تقویت خطوط لوله به روش Cured-in-Place-Pipe Lining (CIPP)
سعید کیانی 1، محمد حسن معینی 1
چکیده
لوله ها نقش بسیار مهمی در صنایعی همچون نفت، گاز و پتروشیمی دارند و بالطبع نیازمند طراحی و نگهداری مخصوصی جهت در مدار نگه داشتن آنها باید بکار گرفته شود. خوردگی و کاهش ضخامت در خطوط لوله های صنایع مختلف یکی از چالش های اساسی در صنعت است. تعویض این خطوط که شریان های اساسی پالایشگاه ها، نیروگاه ها و پتروشیمی ها هستند، هزینه های مالی و زمانی زیادی را برای شرکت ها به همراه دارد. با توجه به اینکه کامپوزیت ها بر خلاف فلزات در مقابل شرایط اسیدی رقیق مقاومت به خوردگی بیشتری دارند و می توانند استحکام از دست رفته فلز را نیز بر گردانند، گزینه مناسبی برای ترمیم و تقویت این خطوط آسیب دیده هستند. تقویت خطوط لوله با استفاده از کامپوزیت ها به دو روش خارجی و داخلی قابل انجام است معمولا تقویت خارجی به روش Wrapping دستی صورت می گیرد. چالش اصلی در ترمیم و تقویت این خطوط زمانی است که سایز لوله ها کم است و بنا به شرایط محیطی دسترسی به لوله امکان پذیر نیست لذا ناچارا ترمیم باید از داخل لوله انجام شود. یکی از روش های مدرن در ترمیم و تقویت داخلی لوله ها روش Cured-in-Place-Pipe Lining CIPP)) است. در این روش الیاف از قبل به رزین آغشته شده و سپس با استفاده از تجهیزات مخصوص به داخل لوله فرستاده میشود و در نهایت فرآیند پخت در داخل لوله انجام می گیرد. تجهیزات این روش بسیار گران قیمت بوده و تا به حال بومی سازی نشده است. این شرکت توانسته است با استفاده از تجهیزات و فناوری موجود در کشور با روش ابتکاری و نوین این مهم را انجام دهد که در این مقاله به بررسی آن پرداخته شده است.
واژگان کلیدی : کامپوزیت – CIPP – مقاومت به خوردگی – خطوط لوله
مقدمه
هنگامی که لوله آسیب می بیند، ممکن است مشکلات بزرگی رخ دهد. سیل، نشت به محیط محلی، و آسیب به اموال که همه می توانند بسیار پرهزینه باشند. یکی از راه‌های رفع این مشکلات، جدا کردن لوله آسیب دیده و جایگزینی آن با یک لوله جدید است. این گاهی اوقات می تواند مخرب، پرهزینه و در برخی موارد غیرممکن باشد.
از روش های مهم نوسازی و بازسازی بدون نیاز به حفر ترانشه می توان به پاشش مخلوط سیمان و الیاف، پاشش پوشش های پلیمری، روش غوطه ورسازی، راندن پوشش های پیوسته داخل لوله بدون شکستن لوله فرسوده قدیمی، راندن پوشش های پیوسته داخل لوله همراه با شکستن لوله فرسوده قدیمی، راندن پوشش های منقطع داخل لوله بدون شکستن لوله فرسوده قدیمی، پوشش های نواری مارپیچ، روش کاهش قطر و رانش لوله های شکل پذیر، روش پوشش های تا خورده و همچنین روش پوشش های عمل آوری شده در محل اشاره کرد [1].
روش های بهسازی لوله های فاضلابرو به دو دسته کلی شامل شاخص مربوط به قابلیت کاربرد و عملکرد تکنولوژی بهسازی تقسیم میشود که طبقه بندی آنها بصورت ذیل میباشد:
شاخص های مربوط به قابلیت کاربرد: قطر فاضلابرو موجود، شکل و قابلیت بازدید شبکه، سازگاری جنس فاضلابرو با روش تعمیر یا بهسازی، توانایی نوسازی و آب بند قطر و سطح مقطع، نیاز به مسدود ساختن موقت انشعاب ها، قابلیت کاربرد در زیر سطح آب زیرزمینی [1].
شاخص های مربوط به عملکرد بهتر تکنولوژی بهسازی: بیشترین طول قابل اجرا از محل استقرار، راندمان روش، عملکرد فاضلابرو پس از بهسازی، نیاز به شستشو قبل از اجرای روش، نیاز به حفاری جهت اتصال مجدد، امکان وقفه در زمان اجرای کار، قابلیت وجود انحناء در مسیر [1].
یکی از روش های نوین ترمیم لوله روش عمل آوری در محل (CIPP) میباشد از سال ۱۹۷۱ میلادی تا به حال که این روش به مقیاس صنعتی رسیده است ۱۳۰۰۰ کیلومتر لوله در سراسر دنیا به کمک این روش بازسازی و ترمیم شده است. البته این میزان از ۱۵ سال پیش که این روش با تغییراتی همراه شد سرعت بیشتری گرفته استفاده از روش CIPP می تواند کمک شایانی به کاهش فشارهای زیست محیطی و اجتماعی کرده و هزینه های ناشی از اجرای ترمیم و بازسازی لوله به روشهای مرسوم را کاهش دهد [1].
استفاده از این فرآیند در کاربردهای مسکونی و تجاری در ژاپن و اروپا در دهه 1970 و برای کاربردهای مسکونی در ایالات متحده در دهه 1980 آغاز شد [1].
اهداف تحقیق
هدف از این تحقیق اجرای روش تقویت داخلی لوله ها است که منجر به خروجی های زیر می شود:
- جلوگیری از خوردگی بیشتر لوله ها
- تقویت داخلی لوله های که قطر کمی دارند و به روش دستی نمی توان لایه چینی کرد.
- تقویت لوله های که دسترسی به آن ها امکان پذیر نیست.
- کاهش هزینه و زمان در ترمیم و تقویت لوله ها
روش تحقیق
این تحقیق به صورت آزمایشگاهی و میدانی انجام می شود. بداین صورت که تجهیزات لازم خریداری شده و فرآیند CIPP بر روی لوله پلکسی گلاس (Plexiglass) با قطر داخلی 50 میلیمتر انجام شد. انتخاب لوله پلکسی گلاس شفاف این امکان را می دهد تا بعد از انجام فرآیند و پخت نهایی کیفت نهایی کامپوزیت به راحتی قابل مشاهده باشد.
مواد و تجهیزات
مواد مورد نیاز برای اجرای این آزمایش به شرح زیر است:
- رزین وینیل استر
- اسید MEKP
- کبالت
- DMA (آمین)
- الیاف شیشه حصیری 200 گرم بر متر مربع
- لوله بادشو
- پلاستیک
- لوله پلکسی گلاس
- شیر های ورودی و خروجی
- بمب باد
روش اجرا
ابتدا الیاف با ابعاد مورد نظر برش داده شد و سپس اختلاط رزین به همراه اسید و کبالت و آمین به صورتی انجام شد که به ژل تایم 40 دقیقه ای برسد. الیاف بر روی پلاستیک با اورلب (Overlap) مناسب پیش آغشته شدند (شکل 1) و سپس به دور لوله بادشو پیچیده شدند. ابتدا و انتهای لاستیک بادشو با شیرهای مناسب پلمپ و به داخل لوله پلکسی گلاس هدایت شدند، یکی از شیرها رو به طور کامل بسته و یکی دیگر به پمپ باد وصل گردید و باد با فشار کنترل شده از 1.5 تا 2 بار به داخل لاستیک دمیده شد. در اثر اعمال این فشار لوله بادشو، باد شد و کامپوزیت را به دیواره لوله پلکسی گلاس چسباند (شکل 2). لوله تحت همان فشار در کنار کوره قرار گرفت تا پخت کامپوزیت صورت گیرد (شکل 3). در نهایت بعد از پخت نهایی شیر های ورودی و خروجی باز شده و لوله بادشو از داخل لوله پلکسی گلاس بیرون کشیده شد (شکل 4).
نتیجه گیری
تقویت داخلی لوله ها در محل بسیار حائز اهمیت است که روش لاینینگ CIPP این مهم را محقق می کند. در نتیجه اجرای تقویت خطوط لوله به روش CIPP از خوردگی، آسیب بیشتر و نشتی های خطوط لوله جلوگیری می شود. این روش نیاز به حفاری ندارد بنابراین در هزینه و زمان صرفه جویی می شود. این روش برای لوله های با قطر کم نیز قابل اجرا است بنابراین مشکل عدم دسترسی به داخل این لوله ها نیز با این روش قابل حل است. با استفاده از روش ذکر شده این فرآیند با استفاده از مواد و تجهیزات داخل کشور به صورت آزمایشگاهی انجام شد که قابلیت این را دارد در ابعاد صنعتی انجام گیرد.
مراجع
آشوری، علیرضا و مختاری دهکردی، وحید،1395،بازسازی و ترمیم لوله به روش CIPP،سومین کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری،تهران،https://civilica.com/doc/537542