ساختمان مرکب لوله های چند لایه

لوله های مرکب از نوع لوله های فلزی یا مرکب هستند که از ترکیب چند لایه پلیمری و یک لایه فلزی تشکیل شده اند. در این لوله لایه های داخلی و خارجی پلیمری بوده و لایه فلزی در میان پلیمرها واقع شده است.

پلیمر ( پلی اتیلن کراسلینک شده )

پلی اتیلن یکی از پر مصرف ترین مواد ترموپلاستیک در جهان می باشد که دارای خواص برجسته ای مثل عایق الکتریکی ، خاصیت فیلم شدن و مقاومت شیمیایی می باشد. همچنین این پلیمر بدون بو و مزه بوده و سمی نمی باشد. در عوض همین پلیمر پر مصرف  دارای یک سری ضعفهایی است که به ساختار مولکولی آن بر می گردد. بعنوان مثال مقاومت پلی اتیلن در برابر حلالها به سرعت با دما و شرایطی که سطح در معرض آن قرار می گیرد تغییر می کند و ترک زائی تنشی در تمام حالاتی که سطح پلیمر در تماس با یک مایع باشد وجود دارد. بعنوان مثال لوله های تولید شده با پلی اتیلن برای مدت طولانی در مجاورت آب جوش قابل استفاده نیستند این امر استفاده این لوله ها در شبکه های آبرسانی حرارتی را محدود کرده است. بمنظور اصلاح ساختار ، بهینه نمودن و تقویت این پلیمر در برابر حرارتهای بالا کارهای زیادی از جمله عامل دار کردن و شبکه ای نمودن پلیمر صورت گرفته است. با شبکه ای شدن پلی اتیلن ، ویژگی های جریای این پلیمر محدودتر شده و پلیمر در بسیاری از حلالهایی که معمولی را حل می کنند حل نمی گردد.

همچنین بعضی از خواص مکانیکی بویژه مدول در دماهای زیاد بهبود می یابد. علاوه بر این پلی اتیلن اصلاح شده در کل گستره دمائی خود سفت تر شده و از مقاومت خستگی بسیار بیشتری برخوردار می شود. این پلی اتیلن شبکه ای شده از بلورینگی و حساسیت ترک زائی تنشی کمتری برخوردار است و تحت این شرایط ویژگیهای الکتریکی آن همچنان عالی باقی مانده و مقاومت دی الکتریک آن نیز بهبود یافته است.

شبکه ای کردن

شبکه ای شدن ممکن است به یکی از روشهای زیر انجام شود :

• شبکه ای شدن پراکسیدی
• شبکه ای شدن سیلانی
• شبکه ای شدن تابشی

لایه آلومینیم

هر چند  لوله های پلیمری مانند پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، پلی بوتیلن و پلی اتیلن شبکه ای شده ، دارای مزایایی نسبت به لوله های فلزی می باشند ولی دارای دو محدودیت مهم زیر نیز هستند :

الف ) ضریب انبساط حرارتی زیاد

بطور کلی ضریب انبساط حرارتی مواد پلیمری در مقایسه با فلزات بسیار بالا می باشد. بعنوان نمونه ضریب انبساط حرارتی پلی پروپیلن و پلی اتیلن در محدوده 19/0 – 14/0 می باشد در صورتی که ضریب انبساط حرارتی فلزات کمتر از 02/0 می باشد. هنگامی که آب گرم داخل لوله های پلیمری جریان یابد طول لوله های افزایش می یابد و در صورت بسته بودن شبکه لوله کشی ایجاد تنش های حرارتی کرده و طول عمر لوله را کاهش می دهد.

ب) نفوذ اکسیژن

نفوذ اکسیژن به داخل آب بخصوص در سیستمهای حرارتی مثل شوفاژ تخریب اجزای فلزی را به شدت افزایش می دهد.

چسب

همانطوری که در ساختمان لوله های مرکب شرح داده شده بین لایه آلومینیوم و لایه های داخلی و خارجی پلی اتیلن مشبک از دو لایه چسب استفاده شده است. قابل توجه است که چسبندگی پلی اتیلن مشبک به آلومینیوم ، ضعیف می باشد و استفاده از چسب الزامی می باشد. چسب مورد استفاده بایستی دارای خواص زیر باشد :

• استحکام چسبندگی بالا به سطح آلومینیوم و پلی اتیلن شبکه ای شده
• مقاومت حرارتی بالا بطوریکه تا دمای 110 درجه سانتی گراد در زمان طولانی مقاوم باشد.
• قابلیت فرایند در خط تولید لوله

در ساخت لوله های چند لایه از چسب هایی با ویژگیهای فوق استفاده شده است.

استانداردها

استاندارد آمریکا

این استاندارد برای لوله های که اکستروژن شده از ترکیب پلی اتیلن شبکه ای ، آلومینیوم و چسب تدوین شده است. لایه داخلی و خارجی لوله از جنس پلی اتیلن مشبک می باشد که بوسیله چسب مذاب به لوله آلومینیومی چسبانده می شود. در این قسمت مواد اولیه ، روشهای تست مواد ، ابعاد لوله و دیگر آزمایشات مربوط به این لوله های شرح داده شده است. قابل توجه است که این استاندارد فقط برای لوله های مرکبی که در آنها لبه های لایه آلومینیوم بر روی هم جوش خورده اند قابل استفاده می باشد.