بررسی اثر تنش‌های باقی‌مانده حلقوی بر عمر لوله های پلی اتیلن

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 شرکت آب و فاضلاب استان کرمان

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان

10.22063/basparesh.2025.35599.1721

چکیده

استفاده از لوله‌های پلی‌اتیلن به­دلیل مزایای متعدد ازجمله وزن سبک، انعطاف‌پذیری، مقاومت زیاد دربرابر خوردگی و هزینه‌های کم تولید و نگهداری روز­به­روز در حال افزایش است. این لوله‌ها با روش‌های مختلف و در انواع متفاوت برای انتقال آب آشامیدنی، مصارف کشاورزی و کاربردهای صنعتی تولید می‌شوند. ویژگی‌های برتر این لوله‌ها، نقش مهمی در رشد سریع تولید و استفاده گسترده از آن­ها در صنایع مختلف ایفا کرده است. بااین­حال طی فرایند تولید، عوامل متعددی می‌توانند به ایجاد تنش‌های باقی‌مانده در ساختار لوله منجر شوند. این تنش‌های باقی‌مانده همراه با تنش‌های ناشی از فشار داخلی، تنش‌های نهایی مؤثری را در سطح لوله ایجاد می‌کنند که بر میزان سایش و طول عمر آن اثرگذار است. در این مقاله اثر تنش‌های باقی‌مانده در طول عمر مؤثر لوله‌های پلی‌اتیلن بررسی می‌شود. درابتدا، انواع مختلف تنش‌های باقی‌مانده‌ای که ممکن است طی فرایند تولید ایجاد شوند، معرفی شده و سپس تنش‌های باقی‌مانده مفید و مضر شناسایی و مقایسه شده‌اند. درنهایت، میزان تأثیر این تنش‌ها بر طول عمر لوله‌ها ارزیابی شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد، در صورت کم بودن کیفیت تولید و وجود تنش باقی‌مانده معادل MPa ۱/۱، طول عمر لوله به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. ازسوی دیگر، طراحی مناسب فرایند تولید که به ایجاد تنش باقی‌مانده فشاری مناسب منجر می­شود، می­تواند عمر لوله را تا 5/2 برابر افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Impact of Residual Hoop Stresses on the Lifespan of Polyethylene Pipes

نویسندگان [English]

  • Alireza Abdian 1
  • Mohammad Reza Ebrahim Khani 1
  • Mostafa Sheykh Samani 1
  • Farhad Sheykh Samani 2
1 Kerman Province Water & Wastewater Co.
2 Shahid Bahonar University of Kerman
چکیده [English]

The use of polyethylene pipes is increasingly favored due to their numerous advantages, including light weight, flexibility, high resistance to corrosion, and low production and maintenance costs. These pipes are manufactured in various types and through different methods for applications such as potable water distribution, agricultural irrigation, and industrial fluid transport. The superior properties of polyethylene pipes have played an important role in the rapid growth of their production and widespread use in various industries. However, during the production process, several factors can induce residual stresses in the pipe structure. These residual stresses, along with the stresses generated by internal pressure, create effective final stresses that affect pipe wear and, consequently, its lifespan. This study investigates the impact of residual stresses on the effective lifespan of polyethylene pipes. Initially, various types of residual stresses that may be generated during the production process are introduced, and then beneficial and detrimental residual stresses are identified and compared. Finally, the effect of these stresses on the lifespan of the pipes is assessed. The findings of this study show that low production quality and the presence of residual stress of approximately 1.1 MPa can significantly reduce pipe lifespan. Conversely, a proper design of manufacturing process that creates suitable compressive residual stresses can extend the lifespan of the pipe by up to 2.5 times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polyethylene pipe
  • , residual stresses
  • , service life
  • , production process
  • , wear

مراجع

  1. Khaleghi Moghadam M. and Shabanian M., An Overview on Evolution of Polyethylene Pipes: Production Methods, Polymerization (Persian), 5, 84-91, 2016.
  2. Zha S., Lan H., and Huang H., Review on Lifetime Predictions of Polyethylene Pipes: Limitations and Trends, J. Pres. Ves. Pip., 198, 104663, 2022.
  3. Brömstrup H., PE 100 Pipe Systems, Vulkan-Verlag, Essen, 21-30, 2009.
  4. Frank A., Hutar P., and Pinter G., Numerical Assessment of PE 80 and PE 100 Pipe Lifetime Based on Paris-Erdogan Equation, Symp., 311, 112-121, 2012.
  5. Lancioni N., Parlapiano M., Sgroi M. et al., Polyethylene Pipes Exposed to Chlorine Dioxide in Drinking Water Supply System: A Critical Review of Degradation Mechanisms and Accelerated Aging Methods, Water Res., 238, 120030, 2023.
  6. Esfandiari N. and Zareinezhad R., A Review of the Application of Polymers to Drag Reduction in Horizontal Pipelines, Polymerization (Persian), 10, 3-12, 2019.
  7. Pars Ethylene Kish, https://www.parsethylene.com, available in 15 April 2025.
  8. Poduška J., Hutař P., Kučera J. et al., Residual Stress in Polyethylene Pipes, Test., 54, 288–295, 2016.
  9. Poduška J., Kučera J., Hutař P. et al., Residual Stress Distribution in Extruded Polypropylene Pipes, Test., 40, 88-98, 2014.
  10. Plastics Piping and Ducting Systems–Determination of the Long-Term Hydrostatic Strength of Thermoplastics Materials in Pipe form by Extrapolation, ISO 9080:2012.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار