HDPE 파이프

HDPE pipe

HDPE 파이프는 유체 및 가스 전달에 사용되는 유연한 플라스틱 파이프의 일종으로, 노화 콘크리트 또는 강철 주파이프를 대체하는 데 종종 사용된다. 열가소성수지 HDPE(고밀도 폴리에틸렌)로 제조돼 높은 불침투성과 강한 분자결합으로 고압 파이프라인에 적합하다. HDPE 파이프는 전 세계적으로 수도, 가스,[1][self-published source?] 하수관, 슬러리 트랜스퍼 라인, 시골 관개, 소방 시스템 공급 라인, 전기 및 통신 배선, 폭풍 및 배수 파이프와 같은 용도에 사용된다.

혜택들

폴리에틸렌의 화학물질에 대한 내성 및 내성뿐만 아니라 내식성 및 저중량성으로 인해 비용 효율적이고 내구성 있는 유체 및 가스 배관 시스템이 요구되는 상황에서 폴리에틸렌의 사용이 증가하였다. 플라스틱 파이프 연구소의 보도 자료에 따르면, "PE 배관은 내구성과 누출 없는 이음새, 부식에 대한 저항성, 장기적 비용 효율성으로 인해 1950년대부터 유럽과 미국에서 물과 기타 액체에 사용되어 왔다"[2][self-published source?]고 한다.

HDPE 파이프는 버트 용접, 전기융접 용접, 소켓 용접 또는 압출 용접으로 연결될 수 있다. 이러한 조인트는 접합 프로세스 중에 파이프를 가열하여 완전히 동질적인 조인트를 생성하여 용접의 양쪽에 있는 기존 파이프보다 용접이 강해지거나 강해지도록 한다. PVC 배관을 접합할 때 사용하는 것처럼 고무 씰이나 접합 화학물질은 사용할 필요가 없어 환경 건강 문제를 야기하고 시간이 지남에 따라 고장 가능성이 높아진다. PE는 불안정한 토양에 설치되었을 때 조차도, 뿌리 침입에 문제가 있을 가능성이 적고, 파이프라인을 위한 무결성을 제공한다.

서부 오스트레일리아 퍼스에서 방향 시추에 의해 설치되는 HDPE 통신 도관

융접 시스템 때문에, 접합부가 완전 종단부하 내성이 되어 재료비 및 설치 시간비용이 절감되기 때문에 앵커나 추력 구속 블록의 필요성이 제거된다. 이를 통해 향후 송유관 가까이에서 안전하게 굴착할 수 있으며, 이는 고압 가스 배관에 특히 중요하다. PE Pipe의 코일은 트렌치 없는 설치를 안전하고 주변 환경에 대한 침입을 감소시킨다.

HDPE 배관 시스템은 많은 용도에 사용할 수 있으며, 전기 및 통신 도관을 위한 수평 드릴링뿐만 아니라 수도 주, 소방 링 주, 하수 주 및 가스 주 파이프라인의 표준 배수 작업을 제공한다.[3] HDPE 제조업체에 따르면 HDPE 시스템은 설치비용 효율성이 높고 장기간 유지비 절감 효과가 있으며 HDD(수평방향 드릴링), 슬리핑, 파이프 파열, 플로팅 및 수몰 파이프 등 저렴한 설치 방식도 가능하다.[4]

HDPE 파이프는 내구성이 뛰어나고 유연하며 20°C 이하에서 SDR11 및 SDR17 파이프의 경우 공칭 파이프 직경의 25배 반경으로 현장에서 구부릴 수 있다. 이것은 다른 파이프 시스템과 비교할 때 큰 비용 절감을 제공하며, 그 중 일부는 방향의 사소한 변경에도 접착식 부속품, 구속장치 또는 추력 블록을 필요로 한다. HDPE 파이프의 충격 저항성과 유연성이 높아 지진 발생이 잦은 지역을 비롯한 다이나믹 토양에 설치하기에 적합하다. HDPE 파이프는 부드러운 보어 및 단대단 조인트 방식으로 인해 유량 용량이 매우 높다. HDPE 배관은 환경에서는 부식되지 않으며, 철 배관 시스템과 달리 시간이 지남에 따라 유체를 통해 흐르는 유체에 대한 내성이 녹슬고 쌓이는 유량 능력을 유지할 것이다.[5][self-published source?]

식품급 폴리에틸렌 버진 소재는 HDPE 파이프를 가공하는 데 사용되기 때문에 초기 파편이 모두 밖으로 배출된 경우 식수 이송에 안전하다. HDPE 파이프는 강철 파이프에 필요한 보호 코팅이나 아연도금 없이 프로세스 플랜트나 부식성 또는 산성 환경 주변에서 사용이 용이하도록 많은 화학물질에 내성이 있다. HDPE는 열전도율이 매우 낮기 때문에 유체를 운반할 때 금속 파이프에 비해 균일한 온도를 유지할 수 있어 파이프라인 주위의 결로를 제어하기 위한 절연 필요성이 크게 줄어들 것으로 보인다.[6][self-published source?]

제조하다

파이프 길이를 만들기 위해 HDPE 수지를 가열하여 다이(die)를 통해 압출하여 파이프라인 직경을 결정한다. 파이프의 벽 두께는 다이 크기, 나사 속도 및 하역 트랙터의 속도를 조합하여 결정한다. 폴리에틸렌 파이프는 투명한 폴리에틸렌 소재에 탄소블랙이 3~5% 첨가돼 보통 검은색이다. 카본 블랙을 첨가하면 자외선에 강한 제품이 만들어진다. 다른 색깔들은 구할 수 있지만 덜 흔하다. 컬러 또는 스트라이프 HDPE 파이프는 보통 90~95%의 검은색 재질로 겉은 5%의 컬러 피부나 스트라이프만 있다.

다음은 HDPE 파이프 압출 프로세스를 보여준다.

Piping Systems - Extruded 800mm HDPE Pipe
새로 압출된 800mm(31.50인치) HDPE 파이프

폴리에틸렌 원료는 사일로에서 호퍼 드라이어로 당겨져 펠릿의 습기를 제거한다. 그런 다음 진공 펌프에 의해 블렌더로 당겨지고, 그곳에서 그것은 배럴 히터에 의해 가열된다. PE 재료는 약 180°C(356°F)에서 용융되어 용융된 재료를 원형 모양으로 만드는 몰드/다이(mold/die)를 통해 공급될 수 있다. 다이(die)를 거쳐 새로 형성된 배관은 배관 외부를 침하하거나 물을 뿌리는 냉각 탱크로 빠르게 들어가 배관 온도를 각각 10~20도씩 낮춘다. 폴리에틸렌은 특정 열용량이 높기 때문에 파이프를 단계별로 냉각시켜 형상의 변형을 피해야 하며, '홀오프 트랙터'에 도달할 무렵에는 2~3개의 벨트로 부드럽게 당길 수 있을 정도로 단단하다. 레이저 또는 분말 프린터는 파이프 측면에 크기, 종류, 날짜 및 제조자 이름을 인쇄한다. 그런 다음 톱 커터에 의해 3 또는 6 또는 12 또는 24m(9.8 또는 19.7 또는 39.4 또는 78.7ft) 길이로 절단되거나 코일러에서 50 또는 100 또는 200m(164 또는 328 또는 656ft) 길이로 코일링된다.

water pipe with blue stripes
파란색 줄무늬가 있는 HDPE 파이프

다른 다이(die)는 컬러 소재가 다이(die)를 통해 밀리기 직전에 작은 채널이 있는 스트라이프 HDPE 파이프에 사용된다. 이는 줄무늬가 파이프의 일체형으로 형성되고 주 파이프 본체와 분리될 가능성이 없다는 것을 의미한다. 공동 압출(co-exe) HDPE 파이프에는 검은색 HDPE 파이프 주위에 추가 색상의 피부를 추가하는 두 번째 압출 나사가 있어 식별 또는 열 냉각 요건을 위해 파이프를 외부에 색칠할 수 있다.

사용하다

HDPE 파이프의 내구성 예로는 Ocean Cleaning 프로젝트에 사용되는 600m (1,969ft) 길이의 HDPE 붐이 있다. HDPE 파이프라인은 그레이트 퍼시픽 쓰레기 패치를 청소하기 위해 바다로 방출되고 있다.[7]

HDPE 파이프는 50년 이상 호주의 시골 및 광산 환경에서 사용되어 왔으며, 유체와 가스 전달의 매우 내구성이 높고 효과적인 수단임이 입증되었다.[8][self-published source?]

기대수명

HDPE 노란색 재킷 가스관, 흰색 재킷 통신관, 주황색 재킷 전기관

HDPE 파이프는 종종 50년 지속되는 것으로 추정되지만, 실제로는 100년의 기대수명을 가질 가능성이 더 높다. PIPA(Plastics Industry Pipe Association)와 PPI(Plastic Pipe Institute)는 HDPE 설계 수명에 대한 기술 백서를 작성했다. PIPA 논문은 '플라스틱 파이프의 기대수명'이라고 불리는데, 50년 스트레스 퇴행 데이터 때문에 사람들은[who?] 플라스틱 파이프 시스템의 기대수명이 50년에 불과하다고 거짓으로 추정한다. 사실, 이러한 파이프 시스템은 최대 100년 또는 그 이상 지속될 것으로 합리적으로 예상할 수 있다.[5][self-published source?] 오스트레일리아에서는 1900년대 중반에 주로 관개용이나 급수용으로 PE 파이프와 PE 피팅이 도입되었지만, 가스, 연료 및 기타 산업 용도에 대해서도 도입되었다. 이 50년의 시간 간격을 사용하면 50년의 파이프 수명을 나타낸다는 오해로 이어진다. 올바르게 제조·설치된 배관시스템의 경우 실제 수명을 예측할 수 없지만, 중대한 재활이 필요할 때까지 100년 이상일 것으로 예상할 수 있다.[5][self-published source?]

참조

  1. ^ "PIPA Technical Paper on Polyethylene used for Gas Pipe Material" (PDF).
  2. ^ "Plastics Pipe Institute study confirms long life expectancy for polyethylene pipe in municipal water systems" (PDF).
  3. ^ "Article about the growth of HDPE Conduit systems, and their advantages over PVC Pipe". September 2009.
  4. ^ "Benefits of HDPE Pipe".
  5. ^ a b c "PIPA Technical Whitepaper on 'Life Expectancy for Plastics Pipes'" (PDF). Plastics Industry Pipe Association of Australia Ltd.
  6. ^ "Research on Above-ground applications for PE Pipe" (PDF).
  7. ^ "AGRU and The Ocean Cleanup". www.agru.at. agru Kunststofftechnik Gesellschaft m.b.H. Retrieved 16 September 2019.
  8. ^ "PIPA Technical Commentary on Polyethylene pipes for pressure applications" (PDF).