در کشورهائی که منابع گاز طبیعی وجود دارد از سالهای دهه ۵۰ قرن بیستم برای انتقال گاز از لوله های پلی اتیلن استفاده می‌شود در ابتدا از لوله های مشکی سپس لوله های مشکی با نوار زرد رنگ و یا لوله کاملاً زرد رنگ و از چند سال قبل لوله های دو جداره مشکی با روکش لوله زرد رنگ استفاده می‌گردد. به علت دارا بودن مقاومتهای مکانیکی و شیمیائی خوب و وزن سبک ، سهولت در لوله گذاری ، امکان جوش با طرق مختلف، مقاومت در مقابل ضربه ، مقاومت در مقابل مواد شیمیائی معدنی خورنده موجود درخاک و مقاومت در مقابل هیدروکربورها و حمل و نقل و نصب آسان لوله های پلی اتیلن، مناسب ترین نوع پلاستیک جهت استفاده در انتقال گاز به شمار می‌آیند. برای مثال کشور فرانسه از سال ۱۹۷۰ از لوله های HDPE برای توزیع سیستم گازرسانی استفاده می‌نماید. امروزه از ۱۷۰۰۰۰ کیلومتر شبکه لوله های گازرسانی ۱۰۰۰۰۰ کیلومتر آن لوله های پلی اتیلن می‌باشد و سالیانه بیش از ۵۰۰۰ کیلومتر لوله های پلی اتیلن به این شبکه افزوده می‌گردد.
در ابتدا تصور می‌گردید مواد آروماتیک موجود در گاز طبیعی مثل تتراهیدروتیوفن Tetrahydrothiopene روی پلی اتیلن تأثیر گذار باشد ولی آزمایشهای متعدد خلاف این امر را ثابت کرد. فاکتور مقاومت fCRt (chemical resistance time factor)برای گاز طبیعی با مشخصات معمولی با مقدار THT برابر ۲۰ میلی گرم در هر متر مکعب مساوی ۵ می‌باشد این بدین معنی می‌باشد که در آزمایش هیدرواستاتیک در مقایسه با لوله های مورد مصرف در آب، ۵ برابر زمان بیشتری تا ترکیدن لوله زمان نیاز است به همین جهت طول عمر لوله های گاز داخل خاک در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد، خیلی بیشتر از ۵۰ سال خواهد بود.
مقدار گاز متصاعد شده Permeation) )از لوله های پلی اتیلن قابل اغماض می‌باشد و علت آن ضخامت دیواره لوله های مصرف شده می‌باشد. آزمایشها در مورد لوله های پلی اتیلن ثابت کرده است که مقدار گاز متصاعد شده از لوله های پلی اتیلن کمتر ۱:۱۰۰۰ در مقایسه با سایر موارد خروج گاز در خط لوله می‌باشد. همچنین آزمایشهای انجام شده در شرکتهای گاز ثابت نموده است که مقدار گاز متصاعد شده از لوله های پلی اتیلن در سال به قدری پائین است که از لحاظ ایمنی و اقتصادی مورد قبول بوده و مهمتر آنکه هیچ آسیبی به محیط زیست وارد نمی‌نماید.
امروزه در سیستمهای گاز رسانی داخل شهری لوله های پلی اتیلن برای فشارهای کاری ۱ bar و یا ۴ bar و یا حتی ۵ bar استفاده می‌گردند. استفاده از لوله های پلی اتیلن به علت دارا بودن مزیت های اقتصادی و فنی در مقایسه با سایر لوله ها در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته است. تولید و آزمایش لوله های پلی اتیلن در مصرف گاز طبق استاندارد شرکت ملی گاز ایران LGS-M-PL-014-1(2) و EN 1555-1,2:2002 و ISIRI 11233-1,2 انجام می‌گیرد.
مقاومت لوله های پلی اتیلن در مقابل گاز طبیعی
طبق استاندارد ISO گاز طبیعی همچنین تتراهیدروتیوفن (THT) و متانول در حالت گاز تأثیری روی لوله های پلی اتیلن ندارند.
نفوذپذیری گاز از لوله پلی اتیلن
تراویدن گاز از لایه پلاستیکی طبق فرمول Fick’s First law محاسبه می‌گردد.
Coefficient نفوذپذیری P به نوع گاز و پلاستیک مربوط می‌باشد در مورد پلی اتیلن چگالی نیز تأثیرگذار می‌باشد. در جدول شماره ۱ اعداد و ارقام مورد قبول برای پلی اتیلن مشخص گردیده است برای مثال با در نظر گرفتن گاز متان مقدار نشتی به صورت زیر محاسبه می‌گردد. نوع لوله پلی اتیلن با SDR 11 فشار کاری ۴ بار( فشار Partial طبق قانون Dalton برابر ۵ bar ) مقدار نشتی در یک کیلومتر در سال
مقدار نشتی توسط آزمایشهای انجام شده در دانشگاه کارلسروهه آلمان تأئید شده است و کلاً از لحاظ اقتصادی ایمنی و محیط زیست مورد قبول می‌باشد. نظر به اینکه ۸۰ الی ۹۰ درصد گاز طبیعی را متان تشکیل می‌دهد باقی مانده مواد نیز دارای coefficient نفوذپذیری برابر با گاز متان می‌باشند به همین جهت در فرمول می‌توان از عدد اشاره شده برای گاز متان استفاده نمود.
لوله گذاری
ترانشه لوله های پلی اتیلن کلاً شبیه لوله های فولادی و چدنی است. در صورت وجود داشتن امکان جوش لوله در خارج ترانشه عرض ترانشه به حداقل می‌رسد.
انبارداری و حمل و نقل
در صورت نیاز به انبارداری مدت طولانی در محوطه آزاد باید لوله ها را از تابش مستقیم آفتاب محافظت نمود.
انبارداری در نزد مصرف کننده
در صورت انبارداری در شرایط نامناسب امکان تغییر شکل لوله وجود دارد و در نتیجه لوله گذاری با مشکل مواجه خواهد شد. لوله ها پس از تخلیه از کامیون کنار هم و در منطقه صاف و هموار انبارداری شود.
حمل و نقل لوله
در هنگام حمل و نقل باید توجه داشت که لوله ها در کل طول به صورت صاف قرار گیرند. قسمت بار انداز را قبل از تخلیه لوله ها باید تمیز کرد به خصوص اشیاء نوک تیز،میخ،پیچ و غیره نباید روی زمین وجود داشته باشد.
تخلیه لوله
به علت سبکی لوله می‌توان آنها را با کمک دست از زمین بلند کرده و حمل نمود. باید توجه داشت که لوله ها با اشیاء نوک تیز برخورد ننمایند.
انبارداری در محوطه کارگاه
لوله ها باید طوری انبارداری شوند که صدمه ای به آنها وارد نگردد. ارتفاع لوله ها روی هم چیده شده به قطر و ضخامت و درجه حرارت محیط کارگاه بستگی دارد و به هر حال ارتفاع چیدمان نباید بیش از یک متر باشد. در صورت ایجاد خراش روی لوله عمق آن نباید بیش از ۱۰ درصد ضخامت لوله باشد.
بررسی لوله ها قبل از لوله گذاری
لوله ها باید قبل از لوله گذاری بررسی شوند که آیا در هنگام حمل و نقل و انبارداری صدمه ای به لوله ها وارد شده است و یا خیر. ضمناً داخل و خارج لوله ها قبل از لوله گذاری باید تمیز گردد.
ترانشه
عمق ترانشه لوله های گازمعمولاً بین ۸۰ الی ۱۰۰ سانتی متر است.عمق ترانشه بدون وجود دلیل موجه نباید بیشتر از ۲ متر باشد. در ترانشه هائی که کف آن سنگی نباشد اصولاً اقدام اضافی لازم نمی‌باشد ولی در صورت سنگی بودن باید حداقل ۱۰ الی ۱۵ سانتی متر کف ترانشه را شن نرم ریخته شود .
در سراشیبی برای جلوگیری از شسته شدن کف ترانشه و حرکت لوله پیشنهاد می‌گردد که لوله ها توسط رینگهای بتنی و یا سرامیکی محافظت گردند.همچنین پیشنهاد می‌گردد که زیر صفر درجه
لوله گذاری انجام نگردد انتهای لوله و اتصالات را قبل از گذاشتن در داخل ترانشه باید کاملاً تمیز نمود. در صورت نیاز به تغییر جهت مسیر لوله می‌توان از اتصالات به خصوص زانوئی استفاده کرد.
عرض ترانشه به قطر لوله مربوط می‌گردد. معمولاً بعلت آنکه جوش لوله ها در خارج ترانشه صورت می‌پذیرد می‌توان عرض ترانشه را به حداقل رسانید ولی اگر در موقع لوله گذاری احتیاج به آن است که باید وارد ترانشه شد باید موارد ایمنی رعایت گردد. حداقل عرض کاری در ترانشه برای لوله گذاری تا عمق ۱/۷۵ متر برابر ۶۰ سانتی متر و برای عمق بیش از ۱/۷۵ متر برابر ۸۰ سانتی متر است.
لوله های پلی اتیلن به علت داشتن خاصیت انعطاف پذیری می‌توان در حد مجاز بدون گرم کردن لوله آنرا خم نمود.
جدول شماره 2
|
کوچکترین شعاع مجاز R
|
درجه حرارت هنگام لوله گذاری C°
|
|
50×d
35×d
20×d
|
0
10
20
|
ضریب انبساط طولی لوله های پلی اتیلن
اختلاف درجه حرارت زیاد مابین لوله و خاک امکان دارد تنش در سیستم لوله ایجاد نماید . به همین جهت پیشنهاد می‌گردد به خصوص در فصل تابستان لوله ها چندین ساعت داخل ترانشه قرار داده شود تا تعادل حرارتی بین لوله و خاک ایجاد گردد سپس روی لوله با خاک پوشانیده گردد. ظریب انبساط طولی لوله های پلی اتیلن از فرمول زیر محاسبه می‌گردد.
ΔL= L×a×ΔL
ΔL= تغییر طول تحت تاثیر حرارت
L = طول لوله
a = 0.2mm/m.k ضریب انبساط طولی
ΔT= اختلاف درجه حرارت
تعمیر لوله
در صورت استفاده از مواد اولیه استاندارد یعنی PE-80 و یاPE-100 کمتر ممکن است در خط لوله اشکالی بوجود آید. اشکال در خط لوله معمولاً بعلت خسارت توسط دستگاه های خارجی مثل کلنگ، بیل و دستگاههای حفاری ممکن است بوجود آید.
معمولاً جهت تعمیر قسمت خسارت دیده از دستگاههای مجاز squeez off استفاده می‌گردد. با وجود آنکه دستگاه های موجود در بازار برای squeez off برای قطر حداکثر ۴۰۰ میلیمتر می‌باشد ولی در عمل برای تعمیر لوله تا قطر ۱۶۰ میلیمتر استفاده می‌گردد. محل لهیدگی تا قسمت تعمیر باید حداقل d 5´ فاصله داشته باشد. حداقل دمای محیط برابر ۵ درجه سانتی گراد و مدت زمان بستن لوله توسط روش Squeez off حد امکان کوتاه باشد. پس از اتمام تعمیر و باز کردن دستگاه لهیدگی لوله را بوسیله هوای گرم دوباره بشکل گرد در می‌آوریم. آزمایشهای هیدرواستاتیک تأیید کننده این امر است که مقاومت لوله بعلت Squeez off کاهش نمی‌یابد.
منابع
Gas Pipe System with 4 Stripes
Europlast Rohrwerk GmbH
Technical Manual – Materials used in Pipe Extrusion
Basell co