جوش الکتروفیوژن چیست؟

جوش الکتروفیوژن یکی از روش های نوین و پیشرفته اتصال لوله های پلی اتیلنی (PE) است که در صنایع مختلف به ویژه در شبکه های آب، گاز، فاضلاب و صنایع پتروشیمی کاربرد فراوانی دارد. این روش با استفاده از انرژی الکتریکی و به کمک دستگاه های مخصوص انجام می شود و در مقایسه با روش های سنتی اتصال لوله ها، از دقت، استحکام و کیفیت بالاتری برخوردار است.

جوش الکتروفیوژن چیست؟

بطور دقیق تر، جوش الکتروفیوژن فرایندی است که در آن با عبور جریان برق از طریق المنت های حرارتی تعبیه شده در اتصال دهنده ها، حرارت لازم برای ذوب شدن لایه های تماس دو شاخه لوله پلی اتیلنی تأمین می شود و این لایه ها به هم جوش می خورند.

جوش الکتروفیوژن، تکنولوژی پیشرفته‌ای در اتصال لوله های پلیمری است که با بهره گیری از جریان برق و اتصالات خاص، اتصال کاملاً یکنواخت، مقاوم و بدون نشتی میان قطعات پلی اتیلن یا پلی پروپیلن ایجاد می کند. در این روش، اتصالات (کوپلرها، سه‌راهی‌ها، زانوها و غیره) دارای سیمهای مقاومتی از پیش تعبیه شده هستند که با عبور جریان برق، گرم شده و سطح لوله و اتصال را بصورت کنترل شده ذوب می‌کنند. حاصل این فرایند، یک جوش همگن در سطح مولکولی است که از نظر استحکام مکانیکی و دوام، اغلب قوی‌تر از خود لوله می‌باشد.

جوش الکتروفیوژن به دلیل دقت بالا، ایمنی فوق‌العاده، سرعت اجرا و قابلیت استفاده در فضاهای محدود، بعنوان یکی از بهترین روشهای اتصال لوله های پلی اتیلن در صنایع حساس نظیر انتقال گاز، خطوط آبرسانی تحت فشار، جوش لب به لب لوله کاروگیت در شبکه های فاضلاب و سامانه های صنعتی شناخته می شود.

تاریخچه جوش الکتروفیوژن

روش جوش الکتروفیوژن اولین بار در دهه 1960 معرفی شد و به مرور زمان به دلیل مزایای فراوانش جایگاه ویژه ای در صنعت لوله کشی به دست آورد. این روش ابتدا بیشتر در کشورهای توسعه یافته و سپس به سایر نقاط جهان راه یافت. با پیشرفت فناوری و تولید دستگاه های دقیق و مطمئن، جوش الکتروفیوژن به یکی از پرکاربردترین و استانداردترین روش های اتصال لوله های پلی اتیلنی تبدیل شد. امروزه استانداردهای بین المللی بسیاری برای جوش الکتروفیوژن تدوین شده است که کیفیت و ایمنی این فرایند را تضمین می کند.

اصول کارکرد جوش الکتروفیوژن

اصلی ترین عنصر جوش الکتروفیوژن، اتصال دهنده های مخصوصی هستند که به طور خاص برای این نوع جوش طراحی شده اند. این اتصال دهنده ها به گونه ای ساخته می شوند که بتوانند به راحتی روی دو سر لوله های پلی اتیلنی نصب شوند و دارای المنت های حرارتی داخلی هستند که نقش کلیدی در فرآیند جوش دارند. المنت های داخلی اتصال دهنده، سیم هایی از جنس مقاوم به حرارت و با قابلیت هدایت الکتریکی بالا هستند که به محض عبور جریان برق، گرمای لازم برای ذوب سطح داخلی اتصال دهنده و سطح خارجی لوله ها را ایجاد می کنند.

وقتی جریان الکتریکی از طریق این المنت ها عبور می کند، حرارت تولید شده به صورت یکنواخت در سطح اتصال دهنده پخش می شود. این حرارت باعث می شود که مواد پلی اتیلنی در هر دو سطح تماس (یعنی سطح داخلی اتصال دهنده و سطح خارجی لوله) به دمای ذوب برسند. ذوب شدن این دو سطح سبب می شود که مواد پلاستیکی به صورت نیمه مایع درآیند و قابلیت ادغام با یکدیگر را پیدا کنند. در این مرحله، با فشار مناسبی که توسط اتصال دهنده و تجهیزات نگه دارنده اعمال می شود، دو سطح ذوب شده به هم فشرده می شوند و به صورت کامل با یکدیگر ترکیب می گردند.

پس از قطع جریان الکتریکی، اتصال باید به مدت زمان مشخصی سرد شود تا دو سطح ذوب شده به طور کامل با هم یکپارچه شوند و ساختار مولکولی جدیدی شکل گیرد که استحکام و یکپارچگی اتصال را تضمین می کند. این اتصال نهایی در واقع یک ساختار بدون درز و کاملاً همگن است که خواص فیزیکی و مکانیکی آن بسیار نزدیک به خود لوله های پلی اتیلنی است. به عبارت دیگر، نقطه جوش الکتروفیوژن به گونه ای است که در محل اتصال، دیگر اثری از ضعف یا نقص وجود ندارد و می تواند فشارهای داخلی و شرایط محیطی سخت را بدون آسیب تحمل کند.

در نهایت، این فرآیند باعث ایجاد اتصالی بسیار مقاوم و بادوام می شود که در برابر خوردگی، فشار، تغییرات دما و شرایط شیمیایی محیط کاملاً پایدار است. به همین دلیل، جوش الکتروفیوژن یکی از بهترین روش های اتصال لوله های پلی اتیلنی در پروژه های حیاتی مانند شبکه های گازرسانی و آبرسانی محسوب می شود.

مراحل اجرای جوش الکتروفیوژن

1. آماده سازی لوله ها: ابتدا باید سطح لوله ها تمیز، خشک و بدون هرگونه آلودگی یا روغن باشد. در بسیاری از موارد، با استفاده از سمباده مخصوص یا سوهان، سطح لوله ها تا حد معینی زبر می شود تا چسبندگی بهتری ایجاد شود.
2. نصب اتصال دهنده: اتصال دهنده الکتروفیوژن روی لوله ها قرار می گیرد به گونه ای که دو سر لوله ها داخل اتصال دهنده قرار بگیرد.
3. اتصال دستگاه جوش: کابل های دستگاه جوش به پین های اتصال دهنده متصل می شود.
4. اعمال جریان الکتریکی: دستگاه با توجه به مشخصات اتصال دهنده و لوله، جریان و زمان لازم را تنظیم و به المنت ها جریان می دهد.
5. ذوب و اتصال: حرارت المنت ها باعث ذوب شدن سطح داخلی اتصال دهنده و سطح خارجی لوله می شود و پس از پایان زمان جوش، دستگاه جریان را قطع می کند.
6. سرد شدن و ثابت شدن جوش: پس از اتمام فرایند جوشکاری، باید اجازه داده شود تا اتصال به طور کامل سرد شود و استحکام لازم را پیدا کند.

کاربردهای جوش الکتروفیوژن

استفاده از جوش الکتروفیوژن در صنایع مختلف به دلایل متعددی رو به افزایش است. نخست اینکه لوله های پلی اتیلنی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، انعطاف پذیری مناسب، سبکی و عمر طولانی، در شبکه های آبرسانی، گازرسانی، فاضلاب و صنایع پتروشیمی به عنوان گزینه ای مطلوب شناخته شده اند.

اما برای بهره برداری از این مزایا، نیاز به اتصالاتی مستحکم و بادوام است که جوش الکتروفیوژن توانسته این نیاز را به خوبی برآورده کند. مهمترین کاربردهای جوش الکتروفیوژن عبارت است از:

1. شبکه های انتقال و توزیع گاز طبیعی

• • اتصال ایمن و بدون نشتی لوله های پلی اتیلن در خطوط گازرسانی شهری و بین شهری
  • مناسب برای فشارهای بالا تا 16 بار
  • مورد تأیید سازمان های گاز در بسیاری از کشورها

2. خطوط آبرسانی شهری و روستایی

• • اتصال مطمئن لوله های پلی اتیلن برای انتقال آب شرب
  • مقاومت بالا در برابر خوردگی و فشار
  • کاربرد در خطوط اصلی، انشعابات، مخازن و ایستگاه های پمپاژ فاضلاب

3. شبکه های جمع آوری و انتقال فاضلاب

• • اتصال لوله های پلی اتیلن و پلی پروپیلن در سیستم های فاضلاب خانگی، صنعتی و شهری
  • جلوگیری از نشت مواد آلاینده به محیط
  • مناسب برای سیستم های دفنی همچون سپتیک تانک و مناطق با سطح آب زیرزمینی بالا

4. صنایع نفت، پتروشیمی و پالایشگاه ها

• • استفاده در سیستم های انتقال سیالات خورنده، اسیدی و شیمیایی
  • مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و دمای متغیر
  • مناسب برای خطوط فرآیند و تخلیه ضایعات صنعتی

5. سیستم های زهکشی و کنترل آب های سطحی

• • استفاده در خطوط زهکشی زیرزمینی، جمع آوری آب باران و روان آب ها برای جوش انواع لوله زهکشی
  • قابل نصب در مناطق پرتردد و فشار بالا (مانند فرودگاه ها)

6. شبکه های آتش نشانی صنعتی

• • اتصال لوله های فشار قوی پلی اتیلن در خطوط انتقال آب آتش نشانی
  • قابلیت تحمل فشار بالا و اطمینان از عملکرد در شرایط بحرانی

7. کاربردهای دریایی و ساحلی

• • انتقال آب شور، پساب یا سوخت در اسکله ها، بنادر و مزارع پرورش ماهی
  • مقاومت در برابر خوردگی ناشی از نمک و شرایط محیطی سخت

8. انتقال محلول ها و دوغاب در معادن

• • اتصال لوله های مقاوم در برابر سایش برای انتقال دوغاب، آب برگشتی یا مواد معدنی
  • کاهش هزینه های نگهداری نسبت به اتصالات فلزی

9. کاربرد در نیروگاه ها و صنایع تولید انرژی

• • استفاده در سیستم های خنک کننده، خطوط پساب و انتقال سوخت مایع
  • ایمنی بالا در برابر شوک های حرارتی و ارتعاشات

10. صنایع کشاورزی و گلخانه ای

• • اتصال لوله ها در سامانه های آبیاری تحت فشار (قطره ای، بارانی و نوار تیپ)
  • دوام بالا در برابر اشعه فرابنفش و کودهای شیمیایی

مزایای جوش الکتروفیوژن

روش جوش الکتروفیوژن دارای مزایای متعددی است که آن را به انتخابی ایده آل برای اتصال لوله های پلی اتیلنی تبدیل کرده است:

• کیفیت بالا: جوش حاصل از الکتروفیوژن یک اتصال کاملاً یکپارچه و بدون درز ایجاد می کند که مقاومت بسیار بالایی در برابر فشار و شرایط محیطی دارد.
• سهولت اجرا: اجرای جوش الکتروفیوژن نسبت به روش های سنتی آسان تر و سریع تر است و نیاز به مهارت بسیار بالا ندارد.
• ایمنی: این روش بدون نیاز به استفاده از شعله و حرارت مستقیم انجام می شود که خطرات احتمالی ناشی از آتش سوزی را کاهش می دهد.
• قابلیت استفاده در شرایط مختلف: جوش الکتروفیوژن در محیط های باز و بسته، حتی در شرایط آب و هوایی سرد یا مرطوب قابل اجراست.
• کاهش خطا: دستگاه های جوش الکتروفیوژن دارای برنامه های خودکار هستند که زمان و جریان را کنترل می کنند و از ایجاد جوش ناقص جلوگیری می کنند.
• انعطاف پذیری: این روش برای لوله های با قطرهای مختلف و ضخامت های متفاوت قابل استفاده است.

معایب جوش الکتروفیوژن

اگرچه جوش الکتروفیوژن مزایای زیادی دارد، اما دارای برخی محدودیت ها و معایب نیز هست:

• هزینه اولیه: دستگاه ها و تجهیزات مورد نیاز نسبت به روش های سنتی گران تر هستند.
• نیاز به تجهیزات خاص: برای اجرای این نوع جوش باید دستگاه جوش الکتروفیوژن، کابل ها، اتصال دهنده های مخصوص و ابزارهای تمیزکننده در دسترس باشد.
• محدودیت در برخی شرایط خاص: در مواردی که دسترسی به برق وجود ندارد یا شرایط محیطی بسیار نامناسب است، اجرای جوش الکتروفیوژن دشوار می شود.
• حساسیت به آماده سازی سطح: کیفیت جوش به دقت تمیزکاری و آماده سازی لوله ها بستگی دارد و عدم رعایت این نکات ممکن است منجر به نقص در اتصال شود.

کاربردهای جوش الکتروفیوژن

جوش الکتروفیوژن به دلیل کیفیت و ایمنی بالایش، در صنایع و پروژه های مختلفی کاربرد دارد که از جمله مهم ترین آن ها عبارتند از:

• شبکه های توزیع آب آشامیدنی: اتصال لوله های پلی اتیلن در شبکه های آب رسانی شهری و روستایی با استفاده از جوش الکتروفیوژن باعث جلوگیری از نشت آب و افزایش عمر شبکه می شود.
• خطوط انتقال گاز طبیعی: در صنعت گاز، این روش به دلیل ایمنی بالا و مقاومت در برابر فشار و خوردگی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
• فاضلاب و سیستم های زهکشی: استفاده از لوله های پلی اتیلنی متصل شده به روش الکتروفیوژن، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و محیط های خورنده را تضمین می کند.
• صنایع پتروشیمی و نفت: در خطوط انتقال مواد شیمیایی و سوخت، جوش الکتروفیوژن از نظر ایمنی و کیفیت یک انتخاب مناسب است.
• کشاورزی و آبیاری: در سیستم های آبیاری تحت فشار، اتصال لوله ها به روش الکتروفیوژن موجب کاهش نشت و هدررفت آب می شود.

 تجهیزات مورد نیاز برای جوش الکتروفیوژن

برای اجرای صحیح و استاندارد جوش الکتروفیوژن، تجهیزات و ابزارهای خاصی لازم است که عبارتند از:

• دستگاه جوش الکتروفیوژن: دستگاهی که جریان الکتریکی را به المنت های اتصال دهنده منتقل می کند و زمان و شدت جریان را کنترل می کند.
• کابل های اتصال: کابل هایی که دستگاه را به اتصال دهنده وصل می کنند و جریان الکتریکی را منتقل می کنند.
• اتصال دهنده های الکتروفیوژن: قطعات پلاستیکی دارای المنت داخلی که روی لوله ها نصب می شوند و نقش اصلی در اتصال لوله ها را دارند.
• ابزارهای آماده سازی: سمباده، سوهان، پاک کننده ها و مواد تمیزکننده برای آماده سازی سطح لوله ها.
• تجهیزات ایمنی: دستکش، عینک محافظ و سایر تجهیزات ایمنی برای حفظ سلامت اپراتور.

نکات مهم در اجرای جوش الکتروفیوژن

برای دستیابی به بهترین نتیجه و افزایش طول عمر جوش، رعایت نکات زیر ضروری است:

• آماده سازی دقیق: سطح لوله ها باید کاملاً تمیز، خشک و بدون هرگونه چربی یا گرد و غبار باشد.
• انتخاب اتصال دهنده مناسب: اتصال دهنده باید متناسب با نوع، قطر و ضخامت لوله انتخاب شود.
• تنظیم دقیق دستگاه: پارامترهای دستگاه جوش باید مطابق با دستورالعمل سازنده اتصال دهنده تنظیم شود.
• عدم حرکت اتصال هنگام جوش: در طول فرایند جوشکاری، اتصال باید ثابت و بدون حرکت نگه داشته شود.
• زمان سرد شدن کافی: پس از اتمام جوشکاری باید زمان کافی برای سرد شدن اتصال داده شود تا استحکام لازم به دست آید.
• آموزش اپراتور: اپراتورهای جوش باید آموزش دیده و با مراحل و نکات جوش الکتروفیوژن آشنا باشند.

استانداردها و مقررات جوش الکتروفیوژن

برای اطمینان از کیفیت و ایمنی اتصال های الکتروفیوژن، استانداردهای بین المللی و ملی مختلفی تدوین شده است. از جمله مهمترین آنها میتوان به استاندارد ISO12176، استاندارد ASTM F1055 و استانداردهای ملی کشورهای مختلف اشاره کرد. این استانداردها جزئیات فنی مربوط به مواد، دستگاه ها، روش اجرا و کنترل کیفیت جوش الکتروفیوژن را مشخص می کنند.

جوش الکتروفیوژن یکی از پیشرفته ترین و مطمئن ترین روش های اتصال لوله های پلی اتیلنی است که به دلیل کیفیت بالا، ایمنی و سهولت اجرا، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد. این روش با استفاده از جریان الکتریکی، اتصال یکپارچه و مقاومی ایجاد می کند که در برابر فشار، خوردگی و شرایط محیطی مقاوم است.

با رعایت اصول فنی، استانداردها و نکات ایمنی، جوش الکتروفیوژن می تواند عمر مفید شبکه های لوله کشی را به طور چشمگیری افزایش دهد و از بروز مشکلات احتمالی ناشی از نشت و خرابی جلوگیری کند. با توجه به مزایا و کاربردهای متنوع این روش، استفاده از جوش الکتروفیوژن به عنوان یکی از استانداردهای مهم در صنعت لوله کشی روز به روز در حال افزایش است و نقش حیاتی در توسعه زیرساخت های پایدار ایفا می کند.