مرجع تخصصی آب و فاضلاب

لوله هاي کامپوزيتي
مواد اوليه : الياف ، رزين ها ، و ديگر پرکننده ها
لوله هاي FRP با استفاده از تقويت کننده هاي الياف شيشه ، رزين هاي گرما سخت ، مواد linerviel و انواع ديگر افزودني ها ساخته مي شوند . الياف تقويت کننده معمولا ً از جنس الياف شيشه E است . مشخصات اسمي الياف شيشه E عبارتند از سفتي کششي در حدود 72400 مگا پاسکال ، استحکام کششي در حدود 3450 تا 3800 مگا پاسکال و درصد افزايش طول در حدود 4 تا 5 درصد . انواع ديگري از الياف در اين رده عمومي وجود دارند که نيازهاي گوناگون مقاومت به خوردگي را برطرف مي کنند اما الياف شيشه E تا حدودي تمام بازار را تحت سلطه خود درآورده است . الياف تقويت کننده ديگري براي کاربردهاي ويژه و شرايط خورنده منحصربه فرد وجود دارد مانند FCR ، ARC و جز آن . الياف تقويت کننده بسته به فرآيند ساخت لوله و تحمل بار مورد نياز ، تغيير مي کنند . الياف تک جهته تابيده شده ، الياف کوتاه ، تقويت کننده هاي رشته اي ، نمد ، الياف بافته شده و انواع ديگر الياف درساخت لوله هاي FRP کاربرد گسترده اي دارند .
درصد وزني الياف به طراحي محصول نهايي وابسته خواهد بود . جهت الياف ، شيوه چيدمان لايه ها روي هم و تعداد لايه هاي تقويت کننده ، ويژگي هاي مکانيکي ، سفتي و استحکام واقعي لوله را تعيين مي کند . رزين مورد استفاده در ساخت لوله FRP ويژگيهاي خاص خود را دارد . درحالي که ويژگي هاي استحکام و سفتي رزين چندين بار کم تر از الياف است ، رزين نقش اساسي را ايفا مي کند . رزين هاي گرما سخت گروه عمده اي هستند که در ساخت لوله FRP به کار مي روند . رزين به عنوان چسب عمل کرده و الياف را در ساختار لايه اي محصول پخت شده به هم متصل مي کند . رزين در برابر خوردگي ناشي از عبور گازها و سيالات از درون لوله مقاومت مي کند . مشخصات فيزيکي و شيميايي رزين ، مقاومت حرارتي که به شکل يک مشخصه که دماي انتقال شيشه اي ، Tg ، ناميده مي شود و ويژگي هاي روش ساخت نقشي کليدي در طراحي لوله ايفا مي کنند . درحالي که رزين هاي پلي استر ، وينيل استر و اپوکسي قصد تسلط بر بازار لوله هاي FRP را دارند ، رزين هاي ديگري نيز وجود دارند که مقاومت به خوردگي منحصر به فردي ايجاد مي کنند . پلي استرها اغلب براي توليد لوله هايي با قطر زياد استفاده مي شوند . وينيل استرها مقاومت به خوردگي بيشتري معمولا ً در برابر مايعات خورنده قوي مانند اسيدها و سفيدکننده ها دارند . رزين اپوکسي معمولا ً براي لوله هايي با قطر کم تراز 750 ميلي متر و فشارهايي در حدود 8/20 مگا پاسکال تا 6/34 مگا پاسکال استفاده مي شوند .
طراحي و توليد لوله هاي FRP اغلب به اجزاي افزودني نيز نياز دارد . بيشترين افزودني ها به شکل دهي رزين هاي گرما سخت کمک مي کنند و همچنين ممکن است براي تکميل واکنش هاي شيميايي و پخت چند لايي مورد نياز باشند . کاتاليزورها و سخت کننده ها در اين دسته قرار مي گيرند . پرکننده ها ممکن است به علت مسايل اقتصادي و يا افزايش کارايي استفاده شوند . بعضي از لوله ها به ويژه لوله هاي گرانشي به شدت به سفتي خمشي بالايي نياز دارند . در مورد لوله هاي زير خاک ، سفتي خمشي با عامل EI اندازه گيري مي شود که حاصل ضرب سفتي چندلايي کامپوزيتي E و ممان اينرسي سطح مقطع لوله I است . سفتي چندلايي E را مي توان با تغيير جهت الياف و افزايش حجم الياف و موارد ديگر افزايش داد . از آنجايي که ممان اينرسي I با توان سوم ضخامت ديوار نسبت دارد ؛ هرگونه کوششي براي افزايش ضخامت ديواره ، ممان اينرسي را به طور چشمگيري افزايش مي دهد . در نتيجه بعضي از لوله هاي گرانشي با افزودن شن در مرحله توليد ساخته مي شوند . افزايش شن مايه افزايش ضخامت ديواره و در نتيجه افزايش ممان اينرسي و افزايش عامل EI مي شود . اين کار افزايش سفتي با استفاده از ماده نسبتا ً ارزان مانند شن ناميده مي شود . بنابراين شن مي تواند يک افزودني مهم در ساخت لوله FRP باشد .
چندين روش برجسته در صنعت
لوله هاي FRP به دو روش اصلي ساخته مي شوند : ريخته گري گريز از مرکز و پيچش الياف . با اين وجود روش هاي بسيار متغير و بهبود يافته اي در اين سالها ايجاد شده است . در روش ريخته گري گريز از مرکز ، الياف درون يک لوله فولادي قالب قرار داده مي شوند . مواد تقويت کننده خشک هستند و در اين مرحله به رزين آغشته نمي شوند . لايه چيني ويژه مواد در لوله فولادي به وسيله مهندس طراح و با توجه به کارآيي نهايي مورد نياز ، مشخص مي شود . هنگامي که الياف در سر جاي خود قرار گرفتند ، لوله فولادي با سرعت بالايي آغاز به چرخيدن مي کند . رزين مايع در مرکز لوله پاشيده مي شود و با توجه به نيروي گريز از مرکز ، تقويت کننده خشک را آغشته مي کند . پوسته کامپوزيتي در حال چرخش با استفاده از گرما به لوله اي با سطح داخلي و خارجي صاف تبديل مي شود . سطح داخلي ، اغلب يک سطح هموار و غني از رزين است .
روش شرح داده شده ، روش ريخته گري گريز از مرکز معمولي و متداول است . الياف بافته شده ، پارچه و نمدهاي سوزني از مواد ساختاري اين روش هستند . درصد وزني الياف دراين روش ساخت ، معمولا ً بين 20 تا 35 درصد است . مي توان با استفاده از بافت هاي متراکم تر با افزايش سرعت چرخش براي دست يابي به فشردگي بيشتر به درصد وزني الياف بالاتري دست يافت .
براي ساخت لوله هاي گرانشي با قطرهاي زياد که سفتي لوله يک عامل بحراني است و به سختي حاصل مي شود ، اغلب اوقات از روش بهينه شده اي به نام ريخته گري گريز از مرکز Hobas استفاده مي شود . روش Hobas شبيه به ريخته گري گريز از مرکز معمولي است ، افزون براين که براي افزايش عامل EI ، شن نيز به مواد اوليه افزوده مي شود . اين روش اغلب در قطرهاي بزرگ تر از 500 ميلي متر استفاده مي شود و شن بخش عمده اي از سازه خواهد شد . درصد وزني الياف حدود 20 درصد است . درصد وزني رزين 35 درصد و مقدار شن 45 درصد وزني است . بنابراين درصد بالاي شن باعث افزايش سفتي مقطع I مي شود ولي سفتي الاستيک E را افزايش نمي دهد . به خاطر اينکه شن يک ماده ساختاري نيست ، از لوله Hobas به عنوان لوله گرانشي استفاده مي شود نه لوله فشاري . در فرآيند پيچش الياف ، پوسته اي پيرامون يک سنبه چرخان با قطري برابر با قطر داخلي لوله به طور پيوسته پيچيده مي شود و به طور کلي در اين روش ، تغييراتي ايجاد شده است . در فرآيند پيچش الياف دو جهته يا مارپيچي ، الياف تحت زاويه و به صورت مارپيچي روي سنبه پيچيده مي شود ، تا هنگامي که تمام سطح پر شود و تعداد لايه هاي درست روي هم چيده شود . زاويه پيچش معمولا ً در محدوه زاويه بهينه تئوري و بين 55 تا 75 درجه است . طراحي ، زاويه پيچش مناسب را مشخص مي کند . اين روش بيشترين سفتي E و استحکام را ايجاد مي کند ؛ چون الياف پيوسته هستند نه بريده شده و مي توان به درصد وزني الياف 60 تا 80 درصد رسيد .
يک نسخه بهينه شده اين روش ، روش پيچش الياف پيوسته Drostholm است که براي ساخت لوله هاي پيوسته نوآوري شده است . در اين روش يک سنبه انعطاف پذير به کار مي رود که پس از پخت لوله و حرکت لوله به جلو به جاي اول خود برمي گردد . به خاطر اينکه در اين روش لايه چيني به صورت کاملا ً مارپيچي امکان ندارد ، پيچش الياف به صورت حلقه اي 90 درجه انجام مي شود و بين لايه هاي محيطي الياف کوتاه پاشيده مي شود ، ممکن است پرکننده هاي شني و الياف نمدي نيز به کار روند . درهر حال الياف محيطي بريده شده ساختار اوليه هستند . درصد وزني الياف در اين روش بين 45 تا 70 درصد است . در حالت ثابت بودن طول لوله که از پيچش الياف به صورت محيطي به همراه الياف کوتاه استفاده مي شود ، اين فرآيند پيچش حلقوي کوتاه Chop-Hoop Winding ناميده مي شود . ممکن است از شن نيز در اين روش استفاده شود . با اين کار درصد وزني الياف نيز به 45 تا 65 درصد کاهش مي يابد .
ممکن است بر سر اين که کدام يک از اين روش ها بهينه است ، بحث باشد . با اين وجود بحث هاي فني کليدي معمولا ً پيرامون اثر افزايش شن بر روي ويژگي هاي مکانيکي چند لايي کامپوزيت FRP است . اثرات دراز مدت تحمل بار و رفتار خزشي در حضور پرکننده شني در سالهاي اخير مورد توجه بوده است .
ملاحظات طراحي و محيطي
طراحي لوله هاي FRP با توجه به موضوعات هيدروليکي و شارجريان انجام مي شود ؛ چون اين مسايل از ملاحظات اساسي در طراحي مؤثر جريان گاز و سيال در سيستم هاي لوله کشي هستند . لوله هاي FRP برتري هاي قابل توجهي نسبت به مواد مرسوم مانند لوله هاي فلزي و بتني دارند . به عنوان مثال ، هموار بودن سطح داخلي لوله FRP باعث کاهش مقاومت سيال و انرژي لازم براي جريان يافتن سيال در داخل لوله مي شود . به دليل مقاومت لوله FRP در برابر خوردگي ، با گذشت زمان و استفاده از لوله ، سطح داخلي هموار باقي مانده و مقاومت در برابر خوردگي نيز نقش اساسي در لوله هاي FRP بازي مي کند .
گستره دمايي در طراحي لوله هاي FRP به نوع کاربرد و نوع ماده اي که در درون لوله جريان خواهد داشت بستگي دارد . لوله هاي زيرزميني براي دماي ثابتي که ميانگين دماي محيط پيرامون آن ها با توجه به شرايط محلي است ، طراحي مي شوند . لوله هاي سطح زمين چون تحت شرايط باد ، باران ، برف و پرتوهاي فرابنفش قرار مي گيرند گستره دمايي وسيع تري دارند . در هر دو حالت گستره دمايي براساس آب و هوا و شرايط منطقه اي که لوله در آن نصب مي شود تثبيت مي شود . اين شرايط معمولا ً از محدوده 20 تا 65 درجه سانتي گراد خارج نمي شود . در حقيقت به جز در موارد اندک ، محدوده دماي کاري معمولا ً بين 20 تا 55 درجه سانتي گراد قرار دارد .
با اين وجود توجه به دماي سطح داخلي لوله مهم است چون معمولا ً سيال يا گاز در دماهاي بالايي بين 52 تا 150 درجه سانتي گراد در داخل لوله جريان مي يابد . رزين و لايه آستر دروني اغلب اوقات بر اساس نوع ماده خورنده عبوري از درون لوله و دماي فرآوري آن برگزيده مي شود . لوله هاي FRP را مي توان براي بسياري از کاربردها ساخت .
طراحي لوله FRP هم چنين به شدت ، تحت تأثير محدوده فشار کاري است ؛ در حالي که بيشتر لوله ها طي عمر کاري خود در معرض فشار داخلي مثبت قرار دارند . بار خلأ نيز مي تواند به عنوان يکي از فاکتورهاي طراحي لوله ، به ويژه در مورد لوله هاي زيرزميني مورد توجه قرار بگيرد . در مورد لوله هاي گرانشي زيرزميني ، لوله هاي FRP اساسا ً بر مبناي سفتي مورد نياز و با توجه به شرايط خاک ، عمق دفن و فشار خارجي طراحي مي شوند .
با اين وجود ، اگرچه لوله هاي گرانشي در رده هاي متفاوت سفتي طراحي مي شوند ولي اين طراحي به گونه اي است که لوله بتواند در محدوده فشار روزانه که به وسيله کاربر نهايي مشخص مي شود ، به طور موفقيت آميزي کار کند . دور از انتظار نيست که حتي يک لوله گرانشي FRP هنگام کار تحت فشارهاي حدود 8 مگا پاسکال قرار بگيرد . در حقيقت لوله هاي گرانشي نيز براي تحمل خوب بارهاي طولاني مدت طراحي مي شوند . لوله هاي فشاري درواقع بنابر شرايط تحمل بارهاي فشاري بلند مدت براي کار پيوسته در خط طراحي مي شوند . در نتيجه ، لوله هاي فشاري FRP اساسا ً براي تأمين استحکام طراحي مي شوند تا سفتي ؛ چون در شرايط بارگذاري کوتاه مدت و بلند مدت بارهاي فشاري ، بسيار مورد توجه هستند .
بارهاي خارجي مي توانند به صورت بارهاي ناشي از دفن لوله لوله هاي زيرزميني ، بارهاي خمشي و يا تماسي ، لوله هاي سطح زمين و يا بارهاي حاصل از ترافيک لوله هاي زيرزميني باشند . بسياري از اين بارها ممکن است در کارآيي بلند مدت لوله FRP بحراني باشند و محاسبه جابه جايي ها و تنش هاي چندلايي تحت بار براي تضمين يک پارچگي سازه در طول عمر مفيد مورد انتظار مهم است . بسياري از راهنماهاي طراحي و استانداردها ، طراحي لوله هاي FRP را از طريق اين گونه محاسبات و تأييديه ها کنترل مي کنند .

در برخي از کاربردها که قابليت اشتعال ، دود ، مقاومت در برابر آتش و سمي بودن مهم هستند ، مقاومت در برابر شعله مي تواند از اصول طراحي باشد . از جاهايي که اين مسايل مورد توجه هستند ، سکوهاي نفتي دور از ساحل است . توليد کننده ها مي توانند از رزين هاي گوناگون مقاوم در برابر شعله و يا لايه هاي خارجي مقاوم ، براي اين منظور استفاده کنند .

آجـر - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
بتن - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
محافظت از پي منشاء ، پيشرفت و توسعه آن - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مقاومت مصالح - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
حفظ کيفيت منابع آب - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
انتخاب فرآيند مناسب جهت تصفيه آب - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مزایا استفاده ازغشاءها - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
واحد تصفیه پساب پتروشيمي فجر - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
ستونهای جذب سطحی - پنجشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1390
مفاهيم تصفيه آب و پساب - چهارشنبه بیست و هشتم اردیبهشت 1390
مطالعه سیالات درگیر - چهارشنبه بیست و هشتم اردیبهشت 1390
مراحل پی سازی - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
پروتوزوئرها - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
شبکه جمع آوری فاضلاب - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
منابع آب‌ هاي زيرزميني - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
انعقاد و لخته سازی - یکشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1390
تصفيه ‌فوري آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه‌ دوزيستي‌ به كمك‌ محيط ‌زيست ‌مي آيد - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
نوعي جاذب جديد براي تصفيه فاضلاب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
سيستم جديد تصفيه آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفیه خانه های قارچی شکل که با تكيه بر نور خورشيد فاضلاب شهري را تصفيه مي‌كنند - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه فاضلاب خانگي در منازل و ساختمان‌هاي شهري - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
تصفيه پساب ‌هاي نساجي با گياه آزولا - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
نحوه تصفیه آب و پساب صنعتی در پتروشیمی مبین - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
آنالیز ابعادی (دیمانسیونی) - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
قدیمی ترین سازه آبی جهان - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
جریان آب زیرزمینی و تخلیه طبیعی آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
خصوصیات کلی آب دریا - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
مراحل طراحی سیستم های آبیاری - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
هیدروفلوم (Hydroflume) چیست؟ - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
اهمیت زهکشی و استفاده بهینه از آب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
بتن کانال های آب و فاضلاب - جمعه بیست و سوم اردیبهشت 1390
سختي گيری - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
قليايت زدایی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
هوازدا - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
کلرزنی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
انواع صافی ها - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
زلال سازی - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
مشکلات سيستم هاي خنک کننده - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
نگهداري و راهبري دستگاههاي اسمز معکوس - سه شنبه بیستم اردیبهشت 1390
سیالات - شنبه هفدهم اردیبهشت 1390
مخازن انباره ها - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
صافي ها و فيلترها - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
تصفيه مصنوعي فاضلاب - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
اصول تصفيه آب - جمعه شانزدهم اردیبهشت 1390
پديده کاويتاسيون در پمپهای گريز از مرکز - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
میکروب شناسی خاک - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
کنترل کیفی و کالیبراسیون لوپ میکروب شناسی - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
اندازه گیری راندمان و هد پمپ - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
مصارف و کاربرد های زئولیت ها - پنجشنبه پانزدهم اردیبهشت 1390
خواص فیزیکی آب - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
تهیه آب اکسیژنه - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
راهنمای بهره برداری و نگهداری تصفیه خانه های فاضلاب شهری - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
آبهای طبیعی - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
اسيديته آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
بهره برداری و نگهداری تصفیه‌خانه‌های متعارف آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
تصفیه خانه فاضلاب پرکند آباد-مشهد - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
فاجعه زیست محیطی در مجارستان - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
قيد عبارت "آب آشاميدني" الزامي است - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
کاربرد مراحل مختلف تصفیه و مقایسه با تصفيه خانه شماره 1 (جلاليه) - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
دستورالعمل بهره برداری تصفیه خانه جلاليه - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389

مرجع تخصصی آب و فاضلاب