يشكل أنبوب الناقل الصلب جوهر أنابيب الصلب العازلة البولي يوريثان, توفير القوة الهيكلية وقدرة نقل السوائل. تم تصميم معايير المواد والتصنيع الخاصة بها بقطر وتطبيق خط الأنابيب. للأنابيب ذات القطر الاسمي (الاسم المميز) من 150 ملم, أنبوب الناقل هو عادة أ 20# أنابيب فولاذية كربونية سلسة تتوافق مع GB/T 8163-2018 معيار. يضمن هذا المعيار قوة شد عالية (≥410 ميجا باسكال) وقابلية اللحام الممتازة, مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات القطر الأصغر مثل الماء الساخن تحت الأرض أو إمدادات المياه المبردة. تفضل أنابيب سلسة في هذه الأحجام بسبب هيكلها الموحد, الذي يقلل من خطر التسريبات تحت الضغط.

للأنابيب الأكبر مع DN ≥200 مم, Q235 يتم استخدام أنابيب الصلب الكربوني الملحومة الحلزونية, التمسك بـ GB/T 9711-2017 معيار, يتم تطبيقه بشكل شائع في صناعات النفط والغاز. Q235 Steel يوفر قوة العائد ≥235 ميجا باسكال والليونة الجيدة, مناسب للنقل ذو الحجم الكبير على مسافات طويلة, مثل خطوط أنابيب النفط الخام. يسمح اللحام الحلزوني بإنتاج الأنابيب ذات القطر الكبير مع الحفاظ على النزاهة الهيكلية. اختيار الأنابيب الملحومة الحلزونية للأقطاب الأكبر أرصدة الأداء والاعتبارات الاقتصادية, تقليل تكاليف المواد بنسبة 10-15 ٪ مقارنة بالبدائل غير الملحومة.

المرونة في المعايير هي ميزة رئيسية, نظرًا لأن أنبوب الناقل الصلب يمكنه أيضًا الامتثال للمواصفات الدولية مثل API 5L, أستم A53, أو الخاص بك 10217, اعتمادًا على متطلبات العملاء. على سبيل المثال, تستخدم أنابيب API 5L على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط الخام بسبب مقاومتها العالية للتآكل والقدرة على تحمل الضغوط حتى 25 MPa. أنابيب ASTM A53, متوفر بأشكال سلسة أو ملحومة, شائعة في أنظمة التدفئة في المقاطعات, تقديم أداء موثوق به في درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية. تضمن معايير DIN التوافق مع مشاريع البنية التحتية الأوروبية, التأكيد على الدقة والمتانة. تتيح هذه القدرة على التكيف أنابيب الصلب العزل البولي يوريثان لتلبية احتياجات السوق العالمية المتنوعة, ضمان الامتثال للوائح المحلية ومواصفات المشروع.

غالبًا ما يتم التعامل مع سطح أنبوب الناقل الصلب لتعزيز الالتصاق بطبقة عزل رغوة البولي يوريثان. عمليات مثل الرمل إلى SA 2.5 مستوى النظافة إزالة مقياس الطاحونة والصدأ, تحسين قوة الترابط بنسبة 20-30 ٪, حسب ISO 8501-1 المعايير. يعد إعداد السطح السليم أمرًا بالغ الأهمية لمنع التخلص, والتي يمكن أن تؤدي إلى وسط الكفاءة الحرارية أو تؤدي إلى التآكل تحت العزل (أيّ). من خلال الجمع بين المواد القوية والمعايير القابلة للتخصيص, يضمن أنبوب الناقل الصلب موثوقية وطول نظام الأنابيب بأكمله, دعم التطبيقات من شبكات التدفئة الحضرية إلى حقول النفط البعيدة.

خصائص طبقة عزل البولي يوريثان

طبقة العزل هي قلب أنابيب الصلب العازلة البولي يوريثان, تقديم أداء حراري استثنائي. تتألف من رغوة بولي يوريثان صلبة خالية من CFC من مصنّعين ذوي سمعة طيبة مثل BASF أو Bayer, تضمن هذه الطبقة الامتثال البيئي من خلال تجنب مواد استنزاف الأوزون. يتم إنتاج الرغوة باستخدام عوامل نفخ متقدمة مثل N-Pentane, التي لديها إمكانات ظاهرية عالمية قريبة من الصفر (GWP), التوافق مع اللوائح مثل لائحة الاتحاد الأوروبي F-GAS (517/2014). تحافظ هذه الصيغة الصديقة للبيئة على كفاءة العزل العالية للرغوة, جعلها مناسبة لمشاريع البنية التحتية المستدامة.

كثافة الرغوة هي معلمة حرجة, مع ما لا يقل عن 60 كجم/متر مكعب, كما هو محدد. الكثافة العالية تعزز قوة الضغط (≥0.3 ميجا باسكال), السماح للعزل بمقاومة الضغوط الميكانيكية في تطبيقات تحت الأرض أو عالية الضغط. بالمقارنة مع الرغاوي ذات الكثافة المنخفضة (35-40 كجم/متر مكعب) تستخدم في أنظمة أقل تطلبًا, تضمن كثافة ≥60 كجم/متر مكعب المتانة في البيئات القاسية, مثل خطوط أنابيب النفط الخام, حيث قد تحدث أحمال التربة أو التمدد الحراري. بنية الخلايا المغلقة, مع معدل إغلاق الخلية من 92-95 ٪, يقلل من امتصاص الماء إلى .20.2 كجم/متر مربع, حماية أنبوب الناقل الصلب من التآكل والحفاظ على أداء العزل على مدار عقود.

الموصلية الحرارية هي ميزة بارزة أخرى, مع القيم .033 w/(م · ك) في 50 درجة مئوية, أقل بكثير من الصوف المعدني (0.035-0.045 ث/(م · ك)) أو الألياف الزجاجية (0.033-0.048 w/(م · ك)). هذا الموصلية المنخفضة يقلل من فقدان الحرارة بحدوث ما يصل إلى 40% في أنظمة التدفئة في المنطقة, ترجمة إلى توفير الطاقة من 300 إلى 500 كيلو وات في الساعة لكل كيلومتر سنوي, بناءً على بيانات الشبكة الحضرية النموذجية. يتم تطبيق الرغوة باستخدام آلات الرغوة عالية الضغط, الذي حقن مزيج البولي يوريثان بين أنبوب الناقل الفولاذ والسترة الخارجية. هذه العملية تضمن سمك موحد (30-00 ملم, اعتمادا على التطبيق) ويزيل الفراغات, تعزيز الكفاءة الحرارية والنزاهة الهيكلية.

يتم التحكم في عملية الرغوة بإحكام لتحقيق جودة متسقة. المعلمات مثل خلط درجة الحرارة (20-25 درجة مئوية), ضغط (100-150 بار), وعلاج الوقت (20-30 دقيقة) تم تحسينها لإنتاج رغوة مع الحد الأدنى من العيوب. عمليات التفتيش بعد الفوز, مثل تلك الموضحة في EN 253, تحقق من الكثافة, الموصلية الحرارية, والالتصاق بالأنابيب الفولاذية والسترة الخارجية. والنتيجة هي طبقة عزل توفر أداءً موثوقاً به عبر نطاق درجة حرارة واسعة (-50درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية), جعلها مثالية للتطبيقات من إمدادات المياه المبردة إلى توزيع المياه الساخنة في شبكات التدفئة في المناطق.

مواصفات سترة الخارجية

توفر السترة الخارجية لأنابيب الفولاذ العازلة للبولي يوريثان حماية أساسية ضد العوامل البيئية, ضمان طول طول العزل وأنبوب الناقل. يتم استخدام مادة أولية: البولي إيثيلين عالي الكثافة (البولي إثيلين عالي الكثافة) السترات الأنابيب أو السترات الصلب المجلفنة. HDPE هو الخيار الأكثر شيوعًا بسبب مقاومة التآكل, المرونة, والفعالية من حيث التكلفة. يخضع HDPE لعلاج كورونا, عملية تنشيط السطح التي تزيد من طاقتها السطحية من 30 من Mn/M إلى 38–42 مليون/م, تحسين الالتصاق برغوة البولي يوريثان بنسبة 25-30 ٪, وفقًا لمعايير ASTM D2578. هذه الرابطة القوية تمنع التخلص من, حتى تحت ركوب الدراجات الحرارية أو الإجهاد الميكانيكي.

سترة HDPE لديها كثافة بولي إيثيلين الحد الأدنى من ≥940 كجم/متر مكعب, ضمان قوة شد عالية (≥20 ميجا باسكال) ومقاومة التأثير. تساهم هذه الكثافة أيضًا في عدم إمكانية عدم إحباط السترة, مع معدلات امتصاص المياه أدناه 0.05%, حماية طبقة العزل من دخول الرطوبة في المنشآت تحت الأرض. عادة ما يتراوح سمك السترة من 2-5 مم, اعتمادًا على قطر الأنابيب والظروف البيئية. على سبيل المثال, جاكيتات أكثر سمكا (4-5 مم) تستخدم في خطوط أنابيب النفط الخام لتحمل أحمال التربة والتآكل, بينما أرق السترات (2-3 ملم) يكفي لأنظمة التدفئة في المناطق في البيئات الحضرية.

تعد السترات الصلب المجلفنة بديلاً للتطبيقات التي تتطلب حماية ميكانيكية إضافية, مثل خطوط الأنابيب الموجودة فوق الأرض المعرضة للتأثير أو التخريب. الفولاذ مطلي بطبقة الزنك (70-100 ميكرون سميكة) لمنع التآكل, معايير الاجتماع مثل ASTM A653. في حين أن الصلب المجلفن أكثر قوة, إنه أثقل وأكثر تكلفة من HDPE, زيادة تكاليف التثبيت بنسبة 15-20 ٪. عادة ما يقتصر استخدامه على البيئات عالية الخطورة, مثل النباتات الكيميائية أو المناطق الساحلية ذات الملوحة العالية.

تم تصميم كلا النوعين من السترة لتحمل التحديات البيئية, بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية, تقلبات درجات الحرارة, والتعرض للمواد الكيميائية. غالبًا ما تكون سترات HDPE مستقرًا للأشعة فوق البنفسجية مع إضافات سوداء من الكربون, تمديد عمر خدمتهم إلى 30-50 سنة في التطبيقات الخارجية. تتطلب السترات الصلب المجلفنة عمليات تفتيش دورية لضمان بقاء طلاء الزنك سليمة, نظرًا لأن التآكل يمكن أن يضر بالحماية بمرور الوقت. يعتمد الاختيار بين HDPE والصلب المجلفن على عوامل مثل موقع التثبيت, ميزانية, وقدرات الصيانة, مع كون HDPE الخيار المفضل لمعظم التطبيقات تحت الأرض بسبب توازن الأداء والتكلفة.

التطبيقات وتحليل الأداء

تم تصميم أنابيب الصلب العازلة للبولي يوريثان لمجموعة واسعة من التطبيقات, الاستفادة من عزلهم الحراري المتفوق والمتانة. أحد الاستخدامات الأولية في المياه الساخنة تحت الأرض وأنظمة إمدادات المياه المبردة, حيث يحافظون على درجات حرارة السوائل مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة. في أنظمة الماء الساخن العاملة عند 80-120 درجة مئوية, الموصلية الحرارية المنخفضة (≤0.033 w/(م · ك)) من رغوة البولي يوريثان يقلل من فقدان الحرارة إلى 1-2 ٪, بالمقارنة مع 8-10 ٪ لخطوط الأنابيب التقليدية. أنظمة المياه المبردة, تعمل في 5-10 درجة مئوية, الاستفادة من مقاومة الرغوة للتكثيف, منع التآكل والحفاظ على كفاءة التبريد.

شبكات التدفئة والتبريد في المقاطعات هي تطبيق رئيسي آخر. في الإعدادات الحضرية, هذه الأنابيب توفر الماء الساخن أو البارد على مسافات طويلة, خدمة المباني السكنية والتجارية. على سبيل المثال, شبكة تدفئة في ستوكهولم, السويد, يستخدم الأنابيب المعزولة للبولي يوريثان لتحقيق كفاءة الطاقة 90%, تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون 200 طن سنويا لكل 10 كم من خط الأنابيب. القدرة على تخصيص أحجام الأنابيب (DN 6-1220 مم) وتضمن سماكة العزل التوافق مع معدلات تدفق متفاوتة ومتطلبات درجة الحرارة, جعل هذه الأنابيب حجر الزاوية في البنية التحتية الحضرية الحديثة.

تمثل خطوط أنابيب النفط الخام طلبًا صعبًا, حيث يحافظ عزل البولي يوريثان على لزوجة الزيت عن طريق منع انخفاض درجة الحرارة على مسافات طويلة. في بيئات القطب الشمالي, مثل خط أنابيب Sakhalin-II في روسيا, تعمل هذه الأنابيب في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة مئوية, مع سمك العزل من 80-100 مم لضمان بقاء درجات حرارة الزيت أعلى من 50 درجة مئوية. تضمن مقاومة سترة HDPE لتآكل التربة وامتثال أنبوب الناقل الصلب لمعايير API 5L الموثوقية في ظل ضغوط عالية (10-20 ميجا باسكال) والظروف القاسية.

خطوط أنابيب عزل الحرارة الأخرى, مثل تلك الموجودة في المعالجة الكيميائية أو أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية, الاستفادة من عزل البولي يوريثان. في التطبيقات الحرارية الأرضية, تعامل الأنابيب السوائل عند 100-150 درجة مئوية, مع قوة ضغط الرغوة وانخفاض امتصاص المياه لضمان الأداء في الضغط العالي, البيئات الرطبة. الدراسات المقارنة, مثل تلك الموجودة في مجلة هندسة الطاقة, أظهر أن الأنابيب المعزولة للبولي يوريثان تقلل من تكاليف الطاقة بنسبة 20-30 ٪ مقارنة بالصوف المعدني أو الألياف الزجاجية في هذه التطبيقات, بسبب كفاءتها الحرارية الفائقة والمتانة.

جدول ملخص المواصفات

يلخص الجدول التالي المواصفات الرئيسية لأنابيب الفولاذ العازلة للبولي يوريثان, بناء على التفاصيل المقدمة:

يوفر هذا الجدول مرجعًا موجزًا ​​للمهندسين ومديري المشاريع, تسليط الضوء على المواد, المعايير, والتطبيقات التي تحدد أداء أنابيب الفولاذ العازلة للبولي يوريثان.