اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی

از: مهندس اسماعیل هدایتی (شرکت انعطاف صانع)

 

مقدمه

یکی از خصوصیات فیزیکی فلزات، تغییر ابعاد در اثر تغییرات درجه حرارت می‌باشد. همین امر موجب می‌شود که در سیستم های لوله کشی در اثر تغییرات درجه حرارت ناشی از سیال عبوری و یا محیط، تنش های طولی نسبتاً بزرگی به سیستم اعمال گردد. یکی از راه های حذف این تنش استفاده از اتصالات انبساطی یا انعطاف‌پذیر می‌باشد. این اتصالات بر اساس مواد به کار رفته در ساخت آنها بسیار متنوع اند مانند: اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی (لرزه گیر لاستیکی)، اتصالات
انعطاف‌پذیر فلزی (اتصالات آکاردئونی)، اتصالات انعطاف‌پذیر تفلونی (PTFE) و… آنچه که در ایران عموماً در سیستم های لوله کشی استفاده می‌گردد، اتصالات
انعطاف‌پذیر لاستیکی و آکاردئونی است که متأسفانه در اکثر موارد به درستی انتخاب نمی‌شوند. در این مقاله به پانزده مزیت استفاده از اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی نسبت به آکاردئونی اشاره می‌گردد. این نکته قابل ذکر است که تنها در مواردی نمی‌توان اتصالات لاستیکی را به کار برد که درجه حرارت بالا باشد و چون عموماً در سیستم های تهویه مطبوع درجه حرارت بسیار بالا نیست بنابراین به راحتی می‌توان از اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی استفاده نمود.

مزایای استفاده از اتصالات انعطاف پذیر لاستیکی

1-عدم ایجاد شکستگی ناشی از خستگی

عموماً اتصالات آکاردئونی فقط چند هزار سیکل را تحمل می‌کنند؛ در حالی که اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی در حداکثر دما و فشار کاری بیش از پنجاه هزار سیکل کامل را بدون شکست تحمل می‌نمایند.

2-عدم ایجاد خستگی ارتعاشی

معمولاً اتصالات فلزی تحت تأثیر ارتعاشات شدید می‌شکنند خصوصاً اگر سرعت سیال بسیار زیاد باشد. مشخصات این نوع شکت ایجاد ترک هایی بر روی سطح خارجی اتصال است اغلب به منظور جلوگیری از آسیب دیدن اتصالات فلزی در این موارد از لایزهای ویژه جذب ارتعاش استفاده می‌گردد. در حالی که اگر از اتصال انعطاف‌پذیر لاستیکی استفاده شود نیازی به این تدابیر نیست زیرا الاستومرهای به کار رفته در این اتصالات دارای خاصیت ارتجاعی بوده و به صورت جاذب ارتعاش عمل می‌نمایند؛ بنابراین خطرات ناشی از شکست ارتعاشی از بین می‌رود.

3-عدم ایجاد خوردگی تنشی

در مواردی که از اتصالات فلزی استفاده شود و به طور همزمان تنش استاتیکی و سیال خورنده وجود داشته باشد، (استینلس استیل) در معرض ترک‌های بین دانه‌ای و شکست احتمالی ناشی از خوردگی تنشی قرار می‌گیرد. اما اتصالات لاستیکی در معرض شکست ناشی از خوردگی تنشی قرار نمی‌گیرند زیرا انعطاف‌پذیری و ساختمان الاستیک آنها قابلیت جذب تنش را دارد.

4- مقاومت بالا در مقابل زنگ زدگی و خورندگی

ساختمان منولوگونی و ضخامت کم اتصالات فلزی (بین ۰/۲ میلی‌متر تا حدود ۳ میلی‌متر) موجب می‌شود تا این اتصالات در مقابل خوردگی و زنگ‌زدگی آسیب‌پذیر گردند.
در برخی موارد که سیال عبوری از اتصال آکاردئونی فلزی دارای غلظت و سایندگی زیاد بوده مشاهده گردیده است که این اتصالات در عرض چند هفته تخریب شده‌اند. استفاده از لایر (غلاف داخلی) در چنین مواردی از تخریب زودهنگام جلوگیری می‌کند، ولی استفاده از مناسب‌ترین غلاف فقط می‌تواند زمان شکست را به تأخیر بیاندازد؛ اما اتصالات لاستیکی در مقابل خوردگی و زنگ‌زدگی بسیار مقاوم بوده و قادرند سال‌ها بدون مشکل کار کنند.

5-مقاومت در مقابل تخریب خارجی

اتصالات آکاردئونی فلزی به دلیل ساختمان شکننده و دیواره نازک به راحتی می‌توانند دچار تخریبی شوند که قبل از نصب یا در ضربات ناگهانی ناشی از بی‌دقتی‌های معمول در محیط اطراف به وجود می‌آید؛ در حالی که در اتصالات لاستیکی به دلیل خاصیت الاستیک، ضربات ناگهانی عیناً از سطح برگردان می‌شوند و هیچ‌گونه آسیبی نمی‌زنند.

6-مقاومت در مقابل خوردگی الکترونیکی

اتصالات انعطاف‌پذیر فلزی بر روی سطوح تماس فلزات غیر مشابه توسط خوردگی الکترولیتی آسیب می‌بینند مگر آنکه این سطوح تماس توسط واشرهای غیرهادی جدایی گردند. اما اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی توسط خوردگی الکترولیتی آسیب نمی‌بینند و نیازی هم به واشر ندارند زیرا فصل مشترک لاستیک – فلز اتصال و فلج به عنوان سد در مقابل الکترولیت عمل می‌کند. در واقع اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی در بعضی موارد به عنوان عایق بین لوله و تجهیزات از منظور جلوگیری از الکترولیز استفاده می‌شوند.

7-مقاومت در مقابل شوک‌های بزرگ

اصولاً فلز شکننده بوده و دارای محدودیت طبیعی از نظر قابلیت ارتجاعی و جهندگی می‌باشد. زمانی که اتصال آکاردئونی فلزی در معرض لرزش‌های ناشی از شوک‌های هیدرولیک شدید، پدیده کاویتاسیون در خروجی پمپ یا تغییرات بسیار زیاد حرارت هوای بیرون و یا سیالی که پمپ می‌شود، قرار می‌گیرد به طور ناگهانی و بدون علامت قبلی می‌شکند. اما الاستومر به کار رفته در ساختار اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی موجب می‌گردد که اتصال، چنین شوک‌هایی را به خوبی جذب کند و ضربات ناگهانی و حرکات زیاد که سبب تخریب می‌شوند را تحمل نماید.

8-قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتر در فضای کوچک‌تر

در مقایسه با اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی، نوع فلزی نیاز به فضای بیشتری برای نصب دارد و اگر کم حجم باشد نمی‌تواند انعطاف‌پذیری خوبی داشته باشد. اتصالات فلزی با مقدار بسیار کمی پیچش می‌شکنند اما اتصال لاستیکی حتی با دارا بودن طول کم به دلیل ساختمان ارتجاعی مواد تشکیل دهنده آن، می‌تواند حرکت پیچشی بیشتری را تحمل نماید.

9-تحمل همزمان حرکت محوری و جانبی

در بسیاری از موارد به منظور استفاده از اتصالات فلزی جهت تحمیل همزمان حرکت محوری و جانبی باید اینگونه اتصالات به طور خاص طراحی شوند در صورتی که اتصالات لاستیکی می توانند حرکت های محوری و جانبی را به طور همزمان تحمل نمایند.

10-عدم نیاز به غلاف داخلی

در اتصالات فلزی زمانی که سرعت جریان سیال بسیار زیاد بوده یا سیال سایندگی بالا داشته باشد غالبا از غلاف های داخلی محافظ استفاده میگردد. این غلاف ها به منظور جلوگیری از خوردگی (سایش) سریع بدنه که بسیار نازک می‌باشد و همچنین جلوگیری از اغتشاش جریان که به دلیل کنگره‌ای بودن اتصال به وجود می‌آید و اثرات زیان‌باری دارد، استفاده می‌شود. اما اتصالات لاستیکی به دلیل الاستومر به کار رفته در ساختار آنها نیازی به غلاف داخلی ندارند.

11- عایق صوتی بهتر

گرچه اتصال انبساطی فلزی در صورتی که مناسب طراحی گردد می‌تواند انتقال ارتعاش قابل رویت را کمتر نماید ولی در هر صورت موجب انتقال صدای ناهنجار و ناخوشایندی خواهد شد. اتصالات انبساطی لاستیکی عمدتاً ارتعاشات نامطلوب را در سیستم لوله کشی کاهش می‌دهند زیرا ترکیب الاستومری اتصال به عنوان ضربه گیر عمل کرده و درصد بالایی از صدا و لرزش ایجاد شده را جذب می‌نماید.

12- انتخاب الستومر

با توجه به صنایع مدرن، جهت تولید اتصالات انبساطی فلزی به انواع مختلفی از آلیاژهای محدود فلزی نیاز می‌باشد که به آسانی قابل دسترس نیستند؛ در صورتی که اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی را با انتخاب الاستومرها و ترکیب مواد اولیه لاستیک که به آسانی قابل دسترسند، می‌توان در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی استفاده نمود.

13-عدم نیاز به تعمیرات

برخی از اتصالات انعطاف‌پذیر فلزی برای عملکرد رضایت بخش باید مرتباً سرویس شوند که به طور معمول دستورالعمل آن شامل تعویض گسکت (واشر) و آب‌بندی مجدد آن می‌باشد که هر دو موجب صرف هزینه زیاد می‌گردد؛ در حالی که اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی نیازی به واشر نداشته و هرگز دوباره آب‌بندی نمی‌شوند. در واقع آنها در تمام طول عمر مفیدشان نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند.

14-سبکی و آسانی حمل

اتصالات انعطاف‌پذیر فلزی ممکن است بسیار بزرگ و سنگین بوده و برای حمل و نقل نیاز به تجهیزات خاص داشته باشند؛ در حالی که اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی سبک و کم حجم بوده و آسان‌تر نصب می‌شوند و به راحتی و بدون نیاز به تجهیزات خاص قابل حمل و نصب می‌باشند.

15-فضای کم مورد نیاز جهت نصب

اتصالات انعطاف‌پذیر فلزی، حجم لوله و لوپ‌ها در خطوط لوله فضای بیشتری را نسبت به اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی که همان کارایی را داشته باشند اشغال می‌کنند. در تمامی موارد، اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی در فضای کمتر کارایی بهتری دارند.

کارکرد بهتر با هزینه کمتر

در بیشتر موارد زمانی که قیمت خرید، هزینه نصب و نیازمندی‌های تعمیر و نگهداری و نیز عمر مفید و هزینه‌های درازمدت در نظر گرفته شوند، استفاده از اتصالات انعطاف‌پذیر لاستیکی در مقایسه با انواع فلزی مقرون به صرفه خواهد بود.