MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SU GETİRME VE KANALİZASYON DERSİ ARAŞTIRMA ÖDEVİ

KONU: POLİETİLEN BORULAR HAKKINDA ARAŞTIRMA

DANIŞMAN: YRD. DOC. DR. HÜSNÜ DEMİRPENÇE

HAZIRLAYAN:

MURAT CAN KURT

0511001070

20/10/2009

ISPARTA

İçindekiler

İçindekiler...........................................................................................................................................- 2 -

Şekiller................................................................................................................................................ - 2 -

Tablolar.............................................................................................................................................. - 2 -

1. GİRİŞ: POLİETİLENE GENEL BİR BAKIŞ.........................................................................................- 3 -

1.1 POLİETİLEN NEDİR?.............................................................................................................- 3 -

1.2 POLİETİLENİN SINIFLANDIRILMASI......................................................................................- 3 -

1.3 PE ÖZELLİKLERİ VE ÜRÜN YELPAZESİ..................................................................................- 4 -

2. POLİETİLEN BORULAR.................................................................................................................- 5 -

2.1 POLİETİLEN BORULARIN KULLANIM ALANLARI...................................................................- 6 -

2.2 POLİETİLEN BORU TÜRLERİ.......................................................................................................- 6 -

2.2.1 Yumuşak Polietilen Borular................................................................................................- 6 -

2.2.2 Sert PE Borular............................................................................................................- 7 -

2.3 POLIETILEN BORULARIN BİRLEŞTİRİLMESİ..........................................................................- 8 -

2.3.1 Elektrofüzyon kaynağı................................................................................................- 8 -

2.3.2 Alın kaynağı................................................................................................................- 8 -

3. KAYNAKLAR................................................................................................................................- 8 -

ŞekillerŞekil 1: PE bağ yapısı..........................................................................................................................- 3 -Şekil 2: PE yalıtım malzemesi, su deposu, WC kabini, branda, köpük gibi ürünler.............................- 4 -Şekil 3: Çok büyük boyutlarda PE borular, deniz yoluyla taşınırken...................................................- 6 -Şekil 4:Yumuşak PE borular................................................................................................................- 6 -Şekil 5: Sert PE borular.......................................................................................................................- 7 -

TablolarTablo 1: PE genel fiziksel özellikleri....................................................................................................- 4 -Tablo 2: 1 km uzunluğundaki boruda oluşan hasarların karşılaştırılması...........................................- 5 -

2

1. GİRİŞ: POLİETİLENE GENEL BİR BAKIŞPolietilen maddesinin endüstride ve sosyal hayatta çok geniş bir kullanım alanı vardır. Ancak bu

araştırmanın asıl konusu Polietilen borular olduğu için Polietilenin diğer kullanım alanları üzerinde

fazla durulmadan genel bir tanıtım yapılarak araştırmanın asıl konusu olan polietilen borular ve

kullanım alanları, teknik ve fiziksel özellikleri üzerinde durulacaktır.

1.1 POLİETİLEN NEDİR?Polietilen çok çeşitli ürünlerde kullanılan bir termoplastiktir. İsmini monomer haldeki etilenden alır.

Etilen kullanılarak polietilen üretilir. Plastik endüstrisinde genelde ismi kısaca PE’dir. Etilen molekülü

C2H4, aslında çift bağ ile bağlanmış iki CH2’den oluşur. (CH2=CH2)

Polietilenin üretim şekli, etilenin polimerizasyonu ile olur.

Polimerizasyon metodu, radikal polimerizasyon, anyonik

polimerizasyon, iyon koordinasyon polimerizasyonu ve katyonik

polimerizasyon metotları ile olabilir. Bu metotların her biri farklı

tipte polietilen üretimi sağlar.

Beyazca, yarıgeçirgen, yumuşatılabilen ve oldukça dayanıklı bir

polimer olan polietilenin piyasada satılanı bilhassa şeffaf

olanıdır. Şeffaflık derecesiyle yoğunluğunun alâkası vardır. Yoğunluk arttıkça şeffaflık da artar.

Piyasada, yoğunlukları 0,925ten düşük, 0,925 ile 0,94 arasında ve 0,94ten büyük olmak üzere üç çeşit

(düşük, orta ve yüksek yoğunluklu) polietilen vardır. Yoğunluk dolayısı ile şeffaflık arttıkça sertlik ve

mukavemet de artar, yumuşama sıcaklığı da yükselir. Bu türlere gaz ve sıvı maddelerin etki etmesi de

zorlaşır. Yüksek yoğunluklu polietilen kopmaya, kırılmaya ve parçalanmaya karşı direncini kaybettiği

gibi bunların kalıplanması için yüksek sıcaklığa ve basınca ihtiyaç vardır.

1.2 POLİETİLENİN SINIFLANDIRILMASIPolietilen yoğunluk ve kimyasal özellikleri temel alınarak çeşitli kategorilerde sınıflanır. Mekanik özellikleri, moleküler ağırlığı, kristal yapısı ve dallanma tipine bağlıdır.

UHMWPE – ultra yüksek moleküler ağırlıklı PE (ultra high molecular weight PE)

HDPE- yüksek yoğunluklu PE (high density PE

HDXLPE- yüksek yoğunluklu çapraz bağlı PE (high density cross linked PE)

PEX- Çapraz bağlı PE (cross linked PE)

MDPE- orta yoğunluklu PE (medium density PE)

LDPE – düşük yoğunluklu PE (low density PE)

LLDPE- lineer bağlı düşük yoğunluklu PE (linear low density PE)

3

Şekil 1: PE bağ yapısı

VLDPE- çok düşük yoğunluklu PE (very low density PE)

1.3 PE ÖZELLİKLERİ VE ÜRÜN YELPAZESİÖzellikleri tiplere göre değişiklik gösterse de; dış ortam koşulları ve neme karşı iyi direnç, esneklik,

zayıf mekaniksel kuvvet ve üstün kimyasal direnç genel özellikleri

olarak sayılabilir.

Kaplar, plastik kutular, mutfak eşyaları, kaplamalar, boru ve tüp,

oyuncak, kablolarda yalıtkan tabakalar, paketleme ve ambalaj filmi

gibi çok yaygın bir kullanım alanı olup. Düşük maliyetlidir.

Şekil 2: PE yalıtım malzemesi, su deposu, WC kabini, branda, köpük gibi ürünler

Tablo 1: PE genel fiziksel özellikleri

    POLİETİLEN

 PE-UHMW

R : regenere

PE-HMW PE-HD

FİZİKSEL ÖZELLİK BİRİM PE-1000 PE-1000 R PE-500 PE-300

Özgül ağırlık gr/cm3 0,93 0,94 0,95 0,95

Aşınma(ıslak kum testi) ( * ) % 100 125 400 1.000

Kullanma sıcaklığı ( Minimum) C -200 -150 -40 -40

Kullanma sıcaklığı ( Maksimum) C 80 80 80 70

Yük altında kullanma sıcaklığı C 70 70 70 60Çentik darbe dayanımı-15 derece mJ/mm2 kırılmaz kırılmaz kırılmaz kırılmaz

Eğilme mukavemeti Kg/cm2 350 300 280 250

Kopma mukavemeti Kg/cm2 300 250 200 150

Kopma uzaması % 350 250 500 800

Elastiklik modülü N/mm2 700 720 800 700

Sertlik(shore) D 60 60 65 65

Statik sürtünme katsayısı u 0,20 0,22 0,25 0,25

Isıl genleşme katsayısı 10E-6 cm/cmC 200 200 210 260

Dielektrik katsayısı 10E+6 Hz 2,3 2,3 2,3 2,3

Sudaki doygunluk % 0,01 0,01 0,02 0,02     

 ( * ) : Değerin küçük olması daha zor aşınma anlamına gelmektedir. (Demir için bu değer 150 dir.)  

4

2. POLİETİLEN BORULAR

Günümüzde gelişmiş ülkelerin doğalgaz, içme suyu ve kanalizasyon sistemlerinde kullanılan boruların

%95'i plastik esaslıdır. Metal boru sistemlerinin gerek malzeme, gerekse montaj işçiliğinin yüksek

oluşu, kullanım sırasında karşılaşılan problemlerin çokluğu ve kısa ömürlü olmaları yüzünden metalik

borular, yerlerini her geçen gün hızlı bir biçimde plastik sistemlere bırakmaktadır. 1 km

uzunluğundaki bir hattın metal ve plastik sistemlerle döşenmesi durumunda boru hatlarında oluşması

olası hasar sayısı metalik boruda plastik borunun iki katından fazladır.

Tablo 2: 1 km uzunluğundaki boruda oluşan hasarların karşılaştırılması

Hasar Nedeni Metalik Boru Plastik Boru

Paslanma hasarı 0.185 0

Döşeme esnasında hasar oluşumu 0.028 0.012

Mekanik hasarlar 0.038 0.009

Dışarıdan zorlama sonucu oluşan hasarlar 0.029 0.122

Diğer hasarlar 0.114 0.027

TOPLAM HASAR 0.394 0.170

Dünyamızda kaynaklardan taşınan temiz suların üçte biri tüketiciye ulaşmadan boru sistemlerindeki

sızıntılardan çevreye yayılmaktadır. Öte yandan, atık su sistemlerindeki sızıntılar çevre kirliliğine

dolayısıyla temiz su kaynaklarının kirlenmesine de yol açmaktadır. Bu nedenle, çatlama, aşınma, ömür

kısalığı gibi metal boru sistemlerinin zayıflıkları plastik boru sistemlerine yönlenmeyi

hızlandırmaktadır.

PVC, ABS, POLIASETAL ve POLIBITULEN hammaddeleri ile başlayan plastik esaslı boru sistemleri son

yıllarda POLIETILEN teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak POLIETILEN sistemlere yönelmektedir.

Polietilen sistemlerin daha ömürlü, daha dayanıklı, daha hızlı monte edilebilen ve daha ekonomik

olması için sistemi tamamlayan ek parçalar ve kaynak teknolojilerinde de gelişmeler sürmektedir.

5

2.1 POLİETİLEN BORULARIN KULLANIM ALANLARIPolietilen boruların günlük yaşamda, endüstride, tarımda, sanayide ve daha bir çok alanda geniş kullanım alanları bulunmakla birlikte genel olarak aşağıdaki ana kategorilerde toplanabilir.

Doğalgazın taşınmasında ve dağıtılmasında İçme ve kullanma suyu şebekelerinde Pis su ve kanalizasyon şebekelerinde Tarımsal sulamada Drenaj projelerinde Geçici isale hatlarında Spro sahalarının sulanmasında Yangın söndürme sistemlerinde Telekomünikasyon kablolama sistemlerinde Tehlikeli atıkların taşınmasında Denizcilik ve balıkçılıkta Marinalarda Güç ünitelerinde Petrokimya sanayinde Çimento sanayinde Kimya endüstrisinde Maden işletmelerinde

2.2 POLİETİLEN BORU TÜRLERİ

2.2.1 Yumuşak Polietilen BorularYüksek Yoğunluk Polietilen (YYPE=HDPE) boruların

yanında dairesel sarımlı Alçak Yoğunluk Polietile n

(AYPE=LDPE) borular da üretilmektedir. Yumuşak

polietilen boru olarak da bilinen bu borular, TS418/2 Türk

Standartlarına, DIN 8072, DIN 8073 ve pr EN 12201

standartlarına uygun olarak imal edilmektedir.

Kullanım Alanları:

İçme suyu hatlarında

Tarımsal sulama sistemlerinde ve seralarda

Kimyasalların taşınmasında

Avantajları:

Alçak Yoğunluk Polietilen borular Yüksek Yoğunluklu

Polietilen borulara göre daha yumuşak olduklarından

kanal içinde daha kolay döşenebilir ve daha dar çalışma

alanlarında döşeme imkanı sağlar. Döşeme

maliyetlerinin, düz borulara göre daha düşük olması

nedeniyle dünyada ve ülkemizde kangal boruların kullanımı her geçen gün

yaygınlaşmaktadır.

6

Şekil 4:Yumuşak PE borular

Şekil 3: Çok büyük boyutlarda PE borular, deniz yoluyla taşınırken...

İstenen boru çapına bağlı olarak 50, 100 veya 150 m uzunluklarında üretilebildiklerinden

daha az sayıda ekleme parçaları kullanılarak daha uzun mesafelerin eksiksiz ve kısa

sürede döşemelerine imkân verir.

Borular esnek ve uzun olduklarından eskimiş veya hasar görmüş mevcut asbestli beton,

pik, PVC veya çelik boru hatlarının içinden kanal kazısına ihtiyaç duymadan geçilerek

hattın yenilenmesine imkân verir.

Ekleme işlemi olmaksızın deniz, göl ve dere altından geçiş yapılmasında kullanılır.

Boruların birleştirilmesinde gerekli ek sayısının az olması nedeniyle yerel basınç kayıpları

daha düşük olacaktır.

Alçak Yoğunluklu Polietilen boruların üretiminde PE 32 sınıfı (minimum gerekli dayanımı

MRS = 3.2 MPa) hammadde kullanmaktadır.

Borular genellikle siyah hammaddeden üretilmekte olup malzeme içinde iyi bir şekilde

dağılmış %2.5 oranında karbon siyahı içerdiğinden borunun güneş ışığına (UV) karşı

korunma özelliği mükemmelleştirilmiştir.

2.2.2 Sert PE BorularAlçak Yoğunluklu Polietilen kangal borularının yanında, içme suyu

ve kanalizasyon sistemleri için gereksinim duyduğu Yüksek

Yoğunluklu Polietilen borularını da üretmektedir.

Tüm dünyada içme suyu ve kanalizasyon sistemlerinde kullanımı

hızla yaygınlaşan Yüksek Yoğunluklu Polietilen boruları TS 418,

ISO 4427, pr EN 12202 ve ilgili diğer standartlara uygun olarak

üretilmektedir.

Kullanıcı isteğine bağlı olarak PE 80 ve PE 100 sınıfı

hammaddelerden üretilen yüksek Yoğunluklu Polietilen borular

düz boylarda üretilebildiği gibi, Ø 125 mm'ye kadar olan borular

kangal haline de getirilmektedir. Kangal borularda minimum

kangal çapı, boru çapının en az 20 katı kadar olması gerekmektedir.

7

Şekil 5: Sert PE borular

2.3 POLIETILEN BORULARIN BİRLEŞTİRİLMESİ

PE boruların birleştirilmesinde aşağıdaki yöntemler uygulanır.

2.3.1 Elektrofüzyon kaynağıBu teknik basit ve pahalı olmayan bir boru birleştirme yöntemidir. Elektrofüzyon kaynağıyla Ø20 mm -

Ø110 mm arası boruların birleştirilmesi başarıyla yapılır. Ayrıca bu teknik uygulanarak ana borudan

çıkışlar almak mümkündür. Bu yöntem daha çok tamir ve ulaşılması zor yerlerde PE boruların

birleştirilmesinde kullanılır.

2.3.2 Alın kaynağıElektrikle ısıtılan bir sıcak eleman kullanılarak birleştirilecek olan PE borusunun uçları aynı anda ısıtılır.

Daha sonra ısıtılıp eritilen uçlar birbirine belli bir basınç altında belli bir süre bastırılarak etkili bir

kaynak bağlantısı elde edilir. Bu teknik sayesinde Ø90 ile Ø400 mm arası boruların kaynağı başarılı bir

şekilde yapılabilmektedir.

Tekniğine uygun bir kaynak bağlantısı yapıldığında elde edilen kaynak bölgenin direnci ana borunun

direnci ile eşdeğer olacaktır. Bunların dışında daha az yaygın olan Flanşlı ve Muflu birleştirme

metotları da kullanılmaktadır.

3. KAYNAKLARBu araştırmanın hazırlanmasında aşağıdaki internet sitelerindeki bilgilerden faydalanılmıştır.

http://www.boru.com.tr

http://www.faberrobu.com

http://www.hakan.com.tr

http://www.pakplast.com.tr

http://www.pipelife.com.tr

http://www.plasticpipe.org

http://www.polypipeinc.com/

http://www.wikipedia.org/

http://www.zirveplast.com.tr

8