مقایسه لوله پلی اتیلن و لوله GRP

پیمانکار، مهندس یا خریدار عمده وقتی بین لوله پلی اتیلن و لوله GRP انتخاب می کند، عملاً درباره زمان بندی نصب، هزینه چرخه عمر و ریسک بهره برداری تصمیم می گیرد. مقایسه دقیق ویژگی های فنی، استانداردها و شرایط نصب کمک می کند پروژه با کمترین نشت، افت فشار و خرابی به نتیجه برسد.

مقایسه فنی مواد: لوله پلی اتیلن PE100 در برابر لوله GRP فایبرگلاس

پلی اتیلن PE100 یک پلیمر ترموپلاستیک با رفتار کاملاً چقرمه، انعطاف پذیر و جوش پذیر است. GRP (پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه) یک کامپوزیت با مدول بالا و سختی حلقوی زیاد است. نتیجه این تفاوت مواد: PE داکتیل و مناسب شبکه های یکپارچه بدون نشت، GRP صلب و مناسب قطرهای بزرگ با کنترل تغییرشکل خاکی.

چگالی: PE ≈ 0.95 g/cm³ | GRP ≈ 1.6–2.0 g/cm³
مدول الاستیسیته (بلندمدت): PE ≈ 0.2–0.3 GPa | GRP ≈ 10–20 GPa
انبساط حرارتی: PE ≈ 1.8×10⁻⁴ /K | GRP ≈ 2–3×10⁻⁵ /K
زبری هیدرولیکی (Hazen–Williams C): PE ≈ 150 | GRP ≈ 150–160
سرعت موج (ضربه قوچ): PE ≈ 300–400 m/s | GRP ≈ 1000–1400 m/s

ضریب انبساط بسیار کم GRP کنترل طولی را ساده می کند، در حالی که PE در برابر نشست، زلزله و بارهای دینامیکی انعطاف ایمن تری ارائه می دهد. برای محیط های با خطر نشت به صفر، جوش لب به لب و الکتروفیوژن PE مزیت کلیدی است.

نمونه عکسی از لوله های GRP :

انتخاب بر اساس کاربری پروژه و شرایط بهره برداری

انتخاب باید به صورت سناریومحور انجام شود. خطوط آب رسانی فشار متوسط و شبکه های شهری با معابر شلوغ از یکپارچگی و سرعت نصب PE سود می برند؛ کلکتورهای ثقلی فاضلاب با قطرهای بزرگ و شیب های طولی کم، به سختی حلقوی بالای GRP تکیه می کنند. سیالات با دمای بالاتر از 50–60 درجه یا با برخی حلال ها، GRP را جلو می اندازند.

دامنه قطر اقتصادی:
PE100: ~20 تا 1200 mm (تولید سفارشی تا بزرگ تر)
GRP: ~300 تا 3000+ mm

دما (سرویس پیوسته):
PE آب: تا ~40°C (با درریتینگ تا ~60°C)
GRP: تا ~70–80°C (بسته به رزین و لاینر)

گازرسانی:
فقط PE طبق ISO 4437 / EN 1555 مجاز

در مناطق لرزه خیز، مفصل های جوشی و انعطاف پذیری PE ریسک شکست ترد و جداشدگی را کاهش می دهد. در مسیرهایی با بار ترافیکی سنگین و پوشش کم، انتخاب GRP با SN بالاتر یا افزایش بهسازی بستر ضروری است.

هیدرولیک، افت فشار و مدیریت ضربه قوچ

هر دو متریال سطح داخلی بسیار صاف دارند و افت انرژی کمی ایجاد می کنند. تفاوت مهم در رفتار گذرای فشار است. سرعت موج پایین در PE شدت ضربه قوچ را به طور محسوسی کاهش می دهد. برای ایستگاه های پمپاژ با خاموش/روشن مکرر، PE ریسک فشارهای گذرا را کمتر می کند؛ در GRP باید هوابندهای دقیق، ضربه گیرها و کنترل کلیدهای پمپاژ دقیق تر طراحی شوند.

مقادیر طراحی معمولی:
Hazen–Williams C (نو): PE = 150 | GRP = 150–160
Manning n (ثقلی): 0.009 (هر دو)
حداکثر سرعت توصیه شده آب: 2–3 m/s (برحسب سایز و ضربه قوچ)

فشار کاری، SDR، PN و سختی حلقوی SN

در PE انتخاب ضخامت دیواره با SDR انجام می شود و PN حاصل آن است. در GRP علاوه بر کلاس فشاری، سختی حلقوی (SN) برای کنترل تغییرشکل و نشست حلقوی ملاک است. برای خطوط مدفون، طراحی با درنظرگرفتن نوع خاک، تراکم، بار ترافیکی و عمق دفن انجام شود.

PE100 (نمونه های رایج):
SDR11 → PN16
SDR13.6 → PN12.5
SDR17 → PN10
استاندارد آب: ISO 4427 / EN 12201

GRP:
کلاس فشاری: PN6، PN10، PN16، تا PN25
سختی حلقوی: SN2500، SN5000، SN10000 (N/m²)
استاندارد فشار: ISO 10639 / AWWA C950
استاندارد ثقلی: ISO 10467 / EN 14364

در خاک های نرم با تراکم دشوار، انعطاف PE کمک می کند تنش ها توزیع شود. در پوشش های کم و بارهای متمرکز، GRP با SN بالاتر تغییرشکل را محدود می کند. نسبت قطر به ضخامت در PE با SDR کوچک تر، تاب آوری حلقوی را بالا می برد اما هزینه افزایش می یابد.

اتصال دهی و نصب: ترانشه باز و روش های ترنچلس

PE100 با جوش لب به لب (Butt Fusion) یا الکتروفیوژن شبکه ای پیوسته بدون نشت می سازد؛ این مزیت در HDD، میکروتونلینگ با کشش، و اسلیپ لاینینگ حیاتی است. GRP با کوپلر رزینی/اورینگ دار، اورلب چسبی یا لایه پیچی در محل متصل می شود و کنترل کیفیت مفصل باید به دقت انجام گیرد.

PE – اتصال:
Butt Fusion: ISO 21307 | DVS 2207-1
Electrofusion: ISO 13950 | ردیابی: ISO 12176
حداقل دمای جوشکاری: طبق دستورالعمل سازنده (معمولاً ≥ -10°C با تمهیدات)

GRP – اتصال:
Bell & Spigot با اورینگ، چسب اپوکسی، لایه پیچی (Laminate)
زمان گیرش رزین تابع دما/رزین (کنترل کیورینگ الزامی)

برای ترانشه باز، بستر شنی دانه بندی شده و تراکم کنترل شده الزامی است. PE برای کسب سختی سیستم به تعامل خاک-لوله متکی است؛ کیفیت بکفیلد اهمیت حیاتی دارد. برای GRP، تلرانس شاغول و هم محوری مفصل ها و جلوگیری از تنش های ثانویه کلیدی است.

دوام، خوردگی، UV و دما

هر دو متریال در برابر خوردگی خاک و آب بسیار مقاوم اند و نیازی به پوشش کاتدی ندارند. PE مشکی با 2–3% کربن بلک پایداری UV عالی دارد. GRP با ژل کوت و پایدارکننده UV محافظت می شود. در دماهای بالاتر از 50–60 درجه، درریتینگ فشار در PE الزامی است؛ GRP با رزین مناسب تا 70–80 درجه پایدارتر است.

ملاحظات شیمیایی:
هیدروکربن های آروماتیک/نفوذپذیری: PE حساس به نفوذ؛ GRP با لاینر مناسب مقاوم تر
پساب اسیدی/قلیایی: هر دو خوب، انتخاب لاینر GRP و گرید PE الزامی
UV: PE مشکی پایدار | GRP نیازمند محافظ سطح

نگهداری، تعمیرات و بهره برداری

لوله های PE با اتصالات جوشی نشتی ناچیز دارند و نیاز پایش نشتی کم است. تعمیر نقطه ای با کوپلینگ مکانیکی، الکتروفیوژن سدل یا جوش مجدد انجام می شود. در GRP تعمیر مفصل یا ترک با لایه پیچی کامپوزیتی و کیورینگ دقیق ممکن است. هر دو متریال به علت زبری کم، رسوب گذاری کمتری دارند و تناوب واترجت کشی کمتر است.

تست فشار میدانی:
سامانه های فشار: EN 805 / AWWA (روش های استیجینگ)، برای PE همچنین ASTM F2164
ثقلی: تست آب/هوا مطابق EN 1610
بازرسی مفصل ها: PE با داده های جوش (ISO 12176)، GRP با تست تگ فیلد/چکش وکیوم

استانداردها و کدهای مرجع برای خرید و بازرسی

قرار دادن ارجاعات در اسناد خرید و کنترل کیفی، از ریسک اختلافات اجرایی و رد تحویل جلوگیری می کند. مشخصات باید شامل کلاس فشاری، SDR یا SN، روش اتصال، و استاندارد آزمون باشد.

PE:
ISO 4427 / EN 12201 (آب)
ISO 4437 / EN 1555 (گاز)
ISO 21307، ISO 13950، ISO 12176 (جوشکاری/ردیابی)
ISO 1167 (آزمون هیدروستاتیک)، ASTM F2164 (تست میدانی)

GRP:
ISO 10639 (فشار)، ISO 10467 (ثقلی)
EN 1796 / EN 14364 (اروپا)
AWWA C950 و دفترچه AWWA M45 (طراحی/اجرا)
ASTM D3517، ASTM D4161 (کلیات و اتصالات)

هزینه تمام شده، قطر و زمان بندی تامین

در قطرهای کوچک و متوسط (تا حدود 400–500 میلی متر)، PE از نظر قیمت خرید و سرعت نصب معمولاً اقتصادی تر است و لجستیک ساده ای دارد. برای قطرهای بزرگ (≥600–800 میلی متر)، GRP به واسطه وزن کم نسبت به بتن و سختی حلقوی بالا، هزینه سازه ای ترانشه را پایین می آورد و رقابتی می شود. زمان ساخت سفارشی GRP و قالب بندی اتصالات را در برنامه تامین منظور کنید.

راهنمای سریع اقتصادی (تقریبی و وابسته به بازار):
≤ DN400: اغلب PE100
DN600–DN1200: مقایسه موردی بر اساس PN، عمق دفن و روش نصب
≥ DN1200: اغلب GRP (به ویژه ثقلی یا PN پایین تا متوسط)

چک لیست تصمیم گیری سریع: PE یا GRP؟

• نیاز به شبکه یکپارچه بدون نشت، ترنچلس و مناطق لرزه ای: PE100 SDR متناسب با PN.
• قطر بزرگ ثقلی با کنترل تغییرشکل و پوشش کم: GRP با SN مناسب و اتصال اورینگ دار.
• دماهای بالا یا برخی حلال ها: GRP با رزین/لاینر مهندسی شده.
• گازرسانی و مناطق با ضربه قوچ محتمل: PE با مزیت چقرمگی و سرعت موج کم.
• بالادست پمپاژ با ON/OFF مکرر: PE یا تمهیدات ضدضربه قوچ کامل برای GRP.

پلی اتیلن PE100 برای شبکه های فشار متوسط، کار در معابر شلوغ، روش های ترنچلس و الزامات آب بندی صفر انتخابی مطمئن است. GRP در قطرهای بزرگ، خطوط ثقلی و دماهای بالاتر با سختی حلقوی بالا، هزینه سازه ای ترانشه را بهینه می کند. انتخاب درست یعنی تطبیق PN/SDR یا SN/PN با خاک، بار، دما و روش نصب. برای مشاهده و خرید عمده انواع لوله و اتصالات استاندارد، و دریافت مشاوره تخصصی می توانید به AbrahPipe مراجعه کنید.