استانداردهای لوله های پلی اتیلن با استفاده از مقادیر ترجیحی، ساده سازی شده اند
پذیرفته شده ترین استانداردهای لوله های پلی اتیلن، آن هایی هستند که لوله هایی را مشخص می کنند که در صورت
ساخته شدن از مواد اولیه یکسان و با نسبت های ابعادی یکسان، درجه بندی فشار یکسانی را ارائه می دهند که مستقل
از اندازه لوله است (معادلات ۵- ۴ و -۵ ۵ را ببینید). معمولا برای تشخیص این نوع استانداردها از استانداردهای دیگر
(مانند آن هایی که بر اساس سیستم طبقه بندی ۴۰ و ۸۰ ۳ ایجاد شده اند و نسبت ابعادی در آن ها از اندازه ای به
اندازه دیگر متفاوت است) از آن ها تحت عنوان استانداردهای نسبت ابعادی/درجه فشار ( DR-PR ) نام می برند. استانداردهای لوله های پلی اتیلن
به منظور محدود کردن درجه بندی های فشار ( PR ) استاندارد در استانداردهای DR-PR به چند درجه فشاری مشخص و
محدود (که بخوبی الزامات کاربردهای متداول را برآورده می سازند)، مقرر شده است که نسبت ابعادی باید در گستره
یکی از سری های خاصی باشد که توسط مقادیر ترجیحی مشخص شده اند. همچنین مقرر شده است که درجه بندی
فشار لوله باید بر اساس طبقه بندی های شناخته شده HDS که آن ها هم بر حسب اعداد ترجیحی بیان شده اند، تعیین
شود (به مبحث قبلی درباره کد نامگذاری مواد اولیه لوله های پلی اتیلن مراجعه کنید).
اعداد ترجیحی هر دو مورد فوق الذکر از سری ۱۰ اعداد ترجیحی ANSI استخراج شده اند. به این دلیل به این سری، سری ۱۰ می گویند که در آن برای افزایش یک واحدی توان ۱۰ (مثلا افزایش از ۱۰۱ به ۱۰۲ )، به ۱۰ گام افزایشی نیاز است. هر گام افزایشی بیان کننده افزایش در حدود ۲۵ % نسبت به مقدار قبلی است. به عنوان مثال، گام های مشخص شده بین اعداد ۱۰ و ۱۰۰ در سیستم ANSI به این صورت هستند: ۱۰ ، ۵/ ۱۲ ، ۱۶ ، ۲۰ ، ۲۵ ، ۵/ ۳۱ ، ۴۰ ، ۵۰ ، ۶۳ ، ۸۰ و ۱۰۰ .
یکی از مزایای استفاده از مقادیر ترجیحی این است که حاصلضرب یک عدد ترجیحی در عدد ترجیحی دیگر، همواره یک
عدد ترجیحی است.
جدولی که در ادامه می آید شامل لیستی از نسبت های ابعادی استاندارد می باشد که همگی بر اساس اعداد ترجیحی
بیان شده اند و در استانداردهای DR-PR مختلف مانند AWWA ،ASTM و CSA در مورد لوله های پلی اتیلن موجود
هستند.
طبقه های شناخته شده متدوال HDS استاندارد برای آب در دمای ۲۳ᵒC) 73ᵒF ) عبارت اند از: ۸۰۰ psi ؛(۴/۳۴ MPa) 630
psi 5/52 MPa) )؛ و ۶/۹۰ MPa) 1،۰۰۰ psi ) (توضیحات ذیل تیتر »کدهای نامگذاری استاندارد مواد اولیه لوله های پلی
اتیلن « را ببینید).
همچنین درجه بندی های استاندارد فشار برای آب در دمای ۲۳ᵒC) 73ᵒF )، که معمولاً توسط مشخصات استاندارد DR-
PR لوله های پلی اتیلن مورد استفاده قرار می گیرند، عبارت اند از: ۲۵۰ ، ۲۰۰ ، ۱۶۰ ، ۱۲۵ ، ۱۰۰ ، ۸۰ ، ۶۳ ، ۵۰ و ۴۰ psig .
با این حال، معمولا هر یک از استانداردها فقط بخشی از این طیف گسترده را پوشش می دهند. استانداردهای لوله های پلی اتیلن
نتیجه استفاده از این اعداد ترجیحی استاندارد این است که مقدار درجه بندی فشار ( PR ) استاندارد لوله، مقداری ثابت است که مستقل از اندازه لوله می باشد و فقط به نسبت ابعادی استاندارد و مقدار HDS استاندارد مواد اولیه ای که لوله از آن ها ساخته شده است، بستگی دارد. این رابطه در جدول ۵- ۶ که در ادامه آمده است، نشان داده شده است.
اگرچه انطباق با اعداد ترجیحی منطبق بر استانداردهای DR-PR منتشر شده توسط CSA ،ASTM و AWWA بسیار
فراگیر است، اما استثناهای اندکی هم وجود دارند. در برخی استانداردهای DR-PR ، از یک نسبت ابعادی غیر ترجیحی
(مقدار آن با آنچه در سری اعداد ترجیحی مربوطه آمده است تفاوت دارد و بر هیچ یک از گام ها منطبق نیست) برای
تعریف لوله هایی که الزامات درجه بندی فشار مناسب را برای یک کاربرد خاص ارائه می دهند، استفاده شده است.
بعلاوه بسیاری از استانداردها در مواقعی که شرایط سیستم های موجود و یا محدودیت های فضایی پروژه نیازمند
استفاده از قطرها و نسبت های ابعادی غیر از قطرها و نسبت های ابعادی استاندارد است، اجازه ساخت لوله هایی با اندازه دلخواه را می دهند، البته با این شرط که کلیه الزامات عملکردی و کنترل کیفی استاندارد مورد نظر رعایت شده باشد و همچنین تغییرات پیشنهادی محدود به تغییرات ابعادی لوله باشد و نهایتاً اینکه این تغییرات مابین تولید کننده و خریدار مورد توافق قرار گرفته باشد.
تعیین طبقه تنش طراحی هیدرواستاتیک (HDS) مناسب یک پلی اتیلن
همانطور که پیش از این بیان شد، دو رقم اول کد نامگذاری مواد اولیه لوله های پلی اتیلن، نشان دهنده حداکثر HDS مجاز برای آب و در دمای ۲۳ᵒC) 73ᵒF ) است. سپس از این HDS برای تعیین درجه فشار لوله استفاده می شود. استفاده از تنش مجاز، بجای استفاده از مقیاس خاصی از توان که بوسیله یک »فاکتور ایمنی « مشخص، کاهش یافته است، بوسیله بسیاری از استانداردها و کدهایی که انواع دیگر لوله و مواد اولیه را پوشش می دهند، شناخته شده است. یکی از دلایل اجتناب استفاده از مقدار مشخصی بعنوان فاکتور ایمنی این است که این مقدار گمراه کننده است، چرا که درجه ایمنی را بالاتر از آنچه در واقعیت هست، نشان می دهد.
این موضوع به دلیل آنست که اندازه گیری توان در مقیاس آزمایشگاهی فقط واکنش ماده را به نوع خاصی از تنش اصلی که در شرایط آزمایش مهیا شده است، نشان می دهد در حالی که یک ماده در تأسیسات واقعی اغلب تحت تأثیر تنش های جانبی دیگری قرار می گیرد که ممکن است به شدت روی عملکرد نهایی آن اثر گذار باشند. برای غلبه بر اثر این تنش های جانبی، مقدار توان را با اعمال یک فاکتور کاهش توان مناسب، کاهش می دهند. اما همان گونه که مشخص است، بزرگی این فاکتور می بایست بیش از فاکتور ایمنی واقعی باشد.
یکی از مهم ترین ویژگی های لوله های پلی اتیلن تحت فشار، استحکام دراز مدت آن ها در مقابل تنش حلقوی است. لوله متناسب با این استحکام در برابر فشارهای هیدرواستاتیک داخلی مقاومت می کند.
HDB همانطور که از نامش پیداست، پایه ای برای طراحی است و می بایست در هنگام محاسبه تنش طراحی هیدرواستاتیک ( ،(HDS محدودیت های HDB را در نظر داشت. این عمل با استفاده از فاکتور کاهش استحکام مناسب انجام می شود. این فاکتور کاربردهای فراوانی دارد، ولی یکی از مهم ترین آن ها ایجاد اطمینان خاطر کافی نسبت به جذب ایمن همه تنش هایی است که ممکن است در زمان کار واقعی به لوله وارد شوند و نه فقط تنش هایی که مقدار HDB بر اساس آن ها تعیین شده است.
برای عدم اختلاط این فاکتور کاهش استحکام و فاکتور ایمنی واقعی، به این فاکتور، فاکتور طراحی DF) 1 ) می گویند. بعلاوه، این فاکتور یک ضریب است که مقداری کمتر از ۰/ ۱ دارد، درحالیکه فاکتور ایمنی یک مقسوم علیه است که مقداری بیش از ۰/ ۱ دارد. به منظور انسجام در طراحی، فاکتور طراحی هم بر حسب اعداد ترجیحی بیان می شود. بنابراین، کاهش یک HDB – که بر حسب اعداد ترجیحی بیان شده است – با استفاده از یک فاکتور طراحی – که آن هم بر حسب اعداد ترجیحی بیان شده است – همواره منجر به یکHDS در قالب اعداد ترجیحی خواهد شد. مقدار نهایی این HDS بخشی از کد نامگذاری استاندارد مواد پلی اتیلنی می شود.