود. سختي
واشرهاي سركاسه اسپيگات طبق ساختمان پيوند تعيين مي شود.

اندازه گيري سختي در كل حلقه يا در نمونه اي صورت مي گيرد كه از واشر بصورت صفحه اي تهيه شده است.

-2-3-11استحكام و كرنش پارگي

استحكام و كرنش پارگي به آساني تعيين مي شود و مشخصه بحراني براي كيفيت لاستيك است. اثر پير شدن كه مثلاً ناشي از تشكيل اكسيد است سبب مي شود كه كرنش پارگي به آساني
تغيير كند.

 

-3-3-11مانايي تغيير شكل

يك رفتار تغيير شكل فشاري جهت اطمينان از كاركرد واشر لازم است، وقتي كه پيوند حركت مي كند. شكاف پيوند لوله كه بين سركاسه و لوله قرار دارد بايد هنگام كار دائمي
لوله توسط واشر پر شود به صورتي كه واشر يك نيروي فشردگي كافي بر سطح خود را تجربه كند.
تغيير شكل پلاستيك ماندگار در واشر كه به عنوان پايداري تغيير فرم فشاري مشخص مي شود، توسط تعيين ابعاد و تلرانس هاي تمام قسمت هاي پيوند با انتخاب كيفيت متناسب
واشر در نظر گرفته مي شود.
مانايي تغيير شكل فشاري توسط نمونه هاي استوانه آي شكل تعيين مي شود كه در طول يك زمان معين در درجه حرارت معين در جهت محورها % ٢٥فشردگي را تحمل مي كنند.
در رفتار الاستيك ايده ال جسم نمونه پس از رهايي به ابعاد اوليه باز مي گردد. اما آزمون نشان مي دهد كه نمونه يك جسم فشرده شده پس از برگشت داراي مقدار كمي تغيير شكل
است كه بنام مانايي تغيير شكل فشاري مشخص مي شود و بر حسب تغيير شكل كلي داده مي شود.(شكل ٤–١١ )

–٤–٣–١١رهايي تنش

“رهايي تنش” يك كميت براي الاسيسيته واشر لاستيكي است . جهت دوام بالاي يك آببندي بايد واشر داراي كمترين مقدار رهايي تنش باشد. رهايي تنش و مانايي تغيير شكل فشاري رابطه اي با يكديگر ندارند.

رهايي تنش كميت بهتري براي بررسي رفتار الاستيك يك واشر لاستيكي به نسبت تغيير فرم فشاري است چون فشار فشردگي جهت آب بندي پيوند را حقيقتاً بهتر نشان مي دهد.
رهايي تنش در هر صورت جهت اندازه گيري مشكل تر است و زمان طولاني تري را لازمدارد، لذا مانايي تغيير شكل فشاري به عنوان آزمون روتين بكار مي رود.
جهت تعيين رهايي تنش يك جسم, نمونه توسط يك دستگاه آزمون خاص در يك درصد معيني فشرده مي شود.
تغيير شكل موجود ثابت كه نيروي برگشت را اعمال مي كندبه عنوان تابعي از زمان اندازه گيري مي شود. برداشت زماني نيروي بازگشت كه بر حسب درصد ارزش خروجي اندازه گيري مي شود،
رهايي تنش مي باشد.

–٥–٣–١١پير شدن

جهت كار كردن آب بندي بدون عيب يك پيوند در كنار خواص الاستيكي در مدت چندين ده سال، رفتار تغيير شكل لاستيك از اهميت خاصي برخوردار است. پير شدن از نور، مواد اسيدي و درجه حرارت تاثير مي گيرد.
به همين دليل در استاندارد ISO2230توصيه شده است كه واشرها در محل خنك و تاريك نگهداري شوند.

رفتار پير شدن اغلب بوسيله آزمون پير شدن حرارتي siebentatigenدر دماي 70°C آزمون مي شود. تغيير اندازه سختي، استحكام پارگي و كرنش پارگي در برابر حالت جديد آزمايش مي شود.

-6-3-11رفتار در حالت سرد

در درجه حرارت هاي پايين، الاسيسيته واشر و سختي آن كاهش مي يابد. اين رفتار برگشت پذير است و اتلاف كيفيت را سبب نمي شود. در گرم كردن مجدد واشر به خواص اوليه خود باز مي گردد.
هنگام سرد شدن شرايط لاستيكي واشر از يك حد معيني بيشتر تغيير نمي كند. بنابراين خطري در هنگام مونتاژ در درجه حرارت هاي پايين وجود ندارد. در راهنماي نصب واشرهاي لوله هاي چدن نشكن مراحل زير آمده است:

نمونه هاي عملي:
واشرها مي توانند در درجه حرارت هاي زير 0 °Cيك كاهش سختي معيني داشته باشند. دردرجه حرارت هاي نصب زير 0 °Cواشرها بايد جهت نصب آسان به درجه حرارت در صورت امكان بالاي 10 °Cبرسند و واشرها ابتدا مدت زمان كمي قبل از مونتاژ از محل انبارش مثلاً (ماشين مالك ) برداشته مي شوند.

جهت آزمون رفتار سرد واشر (آزمون قرارگيري آزاد) افزايش سختي بعد از انبارش در سرما(هفت روز در °C10–) تعيين مي شود. پله بعدي براي رفتار در سرما در پايداري تغيير فرم فشاري -25°C است.

–٧–٣–١١مقاومت در برابر ازن

يك نوع خاص از شكست اكسيدي، تشكيل ترك ازني است كه هنگام بررسي مقاومت ازني آزمايش مي شود.
در آزمون يك نمونه لاستيك ازدياد طول مي يابد و در يك درجه حرارت معين و زمان معين در اتمسفر حاوي ازن قرار مي گيرد. در اين حالت تركي بر سطح واشر نبايد مشاهده شود.

–٨–٣–١١پايداري شيميايي

واشرها براي اتصال سركاسه–اسپيگات با توجه به نوع استفاده در خطوط آب آشاميدني ، خام و يا شستشو داراي نيازهاي پايداري شيميايي خاص نمي باشند.
جهت استفاده در كانال هاي فاضلاب و خطوط فاضلاب براي واشرها مقاومت به فاضلاب طبق استاندارد EN681-1گواهي مي شود. تغييرات حجمي مطابق ISO 1817توسط قرارگيري نمونه در آب بدون يون به مدت هفت روز و 70°Cآزمايش مي شود.
در صورتيكه تغييرات حجمي بيشتر از % -1/+8مقدار اوليه نباشد، واشر پايدار است. واشرها در اتصال سركاسه اسپيگات براي خطوط تامين گاز بايد مطابق با EN682 مناسب بوده و جهت نگهداري در مواد گازي) (CHمايع تضمين شوند.

مطابق با ISO1817تغييرات حجمي بعد از قرارگيري در مايع آزمون 70 )Bجزء حجمي ايزواكتان و 30جزء حجمي (Toluolو يا مطابق روغن ASTMشماره 3اندازه گيري مي شوند.

تغييرات حجمي بعد از خشك شدن مجدد نبايد از % 15بيشتر شود.

–٤–١١واشرها براي خطوط آب آشاميدني

واشرهاي تايتون براي استفاه در خطوط آب آشاميدني تا معرفي EN681-1به جزء موارداستثنايي كمي از لاستيك طبيعي بوده اند. سپس EPDMيك لاستيك مصنوعي غلبه پيدا كرد. الزامات اين واشر در VP546مشخص شده است.
EN681-1هيچ گونه تعريفي از نظر بهداشتي ندارد. بنابراين اين موارد در VP546 وغيره وجود دارند.

از آنجائيكه خطوط آب عمدتاً جهت مصارف انساني آب را منتقل مي كنند مواد واشر براي استفاده در حوزه آب آشاميدني هيچ گونه ماده اي به همراه ندارند كه اثرات مضر براي آب
توليد كنند. اين الزامات هنگامي برآورده مي شوند كه واشرها تعاريف توصيه هاي KTW بخش ١٣–٣–١را برآورده سازند و آزمون مطابق با برگه كار W270-DVGWگواهي شود.

واشرها بايد همچنين جهت تماس با مواد غذايي مناسب باشند. آنها مجاز نيستند كه آب آشاميدني را رنگي، مزه دار، بودار و باكتري دار سازند.

–٥–١١واشرها براي كانال ها و خطوط فاضلاب

خطوط و كانال هاي فاضلاب نايد دائمي آب بند باشند. در كنار يك سيستم پيوندي عمل كننده لوله براي واشرها كيفيت لاستيكي لازم است كه در يك خط فاضلاب باتنش هاي مورد
نظر، به خصوص در محيط هاي خورنده تا حد ممكن بادوام باشند. هنگامي كه فاضلاب عمدتاً با مواد هيدروژني كربني (CH) همراه است به صورت معمول از واشرها با جنس NBRاستفاده مي شود.

جهت مستندسازي مقاومت اين مواد در برابر ناخالصي هاي آبي كه بيشتر وجود دارند،مطالعات گسترده اي در آزمايشگاه هاي مختلف انجام شده است.(شكل ٥–١١ )

شكل :5-11بيانيه گزارش MPA NRWدر رابطه با مقاومت واشرهاي NBRدر
مقابل آب اشباع شده– ( CKWفاضلاب)

-6-11آب بندهاي (واشرهاي) خطوط لوله گاز

 

واشرهاي خطوط لوله گاز جهت تامين گاز در مبناي امنيتي از اهميت زيادي برخوردارند. در اينجا اين سوال مطرح مي شود كه مقاومت واشر در برابر گاز حاوي مواد هيدروكربني در مرحله اول چگونه است.
گاز سوختي خالص در فشارهاي بالا اثري روي واشر ندارد و گاز سوختي در هر صورت كم وبيش داراي مقاديري از هيدروكربن ها است كه بر واشرهاي لاستيكي مختلف مثلاً به حالت بادكردگي اثر مي گذارد.

در سال 60مقدار انتقال صورت گرفته از گاز شهري و گاز (Kokerei-fernزغال) به سمت گاز طبيعي(زمين) در اوايل داراي كاهش شديدي به خاطر اثرات منفي بر آب بندي لاستيكي بود. حقيقتاً توسط موارد زير تهديد شده بود:
• گاز ميعان شده
• اين حقيقت كه در خطوط تامين گاز طبيعي كندانسه هاي موجود از مواد هيدروكربني اشباع شده تشكيل شده بود.
اين موارد اثر كمتري بر واشر داشتند.

به صورت كامل با استاندارد آزمون–مواد EN682مطابق ورقه كار DVGW G480-1 يك تست كاركردي بر پيوندهاي سركاسه صورت مي گيرد.
در اين حالت يك واشر ساخته شده كه مورد آزمون آب بندي شده در معرض آب يا باد جهت بررسي اثر مواد هيدروكربني قرار گرفته، دوباره آزمون شده و سپس جهت آزمونسوم آب بندي واشر خشك مي شود.

بعد از گذشت زمان آزمون و فاز بازيابي مجدد واشرها بايد در پيوند در آزمون هوا با فشار مثبت 0.1barو 18barآب بند باشند.
گواهي آزمون DVGWبا شماره ثبت اين شناخت را مي دهد كه پيوند مطابق قواعد مشخص فني آزمون شده و جهت استفاده در خطوط گاز مجاز مي باشد.

-12پوشش هاي خارجي
پوشش هاي خارجي خطوط لوله هاي چدني را به صورت مداوم محافظت مي كنند. پوشش هاي خارجي كارخانه اي لوله ها و اتصالات مطابق شرايط خاك مي باشند و در صورت نياز در محل نصب تكميل مي شوند. روش هاي محافظت خوردگي خاص لوله هاي چدني و محدوده استفاده آنها در اينجا توضيح داده مي شود.

-1-12كليات
لوله و اتصالات با پوشش هاي كارخانه اي در اثر آسيب ديدگي دچار زنگ زدگي مي شوند كه در صورت نياز در محل مونتاژ ترميم مي شوند. پارامترها(روش هاي) محافظت خوردگي به صورتي انتخاب مي شوندكه از دوام خطوط لوله اطمينان حاصل شود.
DIN30675-2محافظت خارجي خوردگي خطوط لوله مدفون شونده چدن نشكن را قانون گذاري كرده است.
استاندارد يك نگاه اجمالي بر پوشش هاي كارخانه اي و روش هاي محل نصب دارد. در DIN30672-2جدول ،1محدوده استفاده پوشش هاي خارجي طبق ،EN14628 EN14901و DIN 30674-2,3,5همراه و بدون مهار كننده در تنظيم محافظتي پوشش مشخص شده است.(جدول 1-12)

به علاوه استاندارد در رابطه با پارامترهاي محافظت خوردگي هنگام تاثير الكترود شيميايي اطلاع مي دهد و نيز اينكه پيوند سركاسه داراي حالت مقاومت الكتريكي است.

-2-12پوشش هاي خارجي كارخانه اي

لوله از جنس چدن نشكن داراي پوشش هاي خارجي استاندارد زينك با پوشش نهايي طبق EN598 ،EN545و EN969است. تعاريف اين استاندارد توسط DIN 30674-3 كامل مي شود.

اين پوشش هاي خارجي در اكثر خاك ها نسبت به آسيب هاي خوردگي بادوام مي باشند. پوشش جديد خارجي زينك–آلومينيوم ) %85جرم وزني زينك و %15درصد آلومينيوم(
و لايه تكميلي رزين اپوكسي ) (EPاست. محدوده استفاده مطابق EN545-2002 ضميمه D2در جدول 2-12ارائه شده است.
نسبت خاك داراي اثر بالائي روي محافظت خوردگي است لذا جهت اطمينان از پوشش خارجي پلي اتيلن طبق EN14628و پوشش خارجي ملات سيمان طبق 30674-2يا طبق
EN15542استفاده مي شود.

اتصالات از جنس چدن نشكن طبق EN545و EN969مطابق حالت استاندارد توسط بيتومن يا لايه رزين مصنوعي پوشش داده شده و تحويل مي شوند.اتصالات براي موارد خطوط فاضلاب طبق EN598جهت حفاظت خوردگي از لايه EPمطابق EN14901 استفاده مي كنند. لعاب فني جهت ماده پوشش خارجي براي اتصالات و شيرها جهت تمام خاك ها استفاده مي شود.

-1-2-12پوشش زينك همراه با لايه نهايي

پوشش زينك و لايه نهايي با هم اثر سينرژيكي دارند. يعني مجموعه اثر حفاظتي آنها بهتر از حالت منفرد اين پوشش ها است. در جدول 1-12و 2-12محدوده استفاده سيستم مشخص شده است.
سيستم حفاظتي پوشش زينك با لايه نهايي درون حوزه استفاده اش پايدار است در حالتيكه كه لايه نهايي چدن از خاك جدا باشد.

مك ها در لايه نهايي يا آسيب ديدگي هاي پوشش خارجي هنگام نصب لوله در خاك هاي مرطوب(دي الكتريك)به وسيله توليد محصولات واكنش زينك نامحلول بهبود مي يابند.
اين محصولات واكنشي زينك ناشي از واكنش زينك فلزي با اجزاء خاك محيط است.
شكل 1-12بهبود آسيب ديدگي هاي مصنوعي توسط محصولات واكنش زينك طبق آزمايش 15ماهه در محيط مصنوعي آب دريا را نشان مي دهد.

شكل 1-12: بهبود خود به خودي آسيب ديدگي ها توسط محصولات واكنش زينك

شكل :2-12شماتيك واكنش هاي محافظتي زينك

يك نمايش تصويري واكنش هاي محافظتي زينك در تصوير 2-12آمده است. در اصول آزمون VP545،DVGWتمام الزامات سيستم لوله ها آمده است.
جهت الزامات مكمل جرم زينك متوسط روي سطح تخت حداقل 160 g/m²مي باشد. بدين وسيله زينك كافي جهت بهبود آسيب ديدگي هاي بعدي كه ناشي از حركت زمين يا حفاري هاي بعدي است، فعال مي شود.

ZMUاز اثر واسطه هاي خورنده جلوگيري مي كند و در برابر بارهاي مكانيكي ناشي از حمل و نقل و نصب مقاومت مي كند. به خصوص هنگام كاربرد تكنولوژيك نصب بدون حفاري اين پوشش ها داراي برتري مي باشند.
تحمل بار مكانيكي پوشش ملات سيمان طبق DIN30674-2يا pr EN15542 بوسيله الزامات ذيل مشخص مي شود:
• عدم وجود ترك در آزمون تغيير شكل رينگ
• استحكام چسبندگي
• مقاومت به ضربه
الزامات به صورتي تعيين مي شوند كه آسيب ديدگي هاي لايه ملات سيمان حين حمل و نقل اقلام و نيز هنگام نصب در زمين هاي سخت به حداقل برسند. در صورتي كه تهديدي نيز
روي اين پوشش ها (مثلاً هنگام نصب با روش متلاشي كردن خط لوله قبلي) صورت گيرد، پوشش زينك به صورت فعال محافظت را انجام مي دهد. ( 1-2-12را نگاه كنيد) در هنگام نصب محدوده پيوند بعد از مونتاژ محافظت مي شود.(بخش 3-12را نگاه كنيد)

-3-2-12پوشش پلي اتيلن(PE-U )

پوشش پلي اتيلن چدن را با مقاومت اهمي بالا از خاك بستر جدا مي كند. ضخامت لايه حداقل به مقدار 1mmجهت حفاظت خوردگي خالص لازم است، لايه بالايي مقاومت لايه محافظ را در برابر بارهاي مكانيكي افزايش مي دهد.
EN 14628مقايسه اي بين اجراي عادي و اجراي تقويت شده را بدست مي دهد. الزامات و آزمون ها طبق EN14628به صورتي مي باشند كه پوشش خارجي پلي اتيلن تنش هاي عادي در حمل و نقل، انبارش و نصب را تحمل كند.
محدوده پيوند بعد از مونتاژ محافظت مي شود(شكل ،3-12بخش 3-12) را نگاه كنيد.

 

-4-2-12لايه بيتومن

لايه بيتومن طبق EN565و EN969به عنوان حفاظ براي اتصالات و به عنوان لايه نهايي براي لوله ها بايد بر روي پوشش زينك به كار مي رود. ضخامت لايه به 70µmبالغ مي شود.

–٥–٢–١٢پوشش رزين اپوكسي اتصالات
اتصالات براي كانال هاي فاضلاب به صورت معمول داراي لايه رزين اپوكسي مي باشند. همچنين در حوزه آب آشاميدني اتصالات با لايه پودري EPاستفاده مي شوند.
لايه داخل و خارج با يك متوسط ضخامت لايه حداقل 250µmاغلب از پودر EPاست و
استاندارد آن EN14901مي باشد.
اين روش در فصل 2-5-3توصيف شده است.
-6-2-12لايه لعاب اتصالات
لايه لعاب اتصالات يك پيوند شيميايي–فيزيكي شديد)پيوند يوني( با چدن نشكن ايجاد مي كندكه بوسيله فرايند نفوذ مواد پايه لعاب و واكنش ها مربوطه صورت مي گيرد. لعاب داخلي و خارجي داراي خواص زير است:

• حفاظت بهداشتي بالايي براي آب آشاميدني ايجاد مي كند.
• داراي مقاومت به خوردگي در تمام خاك ها است.
• داراي پوشش داخلي و خارجي بدون عيب است.
• مقاومت مكانيكي بالاتري در مقابل بار مكانيكي دارد.
• اطمينان نفوذپذيري به خصوص در قسمت هاي آسيب ديده سطحي دارد.
• به پير شدن مقاوم است.

-3-12پوشش هاي اضافي هنگام نصب

با توجه به پوشش هاي اضافي نصب، تصميم گيري بين حالت نصب و مرمت صورت مي گيرد. پوشش هاي اضافي هنگام نصب مكمل بر پوشش هاي كارخانه اي مي باشند.
بنابراين خط لوله ها يا بخشي از آن داراي پوشش اضافي مي گردند. در پوشش هاي خارجي لوله مانند پوشش ملات سيمان يا پلي اتيلن محدوده پيوند و اتصالات متعاقباً محافظت مي شوند.

–١–٣–١٢خاك هاي بستر متعادل كننده جهت حفاظت خوردگي

 خاك هاي بستر متعادل كننده جهت حفاظت خوردگي برروي سطح خطوط لوله يك لايه خاك هموژن در تمام جهات با كلاس خاك ( Ιخورنده نيست يا خورنده ضعيف است طبقDIN 50929-3 ) مي باشند. 

 مطابق با DIN 30675-2 آنها سيستم زينك با لايه نهايي را كامل مي كنند.
آنها مطابق با EN805و EN1610جهت خاك بستر و شرايط آن هستند.
اين عمل اضافي يك محيط هموژن دور خط لوله به خصوص در ميادين با خاك هاي خورنده شديد و ناهمگون را ايجاد مي كند، بدينوسيله از ايجاد محدوده هاي كاتدي و آندي جدا از هم موضعي جلوگيري مي كند، كه سبب سوراخ يا مك مي شوند. خاك بستر متعادل كننده جهت حفاظت خوردگي جهت اثر دائمي در تماس با خاك با PH<6و يا ،Torp مناسب نيستMarsch وSchlick ، Moor
–٢–٣–١٢حفاظت خوردگي محدوده پيوند
محدوده پيوند خطوط لوله با پوشش خارجي پلي اتيلن و ملات سيمان بعد از مونتاژ مطابق با راهنمايي هاي توليد كننده پوشش خارجي مي باشد.) Din 30675-2را نگاه كنيد( جهت حفاظت پيوندهاي سركاسه اي به جاي پوشش پلي اتيلن از مواد منقبض شونده گرمايي و به جاي پوشش خارجي ملات سيمان از غلاف لاستيكي استفاده مي شود.
–٣–٣–١٢پارامترهاي الكتروشيميايي محافظت خوردگي در اثر الكتروشيميايي در DIN30675-2آمده است. در خطوط لوله غيرمهار شونده طولي چدن نشكن وقفه اي توسط آببندي لاستيكي پيوندها در هر ٦متر وجود دارد كه بصورت كلي اثر الكتروشيميايي وجود ندارد لذا از پارامترهاي محافظتي الكتروشيميايي مي توان صرف نظر كرد.
جهت اثر الكتروشيميايي از قاعده تشكيل عناصر با كاتد بيگانه و جريان سرگردان ناشي از تاسيسات جريان مستقيم استفاده مي شود. اين معادله براي خطوط لوله مهار شونده طولي با پيوندهاي اثر كننده برعايق الكتريكي معتبر است.

فقط در خطوط لوله مهار شونده طولي با پيوندهاي هدايت كننده فلزي، پارامترهاي حفاظت الكتروشيميايي ضروري مي شود. مثلاً:
• نصب پيوندهاي عايق كننده الكتريكي در هر ١٠٠متر
• نگهداري يك فاصله كافي جهت حفاظت كاتدي وسائل طبق توصيه ،AFKشماره ٢
• منحرف كردن جريان سرگردان مثلاً مكش طبق DIN VDE 050
خوردگي جريان متناوب خطوط لوله مدفون شونده از چدن نشكن دربخش (١–١٢)بحث مي شود. لذا مشخص مي شود كه طبق DIN 30675-2جهت جريان مستقيم، فقط چنين خطوط لوله مهار شونده طولي داراي خطر خوردگي هستند وقتيكه پيوندهاي هدايت كننده فلزي در تاسيسات خطوط به فاصله كمتر از 100mو پوشش هاي اثركننده برعايق الكتريكي مشاهده شوند.

–٤–٣–١٢پارامترهاي مرمت

پوشش هاي لوله و اتصالات بصورتي محكم انتخاب مي شوند كه در كار با حالت معمول خراش هاي قابل توجه ايجاد نشود. همچنين گاهي پارامترهاي ترميم لازم است. مثلاً درمواردي كه كار  نيست مانند سوراخكاري يا برشكاري كه قواعد توليد در نظر گرفته مي شود.

–١٣پوششهاي داخلي (لايه داخلي)

لايه محافظ سطح داخلي خطوط لوله به عنوان پوشش داخلي ناميده مي شود. وظيفه آن حفاظت مواد لوله در واكنش با سرويس عبور كننده و به خصوص حفاظت سرويس آب جهت رسيدن به مصرف كننده نهايي است. براي لوله هاي چدن نشكن لايه داخلي استاندارد، پوشش ملات سيمان است كه بصورت كلي لوله را در بر مي گيرد.
در اتصالات لوله چدن نشكن طبق زمان تغييراتي صورت گرفته است: قسمت غالبي از اتصالات جهت انتقال آب آشاميدني از لايه داخلي ملات سيمان استفاده مي كنند. اما همچنان پوشش داخلي رزين اپوكسي و لعاب فني نيز در حالت زيادي بكار مي روند.
به صورت كلي انواع پوشش هاي داخلي جهت كاربرد در لوله ها و اتصالات چدن نشكن بكار مي روند. با توجه به اهميت زياد آن قبل از همه لايه ملات سيمان توصيه مي شود.
-1-13كليات
خطوط لوله چدني به صورت پايه با پوشش هاي داخلي مورد نياز كاري كامل مي شوندكه با توجه به روش در لوله ها و اتصالات متفاوت است. جدا از آن نوع پوشش داخلي و آب انتقالي با يكديگر متناسبند.

قرارگيري در آب با خواص خاص آن همانند الزامات اصلي مهم آن در جدول ١–١٣آمده است.

جدول :١–١٣مرور كلي انتقال دهنده هاي آب و برآورد الزامات اصلي پوشش هاي داخلي

بنابراين الزامات و روش هاي آزمون در استاندارد ) EN545لوله ها، اتصالات و متعلقات چدن نشكن براي انتقال آب آشاميدني( آمده است. پوشش داخلي ملات سيمان وظايف زير را به عهده دارد:
• بهينه سازي خواص هيدروليكي
• جلوگيري از آسيب خوردگي
همچنين موارد زير بررسي مي شوند:
• آسيب ديدن مواد خام فلزي بوسيله واكنش با آب و با مواد حل شده در آب
• اثر معكوس به خط لوله به وسيله محصولات واكنش در ديواره داخلي لوله(مثلاً پوسته داخلي)
• اثر معكوس بر آب به وسيله محصولات واكنش، مثلاً تغيير غيرمجاز
پارامترهاي آب (ناپاكي، رنگي شدن يا ابري شدن)
محدوده استفاده و حد كاربرد پوشش ملات سيمان توصيف شده در ضميمه جهت اطلاع استاندارد EN545داده شده است. پوشش داخلي استاندارد با واسطه چسبنده سيمان كوره بلند عمدتاً براي محدوده آب آشاميدني بصورت نامحدود مجاز است هنگامي كه مطابق با راهنماي آب آشاميدني اروپايي يا مقررات آب آشاميدني ملي باشد.
براي ديگر آب ها (مثلاً آب خام، آب مصرفي)مي توان مطابق با جدول ١٣–٣براي ديگرآب ها به عنوان واسطه چسبندگي استفاده كرد.

يك مبناي گسترده اطلاعاتي جهت حوزه كاربرد و ويژگي هاي پوشش ملات سيمان لوله ها در DIN 2880آمده است. رفتار و الزامات پوشش داخلي براي همه انواع آب ها، آب هاي شور و نمكي توصيف شده است. به صورت تكميلي راهنمايي ها جهت قضاوت در مورد ترك هاي ناشي از خشك شدن و انقباضي در پوشش ملات سيمان و رفتار بهبود خود به خودي نيز آمده است.

در ورقه كار DVGW،W346توصيه هاي عملي جهت آزمون فشار، شستشو،ميكروب كشي، داخل كردن و كار با خطوط آب آشاميدني با پوشش ملات سيمان آمده است. ورقه كار DVGW، W347در برگيرنده الزامات بهداشتي آب آشاميدني و روش هاي آزمون مواد با چسب سيمان در محدوده آب آشاميدني، همچنين پوشش ملات سيمان لوله ها و اتصالات چدن نشكن است.
–٢–٢–١٣لايه/پوشش داخلي آلي
سطوح پيوند لوله ها با مواد آلي پوشش داده مي شوند. اين امر بصورت كلي توسط پوشش لاك پايه بيتومن يا رزين اپوكسي صورت مي گيرد.
شكل١–١٣يك مقطع پيوند سركاسه اسپيگات را نشان مي دهد كه مشخص است كه سطح خارجي اسپيگات لوله مانند پروفيل داخلي سركاسه با آب آشاميدني در تماس است.
مواد پوششي رزين اپوكسي الزامات توصيه هاي KTVيا ليست الزامات رزين اپوكسي، الزامات لاك بيتومني در محدوده پيوند موجود در ورقه كار -DVGW W348را ارضاء مي كند.

در ورقه كار DVGW،W346توصيه هاي عملي جهت آزمون فشار، شستشو، ميكروب كشي، داخل كردن و كار با خطوط آب آشاميدني با پوشش ملات سيمان آمده است. ورقه كار DVGW، W347در برگيرنده الزامات بهداشتي آب آشاميدني و روش هاي آزمون مواد با چسب سيمان در محدوده آب آشاميدني، همچنين پوشش ملات سيمان لوله ها و اتصالات چدن نشكن است.

–٢–٢–١٣لايه/پوشش داخلي آلي

سطوح پيوند لوله ها با مواد آلي پوشش داده مي شوند. اين امر بصورت كلي توسط پوشش لاك پايه بيتومن يا رزين اپوكسي صورت مي گيرد.
شكل١–١٣يك مقطع پيوند سركاسه اسپيگات را نشان مي دهد كه مشخص است كه سطح خارجي اسپيگات لوله مانند پروفيل داخلي سركاسه با آب آشاميدني در تماس است.
مواد پوششي رزين اپوكسي الزامات توصيه هاي KTVيا ليست الزامات رزين اپوكسي، الزامات لاك بيتومني در محدوده پيوند موجود در ورقه كار -DVGW W348را ارضاء مي كند.

-3-2-13قوانين اروپايي

يك حالت خاص در حوزه آب آشاميدني شامل اين مسئله است كه خطوط لوله براي آب آشاميدني تحت استانداردهاي اجباري و دستورالعمل هاي توليد قرار داشته باشند. از اين بابت بايد موانع كاري برطرف شوند كه مي تواند ناشي از الزامات استانداردهاي ملي مختلف باشد.
قوانين ملي جداگانه جهت حفاظت مصرف كننده و بهداشت آب آشاميدني در هر صورت بايد باقي بمانند. اين امر پايه يك روش مجاز اروپايي ) EASطرح پذيرش اروپايي( را سبب مي شود كه در آن الزامات و روش هاي آزمون براي بخش ساختاري آب آشاميدني كه در آن كليه كشورهاي عضو در بر گرفته شوند، موجود باشد.

بدون ترازهاي حفاظتي ملي ممكن است كه يك آزمون مجاز منفرد در تمام كشورهاي Euبراي بخش ساختاري بهداشت آب آشاميدني مجاز شود كه با آنها EASقبل ازسال ٢٠١٠برپا نمي شود.

–٣–١٣پوشش داخلي ملات سيمان لوله ها و اتصالات براي خطوط فاضلاب
فاضلاب حقيقتاً داراي مواد محتوي بيشتري از آب آشاميدني يا آب خام است. فاضلاب در كانالهاي فاضلاب عمومي بايد قواعد ورقه كار ATV, A115را داشته باشندكه در بر گيرنده قواعد عمومي جهت ملاك هاي عمومي مهم است و مقدم بر همه جهت فاضلاب هاي خانگي است.از اين قواعد عمدتا د در ايستگاه هاي كاري فاضلاب هاي صنعتي صنعتي در برخي حالات تخطي مي شود.
لوله و اتصالات چدن نشكن براي خطوط فاضلاب در EN598استاندارد شده اندكه محدوده استفاده كانال هاي سقوط آزاد و خطوط فشاري را در بر مي گيرد. پوشش داخلي بايد بارهاي مختلف مكانيكي و شيميايي را به صورت مداوم تحمل كند. آنها با سيمان خاك رسي به عنوان واسطه چسبنده توليد مي شوند.

از اين بابت آنها نه فقط بارهاي شيميايي مانند آب هاي غليظ نمكي، اسيدي يا بدون املاح) نرم( را تحمل مي كنند بلكه بارهاي مكانيكي مثلاً حركت فاضلاب يا تميزكاري فشار بالا را نيز تحمل مي كنند.
پوشش داخلي سيمان خاك رسي در روش چرخشي گريز از مركز به صورت شديدي محكم مي شود و در اتاقك هاي گرمايشي و در درجه حرارت هاي بالا آنقدر كيور مي شود كه ساختار كريستالي مكعبي شكل پايداري از هيدرات–آلومينات تشكيل مي دهد كه مبناي مقاومت بالا اين پوشش داخلي است. محدوده پيوند با يك پوشش رزين اپوكسي در برابر حمله محافظت مي شود.

EN598در برگيرنده الزامات زير جهت مشخصات قابليت تحمل بار درپوشش داخلي است:
• پايداري شيميايي:
٦ماه در معرض PH3تا PH13
• مقاومت سايشي:
١٠٠٠٠٠حركت در ، Darmstadterتكان دهنده حركتي
• مقاومت در برابر تميزكاري فشار بالا
در ورقه كار راهنماي M168محدوده استفاده از PH3.5تا PH10داده شده است.

گواهي هاي مقاومت در برابر خوردگي اسيد سولفوريك بيولوژيكي در انستيتو ميكروبيولوژي دانشگاه هامبورگ موجود است.(١–١٣)

-4-13پوشش هاي داخلي در خطوط آب خام

آب خام مطابق با آب اشاميدني نمي باشد چونكه در آن مقدار زيادي حل كننده هاي آهكي، آب اسيدي وجود دارد. آب محلول كلسيت به مرور زمان به استحكام مواد چسبيده شده به سيمان به علت حل جزء كربنات كلسيم تاثير مي گذارد. هر چه قدر اين اتفاق شديدتر باشد ظرفيت حل كلسيت بالاتر و تراكم ماده پوشش كمتر مي شود.
براي آب خام كه مطابق با قواعد آب آشاميدني نيست.پوشش ملات سيمان از سيمان با پايه خاك رس بازي استفاده مي شود. ملات سيمان خاك رسي به صورت عملي داراي آهك آزاد نيست و بنابراين در تطابق با آب حل كننده آهك مقاوم است. همچنين ملات سيمان بهينه سازي شده با مواد پلاستيكي در برابر آب حل كننده آهك مقاوم است.
مقاومت به خوردگي طبق ، DIN2880ضميمه Cبا محلول بافر استات (PH4.5 ) اثبات مي شود.

–٥–١٣پوشش هاي داخلي در خطوط آب سرد و مصرفي

جهت انتقال آب مصرفي و خنك كه خواص شيميايي آنها مطابق با آب آشاميدني مي باشد لوله و اتصالات با برنامه آب آشاميدني بكار مي روند.
براي آب هايي كه محلول آهكي دارند از لوله و اتصالات با پوشش داخلي پايه سيمان خاك رسي بازي استفاده مي شود.

–٦–١٣پوشش داخلي خطوط گاز

لوله و اتصالات جهت انتقال گاز سوختني به صورت معمول داراي پوشش داخلي بيتومن مي باشند اين پوشش كافي است هنگامي كه گاز سوختني طبق تعاريف -DVGWورقه كار G260خشك مي باشد.
EN969با ضميمه ١امكان استفاده پوشش داخلي ملات سيمان لوله هاي آب آشاميدني براي خطوط لوله گاز را مي دهد، كه سبب نگهداري آسان خط لوله مي شود.
جدا از گاز سوختني. ديگر گازها مي توانند با درجه حرارت بالاتر در خطوط لوله چدن نشكن انتقال يابند.

 

كاربردهاي معمول براي خطوط جهت انتقال گازهاي مصرف شده يا خطوط دمشي در تاسيسات تصفيه مي باشد.
شكل ٢–١٣نصب يك خط جمع آوري گاز مصرف شده را نشان مي دهد.
نوع پوشش داخلي براي لوله ها و اتصالات جهت انتقال چنين گازهايي طبق توافق مي باشد.

شكل ٢–١٣لوله هاي جمع اوري گازهاي مصرف شده (ضايعاتي) در سالن مونتاژ انتقال اقلام Montage holle-Corgolifter

-7-13پوشش رزين اپوكسي  (EP ) اتصالات

اتصالات در حوزه فاضلاب به صورت استاندارد در داخل و خارج با پوشش EP تحويل مي شوند. همچنين در حوزه آب آشاميدني كاربرد اين پوشش صورت مي گيرد.
پوشش در استانداردهاي EN598و EN595اشاره و در EN14901استاندارد شده است.

–٨–١٣پوشش داخلي اتصالات با لعاب خاص

در حوزه پوشش داخلي شيرها براي استفاده آب آشاميدني پوشش لعاب از مدت ها پيش بكار مي رفته است. همچنين براي اتصالات چدن نشكن اين پوشش بكار مي رود.
اين پوشش در DIN3475ضخامت لايه بين 150µmو 500µmاستاندارد شده است.

شكل٣–١٣يك گروه از اتصالات را نشان مي دهد كه با مواد پوششي مختلف, پوشش داخلي يا خارجي شده اند. (شكل٣–١٣را نگاه كنيد.)

شكل: ٣ –١٣يك گروه از اتصالات با مواد پوششي مختلف, پوشش داخلي يا خارجي

-14محاسبات استاتيكي

لوله هاي مدفون شونده از چدن نشكن طبق DIN EN 1295-1و در آلمان طبق ورقه كار ATV-DVWKA127محاسبه فني مي شوند.
براي لوله هاي چدن نشكن يك محاسبه تركيبي استحكام و تغيير شكل صورت مي گيرد.نتايج محاسبه نشان مي دهد كه اين لوله ها در اغلب شرايط نصب داراي امنيت بالايي هستند. بنابراين ذخيره اطمينان مكمل تغيير شكل پلاستيك در اين لوله ها وجود دارد.

-1-14كليات

در بارهاي مكانيكي يك جسم در برابر تنش مكانيكي бبا تغيير شكل معين εمعادله مربوطه زير را مي دهد: E=б/ε
كه در آن Eمدول الاسيسيته ماده است. براي هر ماده اين مقدار با گذشت زمان تغيير مي كند و به صورت قاعده در يك مطالعه كوتاه مدت معين مي شود و با امنيت كافي در محاسبات بكار مي رود.
لوله ها بايد در مدت زمان كاري كلي آب بند و كارا باقي بمانند. در محاسبات آنها در كنار بارهاي داخلي و خارجي، شرايط كاري و رفتار ماده نقش مهمي را بازي مي كنند.
نسبت حقيقي كافي تنش، تغيير شكل در مقادير مجاز بصورت اطمينان مشخص مي شود.
مقدار به نوع و تنش و شكست آن بستگي دارد كه ماده از خود نشان مي دهد و به اطمينان لازم در هنگام استفاده نيز بستگي دارد.

 

–٢–١٤بارها

بارهاي اعمال شونده به خطوط لوله مدفون شونده در خاك مانند
• بارهاي زمين
• بارهاي تخت يكسان توزيع شده
• بارهاي ترافيكي
• بارهاي تخت محدود شده
• فشار داخلي
• بارهاي خاص (پايه/نصب حفاظ ها) مي باشند.

–بارهاي زميني
مهار كردن خطوط لوله بخشي از كار عملياتي لوله گذارها است و حقيقتاً اين امر شامل تقسيم بار و توزيع فشار در محيط لوله و نيز تقسيم فشارهاي اثر كننده جانبي روي خط لوله است.
محاسبات استاتيكي در اولويت قرار مي گيرند به صورتي كه بارها و واكنش ها در طول لوله بصورت يكسان توزيع مي شوند.

– بارهاي تخت يكسان توزيع شده
مي تواند مثلاً Schuttguterباشد.
–بارهاي ترافيكي
تحت بارهاي ترافيكي بارهاي اثر كننده به خط لوله بصورت ثابت نمي باشند. لذا مثلاً
موارد زير محاسبه مي شوند:
• بارهاي ترافيكي خياباني
• بارهاي ترافيكي خطوط راه آهن
• بارهاي ترافيكي خطوط هواپيما
–فشار داخلي
فشار داخلي بزرگترين فشار كاري سيستم عمل كننده ) MDPCيا (MDPAاست. لذا فشار آزمون سيستم (STPطبق تعريف در EN773و EN805)  صورت مي گيرد.
فشار كاري سيستم ناشي از فشار استاتيكي، فشار پمپ و فشار ضربه قوچ مي باشد. تكميل يك خط لوله بر مبناي فشار آزمون سيستم است.

–٣–١٤محاسبات

طبق راهنمايي هاي ورقه كار ATV-DVW2,A127در دسامبر ١٩٨٤تاكنون محاسبه معمول استحكام خالص (گواهي تنش) توسط يك محاسبه تركيبي استحكام و تغيير شكل جايگزين گشت كه بر مبناي محاسبات Watkinsاست.
مطابق روش فوق جهت محاسبه لوله هاي مدفون شونده در كنار محاسبه سيستم هاي لوله صلب (سفتي خمش)توانايي تغيير شكل ماده (نرمي خمش) محاسبه مي شود.
در محاسبه بستر محيط بصورت ساختاري و المان هاي مربوطه تحمل كننده نيز بررسي مي شوند، لذا استحكام سفتي سيستم بستر/ لوله مهم است.
همچنين بوسيله تغيير شكل افقي لوله فشار مثبت خاك با اثر محافظتي آن وارد محاسبه مي شود.
اصول پايه كاربرد روش هاي محاسبه در EN1610جهت خط لوله نصب شده بهخصوص لوله گذاري و مهار كردن مشخص شده است.

به علاوه درورقه كار ،A139 ،ATV-DVWKدر DIN4124و ZTV89به اين موضوع توجه شده است.
كميت مشخصه براي بستر / لوله سفتي آن است. سفتي سيستمي VRBكه با درجه مورد نياز فشارهاي واكنشي مهار كننده افقي معين مي شود:

 

 

در اينجا S0سفتي لوله و SBhسفتي مهار كننده افقي است. مورد دوم با مدول سفتيE2 نسبت كامل دارد: SBh=0.6 ζ .E2

فاكتور 0.6گسترش تنش در بستر تحت واكنش هاي فشاري مهار كننده افقي را در نظر مي گيرد. ضريب تصحيح كننده ζماژول هاي تغيير شكل متفاوت بستر نزديك لوله  (E2) و بستر خطي نزديك محل حفاري يعني نزديك منطقه خط لوله ) (E3و پهناي حفاري را در نظر مي گيرد.
جهت توصيف مفهوم سفتي سيستم VRBشكل ‌١–١٤بكار مي رود.
تحت اثر بار عمودي qvيك نرمي خمش در جهت مقابل يك سفتي خمش در مسير افقي شكل مي گيرد و لذا واكنش هاي فشاري روي بستر غيرفعال، فعال شده ايجاد مي شود.

شكل 1-14اثر بار/ سفتي سيستم: شكل a-1-14سفتی خمش در لوله

اين امر به تغيير شكل لوله بصورت معكوس تاثير مي گذارد. فشار واكنش مهار كننده ناشي از تغيير شكل لوله به شكل پارابوليك با زاويه باز °120قرار مي گيرد. .(شكل 2 -14)

 

 

ch,qh ، ch ,qvو * ch, qhارزش هاي تغيير شكل در ممان خمشي هستند.
سفتي سيستم لوله/بستر ) (VRB=SR/SBHاين اطلاع را مي دهد كه لوله چقدر در بستر تغيير شكل مي دهد و چقدر فشار واكنش بستر فعال مي شود.

شكل :٣–١٤توضيح مفهوم سفتي سيستم

در حالت حد مرزي بين رفتار سفتي خمش كه اثر فشار واكنش بستر qhمشخص نيست نرمي خمش لوله كه در امنيت قرارگيري انحصاري نيست به وسيله فشار واكنش مهار كننده مشخص مي شود، VRB=1مي شود.

سفتي خمش لوله داراي سفتي سيستمي ، VRB>1و نرمي خمش در لوله دارايVRB<1  است.(شكل 3-14)

حد رياضي بين رفتار خمش نرم و سفت در آگوست ٢٠٠٠در ورقه كار ATV مشخص شده استVRB=1 باDVWK, A1273  (١-14) .

Sie betrug bis da to VRB=0.1 . بوده استVRB=0.1 كه تاكنون تعريف جديد قابل توجه است چون هميشه تعداد زيادي لوله از مواد مختلف در محاسبات در “محدوده مرزي” قرار مي گيرند.
به عنوان مثال در لوله هاي چدن نشكن مقادير داده شده محاسبه اي آنها براي VRBعمدتاً بين 0.01و 0.99قرار مي گيرند.
VRB=1يك حد با معني است.
لذا محاسبات نرمي خمش لوله هاي چدن نشكن قاعده دار مي شوند و به صورت اساسي يك گواهي تغيير شكل حاصل مي شود.

راهنمايي: در صورتيكه لوله در زمين داراي مهار كننده سفت تراز بستر اطراف باشد، جريان نيرو در لوله متمركز مي شود، هر چقدر لوله نرم تر باشد نيرو از محيط لوله گذر مي كندو هر چقدر لوله سفت تر باشد تمركز بار بيشتر است.

-4-14نيروهاي برشی

تقسيم بندي خمش نرم و خمش سفت در لوله ها مبناي تعيين ممان خمشي Mو تغيير شكل Δdلوله ها است. مطابق توزيع فشار در محيط لوله ممان خمشي Mو نيروي نرمال Nبراي بارهاي خارجي مانند وزن مربوطه و پر شدن آب تعيين مي شود. نيروي مورب در مسير حلقه به علت اندكي قابل توجه نيست.

راهنمايي: در سيستم سفتي كمتر، يعني در مسير نرمتر لوله ممان كمتر مي باشد. اين امر به خصوص براي لوله هاي چد نشكن با اندازه اسمي بزرگتر كه در آنها سفتي سيستم به صورت كلي كمتر از 0.1است، معتبر است.

–٥–١٤تغيير شكل ها
مطابق توزيع فشار در محيط لوله، تغيير قطر عمودي Δdvدر ادامه بارهاي خارجي طبق معادلات زير مي تواند محاسبه گردد، به صورتيكه از اثر كم پر شدن آب به تغيير شكل صرف نظر مي شود:

Δdv = 2.rm/8.S0 . (Ch,qv .qv+ Cn,qh+Ch,qh*. qh*) (25-14)

لذا داريم:

S0=ER.I/dm³

ار كلي بر لوله qvمساوي ضرب بار زمين pدر فاكتور تمركز به علاوه بار ترافيكياست🙁٢٦–١٤)

qv=m.p+pv

تمركز بار روي لوله ناشي از جابجايي تنش است كه به اثرات زير وابسته است.
• اثر نسبي گسترده شدن بار بر لوله:
a¹=a.E1/E2>0.25
• پوشش)مدفون شدن( نسبي:
h/da
• نسبت سفتي:
Vs=SR/[C.V].SBV
• پهناي حفاري نسبي:
b/da
در برخي از موارد لوله ها به صورت اضافي با خمش در مسير طولي، بارگذاري مي شوند. مثلاً در:
• در حفاري زير خط يك لوله از قبل نصب شده بارها بوسيله زمين و بار ترافيكي روي قسمت آزاد لوله وارد مي شوند.(شكل ٤–١٤)
• نشت بستر، بارگذاري روي لوله ها بصورتي است با حركت بستر سازگاريدارد(شكل 5-14 )

شكل :4-14بارگذاري لوله ها به وسيله بار زمين و بار ترافيكي

شكل :5-14بارگذاري لوله ها به وسيله نشت زمين

در اينجا بايد توجهات خاص صورت گيرد:
ابتدا بايد اين ارزيابي صورت گيرد كه كدام اندازه اسمي بيشتر توسط خمش و كدام بيشتر
توسط بارگذاري موضعي مورد خطر قرار دارد:
در حالت بارگذاري طبق شكل ٤–١٤حداكثر تنش خمش бbبرابر است با:

Бb=p.b.l/8.w	(٢٧–١٤)
همچنين با بار خارجي يكساني pتنش موضعي бsبصورت زير محاسبه
مي شود:
Бs=0.375 .	(28-14)

p.dm/s²
به وسيله شكل گيري ممان مقاومتي wو جانشيني ، حد اندازه اسمي DN бrبدست مي آيد كه” محدوده خطر” هر دو از يكديگر جدا مي باشند.

 

با ضريب تصحيح αKكه جهت در نظر گرفتن خم مربوط به پخ لبه داخلي و خارجي مي باشد.
فشار داخلي با قرار گرفتن لوله تحت تنش ناشي از فشار داخلي ، pتنش ها در مسير محيط تا مسير طول و در مسير شعاع حاصل مي شوند.

در لوله هاي سركاسه دار )بدون پيوندهاي مهار كننده نيروي طولي( تنش ها در مسير طولي نسبتاً صفر مي باشند. هنگاميكه خمشي در مسير طولي موجود نيست تنش ها در مسير محيطي با توجه به المان هاي شعاعي طبق فرمول Kesselمحاسبه مي شوند:

                                                                                             (34-14)                                                                                       Бp=p.dθ/2 .smin

 p/2 –

فشار كاري مجاز نگه داشته مي شود هنگامي كه معادله (34-14) طبق pحل مي شود،
براي (da-Smin=dmقطر متوسط= dm) قرار مي گيرد و ضريب امنيت γانتخاب مي شود:
pzul= 2 . бp . Smin/ γ   .                                       (35-14)

dm

–٧–١٤از شكل خارج شدن

به دنبال خمش و بارهاي موضعي، تغيير شكل لوله رخ مي دهد. ابتدا حالت اول توصيف مي شود. محاسبه تغيير شكل به دنبال بار موضعي از بارهاي فوق حاصل مي شود. مطابق فصل ٥–١٤براي تغيير شكل داريم:
(*Δdv = 2.rm/8.S0 . (Ch,qv .qv+ Ch,qh+Ch,qh*. qh

لذا تغيير قطر نسبي در مسير عمودي بر حسب درصد مي شود:

Бv= Δdv/2 . rm

(37-14) .[%]100