آب بندها و کاربرد آن در لوله ها

۱۱-آب بندها و کاربرد آن در لوله ها

خطوط لوله مدفون شونده در خاک از جنس چدن نشکن تقریباً بدون استثناء همراه با اتصال سرکاسه اسپیگات می باشند. آب بندهای سیستم تایتون و استاندارد دارای اهمیت زیادی هستند. آنها دارای واشرهای فشرده شونده در محفظه با پروفیل معین خاص می باشند.
کارکرد آب بندی آنها در طول مدت کلی استفاده خط لوله مطمئن می باشد. مواد واشر نیازها را برای یک مدت زمان طولانی برآورده می سازند. از این رو برای نیازهای سرویس های انتقالی و مخصوص اضافی مناسب می باشند.
١–١١- کلیات
خطوط لوله مدفون شونده در خاک دارای کنترل دائمی و نظارت هستند. اطمینان به دوام طولانی واشر در خطوط لوله از اهمیت خاصی برخوردار است. اطمینان به دوام و طول عمر مواد واشرها در ابعاد زیادی اطمینان از خط لوله را حاصل می کند. این اطمینان به حفاظت سرویس های حیاتی مهم و آب آشامیدنی کمک می کند. جدا از این از نشت آب زمینی آلوده جلوگیری می کند و نفوذ فاضلاب و گاز را کم می کند.
حوزه ای کاربردی متفاوت امکان استفاده از مواد واشر با بخش های مختلف را سبب می شودکه باید از کیفیت خیلی خوبی ساخته شوند. نیاز به واشرهای بادوام در یکسری از نیازمندی ها مانند استحکام، الاستیسیته، رفتار پیر شدن و پایداری شیمیایی جلوه گر می شود. بخشی از خطوط لوله های چدنی مدفون شونده با پیوند سرکاسه اسپیگات می باشند. از این بابت با گذشت چندین دهه کاربردهای عملی سیستم تایتون و استاندارد از معنای خاصی برخوردار می باشند.
جز ء مهم آب بندهای پیوندهای سرکاسه اسپیگات قابلیت فرم پذیری پروفیل واشر لاستیکی است. ماده لاستیک دارای حالت الاستیسیته و دوام بالای خوبی جهت واشر می باشد.
در گذشته واشرها فقط از کائوچوی طبیعی ولکانیزه شده) :NRکائوچوی طبیعی( ساخته می شدند. اما امروزه واشرها منحصراً از لاستیک مصنوعی ساخته می شوند. جهت آب آشامیدنی از ) EPDMاتیلن– پروپلین– دین– کوپلی مر( . برای فاضلاب و گاز از NR )کائوچوی نیتریل– بوتادین( استفاده می شود.
آنها از کائوچوی طبیعی از نظر پایداری حرارتی و شیمیایی برتر هستند و از این بابت به خصوص جهت استفاده در خطوط گازو خطوط کانال های فاضلاب مناسب می باشند. دیگر محصولات مصنوعی مثلاً )FPMکائوچوی فلوئور دار( مقاومت بالائی در مقابل درجه حرارت بالای ۵۰°Cدارند.
برای واشرها در خطوط آب و فاضلاب استاندارد ماده ، EN681-1در خطوط گاز استاندارد EN 682معتبر است. در این میان در چهارچوب راهنمای ساخت محصولات
اروپایی EN681-1هماهنگ شده است و علامت شناسایی CEاجباری را نیاز دارد.
آزمایش و نیازمندی های ملی واشرها برای لوله های چدن نشکن با پیوند سرکاسه اسپیگات در اصول آزمون رایج VP546از DVGWآمده است.

٢–١١انواع آب بند ها (واشر ها )

١–٢–١١واشرهای تایتون

سطح مقطع پروفیل واشرهای تایتون در شکل ١–١١نشان داده شده است. آن شامل ترکیبی از دو نوع لاستیک است . یک قسمت با سختی ۵۵IHRDبا کارکرد آب بندی بهینه و الاسیسیته طولانی مدت(قسمت نرم) می باشد. قسمت دیگر با سختی ۸۵IHRDاست و این وظیفه را دارد که واشر را در نشیمنگاهش محکم نگه دارد، هنگامی که اسپیگات لوله در سرکاسه حرکت می کند.(قسمت سخت)
به وسیله تغییر شکل قسمت نرم بین طرف داخلی سرکاسه و طرف خارجی لوله نیروی بازگشت به عقب بالایی ایجاد می شود. این امر باعث آب بندی پیوند می شود که فقط در فشارهای بالا و یا پایین داخلی رخ نمی دهد بلکه در فشار خارجی همانند فشار داخلی عمل می کند.
واشر تایتون در محدوده اندازه اسمی سایز DN80تا DN1000قابل استفاده است و با توجه به محدوده استفاده از کیفیت لاستیک مصنوعی EPDMیا NBRساخته می شود.
٢–٢–١١- واشرهای استاندارد

شکل ٢–١١سطح مقطع واشر استاندارد را نشان می دهد. همانند واشر تایتون پیوند به وسیله نیروی بازگشت به عقب در واشری که در تمام جهات دایره بصورت کلی فشرده شده است سبب آب بندی می شود.
شکل ١–١١: واشر تایتون(سطح مقطع)

شکل ٢–١١: واشر استاندارد(سطح مقطع)

واشر شامل یک نوع لاستیک یکپارچه با سختی ۶۷IRHDمی باشد.
واشر استاندارد در محدوده اندازه اسمی DN80تا DN2000بکار می رود.
٣–٢–١١واشرهای تخت

واشرهای تخت جهت آب بندی کردن پیوندهای فلنجی بکار می روند. اثر آب بندی به این صورت است که دو فلنج مقابل هم توسط پیچ و مهره به یکدیگر فشرده
می شوند. بین این جفت واشر قرار می گیرد که توسط یک فشار بالا کارکرد آب بندی مطمئن می شود.
واشرهای تخت بصورت معمول از لاستیک با سختی کمتر ۸۰IRHDساخته می شوند. جهت جلوگیری از روان شدن واشر مابین دو فلنج از یک ساپورت فلزی داخل واشر که با آن ولکانیزه می شود، استفاده می شود.
واشرهای تخت برای تمام اندازه های اسمی رایج و برای فشار اسمی تا DN40قابل کاربرد می باشند. ابعاد آنها در EN1514-1معین شده است. نیازهای ملی و آزمون ها در برگیرنده اصول آزمون رایجVP547 از DVGWمی باشند.
–٣–١١خواص
واشرهای الاستومر دارای این وظیفه هستند که پیوند لوله ها را ده ها سال از نظر آب بندی مطمئن سازند.
پارامترهای زیر مهم می باشند:
• سختی
• استحکام
• کرنش پارگی
• مانایی تغییر فرم فشاری
• رهایی تنش
• پیر شدن
• رفتار حالت سرد
• پایداری در برابر ازن
• پایداری شیمیایی
۱-۳-۱۱سختی

سختی واشر مقاومت سنجی در برابر ورود یک جسم است. جهت آزمون سختی روش آزمون طبق Shore Aو )IRHDدرجه سختی بین المللی واشر بکار می رود(. در
استانداردهای ENسختی لاستیک طبق IRHDداده شده است.
جهت تعیین سختی واشر طبق Shore Aبه سادگی از یک دستگاه آزمون (دورومتر، شکل ١١–٣) استفاده می شود.
شکل ۳-۱۱: دورومتر

سختی سنجی واشر طبق IRHdهزینه بر می باشد و فقط در مواردی استفاده می شود که مقادیر سختی دقیق و تکرار پذیر لازم باشد. سختی به ترکیب شیمیایی لاستیک و ولکانیزه شدن آن بستگی دارد. بنابراین این پارامتر بدون تردید متاثر از تغییر خواص ماده لاستیک می باشد و بنابراین نیازمندی های ماده واشر طبق کلاس سختی طبقه بندی می شود. سختی واشرهای سرکاسه اسپیگات طبق ساختمان پیوند تعیین می شود.
اندازه گیری سختی در کل حلقه یا در نمونه ای صورت می گیرد که از واشر بصورت صفحه ای تهیه شده است.

۲-۳-۱۱- استحکام و کرنش پارگی

استحکام و کرنش پارگی به آسانی تعیین می شود و مشخصه بحرانی برای کیفیت لاستیک است.
اثر پیر شدن که مثلاً ناشی از تشکیل اکسید است سبب می شود که کرنش پارگی به آسانی تغییر کند.
۳-۳-۱۱مانایی تغییر شکل

یک رفتار تغییر شکل فشاری جهت اطمینان از کارکرد واشر لازم است، وقتی که پیوند حرکت می کند. شکاف پیوند لوله که بین سرکاسه و لوله قرار دارد باید هنگام کار دائمی لوله توسط واشر پر شود به صورتی که واشر یک نیروی فشردگی کافی بر سطح خود را تجربه کند.
تغییر شکل پلاستیک ماندگار در واشر که به عنوان پایداری تغییر فرم فشاری مشخص
می شود، توسط تعیین ابعاد و تلرانس های تمام قسمت های پیوند با انتخاب کیفیت متناسب
واشر در نظر گرفته می شود.
مانایی تغییر شکل فشاری توسط نمونه های استوانه آی شکل تعیین می شود که در طول یک
زمان معین در درجه حرارت معین در جهت محورها % ٢۵فشردگی را تحمل می کنند.
در رفتار الاستیک ایده ال جسم نمونه پس از رهایی به ابعاد اولیه باز می گردد. اما آزمون
نشان می دهد که نمونه یک جسم فشرده شده پس از برگشت دارای مقدار کمی تغییر شکل
است که بنام مانایی تغییر شکل فشاری مشخص می شود و بر حسب تغییر شکل کلی داده
می شود.(شکل ۴–١١)
شکل :۴–١١تعیین مانایی تغییر شکل فشاری

۴–٣–١١-رهایی تنش

“رهایی تنش” یک کمیت برای الاسیسیته واشر لاستیکی است . جهت دوام بالای یک آببندی باید واشر دارای کمترین مقدار رهایی تنش باشد.
رهایی تنش و مانایی تغییر شکل فشاری رابطه ای با یکدیگر ندارند.
رهایی تنش کمیت بهتری برای بررسی رفتار الاستیک یک واشر لاستیکی به نسبت تغییرفرم فشاری است چون فشار فشردگی جهت آب بندی پیوند را حقیقتاً بهتر نشان می دهد.
رهایی تنش در هر صورت جهت اندازه گیری مشکل تر است و زمان طولانی تری را لازم دارد، لذا مانایی تغییر شکل فشاری به عنوان آزمون روتین بکار می رود.
جهت تعیین رهایی تنش یک جسم, نمونه توسط یک دستگاه آزمون خاص در یک درصد معینی فشرده می شود.
تغییر شکل موجود ثابت که نیروی برگشت را اعمال می کندبه عنوان تابعی از زمان اندازه گیری می شود.
برداشت زمانی نیروی بازگشت که بر حسب درصد ارزش خروجی اندازه گیری می شود، رهایی تنش می باشد.

۵–٣–١١پیر شدن

جهت کار کردن آب بندی بدون عیب یک پیوند در کنار خواص الاستیکی در مدت چندین ده سال، رفتار تغییر شکل لاستیک از اهمیت خاصی برخوردار است. پیر شدن از نور، مواد اسیدی و درجه حرارت تاثیر می گیرد.
به همین دلیل در استاندارد ISO2230توصیه شده است که واشرها در محل خنک و تاریک نگهداری شوند.
رفتار پیر شدن اغلب بوسیله آزمون پیر شدن حرارتی siebentatigenدر دمای ۷۰°C آزمون می شود. تغییر اندازه سختی، استحکام پارگی و کرنش پارگی در برابر حالت جدید آزمایش می شود.

۶-۳-۱۱رفتار در حالت سرد

در درجه حرارت های پایین، الاسیسیته واشر و سختی آن کاهش می یابد. این رفتار برگشت پذیر است و اتلاف کیفیت را سبب نمی شود. در گرم کردن مجدد واشر به خواص اولیه خود باز می گردد.
هنگام سرد شدن شرایط لاستیکی واشر از یک حد معینی بیشتر تغییر نمی کند. بنابراین خطری در هنگام مونتاژ در درجه حرارت های پایین وجود ندارد. در راهنمای نصب
واشرهای لوله های چدن نشکن مراحل زیر آمده است:
نمونه های عملی:
واشرها می توانند در درجه حرارت های زیر ۰ °Cیک کاهش سختی معینی داشته باشند.
دردرجه حرارت های نصب زیر ۰ °Cواشرها باید جهت نصب آسان به درجه حرارت در صورت امکان بالای ۱۰ °Cبرسند و واشرها ابتدا مدت زمان کمی قبل از مونتاژ از
محل انبارش مثلاً )ماشین مالک ( برداشته می شوند.
جهت آزمون رفتار سرد واشر )آزمون قرارگیری آزاد( افزایش سختی بعد از انبارش در سرما)هفت روز در (-۱۰°Cتعیین می شود. پله بعدی برای رفتار در سرما در پایداری
تغییر فرم فشاری -۲۵°Cاست.

٧–٣–١١مقاومت در برابر ازن

یک نوع خاص از شکست اکسیدی، تشکیل ترک ازنی است که هنگام بررسی مقاومت ازنی آزمایش می شود.
در آزمون یک نمونه لاستیک ازدیاد طول می یابد و در یک درجه حرارت معین و زمان معین در اتمسفر حاوی ازن قرار می گیرد. در این حالت ترکی بر سطح واشر نباید
مشاهده شود.

–٨–٣–١١پایداری شیمیایی

واشرها برای اتصال سرکاسه–اسپیگات با توجه به نوع استفاده در خطوط آب آشامیدنی ، خام و یا شستشو دارای نیازهای پایداری شیمیایی خاص نمی باشند.
جهت استفاده در کانال های فاضلاب و خطوط فاضلاب برای واشرها مقاومت به فاضلاب طبق استاندارد EN681-1گواهی می شود. تغییرات حجمی مطابق ISO 1817توسط قرارگیری نمونه در آب بدون یون به مدت هفت روز و ۷۰°Cآزمایش می شود.
در صورتیکه تغییرات حجمی بیشتر از % -۱/+۸مقدار اولیه نباشد، واشر پایدار است.
واشرها در اتصال سرکاسه اسپیگات برای خطوط تامین گاز باید مطابق با EN682 مناسب بوده و جهت نگهداری در مواد گازی) (CHمایع تضمین شوند.
مطابق با ISO1817تغییرات حجمی بعد از قرارگیری در مایع آزمون ۷۰ )Bجزء حجمی ایزواکتان و ۳۰جزء حجمی (Toluolو یا مطابق روغن ASTMشماره ۳
اندازه گیری می شوند.
تغییرات حجمی بعد از خشک شدن مجدد نباید از % ۱۵بیشتر شود.
۴–١١واشرها برای خطوط آب آشامیدنی

واشرهای تایتون برای استفاه در خطوط آب آشامیدنی تا معرفی EN681-1به جزء موارداستثنایی کمی از لاستیک طبیعی بوده اند. سپس EPDMیک لاستیک مصنوعی غلبه
پیدا کرد. الزامات این واشر در VP546مشخص شده است.
EN681-1هیچ گونه تعریفی از نظر بهداشتی ندارد. بنابراین این موارد در VP546 وغیره وجود دارند.
از آنجائیکه خطوط آب عمدتاً جهت مصارف انسانی آب را منتقل می کنند مواد واشر برای استفاده در حوزه آب آشامیدنی هیچ گونه ماده ای به همراه ندارند که اثرات مضر برای آب تولید کنند. این الزامات هنگامی برآورده می شوند که واشرها تعاریف توصیه های KTW بخش ١٣–٣–١را برآورده سازند و آزمون مطابق با برگه کار W270-DVGWگواهی شود.
واشرها باید همچنین جهت تماس با مواد غذایی مناسب باشند. آنها مجاز نیستند که آب آشامیدنی را رنگی، مزه دار، بودار و باکتری دار سازند.

۵–١١واشرها برای کانال ها و خطوط فاضلاب

خطوط و کانال های فاضلاب ناید دائمی آب بند باشند. در کنار یک سیستم پیوندی عمل کننده لوله برای واشرها کیفیت لاستیکی لازم است که در یک خط فاضلاب باتنش های مورد نظر، به خصوص در محیط های خورنده تا حد ممکن بادوام باشند. هنگامی که فاضلاب
عمدتاً با مواد هیدروژنی کربنی) (CHهمراه است به صورت معمول از واشرها با جنس NBRاستفاده می شود.
جهت مستندسازی مقاومت این مواد در برابر ناخالصی های آبی که بیشتر وجود دارند، مطالعات گسترده ای در آزمایشگاه های مختلف انجام شده است. (شکل۵–١١)
 

نوشته آب بندها و کاربرد آن در لوله ها اولین بار در فروش لوله و اتصالات – قیمت لوله فولادی. پدیدار شد.
Source: poliestil