تاریخچه و توسعه لوله سیلندر بتنی پیش‌تنیده (PCCP)

لوله سیلندری بتنی پیش‌تنیده، که با نام PCCP شناخته می‌شود، اولین بار در سال ۱۹۴۲ با معرفی نوع «سیلندر آستردار» وارد بازار شد. در این طرح اولیه، سیم‌های پیش‌تنیدگی فولادی با مقاومت بالا به طور مستقیم به دور یک سیلندر فولادی جدار نازک که درون یک آستر بتنی تعبیه شده بود، پیچیده می‌شدند. هدف این بود که قابلیت آب‌بندی هیدرولیکی داخلی فولاد با انعطاف‌پذیری ساختاری بتن ترکیب شود، در حالی که مقاومت عالی در برابر فشار داخلی ایجاد شود.

یک دهه بعد، در سال ۱۹۵۲، نوع «سیلندر توکار» توسعه یافت. این طرح نسل دوم، سیلندر فولادی را کاملا درون یک هسته بتنی جامد محصور می‌کرد و باعث افزایش مقاومت مکانیکی و بهبود دوام طولانی مدت تحت بارهای سنگین عملیاتی می‌شد. تفاوت اصلی بین این دو مدل در محل قرارگیری سیم‌های پیش‌تنیدگی است. در نوع سیلندر آستردار، سیم‌ها به دور پوسته فولادی پیچیده می‌شوند، در حالی که در نوع سیلندر توکار، روی هسته بتنی پیچیده می‌شوند.

اندازه‌های معمول تولید بر اساس نوع متفاوت است: لوله‌های استوانه‌ای روکش‌دار PCCP معمولا با قطرهایی از ۱۶ تا ۶۰ اینچ تولید می‌شوند، در حالی که انواع استوانه‌ای توکار از ۳۰ تا ۲۵۶ اینچ متغیر هستند که آنها را برای پروژه‌هایی از خطوط لوله کوچک شهری تا خطوط انتقال بزرگ بین منطقه‌ای مناسب می‌سازد.

کاربردها و اهمیت صنعتی

طبق گزارش انجمن لوله‌های بتنی تحت فشار آمریکا (ACPPA)، بیش از ۹۰ مورد از ۱۰۰ شرکت بزرگ آب در ایالات متحده از PCCP در زیرساخت‌های خود استفاده می‌کنند. این پذیرش گسترده به دلیل ترکیبی از ظرفیت ساختاری بالا، مقاومت در برابر خوردگی برتر، عمر طولانی و قابلیت نصب در طول‌های طولانی با حداقل اتصالات است.

در حالی که PCCP بیشتر با انتقال آب آشامیدنی مرتبط است، کاربردهای آن بسیار فراتر از آن است. آنها در سیستم‌های آبیاری فشار قوی، انتقال فاضلاب صنعتی، مدارهای آب خنک‌کننده برای نیروگاه‌ها و پروژه‌های انتقال آب بین حوضه‌ای استفاده می‌شوند. راندمان هیدرولیکی و آب‌بندی مطمئن نشتی، آنها را به ویژه برای خطوط لوله حیاتی که در معرض فشارهای نوسانی و قرار گرفتن در معرض محیط زیست هستند، به گزینه‌ای مطلوب تبدیل می‌کند.

درک قابلیت‌های PCCP به مهندسان و برنامه‌ریزان زیرساخت اجازه می‌دهد تا این نوع لوله را برای پروژه‌هایی که به هزینه‌های نگهداری پایین، طول عمر و قابلیت اطمینان عملیاتی نیاز دارند، انتخاب کنند.

طراحی، اجزا و فرآیند تولید

هر بخش PCCP یک کامپوزیت با دقت مهندسی شده است که برای ایجاد تعادل بین یکپارچگی سازه، جلوگیری از نشت و دوام طراحی شده است. این لوله از چهار عنصر اصلی تشکیل شده است:

• هسته بتنی
  بدنه اصلی تحمل بار، ساخته شده با بتن متراکم و با مقاومت بالا برای مقاومت در برابر فشار داخلی و بارهای خارجی.
• سیلندر فولادی جدار نازک
  به عنوان یک مانع نفوذناپذیر برای محافظت از بتن در برابر قرار گرفتن مستقیم در معرض آب و حفظ تراز سازه عمل می‌کند.
• سیم‌های پیش‌تنیدگی با کشش بالا
  تحت کشش کنترل شده به دور هسته یا پوسته فولادی پیچیده می‌شوند و یک نیروی فشاری ثابت برای مقابله با تنش کششی در حین کار اعمال می‌کنند.
• پوشش ملات
  سیم‌های پیش‌تنیدگی را از آسیب فیزیکی و عناصر خورنده محافظت می‌کند و عمر مفید را در محیط‌های دشوار افزایش می‌دهد.

این ترکیب منحصر به فرد از مواد و مهندسی، PCCP را قادر می‌سازد تا از نظر عملکرد هیدرولیکی و هزینه چرخه عمر، از لوله‌های تمام فولادی یا تمام بتنی معمولی پیشی بگیرد. با طراحی و نصب مناسب، PCCP می‌تواند با حداقل مداخله، برای دهه‌ها بدون مشکل مشغول به کار باشد.

این مطلب را حتما بخوانید: همه چیز درباره لوله سیلندری

استانداردهای طراحی لوله بتنی پیش ساخته

استانداردهای طراحی و ساخت PCCP به تدریج از سال 1942 با استاندارد اول برای PCCP که توسط انجمن آب آمریکا (AWWA) بوده، تصویب شد و در سال 1949 توسعه یافت. استاندارد AWWA C301 برای لوله‌های سیلندری بتنی پیش ساخته، نوع سیلندر فولادی، برای آب و سایر مایعات بارها و بارها اصلاح شد و آخرین ویرایش در سال 2007 صورت گرفت . در سال ۱۹۹۲، AWWA استاندارد جدیدی را برای طراحی و ساخت PCCP ایجاد کرد که به عنوان استاندارد AWWA C304 برای طراحی لوله‌های سیلندر بتنی پیش ساخته تعریف شده است.

الزامات اولیه طراحی ساختاری برای ساخت PCCP با فاکتورهای بالای ایمنی محافظه کارانه است. با این حال، با افزایش تجربه استفاده از این لوله ترکیبی و درک رفتار PCCP، همراه با پیشرفت در علوم مواد، تغییراتی در طراحی ساختاری PCCP برای کاهش هزینه ساخت ایجاد شد. افزایش استحکام کششی سیم در حین ساخت در اواخر 1960 و اوایل 1970، میزان سیم فولادی پیش ساخته را کاهش داد و اجازه می‌دهد سیم با قطر کوچکتر، که منجر به طراحی کارآمدتر و ساخت اقتصادی تر شود. این تغییرات در دهه 1970 به اوج خود رسید و لوله با استفاده از سیم کلاس IV و سایر اقدامات صرفه جویی در هزینه در فرآیند تولید به اجرا درآمد. لوله‌ها در این زمان نارسایی های زودرس را تجربه کردندو پس از آن، استانداردهای مهندسی PCCP شروع به بهبود کرد و در نتیجه استانداردهای بهبود یافته برای PCCP به وجود آمد.

اصلاحات اساسی در استانداردها، طراحی و ساخت PCCP شامل تغییرات در حداکثر قطر PCCP، کیفیت (استحکام) بتن، ضخامت سیلندر فولادی، استانداردهای سیم پیش ساخته (قطر سیم، فشار روکش، فاصله، و …) و ضخامت پوشش ملات بوده است. در سال‌های اخیر، پیشرفت های چشمگیری در روند تولید PCCP و روش های کنترل کیفیت توسط انجمن لوله‌های بتنی پرسی آمریکا (ACPPA) و سایر صنایع حاصل شده است:

• تمرکز جدی روی کنترل کیفیت و توسعه فناوری.
• برنامه حسابرسی و صدور گواهینامه انطباق صنعت آب.
• تدوین استانداردهای دقیق.

در نتیجه با اعمال استانداردهای اصلاح شده، امروزه PCCP تولید شده در طول تاریخ ۵۰ ساله خود، از برترین کیفیت طراحی و ساخت برخوردار است.مزایای لوله‌های سیلندری بتنی پیش ساخته (PCCP):

• مقاوم در برابر صدمات فیزیکی .
• زمان نصب کوتاه و اقتصادی است.
• در برابر خوردگی مقاومت خوبی دارد.
• می‌تواند در برابر فشار داخلی بالا و بارگذاری خارجی مقاومت کند.
• طیف گسترده ای از قطر لوله‌هادر دسترس است (تا ۱۴۴ اینچ).
• معمولاً اقتصادی تر از لوله‌های آهنی صاف و روکش شده می‌باشد.

معایب لوله‌های سیلندری بتنی پیش ساخته

• برای جلوگیری از ترک‌خوردگی به نصب دقیق احتیاج دارد.
• سنگین است.
• در صورت عدم پوشش لوله، مستعد خوردگی توسط هیدروژن سولفید (H2S) و اسیدها می‌باشد.

جاهایی که PCCP در آن‌ها با شکست مواجه شده شامل موارد ذیل می‌باشد:

• سیم های پیشگیرنده به دلیل خوردگی یا کیفیت پایین مواد شکسته اند.
• نشت از محل های اتصال
• ناسازگاری با لایه زیرین
• سولفید هیدروژن
• کیفیت پایین در پوشش ملات
• بسطرهای مناسب ایجاد زنگ خوردگی در اطراف کار (خاک های خورنده).
• لطمه خوردن در حین ساخت (روکش آسیب دیده و تعمیر نشده است).

در پایان

شرکت پویا استیل برادران همواره بدنبال توسعه دانش مشتریان و کمک به افزایش اطلاعات آن‌ها درباره محصولات خود است. تولید بهترین و با کیفیت‌ترین نوع لوله سیلندری در انواع مختلف و حمل و نقل آن به سراسر کشور، باعث شده تا پویا استیل خود را در این زمینه بی‌رقیب بداند و رضایت مشتریان این مجموعه گواهی بر این ادعاست. پویا استیل همچنین سهم زیادی در بازار داشته و با محصولات با کیفیت خود مدتهاست که اطمینان و اعتماد را همراه محصولات به مشتریان عرضه می‌کند. جهت دریافت راهنمایی و مشاوره و خرید کارشناسان فروش شرکت ما در خدمت شما سروران گرامی می‌باشند.