يمكن استخدام أنابيب PPR للهواء المضغوط بأمان في أنظمة الضغط المنخفض إلى المتوسط عند استخدام النوع المناسب. لكنها ليست بديلاً شاملاً عن الأنابيب المعدنية. فإذا لم يتم اختيار تصنيف الضغط أو درجة الحرارة المناسبين بشكل صحيح، فقد ينكسر الأنبوب تحت الضغط.
لماذا يتصرف الهواء المضغوط بشكل مختلف عن الماء؟
لا يتعطل الهواء المضغوط والماء بنفس الطريقة. فالماء غير قابل للانضغاط، لذا فإن تعطل الأنابيب يعني حدوث تسرب. أما الهواء فيخزن طاقة كامنة تنطلق بعنف عند حدوث تمزق.
قد تتعرض أنابيب PPR القياسية لانتشار سريع للتشققات، حيث ينتقل الكسر بسرعة مئات الأمتار في الثانية، مما يؤدي إلى تحطم الأنبوب إلى شظايا. أما الفولاذ والألومنيوم فيتعرضان للكسر بطريقة مختلفة، حيث يتمزقان عادةً أو يتشققان على شكل "فم السمكة" عند نقطة الكسر، مما يؤدي إلى إطلاق الضغط دون تفتت.
تحظر إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) عمومًا استخدام المواد البلاستيكية الهشة مثل PVC في أنظمة الهواء المضغوط فوق سطح الأرض. أما بالنسبة لأنظمة PPR، فتشترط عادةً أن تكون المادة مقاومة للكسر أو مغلفة بقناة واقية.
| عامل | PPR | الألومنيوم | فُولاَذ |
| نمط الفشل | خطر التحطم (RCP) | تمزق موضعي | تمزق موضعي |
| مقاومة التآكل | منيع | منيع | يصدأ من الداخل |
| وزن | ضوء | ضوء | ثقيل |
| أقصى ضغط | حوالي 25 بار | عالي (معيار صناعي) | مرتفع جداً |
| نوع المفصل | الاندماج الحراري | وصلات الضغط | ملولبة أو ملحومة |
| سرعة التركيب | سريع، بدون لهب | معياري، سريع | كثيف العمالة |
تصنيفات الضغط وكيف تؤثر درجة الحرارة على كل شيء
تُحدد تصنيفات PN مقدار الضغط الذي يتحمله الأنبوب عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. تُصنف شركة DESO أنابيب PN20 عند 2.0 ميجا باسكال (290 رطل لكل بوصة مربعة) في درجة حرارة الغرفة. أما بالنسبة للأنظمة التي يزيد ضغطها عن 20 بار، فيُستخدم تصنيف PN25. مادة PP-RCT يتحمل ضغطًا يصل إلى 2.5 ميجا باسكال (362 رطل لكل بوصة مربعة) في ظل نفس الظروف.
لكن الهواء المضغوط يسخن بالقرب من الضاغط. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض قدرة الضغط.
خفض القدرة عند درجات الحرارة المرتفعة
عند درجة حرارة 60 درجة مئوية، تنخفض قدرة معظم أنابيب PPR إلى حوالي 50% من قدرتها المقدرة. عند درجة حرارة 80 درجة مئوية، قد لا يتحمل أنبوب PN20 سوى 0.8 ميجا باسكال. إذا خرج الهواء من المبرد اللاحق بدرجة حرارة أعلى من 40 درجة مئوية، فيجب خفض قدرة الضغط بما لا يقل عن 20%.
لماذا يتحمل PP-RCT الحرارة بشكل أفضل
يشير اختصار PP-RCT إلى بولي بروبيلين ذي درجة حرارة تبلور عشوائية. يحافظ تركيبه الجزيئي المُعدَّل على قدرته على تحمل الضغط عند درجات حرارة تُضعف البولي بروبيلين القياسي. توصي شركة DESO باستخدام PP-RCT عندما تتجاوز درجات حرارة التشغيل 40 درجة مئوية تحت الحمل.
تباعد الدعامات والتمدد الحراري
يتمدد أنبوب PPR أكثر من المعدن عند تسخينه. قد يمتد أنبوب بطول 30 مترًا عدة بوصات عند ارتفاع درجة حرارة الضاغط، وقد يؤدي هذا التمدد إلى قص الوصلات إذا كانت الدعامات متباعدة جدًا. يحتاج أنبوب PPR إلى دعامات كل 60-120 سم. بينما يمكن أن يمتد أنبوب الألمنيوم أو الفولاذ لمسافة 3-4.5 متر. يغطي معيار ASME B31.3 تباعد الدعامات وحلقات التمدد لأنظمة الهواء المضغوط.
التوافق مع الزيوت والتدهور على المدى الطويل
غالباً ما تعمل ضواغط اللولب الدوارة باستخدام مواد تشحيم اصطناعية. يمكن لهذه الزيوت أن تهاجم البنية الجزيئية لأنابيب PPR بمرور الوقت، مما يجعلها هشة وعرضة للتمزق المفاجئ دون سابق إنذار.
إذا كنت تستخدم ضاغطًا مزودًا بنظام تزييت، فراجع جدول التوافق الكيميائي الخاص بالشركة المصنعة للتأكد من أن نوع PPR مقاوم لمواد التشحيم من نوع بولي جلايكول أو ثنائي الإستر. لا يتفاعل الألومنيوم مع زيوت الضواغط، وهذا أحد الأسباب التي جعلته المعيار القياسي لتوزيع خطوط أنابيب الهواء الصناعية.
متى ينجح نظام PPR ومتى لا ينجح
تُستخدم أنابيب PPR لأنظمة ضواغط الهواء في بيئات الهواء النظيف مثل منشآت الأدوية أو الإلكترونيات، تحت ضغط 25 بار، مع درجات حرارة مستقرة. ضواغط خالية من الزيت.
لا يُناسب هذا المنتج الأنظمة التي يزيد ضغطها عن 25 بار، وخطوط الهواء الساخن التي لا تحتوي على تخفيض في القدرة، والوصلات الخارجية التي لا تحتوي على تخفيض في القدرة. مادة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية, أو المناطق ذات الحركة المرورية العالية حيث يصبح الأنبوب المحطم خطراً على السلامة.
يحظر العديد من مصنعي أجهزة ضغط الهواء المضغوط (PPR) استخدام الغاز صراحةً في وثائقهم الفنية. وقد يؤدي استخدام أجهزة ضغط الهواء المضغوط القياسية إلى إلغاء الضمانات ونقل المسؤولية إلى المُركِّب في حال حدوث عطل.
توصيات ديسو
تُصدِر شركة DESO شهادات اعتماد لدرجات PPR محددة للهواء المضغوط حتى 25 بار في بيئات مُتحكَّم بها. وتنص أدلتها الفنية على إجراء اختبار الضغط الهيدروستاتيكي أو الهوائي عند 1.5 ضعف ضغط التشغيل لمدة ساعتين على الأقل قبل بدء التشغيل.
اندماج المقبس يُشكّل اللحام رابطة متجانسة عند تسخينه بشكل صحيح، إلا أن اللحامات الباردة الناتجة عن التسخين المتسرع أو غير السليم هي السبب الرئيسي للتسريبات في أنظمة PPR. ويمنع استخدام فنيين معتمدين وأدوات معايرة معظم هذه الأعطال.
تتوافق أنابيب PPR مع معيار ISO 15874 للمياه، لكن شهادات اعتمادها لخدمات الغاز لا تزال نادرة. قبل تحديد أنابيب PPR للهواء المضغوط، تحقق من القوانين المحلية ومتطلبات شركات التأمين الخاصة بمنشأتك.
اتخاذ القرار الصحيح
يعمل نظام PPR عندما يكون التطبيق مناسبًا: درجات PN20 أو PN25، ودرجات حرارة تسمح بالتخفيض المناسب، وضواغط خالية من الزيت أو متوافقة، ووصلات تم اختبارها بالضغط، ودعامات كل 2-4 أقدام مع حلقات تمدد في المسارات الطويلة.
عندما تخرج أي من هذه الشروط عن المواصفات، يُعدّ الألمنيوم الخيار الأكثر أمانًا. فهو يقاوم التآكل مثل البلاستيك، ولكنه يتمزق بدلًا من أن يتحطم، ولهذا السبب يُفضّله المزيد من الفنيين لأنظمة الهواء المضغوط الصناعية.
