بررسی مشکلات عملیاتی لوله های پلی اتیلن توزیع گاز

درج در ادامه مطلب

بررسی مشکلات عملیاتی لوله های پلی اتیلن توزیع گاز
نویسنده : نشریه ندای گاز
استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع آب و گاز دنیا از حدود پنجاه سال قبل رایج شدهاست. به عنوان نمونه وضعیت و میزان استفاده از شبکه های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی و سایر لوله ها که توسط شرکت گاز دوفرانس اجرا شده در شکل ی نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه میشود میزان لولههای فولادی طی سالهای مورد بررسی ثابت بوده و این در حالی است که علاوه بر افزایش میزان کاربرد لوله های پلی اتیلن، میزان لوله های غیر فولادی از قبیل چدن کاهش یافته و به وسیلهی لولههای پلی اتیلن جایگزین شده است.بررسی ها نشان می دهند که در کشور آمریکا نیز روند افزایش استفاده از لوله های پلی اتیلن وضعیت مشابهی دارد. به طوریکه در شکل دو ملاحظه می شود میزان شبکه های اصلی پلی اتیلن ( با اقطار 3 و4 اینچ ) در سال 2000 نسبت به سال 1996 رشد قابل توجهی داشته است. در کشور ما نیز از حدود دو دههی قبل اقدامات عملی و اجرایی استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع گاز آغاز شده است، هرچند مطالعات اولیه مربوط به این موضوع به سال های قبل از آن باز می گردد. بر اساس آمار رسمی موجود وضعیت و میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن در کشور ما در شکل 3 به تصویر کشیده شده است:

رشد شبکه های پلی اتیلن در ایران
همان گونه که در شکل نشان داده شده است میزان شبکه های پلی اتیلن در سال های مورد بررسی به طور متوسط سالانه از رشدی معادل 54 درصد برخوردار بوده و این در حالی است که متوسط رشد شبکه های فولادی حدود 6/8 درصد می باشد.نسبت استفاده از لوله های فولادی و پلی اتیلن در شبکه های گاز کشور (شامل شبکه های تغذیه و توزیع) در شکل 4 نشان داده شده است.لازم به ذر است براساس تحقیقات انجام شده استان های کرمان، تهران، خراسان، مازندران و فارس به ترتیب دارای بیشترین میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن می باشند و در استان خوزستان بر اساس صلاحدید مسئولان محترم شرکت گاز این استان ، تاکنون از لوله های پلی اتیلن استفاده نشده است. از مهم ترین مزایای لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی می توان به سرعت و سهولت در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از همه عدم خوردگی و در نتیجه عدم نیاز به پوشش وحفاظت از زنگ اشاره کرد. با عنایت به مراتب فوق و نیز با در نظرگرفتن معضلات و مشکلات موجود در اجرا و نگهداری لوله های فولادی، استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع گاز بدون هیچ گونه تامل و تردیدی منطقی به نظر می رسد. لیکن لازم است در خصوص شناسایی مشکلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با این مسائل احتمالی با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه اقدام کرد.در این مقاله دو مورد از مشکلات بالقوه در لوله های پلی اتیلن یعنی آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله ها و نیز موضوع صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و به طور مشخص موش ها مورد بررسی قرار می گیرد.

آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز
آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز از دو منظر قابل بررسی و تامل است.

الف - احتمال بروز انفجار و آتش سوزی ناشی از ایجاد جرقه
در لوله های پلی اتیلن تولید یا ایجاد الکتریسیتهی ساکن امری بدیهی و پذیرفته شده است چراکه پلی اتیلن عایق الکتریسیته بوده و در اثر عبور جریان گاز که معمولا دارای ناخالصی و یا ذرات ریز نیز می باشد الکتریسیتهی ساکن تولید می شود که در این فرایند الکتریسیتهی ساکن ابتدا در قسمت داخلی لوله ایجاد شده و در همان جدارهی داخلی باقی می ماند. بارهای الکتریکی ایجاد شده به محض این که مسیری برای تخلیه از طریق اتصال زمین پیدا کنند به صورت جرقه ای خطرناک تخلیه می شوند بنابراین در زمان انجام عمل تخلیهی هوا و درسایر شرایط مناسب امکان ایجاد جرقه وجود دارد ودر صورت فراهم آمدن چهار شرط: ایجاد الکتریسیتهی ساکن، اتصال به زمین، وجود گاز، وجود اکسیژن یا هوا ایجاد انفجار و آتش سوزی متصور است.البته بر اساس نظرات تایید شده مانند GTI ( Gas Technology Institute ) ،الکتریسیتهی ساکن ایجاد شده در جدارهی داخلی لوله بعد از قطع گاز نیز در لوله باقی می ماند و در صورت نیاز به برش قسمتی از لوله به وسیلهی کاتر، جرقه ای ناشی از تخلیهی الکتریسیته ساکن ایجاد خواهد شد.از طرفی شرایط زیر به عنوان عوامل تشدید کنندهی الکتریسیتهی ساکن باید مورد توجه قرار گیرند:

- مواقع استفاده از چلانگر (Squeezer)
- کاهش قطر خط لوله به دلایل دیگر
- وجود ناخالصی در جریان گاز
- نشت گاز در قسمتی از لوله به دلیل شکستگی و یا هر دلیل دیگر

برخی شواهد و تجربیات عملی نگارنده مبنی بر احتمال حضور الکتریسیتهی ساکن و تبعات ناشی از آن در حوزهی فعالیت شرکت گاز استان خراسان عبارتند از:

* اشتعال دو مورد زین انشعاب در حینHottap در سال 1380 در شهرستان تربت حیدریه
* حادثهی آتش سوزی سال 1381 در شهر کاشمر
* حادثهی انفجار و آتش سوزی سال 1382 در شهر طرقبه
* سایر تجارب عملی

ب- ایجاد منافذ ریزدر اثر الکتریسیتهی ساکن
تاکنون و در نوشتارها و دوره های آموزشی به خطرات احتمالی ناشی از ایجاد الکتریسیتهی ساکن در لوله های پلی اتیلن، صرفا از منظر ایمنی نگریسته شده است و در این مباحث بر روی نحوهی جلوگیری از ایجاد مثلث آتش تاکید گردیده است اما تحقیقات و بررسی های به عمل آمده نشان می دهد که الکتریسیتهی ساکن علاوه بر احتمال کمک به تشکیل مثلث آتش چگونه می تواند باعث بروز و ایجاد سوراخ های ریز در لوله و در نتیجه نشت گاز و مشکلات بعدی شود. برای اولین بار در سال 1984 شرکت Mountain Fuel بعد از استفاده از چلانگر تعدادی سوراخ ریز در محل چلانده شده کشف کرد که بعدها و در سال 1989 Mark Staker طی مقاله ای به این موضوع اشاره کرد. همچنین در سال 2001 Dirk S.Smith از شرکت Boca Raton مقاله ای در این خصوص به رشتهی تحریر درآورد و بالاخره در سال 2003 Ray A.Ward از شرکت and water) , gas memphis (light MLGW با انتشار مقاله ای با ذکر شواهدی به بررسی این موضوع پرداخت.

بر اساس مقالهی نوشته شده به وسیلهی Ray A.Ward با در نظر گرفتن کلیهی تمهیدات لازم، یک انشعاب به قطر یک اینچ توسط یک واحد مجری وابسته به شرکت MLGW اجرا و به صورت موفقیت آمیز مورد تست قرار گرفت سپس به منظور بهره برداری از انشعاب در آینده، روی آن پوشانده شد و دو ماه بعد برای اتصال به شبکه و برقراری جریان گاز، روی آن برداشته شد. به دلیل ایجاد فاصلهی زمانی، انشعاب، مورد تست مجدد قرار گرفت که طی آن در انشعاب، افت غیر مجاز مشاهده شد، لذا تست رد و انشعاب به منظور انجام تست هیدرواستاتی از انال خارج و در نتیجهی تست تعداد زیادی سوراخ ریز در طول انشعاب شف شد. در بررسی های بعدی ه در آزمایشگاه انجام شد تعداد 9 سوراخ در فشار 80psi آشار شد در حالی ه در قسمت باقی مانده از (حلقه) لوله هیچ گونه منفذ و مشکلی مشاهده نگردید. پس از آن کلیهی رکوردها و سوابق ایرادها در حین تولید نترل و مشخص شد ه پروسهی تولید لوله نیز هیچگونه مشلی نداشته است. بررسی های بیشتر اثبات کرد ه منافذ ریز ناشی از الکتریسیتهی ساکن هنگامی ایجاد می شوند که میزان بارهای الکتریکی ایجاد شده در اثر عواملی از قبیل مواردی ه در بند الف توضیح داده شد آن قدر بالا روند تا بر قدرت تحمل لوله فایق آیند. چراه قدرت تحمل دی الکتریک (Dielectric Strength ) لولهی پلی اتیلن مانند هر عایق التریی دیگر مقداری معین و محدود است. این امر با یک جرقهی (Hot Arc) ناشی از تخلیهی بارهای الکتریکی به زمین همراه بوده ودر نتیجهی این فرایند، پلی اتیلن خمیری و ذوب شده و باعث بروز نشتی در لوله می شود. ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد سوراخ، به خواص و ضریب دی الکتریک مواد پلی اتیلن و نیز ضخامت جدارهی لوله بستگی دارد. بدیهی است ه در ضخامت های بیشتر برای غلبه بر قدرت تحمل دی الکتریک لوله به ولتاژهای بیشتری نیاز است. در واقعهی مورد بررسی، آزمایش های انجام یافته نشان داد که در خلال پر کردن لوله به وسیلهی هوا برای تست فشار و نیز تخلیهی هوا در انتهای آزمایش، احجام و سرعت هوا و شرایط آن باعث ایجاد یک بار الکتریکی(Static Charge) شده ه این بار الکتریکی از قدرت تحمل دی الکتریک دیوارهی لوله بیشتر بوده است.

از نظر مشخصه ها و شل ظاهری، اولا قطر سوراخ ها در درون و بیرون لوله متفاوت هستند و اساسا قطر یک سوراخ بزرگتر از قطر سوراخ های دیگر است. سوراخ بزرگتر نشاندهندهی محل شروع تخلیهی بار الکتریکی و سوراخ کوچکتر مشخص کنندهیِ محلی است که تخلیهی الکتریکی در آن جا پایان یافته است. ثانیا سوراخ ایجاد شده به صورت سه شاخه (Tree- Shape ) و به همراه یک شاخهی جانبی است.

تحلیل و نتیجه گیری

بررسی های انجام یافته نشان می دهند که بیشتر از آن چه تصور می شود امکان ایجاد منافذ ریز در اثر الکتریسیتهی ساکن وجود دارد وسوراخ های ریز علاوه بر خطرات احتمالی ناشی از نشت گاز و نیز هزینه های تعمیرات، باعث هدر رفتن مقادیر قابل توجهی گاز می شوند. انشعاب مورد بحث در این حادثه دارای 8 سوراخ با قطری معادل 75/0 میلی متر بود. این تعداد سوراخ با قطری معادل یک میلی متر در فشار عملیاتی تقریبی psi 60میتواند باعث تخلیهی حدود 25 مترمکعب گازدر ساعت شود و مقدار گاز تخلیه شده در هر سال (اگر متوجه این نشتی ها نباشیم) معادل 219 هزار متر مکعب خواهد بود.

پیشنهادات
پشنهادات زیربه طور اختصار قابل طرح می باشند ه توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول می شود.

1- استانداردهای ایمنی در خصوص خنثی کردن الکتریسیتهی ساکن بیرون لوله های پلی اتیلن توصیه های موثری ارایه کرده اند که لازم است به آن ها توجه کامل شود.
2- در مباحث استانداردهای ایمنی یا صنعتی در مورد الکتریسیتهی ساکن داخل لوله های پلی اتیلن، اقدام و یا توصیهی خاصی وجود ندارد لیکن برخی روش های ابداعی مانند سیستم پیشنهادی پیشگیرانهی IONIX مطابق شل صفحه بعد در این زمینه ارایه شده است.
3- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده از نظر جنس و یا فرایند تولید (در صورت موثر بودن و تایید مراجع ذیربط).
4- افزایش سطح آگاهی واحدهای بهره بردار.
وارد شدن صدمه به لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و بهویژه موشها

در استان خراسان برای اولین بار در سال 1382 ی مورد مشو به موش خوردگی در یی از شهرها گزارش شد ه موضوع توسط واحدهای ذیربط در ستاد شرت ملی گاز مورد بررسی قرار گرفت . متعاقب آن دو مورد موش خوردگی انشعاب پلی اتیلن در تاریخ 14/9/1383در یی از روستاهای استان خراسان شف و انشعابات مورد نظر مورد تعمیر قرار گرفت؛ در زیر تصاویری از این موارد ارایه شده است .
همچنین یک مورد جدید موش خوردگی در تاریخ 19/10/1383 در یی دیگر از روستاها شف و مورد تعمیر قرار گرفت.
در تاریخ 11/12/1383 نیز در همان روستا دو مورد دیگر موش خوردگی شف و تعمیر شد ه نتهی جالب توجه این بود ه یک مورد از موش خوردگی های شف شده مربوط به انشعابی بود ه قبلا و در حدود سه ماه قبل یعنی 14 /9/1383 مورد هجوم موشها قرار گرفته و محل نشتی تعمیر شده بود.

علاوه بر موارد فوق مواردی از موش خوردگی در استان های لرستان و سمنان نیز گزارش شده است ه در زمان تهیهی این مقاله اطلاعات دقیقی از آنها در دسترس نبود.
ضمنا با توجه به بررسی های گستردهی بهعمل آمده در استان خراسان و بررسی انشعابات فولادی ه در روستایی در مجاورت روستای مورد بحث نصب شده بودند آثار هجوم موشها به انشعابات فولادی نیز بهاثبات رسید بهطوری ه بعضا عایق و پوششش انشعابات فولادی و نیز نوارزرد اخطار از هجوم موشها در امان نمانده بودند ه تصاویری از این موضوع نیز ارایه شده است..ناگفته نماند بهمنظور به حداقل رساندن تبعات موضوع، برخی تصمیمات موثر در منطقهی مورد بحث اتخاذ و به مورد اجرا گذاشته شده است.

تحلیل موضوع

با بررسی موارد فوق میتوان نات زیر را بهعنوان راهنمایی برای بررسی های بعدی مدنظر قرار داد:
1- هر نوع موشی قادر به حمله به لوله های گاز نیست و قاعدتا (و احتمالا) موش های صحرایی یا یسه داره در برخی مناطق خاص زندگی می کنند از عهدهی این ار بر می آیند.
2- همانگونه ه در بالا ذر شد هجوم موشهای مورد نظر تنها مختص به لولههای پلی اتیلن نبوده و عایق لوله های فولادی نیز از این حملات در امان نیستند.
3- یی از نات مشتر در موارد موش خوردگی لوله های پلی اتیلن اتفاق افتاده در استان خراسان سایز لوله میباشد. بهنظر میرسد ه موشهای منطقه قادر به ایراد صدمه به لوله های با قطر خارجی بیشتر از 25 میلیمتر ( شبه با اقطار 63 و 90 و 110 و 125و 160 میلیمتر ) نیستند.
4- از دیگر نات قابل توجه، عمق لوله های مورد هجوم است. بررسی ها، مذارات و ماتبات نویسنده با برخی مراجع بر این نته تاید دارند ه موشها تنها در صورتی در پی ایراد صدمه به موانعی از قبیل لوله پلی اتیلن برمیآیند ه این لوله ها بهعنوان مانعی در مسیر حرکت آنها قرار گیرند؛ در این صورت موشها سعی در برداشتن مانع از مسیر عمدتا افقی خود می کنند. همچنین بر اساس اظهار برخی متخصصان علوم جانوری، موشها در نفوذ به اعماق زمین از نظر عمق با محدودیت های زیستی مواجه هستند.
5- آخرین نتهی مفید، فصل روی دادن موش خوردگی ها است. بررسی ها نشاندهندهی بروز موش خوردگی ها در فصول خاصی از سال( پاییز وعمدتا زمستان ) می باشند.

پیشنهادات

در پایان، پیشنهادات زیر بهطور اختصار قابل طرح هستند و توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول میشود.
1- تجدید نظر در مطالعات امکان سنجی و طراحی اولیه با لحاظ کردن موارد خاص شبکه های پلی اتیلن.
2- تجدید نظر در عمق شبکه های پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
3- تجدید نظر در قطر انشعابات پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
4- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده ( از نظر جنس یا فرایند تولید ) در صورت مثمرثمر بودن و تایید مراجع ذیربط ه بحث در این خصوص فرصت دیگری را می طلبد.
5- تشکیل یک تیم یا میتهی پژوهشی با حضور ارشناسان شرت ملی گاز و متخصصان دانشگاهی در رشته های مرتبط و استفاده از پژوهش ها و تجارب موجود در سطح شرتهای گاز استانی بهمنظور شناسایی مشکلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با مسایل احتمالی، با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه.

* کارشناس ارشد برنامه ریزی و نترل شرکت گاز استان خراسان مدرس دوره های آموزشی شرکت ملی گاز ایران
نکته : در قسمتهای از مقاله حرف (( ک )) حذف شده است