IranPolymer.com
 
 مقاله

تحليل وآناليزشکست در شبکه هاي لوله و اتصالات پليمري

سيستم هاي لوله کشي پليمري
تحليل وآناليزشکست در شبکه هاي لوله و اتصالات پليمري

مهندس حدادی، شرکت نوآوران بسپار
همان طور که در شماره پيشين بدان اشاره شد، در اين سلسله مقالات قصد داريم به انواع نقيصه، منشاء نقيصه¬هاي بالقوه، مکانيسم ايجاد نقيصه در محصول و مراحل تحليل نقيصه بپردازيم. در اين شماره در ادامه بررسي مکانيسم ايجاد نقيصه در محصول و مراحل تحليل نقيصه، فرايند شکست لوله هاي پليمري شرح داده مي شود.
بررسی موردی شکست
در شماره قبل دو مورد از ایجاد نقیصه و شکست در سیستم های لوله کشی پلیمری شرح داده شد. در این قسمت قصد داریم تا مواردی دیگر از ایجاد نقیصه و شکست مورد بررسی قرار گیرد:

Case F-1 : ترک در لوله GFRP (جدول 1)
Case F-2 : شکست در اثر آزمون فشار هیدرواستاتیک داخلی (جدول 2)
Case F-3 : شکست در خطوط لوله GFRP (جدول 3)
Case F-4: نشتی در زانویی T- شکل PE – HD مورد استفاده در خط لوله اصلی آب شرب (جدول 4)
جدول 1. لوله GFRP مورد استفاده در تونل زهکشی .
مواد به کار رفته در لوله و ابعاد آن لوله وینیل استر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRV) (قطر اسمی (DN) = mm 600)
شرح سیستم سیستم زهکشی تونل ها که در بتون جاگذاری شده
قسمت شکسته شده لوله
پدیده مشاهده شده ترک های نامنظم بصورت ستاره شکل و ترک های طولی در سطح داخلی
شرح شکست ترک های گسترده در سطح داخلی پوشش . در سطح خارجی هیچ ترکی مشاهد نشد
شرایط محیطی آب زهکشی در تونل و احتمالا محیط قلیایی
زمان شکست قبل و یا بلافاصله پس از نصب
آزمون های انجام شده تست ضربه سقوط وزنه
سایر بررسی ها مشاهدات بصری
دلایل شکست ضربه به سیستم، افتادن لوله ها، آسیب در حین نصب، ناکافی بودن سفتی خمشی، رفتار شکننده
روش پیشنهادی اصلاحی دقت در زمان تولید، انبارکردن، حمل و نقل و نصب و بهبود کیفیت مواد
تصاویر عکسهای 1 و 2

















شکل 1. تصویر از انتهای لوله GFRP .














شکل 2. (الف) ترک بر روی سطح لوله GFRP و (ب) ترک در ناحیه انتهایی لوله.


جدول 2. آزمون فشار هیدرواستاتیک داخلی در ارتباط با افت چقرمگی در یک لوله پلی پروپیلنی مورد استفاده در زه کشی صنعتی.
مواد به کار رفته در لوله و ابعاد آن پلی پروپیلن
شرح سیستم انتخاب نمونه لوله از یک سیستم خط لوله PP
قسمت شکسته شده نمونه لوله
پدیده مشاهده شده ترک های متعدد طولی
شرح شکست بخشهایی از دیواره لوله نشانه هایی از فرسودگی در اثر حرارت نشان می دهد.
شرایط محیطی تست فشار هیدراستاتیک داخلی بلندمدت
زمان شکست پارگی خزشی
آزمون های انجام شده تست فشار هیدرواستاتیک داخلی در دمای بالا( 120 درجه)
سایر بررسی ها بررسی میکروسکوپی سطح شکست. بررسی سایت
دلایل شکست تخریب خزشی به علت دمای بالا
روش پیشنهادی اصلاحی دمای اجرایی (مورد استفاده) را باید دانست
تصاویر عکسهای 3 و 4











شکل 3. قسمت ترک خورده در نمونه لوله بیرون آمده پلی پروپیلنی در آزمون فشار طولانی مدت در دمای ⁰ C80 .












شکل 4. تصویری از ناحیه شکسته شده در نمونه ای از ضخامت دیواره لوله شکل 3-24 که اکسیداسیون حرارتی را نشان می دهد.



جدول 3. لوله تحت فشار GFRP پاره شده.
مواد به کار رفته در لوله و ابعاد آن لوله GFRP (قطر،m 900 )
شرح سیستم خط لوله GFRP تحت فشار برای نیروگاه آبی که در یک منطقه کشاورزی در عمق 1 متری زیر خاک قرارداده شده
قسمت شکسته شده لوله و زانویی
پدیده مشاهده شده شکست لوله در قسمت تاج آن
شرح شکست شکست کامل لوله در نواحی تاجی آن. شکاف در قسمتهای مختلف لوله. به همراه ترک های طولی و مورب
شرایط محیطی فشار داخلی آب، فشار خاک، ترافیک کاری، در منطقه شکست تعداد زیادی لوله PE که برای محافظت کابلها بود، قرارداشت
زمان شکست تقریبا 7 سال
آزمون های انجام شده تست خمش و کشش در امتداد طولی و محیطی نمونه لوله
سایر بررسی ها بررسی سایت
دلایل شکست لوله PE که برای محافظت کابلها بود موازی با شبکه اصلی قرارداشت ولی در نواحی که باید انحنا می داشت با شبکه اصلی تلاقی کرده و تقریبا روی تاج لوله اصلی قرار گرفته بود. سنگینی این لوله های PE به همراه بار ناشی از تعمیرات، باعث شکست شده
روش پیشنهادی اصلاحی بهبود کیفیت مواد اولیه. اجتناب از بارهای اضافی مانند سنگهای بزرگ و در این مورد بار ناشی از لوله های PE محافظ کابلها. اندازه گیری های دقیق برای بارگذاری های بحرانی
تصاویر عکسهای 7تا 5


























شکل5. ناحیه نقیصه نشان داده شده در لوله اصلی GFRP و عبور لوله های محافظت کننده کابل
















شکل6. تصویر طولی قسمتی از لوله اصلی GFRP که ناحیه شکست را نشان می دهد.











شکل7. ناحیه جداشده از تاج لوله.
جدول 4. نشتی در زانویی T- شکل PE – HD مورد استفاده در خط لوله اصلی آب شرب.
مواد به کار رفته در لوله و ابعاد آن لوله PE-HD، PE80 (قطر اسمی (DN) = mm 315)
شرح سیستم شبکه توزیع آب نصب شده در یک تونل که پمپ مربوطه روی سقف تونل قرار گرفته و توسط محافظهای فلزی با فاصله 3 متر از لوله محافظت می شود
شکست در زانویی T- شکل PE
پدیده مشاهده شده ترک در زانویی و نشتی
شرح شکست دو ترک طولی هر کدام به طول 70 میلیمتر روی سطح زانویی
شرایط محیطی داخل لوله: آب شرب. خارج لوله: هوا با دمای نسبتا ثابت 15 درجه
زمان شکست نامعلوم
آزمون های انجام شده پرتونگاری کامپیوتری از زانویی نشان داد حفره ای با ابعاد 30 در 10 میلیمتر در درون دیواره زانویی ایجاد شده.
سایر بررسی ها بررسی سایت و بررسی کل خط لوله. تعداد 6000 تست آلتراسونیک روی خط لوله و سایر زانویی ها انجام گرفت و هیچ حفره دیگری یافت نشد.
دلایل شکست زانویی T- شکل توسط قالبگیری تزریقی ساخته شده بود. پرتونگاری کامپیوتری و سپس سایر بررسی ها وجود حفره را تشخیص داد که مستقیما به ترک های خارجی ربط داشت
روش پیشنهادی اصلاحی بهبود قالبگیری تزریقی برای جلوگیری از باقی ماندن حباب
تصاویر عکسهای 8 تا 12














شکل8. الف) قسمتی از سیستم لوله کشی. ب) اتصال T شکل.














شکل 9. دو سطح ترک در اتصال T شکل.














شکل 10. تصویر با جزئیات از یک یا دو سطح ترک.














شکل 11. تصویر توموگرافی کامپیوتری از مقطع اتصال T شکل نشان دهنده سوراخ در ضخامت دیواره.







شکل 12. یک تصویر توموگرافی کامپیوتری با جزئیات از داخل سوراخ در ضخامت دیواره

در شماره های آینده به بررسی موردی سایر شکست های رخ داده در انواع لوله ها می پردازیم.
مراجع:
1. Farshad, M , Plastic Pipe Systems Failure Investigation and Diagnosis, Published by Elsevier, 2006.

2. Farshad, M., EFAP – An expert system for failure analysis of plastics pipes,
Plastics Pipes XII, Milano, 2004.
3. Scheirs, J., Compositional and failure analysis of polymers – A practical
approach, John Wiley & Sons, LTD, New York, 2000.
4. Cardon, A.H. and Verchery, G. (Editors), Durability of Polymer Based Composite
Systems for Structural Applications, Elsevier Applied Science, London.
5. Farshad, M. and Necola, A., Effect of aqueous environment on the long-term
behavior of glass fiber-reinforced plastics pipes in, Polymer Testing, Vol. 23,
6. European Standard, EN705, Plastics piping systems – Glass-reinforced thermosetting
plastics (GRP) pipes and fittings – Methods for regression analysis and
their use, 1994 (AC 1995).
7. Farshad, M., New automated long-term extrapolation method for plastics pipes
under hydrostatic pressure, to appear in: Journal of Thermoplastic Composite
Materials, 2006.
8. Gas Pipeline Incidents, 5th Report of the European Pipeline Incident Data Group,
EGIG-Group, Document No. EGIG 02.R.0058, 2001.

 
اشتراک اخبار اطلاعات درج آگهی ‪Copyright © 2014 Iran Polymer. All rights reserved.‌