مقایسه ای بین نسلهای مختلف لوله

طی سالیان گذشته محدودیتهای موجود بر سر راه استفاده از لوله های معمول منجر به ابداع و نوآوریهای چشمگیری شده است بطوریکه لوله های فلزی ، گالوانیزه و مسی که عنوان دار اولین نسل لوله ها  بودند جای خود را به نسلهای جدید ، یعنی لوله های پلیمری و لوله های مرکب سپرده اند. معایبی همچون خورندگی فلز از داخل و خارج بعلت شرایط نامساعد ، بروز فعل و انفعالات شیمیایی ، تشکیل لایه ای از رسوبات در داخل لوله های فلزی ، افت فشار بالا و معایب مشابه زمینه مساعدی برای ظهور و رشد انواع لوله های پلیمری که تا دهه 1970 کاملاً نا شناخته بودند ، فراهم نمود. علاوه بر معایب فوق ، تلاش برای دستیابی به لوله هایی با قیمت نازلتر و سرعت عمل بیشتر در هنگام مونتاژ ، متخصصین را بر آن داشت که از انواع لوله های پلیمری بویژه پلیمرهایی نظیر استفاده نمایند. گذشت زمان همچون دیگر تجربه های انسانی پرده از معایبی تازه برداشت. از جمله اینکه بر خلاف فلزات که دارای ساختمانی فشرده و غیر قابل نفوذ در مقابل گازها می باشند، پلاستیکها در مقابل اکسیژن نفوذ پذیر بوده و بنابراین سیستمهای فلزی از قبیل رادیاتورها ، پمپها ، شیر آلات و مخازن در صورت اتصال به چنین لوله هایی از خورندگی در امان نخواهند بود و با گذشت زمان دچار پوسیدگی خواهند شد. همچنین با افزایش دما تضمینی برای حفظ خواص فیزیکی و مکانیکی این لوله ها وجود نخواهد داشت. برای حل چنین مشکلاتی اولین راه حل این بود که لایه ای نفوذ ناپذیر از نوعی پلیمر بر روی لوله ها کشیده شود. اما چنین راه حلی به دلیل آسیب پذیری در هنگام حمل و نقل و یا نصب و نیز نفوذ پذیری در دمای بالا و مسائل اقتصادی پذیرفته نشد.

تحقیق برای بدست آوردن پلیمرهایی با طول عمر زیاد و دارای خواص فیزیکی و مکانیکی قابل قبول در دمای بالاتر از دمای محیط منجر به ابداع روش شبکه ای کردن گردید شبکه ای کردن یعنی ایجاد اتصال عرضی مابین زنجیرهای پلیمری به گونه ای که ساختار خطی تبدیل به ساختار شبکه ای شود.

پلی اتیلنی که از طریق چنین مکانیزمی دارای اتصالات عرضی در بین زنجیرهای خود شود ، در اصطلاح به نام پلی اتیلن شبکه ای یا نامیده می شود. بر طبق استاندارد تدوین شده در آمریکا و آلمان و استانداردهای بین المللی دیگر ، طول عمر مطلوب با لحاظ نمودن شرایط دمایی و فشار بخصوص در سیستمهای تاسیسات ساختمانی 50 سال بر آورده شده است. اگر به نمودار ( فشار ـ زمان ) مربوط به و که در شکل شماره (1) آورده شده است، مراجعه شود مشاهده می گردد که نمودار طول عمر دو نوع لوله یاد شده در دمای 95 درجه سانتیگراد با گذشت زمان تغییر ناگهانی می یابد و با سرعت بیشتری به محور زمان نزدیک می شود. این روند تغییرات مبین این مطلب است که هیچ یک از این لوله ها متضمن طول عمر 50 سال نمی باشند. با مراجعه به نمودار فشار ـ زمان مربوط به در دمای 95 درجه سانتیگراد ( شکل شماره 1 ) مشاهده می شود که این نمودار شکسته نشده و بر خلاف نمودار با یک شیب ثابت و ملایم به سمت محور زمان حرکت می کند بطوری که امکان طول عمر 50 سال را تضمین می کند.

در یک جمع بندی کلی می توان معایب و مزایای لوله های فلزی ، پلیمری و مرکب ( چند لایه ) را در جدول 2 و 1 خلاصه نمود.

جدول شماره 1

جدول شماره 2

مقایسه از نظر انبساط طولی

با توجه به ضریب انبساط حرارتی بالای مواد پلیمری در مقایسه با مواد فلزی ، طول لوله های پلیمری در معرض دمای بالا افزایش زیادی خواهد داشت به عنوان مثال اگر 50 متر لوله پلی پروپیلن از دمای 20 درجه سانتی گراد به دمای 70 درجه سانتی گراد برسد حدود 450 میلی متر افزایش طول خواهد داشت این افزایش طول سبب می شود که :

• در لوله تنش های حرارتی ایجاد شود.
• لوله ها خمیده شده و در صورت صحیح نبودن لوله کشی شکسته شوند.
• در هنگام لوله کشی مساله افزایش طول در نظر گرفته شود.

بر خلاف لوله های پلیمری که دارای مشکلات فوق می باشند لوله های چند لایه به جهت دارا بودن لایه فلز دارای ضریب انبساط حرارتی پایین می باشند. این مساله در جدول شماره 3 نشان داده شده است.

مقایسه از نظر نفوذ اکسیژن

مواد پلیمری مانند پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، پلی بوتیلن و … سد خوبی در برابر عبور اکسیژن نمی باشند. نفوذ اکسیژن به داخل آب سبب تشدید خوردگی در اجزای فلزی شبکه های آبرسانی می شود. این مساله بخصوص در سیستمهای حرارتی سبب تخریب اجزای شوفاژ و مبدلهای حرارتی می شود. علاوه بر مواردی که اشاره شد لوله های مرکب در مقایسه با لوله های فلزی دارای زبری سطح بسیار اندک می باشند که این ویژگی علاوه بر کاهش رسوبگذاری سبب کاهش افت فشار در شبکه آبرسانی شده و امکان استفاده از لوله هایی با قطر کمتر را فراهم می کند.