أنواع أنابيب خطوط الغاز تحت الأرض: HDPE مقابل الفولاذ، والأكواد ونصائح التثبيت

الإجابة المختصرة: البولي إيثيلين، مع الفولاذ المطلي كنسخة احتياطية

إن أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، المصنعة وفقًا لمعيار ASTM D2513، هي المادة التي يحددها معظم مقاولي الغاز لخط الغاز الطبيعي تحت الأرض اليوم. إنه لا يتآكل، ووصلاته الملحومة بالانصهار قوية بما يكفي لمعالجتها كأنبوب مستمر، ويمكنه الانحناء حول العوائق دون الحاجة إلى تركيب واحد تحت الأرض. الأنابيب الفولاذية المطلية هي الخيار الثاني المشروع، ولا تزال مطلوبة في بعض المناطق، أو خدمات الضغط العالي، أو ظروف التربة غير العادية. لا ينبغي دفن النحاس والحديد الأسود والـ بولي كلوريد الفينيل والفولاذ غير المحمي في خندق غاز ما لم ينص رمز محدد أو قائمة الشركة المصنعة على ذلك.

هذا الاستنتاج مهم لأن أعطال أنابيب الغاز تحت الأرض لا تشبه أعطال الأنابيب فوق الأرض. قد لا يتم اكتشاف تسرب صغير أسفل الممر لسنوات، ويجب حفر الخط بأكمله لإصلاحه. ولذلك فإن اختيار المواد ليس ممارسة تفضيلية؛ إنه قرار يتعلق بالامتثال للقانون والسلامة.

لماذا أصبحت أنابيب HDPE هي الأنابيب الافتراضية لخطوط الغاز تحت الأرض

تعتبر أنابيب البولي إيثيلين المخصصة لخدمة الغاز منتجًا منظمًا ومثبتًا، وليست أنبوبًا بلاستيكيًا عامًا. يتم إنتاجه خصيصًا وفقًا لمعيار ASTM D2513 ويظهر عادةً كأنبوب SDR 11 مع شريط تعريف وعلامات مطبوعة توضح فئة المادة ومعدل الضغط. بالنسبة لمعظم أنظمة توزيع الغاز السكنية والتجارية، فإن راتينج PE4710، الذي يُباع أيضًا باسم PE100 في العديد من الأسواق العالمية، هو درجة المادة التي تتطلبها المواصفات الحالية.

هناك ثلاث خصائص تفسر سبب سيطرة HDPE على السوق تحت الأرض:

• مقاومة التآكل. لا يتطلب البولي إيثيلين التغليف أو الطلاء أو الحماية الكاثودية، مما يعني أنه لا يوجد شيء يتحلل بمرور الوقت في التربة الرطبة أو الحمضية.
• المفاصل الانصهار. ينضم الدمج التناكبي والصهر الكهربائي إلى أنابيب البولي إيثيلين عن طريق صهر المواد معًا، مما يؤدي إلى إنتاج وصلة مانعة للتسرب وغالبًا ما تكون أقوى من جدار الأنبوب نفسه. ليست هناك حاجة إلى أدوات توصيل ميكانيكية أو خيوط أو وصلات مثبتة بالمذيبات تحت الدرجة.
• المتانة تحت الحركة الأرضية. يمكن أن تنثني أنابيب PE مع تسوية التربة، وحركة الصقيع، وحتى النشاط الزلزالي البسيط دون التشقق، وهي ميزة كبيرة على الأنابيب المعدنية الصلبة.

ومع ذلك، هناك شروط مرتبطة باستخدام أنابيب الغاز PE. نظرًا لأن المادة غير معدنية، يتطلب الكود سلك تتبع مدفونًا مع الأنبوب حتى تتمكن الحفريات المستقبلية من تحديد موقع الخط. يجب أيضًا حماية أنابيب البولي إيثيلين من أشعة الشمس المباشرة عند تخزينها، وهي غير مخصصة للتشغيل المكشوف فوق الأرض. في التثبيت النموذجي، ينتقل خط PE إلى الفولاذ أو CSST فوق الأرض عند رافع يقع عند العداد أو جدار المبنى.

عندما يتطلب مسؤولو الكود أو ظروف المشروع استخدام أنابيب الصلب

يظل الفولاذ هو المادة المحددة للعديد من منشآت الغاز تحت الأرض، لا سيما في المشاريع التجارية والصناعية حيث تفضل ضغوط التشغيل المرتفعة، أو مخاطر التلف الميكانيكي، أو التعديلات المحلية على قانون غاز الوقود الخط المعدني. المادة الأساسية للكود هي ذات وزن قياسي من الحديد المطاوع أو الأنابيب الفولاذية المدرجة في الجدول 40، المجلفنة أو المحمية ضد التآكل.

ومع ذلك، فإن الجلفنة وحدها ليست حماية كافية للصلب المدفون في معظم أنواع التربة. الممارسة المقبولة هي تغليف الأنبوب بنظام حماية من التآكل مثل طبقة سكوتش، أو شريط حماية مطبق بالمطحنة، أو طلاء بولي إيثيلين مقذوف، وفي التربة العدوانية يضاف نظام حماية كاثودي هندسي. سيبدأ الفولاذ الأسود غير المحمي المدفون في التربة في التآكل بسرعة؛ الصدأ الخارجي، جنبًا إلى جنب مع مركبات الكبريت الداخلية الموجودة في الغاز الطبيعي، يقلل من عمر الخدمة بشكل كبير.

تجلب الأنابيب الفولاذية أيضًا مشكلة تتعلق بالتوصيل: فالوصلة الملولبة للجدول 40 مقبولة بموجب العديد من القوانين، ولكن الوصلات الملولبة هي نقطة تسرب شائعة عندما يتعرض الأنبوب للانحناء والاهتزاز المستمر لتسوية التربة. لهذا السبب، يفضل العديد من المقاولين أن تكون أطوال الفولاذ ملحومة بدلاً من الخيوط عندما يتم دفن المسار.

اختر الفولاذ عندما تتطلبه مرافق الغاز أو المفتش المحلي أو المواصفات الهندسية بشكل صريح، أو عندما يجب أن يكون عمق الدفن في حده الأدنى، أو عندما يعبر الخط منطقة تكون التربة فيها صخرية جدًا بحيث يمكن ثقب الأنابيب البلاستيكية عن طريق الردم قبل تغطيتها. وبخلاف ذلك، فإن HDPE سيكون دائمًا الخيار الأبسط والأقل تكلفة والأطول عمرًا.

مواد الأنابيب التي يجب إبعادها عن خندق الغاز

بعض المواد المناسبة تمامًا للمياه أو الصرف الصحي أو أنابيب الغاز الداخلية لا تنتمي إلى تحت الأرض في نظام الغاز. إن معرفة أي منها يجب رفضه لا يقل أهمية عن معرفة أي واحد يجب شراؤه.

أنبوب حديد أسود هي المادة القياسية لخطوط الغاز الداخلية في العديد من المباني، ولكنها لا تتمتع بحماية ضد التآكل ويجب ألا يتم دفنها مباشرة. النحاس تم حظره بواسطة معظم قوانين غاز الوقود لأن مركبات الكبريت الموجودة في الغاز الطبيعي تهاجم النحاس، مما يؤدي إلى إنتاج مقياس تآكل يمكن أن يفشل في غضون بضع سنوات. بولي كلوريد الفينيل هو الخطأ الأكثر شيوعًا في التعريف بين المشترين الأقل خبرة: أنبوب الصرف PVC ليس مصنفًا لضغط الغاز ولا يسمح به الكود، ويمكن أن تفتح وصلاته المليئة بالمذيبات عندما تتحرك التربة. CSST تم تصميمه لتشغيل الغاز المرن في الأماكن المغلقة؛ قد يتم تثبيت إصدارات محددة فقط للدفن المباشر تحت الأرض، وحتى تلك التي يجب توجيهها عادةً عبر قناة وربطها بنظام التأريض.

قواعد التثبيت التي تنطبق على أي خط غاز تحت الأرض

أفضل أنبوب في العالم سوف يفشل في الفحص إذا تم دفنه بشكل غير صحيح. إن القانون الدولي لغاز الوقود وقانون الإسكان الدولي، اللذين يشكلان الأساس لمعظم لوائح أنابيب الغاز المحلية، يضعان متطلبات قابلة للاختبار تنطبق على كل من أنظمة البولي إيثيلين والفولاذ.

• عمق الدفن. عادةً ما يُطلب من خطوط الغاز أن تحتوي على ما لا يقل عن 12 إلى 18 بوصة من الغطاء، مع غطاء أعمق تحت الممرات ومناطق مرور المركبات. ويمكن للسلطات المحلية أن تزيد من هذا العمق؛ تحقق من ورقة التعديل قبل حفر الخنادق.
• سلك التتبع وشريط العلامات. يجب تركيب الأنابيب غير المعدنية بسلك تتبع مستمر يمتد إلى نقطة الاختبار، وتتطلب العديد من الولايات القضائية أيضًا شريط تحذير يمكن اكتشافه فوق الأنبوب لتنبيه الحفارات.
• حماية الردم. يجب أن تكون الطبقة الأولى من الردم خالية من الصخور والحطام الحاد؛ يتم استخدام الرمل أو التربة الناعمة بشكل شائع لحماية الأنابيب وأي طلاء من التلف.
• اختبار الضغط. يجب اختبار الضغط على الأنابيب تحت الأرض قبل ردم الخندق، بحيث يتم اكتشاف التسربات بينما لا يزال من الممكن الوصول إليها.
• التصريح والتفتيش. تتطلب معظم البلديات تصريحًا لأي عمل في خطوط الغاز وستحدد موعدًا لإجراء فحص في مرحلة الخندق المفتوح. العمل دون التفتيش يبطل التغطية التأمينية في كثير من الحالات.

كل من هذه المتطلبات موجود لأنه لا يمكن فحص الأنابيب المدفونة بصريًا لاحقًا. تعتبر تكلفة القيام بالمهمة بشكل صحيح في وقت التثبيت تافهة مقارنة بتكلفة حفر ممر خرساني للعثور على تسرب الثقب.

ما الذي تبحث عنه عند شراء الأنابيب لمشروع الغاز تحت الأرض

ليست كل أنابيب البولي إيثيلين معتمدة للغاز، وليس كل مورد لديه ضوابط الإنتاج لتقديم منتج ثابت. عند مقارنة عروض الأسعار، تحقق من النقاط الأربع التي تفصل المادة المتوافقة مع التعليمات البرمجية عن مخاطر المسؤولية.

أولاً، يجب أن يتم إنتاج الأنبوب وفقًا لمعايير الغاز المعترف بها، مثل ASTM D2513 في أمريكا الشمالية، أو ISO 4437 للغاز في العديد من الأسواق الدولية، أو المعيار الوطني ذي الصلة، ويجب وضع علامة عليه وفقًا لذلك. ثانياً، يجب أن يتم تركيبه من راتنج PE4710 أو PE100 البكر؛ توفر المركبات المعاد تدويرها أو التابعة لجهات خارجية تكلفة أقل ولكنها لا تحمل بيانات تمزق الضغط التي تتطلبها خدمة الغاز. ثالثًا، يجب أن تكون الشركة المصنعة قادرة على توثيق مراقبة الجودة من خلال نظام إنتاج معتمد من ISO 9001 ومختبر داخلي يقوم باختبار كل دفعة. رابعاً، التحقق من علامات التتبع الموجودة على الأنبوب، والتي يجب أن تحدد المنتج وفئة المادة ومعدل الضغط وتاريخ التصنيع بطباعة دائمة.

عادةً ما تقوم الشركات المصنعة التي تخدم أسواق تصدير الغاز، مثل شركة Shanghai Zhongsu Pipe Co., Ltd. في شنغهاي، الصين، ببناء خط HDPE الخاص بها خصيصًا حول هذه المتطلبات. شنغهاي Zhongsu تنتج مخصصة أنابيب HDPE للغاز التوزيع، تدير منشأة تبلغ مساحتها 70 ألف متر مربع، وحاصلة على شهادات ISO 9001 وISO 14001 وOHSAS 18001، إلى جانب مختبر معتمد من CNAS لاختبار المواد والضغط. النقطة العملية بالنسبة للمشتري هي أن خط الغاز يكون جيدًا بقدر الجمع بين درجة المادة والتحكم في الإنتاج وجودة التثبيت خلفه. يمكن لأنبوب رخيص وغير مميز مدفون على عمق خاطئ أن ينفي كل جزء آخر من نظام مصمم جيدًا.