تحقیق لوله های جداری پلی اتیلن در حفاری

توضیحات

مقدمه

پلی اتیلن در نگاه کلی یا پلی اتن یکی از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می‌آید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده می‌شود. مولکول اتیلن دارای یک بند دو گانه است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده‌ای بین اتم‌های کربن مونومرها ایجاد می‌شود و محصول ایجاد شده یک درشت ‌مولکول است. واکنش تهیه پلی اتیلن تاریخچه تولید پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی “Hans Von Pechmanv” سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دی آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت.

اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط “ازیک ناوست” و “رینولرگیسون” در 1933 کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، ماده‌ای موم‌مانند بدست آوردند. علت این واکنش وجود ناخالصی‌های اکسیژن‌دار در دستگاه‌های مورد استفاده بود که بعنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال 1935 “مایکل پرین” یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی‌اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد.

استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلی‌اتیلن اتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن ، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایم‌تری نسبت به روش‌های دیگر امکان‌پذیر می‌کرد. اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه تری اکسید کروم بود که در 1951 ، “روبرت بانکس” و “جان هوسن” در شرکت فیلیپس تپرولیوم آنرا کشف کردند. در 1953 ، “کارل زیگلر” شیمیدان آلمانی سیستم‌های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیوم‌دار را توسعه داد. این کاتالیزورها در شرایط ملایم‌تری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید می‌کردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط “والتر کامینیکی” و “هانس ژوژسین” تولید شد.

کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف‌پذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین‌ها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوین‌ها با قابلیت استفاده بالا برای پلیمریزاسیون پلی اتیلن به نام زیرکونوسن دی کلرید ساخته شده است که امکان تولید پلیمر با ساختار بلوری (تک آرایش) بالا را می‌دهد. همچنین نوع دیگری از کاتالیزورها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتری نسبت به متالوسن‌ها نشان می‌دهند.

تاریخچه پلی اتیلن

كلمه پليمر از كلمه يونانى( پلى ) به معناى چند و ( مر ) به معناى واحد و يا قسمت بوجود آمده است . پلیمرها را اشتبا ها رزين ، الاستومر و پلاستيك نيز مى‌نامند .

در حالى كه پلاستيك تنها يك صفت است كه براى مواردى به كار مى رود كه قابليت تغيير شكل بر اثر فشار را دارا هستند و اغلب اشتباها به عنوان يك كلمه اصلى براى صنايع پلاستيك و توليدات آن به كار مى رود.

اولين بار كلمه پليمر توسط شيمى دانى به نام رنالت در سال 1835 ، به كار رفت و اولين كاربرد تجارى مواد پليمرى در سال 1834 با كشف كائوچو آغاز شد لكن اولين پلاستيك مصنوعى با نام نيترات سلولز در سال 1862 كشف و در سال 1868 وارد بازار شد.نايلون در سال 1938، پلى اتيلن در سال 1942 پلى پروپيلن در سال 1957،پلى بوتيلن درسال 1974و پليمرهاى كريستال مايع براى ساخت اجزاى الكترونيكى در سال 1985رايج گرديدند. پليمرها به سه نوع پليمرهاى طبيعى ، طبيعى اصلاح شده و مصنوعى تقسيم مى شوند. اولين پلاستيكهاى صنعتى مدرن حدود 100سال پيش رواج يافتند ولى در دهه هاى اخير رشد فزاينده و گوناگونى در صنايع به وقوع پيوست .

حدود 60پليمر بسيار مهم تا كنون به بازار عرضه شده كه مشتقات آنها به بيش از 2000مورد مى رسد و كماكان در حال افزايش است .
پلى اولفينها پليمرهاى گرما نرم با خواص تقريبا مشابه و فرمولاسيون نزديك به هم هستند كه انواع معروف آنها پلى اتيلن ها ،پلي پروپيلن ها و پلى بوتيلن ها مى با شند كه در صنايع لوله ،كاربرد فراوانترى دارند . با يك نگاه به جدول زير متوجه میشويد از نظر انبساط ،مقاومت در برابر حلالها ، مقاومت كششى ، مقاومت فشردگى ، و مقاومت حرارتى و نفوذ پذيرى گازى پلى‌پروپيلنها امتياز بيشترى نسبت به پلى اتيلنها داشته و به علت مقاومت حرارتى و مقاومت كششى پلى پروپيلنها از پلى بوتيلنها بهتر هستند . اين موارد از جمله مهمترين مواردى هستند كه در صنعت لوله كشى آب سرد گرم مورد نظر مى باشند و باعث امتياز پلى پروپيلن ها مى شوند . البته در اين ميان لوله هاى با تركيب پليمر و آلمينيوم نيز توليد شدند كه به دليل گرانى و اتلاف حرارتى و … به علت وجود فلز در آنها زياد مورد استقبال قرار نگرفت.

مقدمه. 7

تاریخچه پلی اتیلن.. 8

پلی اتیلن در یک نگاه. 10

برخي ويژگيهاي پلي اتيلن.. 13

چگالي.. 13

نمايه مذاب يا شاخص جريان مذابMFI(Melt flow index). 13

توزيع وزن مولکولي.. 13

کاربردهاي پلي اتيلن.. 14

انواع پلی اتیلن.. 14

پلی اتیلن.. 15

تقسیم بندی اساسی پلی اتیلن.. 16

محصولات پلی اتیلن.. 16

مواد اولیه. 18

فرآیند تولید.. 18

اکستروژن.. 18

دای (Die). 19

قالب… 19

کالیبراتور و تانک خلاء. 19

تانک های خنک کننده. 19

سایر تجهیزات… 20

۲- دستگاه کشش…. 20

۳- اندازه گیری و برش… 20

۴- بسته بندی.. 20

کلیات جوشکاری پلی اتیلن.. 20

کلیات جوش کاری لوله های پلی اتیلن.. 21

خواص لوله‏ های پلاستیکی و پلیمری.. 26

صافی جداره‏‌ی داخلی.. 27

خواص حرارتی.. 28

مشخصه‏‌های الکتریکی.. 28

چگالی.. 28

خواص مکانیکی.. 29

قابلیت اشتعال.. 29

طول عمر لوله پلی اتیلن.. 29

بررسی لوله های پلی اتیلن سنگین ( HDPE). 30

بررسی ساختار شیمیایی پلی اتیلن.. 31

ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین.. 31

ویژگی لوله پلی اتیلن سنگین.. 32

کاربرد لوله پلی اتیلن سنگین.. 33

بررسی اتصالات پلی اتیلن سنگین.. 33

ویژگی اتصالات پلی اتیلن.. 34

مقایسة لوله های پلی اتیلن با سایر لوله ها 34

لولة پلی اتیلن سنگین و لولة بتنی مسلح.. 34

ب) اقتصادی: 35

ج) دوام: 35

د) بهره برداری: 35

لولة پلی اتیلن سنگین و لولة  پی وی سی.. 35

لولة پلی اتیلن سنگین و لولة چدن نشکن.. 36

لولة پلی اتیلن سنگین و لولة فولادی.. 38

لوله هاي اسپيرال پلی اتيلن مزايای استفاده و کاربردها 39

تاريخچه انواع لوله. 39

خواص پلی اتيلن.. 41

لوله هاي اسپيرال پلی اتيلن مزايای استفاده و کاربردها 42

فرايند توليد لوله های پلی اتيلن دو جداره. 42

مزایای لوله اسپیرال پلی اتیلن.. 42

خواص پلی اتيلن.. 44

فرايند توليد لوله های پلی اتيلن دو جداره. 45

ابعاد لوله اسپیرال.. 46

اتصالات لوله هاي اسپيرال.. 46

اتصالات كوپلينگي: 46

اتصالات الكتروفيوژن: 46

اتصالات رزوه اي: 47

اكسترودينگ: 47

علت استفاده از دوده در لوله های پلی اتیلن.. 47

عمر لوله پلی اتیلن و اتصالات پلی اتیلن.. 47

استحكام مقاومتي پلي اتيلن سخت (HDPE). 47

آزمون‌های معمول تولید لوله پلی اتیلن.. 48

کاربرد لوله‌ پلی اتیلن(HDPE) در نیروگاه‌های برق.. 52

نیروگاه های برق حرارتی.. 52

لوله پلی اتیلن در انتقال گاز. 53

مشخصات شبكه‌ از نظر فشار گاز. 54

جوشكاري‌ لوله‌هاي پلي‌اتيلن.. 54

دستگاه الكترو‌فيوژن.. 54

نوع اتصالات پلي‌اتيلن.. 55

جوشكاري الكتروفيوژن : 55

آزمايشات مخرب… 56

سایر کاربردهای لوله پلی اتیلن.. 57

استفاده از لوله هاي پلي‌اتيلن در ايران: 57

تحلیل.. 57

لوله پلي اتيلن در دريا 58

نصب خط لوله پلي اتيلني.. 58

يك پروژه واقعي در نروژ. 58

نکاتی که در نصب لوله پلی اتیلن در دریا باید مد نظر گرفته شود. 60

مزاياي لوله هاي پلي اتيلن.. 60

راهنمای نصب لوله تکجداره  پلی اتیلن.. 62

پلی اتیلن در یک نگاه. 68

 منابع و مواخذ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….