مروری بر عوامل مؤثر بر فرایند جوش الکتریکی لوله‌های پلیمری

نوع مقاله: تالیفی

نویسنده

مسئول و مدیر فنی ازمایشگاه/شرکت صنایع پلاستیک جهاد زمزم واحد مشهد

چکیده

از جمله روش‌های اتصال لوله‌های پلیمری، جوش الکتریکی با اتصالات ویژه آن است. در جوش الکتریکی، لوله‌ها و اتصالات پلیمری با استفاده از سیم‌های تعبیه شده در ساختار آن ها به یکدیگر  متصل می‌شوند. تفاوت اصلی بین جوش گرمایی متعارف با جوش الکتریکی، در نحوه انتقال گرماست. در جوش گرمایی از ابزار گرم‌کن برای ذوب سطوح لوله و اتصال پلیمری استفاده می‌شود. اما در جوش الکتریکی که داخلی است، درون سطح اتصال جوش با یک رسانا یا پلیمر رسانا گرم می‌شود. با اتصال برق به مواد رسانای قرار گرفته در اتصالات، گرما به‌وجود می‌آید. برای دسترسی به مواد و محصولات مطلوب، طراحی و نصب بر پایه اتصالات مناسبی انجام می‌شود که شرایط جوشکاری را به‌خوبی گذرانده‌اند. روش‌های جوش و اتصال، بسته به عواملی همچون نوع پلیمر به‌کار رفته در لوله، تغییرات ساختاری پلیمر، الزامات فشار داخلی یا خارجی لوله، کاهش نشتی، ممانعت از تکان‌ها و بارهای ضربه‌ای طولی، شرایط کاربردی و عملیاتی، نیازمندی‌های عملیات ساخت و نصب و نوع محصولاتی که باید جوش داده شوند، متغیر هستند. در این مقاله، بررسی فرایند جوش الکتریکی در بعد استحکام، عوامل مؤثر بر اتصال یکنواخت و پایدار از دیدگاه سازوکارهای تشکیل اتصال در مقیاس درشت‌مولکولی، نفوذ مولکولی در ساختار پلیمرها و تشکیل یا گسست پیوندهای شیمیایی از راه روش‌های متفاوت تجربی و محاسباتی ارائه شده از سوی پژوهشگران مرور شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Important Parameters in Electrofusion Welding Process of Polymer Pipes: A Review

نویسنده [English]

  • Pedram Malaekeh
Administrator and Technical director of Lab/Jahad Zamzam Plastic Industries - Mashhad Branch
چکیده [English]

Electrofusion is among several techniques to join polymer pipes using special fittings. In electrofusion, polymer pipes and fittings are joined together through wires that are installed in their structures. The main difference between the two techniques of common heat fusion and electrofusion is in heat transfer mechanism. In heat fusion, a heating device is used to melt interfaces of the pipes and polymer fitting. In electrofusion, there is internal melting through a conductive substance inside the weld interface or melting by a conductive polymer. The heat is produced through electric current contacting conductive materials installed inside the fittings. In order to have desirable materials and useful products, design and installation is based on proper joints having passed good welding testing conditions. Methods of welding and joining are different and depend on parameters such as the type of polymer pipe, polymer structural changes, requirements imposed on interior or external pressure of the pipe, decreasing leakage, prohibition of strokes and longitudinal impact loads, performance and operational conditions, construction and installation operations and types of products that have to be joined together. In this paper a survey of electrofusion process on dimensional strength, parameters accounted for in joints' integrity and stability, mechanisms related to macromolecular magnitude of joint formation, diffusion of molecules in polymer structures, and formation or rupture of chemical bonds through different experimental and computational methods are reviewed based on researchers' findings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • electrofusion
  • polymer pipe
  • molecular diffusion
  • joint
  • strength
1.
Bowman J., A Review of the Electrofusion Joining Process for Polyethylene Pipe Systems, J. Polym. Eng. Sci., 37, 674-691, 1997.
2.
Stokes V.K., Joining Methods for Plastics and Plastic Composites:
An Overview, J. Polym. Eng. Sci., 29, 1310-1324, 1989.
3.
Vandeput M., Criteria for Fusion Joints, A General Overview, 10th Plast. Fuel Gas Rpe. Symposium, Arlington, 66, 1987.
4.
Stuart J.M., Phelps B., and Rice N.L., Fusion Welding of Polyethylene
Pipe Using an Inductive Heating Method, Proceeding
The Use of Plastics and Rubber in Water and Effluents, London, 31 and 1, The Plastic and Rubber Institute, February 1982.
5.
Tight T., Smart Heat Induction Fusion Joining of Polyethylene Gas Pipe-Results of GRI Sponsored Project, Plastics Pipes VIII 1992, Conference Proceeding Eindhoven, Paper E 1/3, 9, London, 21-24 September 1992.
6.
Ewing L. and Maine L., The Electrofusion of PE Gas Pipe Systems in British Gas, Proceedings of 8th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium, Arlington, 57, 1983.
7.
Radozowski T., Shahnoshi M., and Zamanzadeh S.E., Handbook
of Polyethylene Pipe (Persian), Avand Plast Kerman Co, Dariche No, Tehran, 1-594, 2013.
8.
Atkinson J.R. and Ward I.M., The Joining of Biaxially Oriented
Polyethylene Pipes, J. Polym. Eng. Sci., 29, 1638-1641, 1989.
9.
Nishimura H., Nakashiba A., Kawakami R., and Inoqu F., Evaluation of Polybutene Electrofusion Joint Performance, J. Polym. Compos., 14, 473-480, 1993.
10.
Chen H., Scavuzzo R.J., and Srivatsan T.S., Influence of Joining
on the Fatigue and Fracture Behavior of High Density Polyethylene Pipe, J. Mater. Eng., 6, 473-480, 1997.
11.
Mehrabi H.A. and Bowman J., Electrofusion Welding of Cross-Linked Polyethylene Pipes, Iran. Polym. J., 6, 195-203, 1997.
12.
Higuchi Y., Nishimura H., Inoqu F., Ishikawa T., and Miyaki S., Investigation of Appropriate Cooling Times for Electrofusion
Jointing of PE Pipes for Gas Distribution, J. Polym. Eng. Sci., 42, 382-394, 2002.
13.
Navidfamili M.H., Mortezaei M., and Shayeq A., Studying the Effective Parameters on Welding of Polyethylene Joints ()Persian),
J. Polym. Sci. Technol., 3, 147-156, 2003.
14.
Shi J., Zheng J., Guo W., and Qin Y., Defects Classification and Failure Modes of Electrofusion Joint for Connecting Polyethylene
Pipes, J. Appl. Polym. Sci., 124, 4070–4080, 2012.
15.
Tayefi P., Beck B.M.S., and Tomlinson R.A., Fatigue Failure of Polyethylene Electrofusion Joints Subject to Contamination,
Fracture, Fatigue, Failure, and Damage Evolution, Annual
Conference on Experimental and Applied Mechanics, United Kingdom, 197-202, 2014.
16.
Abolabasi F., Studying Effects of Circumference Conditions on Mechanical Strength of Electrofusion Welding in PE Pipes, First National Festival of Oil and Gas and Petrochemical, Mahshahr, 1-5, 27 February, 2014.
17.
Abolabasi F., Nazarimarvian M., and Rezavand S.A., Study

ing of UV Effect on Decohesion and Bending Strength of Electrofusion Welding in PE Pipes for Gas, Second Scientific and Engineering Conference of Process, Tehran, 1-7, 22 May, 2014.
18.
Araqi A., Akhbarizadeh A., and Paydar M.H., Studying Effects
of Different Parameters on Strength of PE Pipes Welded with Electrofusion and Butt fusion, J. Adv. Des. Manufact. Technol. (Persian), 4, 9-20, 2015.
19.
Fujikake M., Fukumura M., and Kitao K., Analysis of the Electrofusion Joining Process in Polyethylene Gas Piping Systems, J. Comput. Struct., 64, 939-948, 1997.
20.
Ezekoye O.A., Lowman C.D., Fahey M.T., and Hulmelow A.G., Polymer Weld Strength Predictions Using a Thermal and Polymer Chain Diffusion Analysis, J. Polym. Eng. Sci., 38, 976-991, 1998.
21.
Riahi M., Arab H., and Faraji Ghanati M., Impact Analysis of Clearance Occurring Between Polymeric Pipe and Connector in the Process of Electrofusion ()EF) Weldment of Pipes, Int. J. Adv. Manuf. Tech., 63, 329-335, 2012.
22.
Tillier Y., Chebbo Z., Vincent M., Boujlal A., and Gueugnaut D., Electrofusion Welding Process Optimization Using a Coupled
Numerical and Experimental Approach, Int. J. Polym. Proc., 5, 566-573, 2015.
23.
Chebbo Z., Vincent M., Boujlal A., Gueugnaut D., and Tillier Y., Numerical and Experimental Study of the Electrofusion Welding Process of Polyethylene Pipes, J. Polym. Eng. Sci., 55, 123-131, 2015.