නවීන නල මාර්ග ඉංජිනේරු විද්යාවෙහි පොලිඑතිලීන් පයිප්ප (PE පයිප්ප) බහුලව භාවිතා වේ. ඔවුන්ගේ අද්විතීය ව්යුහාත්මක සැලසුම ඔවුන්ගේ විශිෂ්ට භෞතික ගුණාංග සහ දිගු-විශ්වසනීයත්වය තීරණය කරයි. අන්වීක්ෂීය අණුක සැකැස්මේ සිට මැක්රොස්කොපික් අන්තර් ස්ථර ව්යුහය දක්වා, පොලිඑතිලීන් පයිප්පවල ව්යුහය බහු ස්ථරවලට බෙදිය හැකි අතර, ඒ සෑම එකක්ම අවසාන කාර්ය සාධනය කෙරෙහි තීරණාත්මක බලපෑමක් ඇති කරයි.
I. අණුක මට්ටමේ මූලික ව්යුහය
පොලිඑතිලීන් පයිප්පවල මූලික ද්‍රව්‍යය වන්නේ එතිලීන් මොනෝමර්වල බහුඅවයවීකරණ ප්‍රතික්‍රියාව මගින් සාදන ලද තාප ප්ලාස්ටික් බහු අවයවික සංයෝගයක් වන පොලිඑතිලීන් (PE). විවිධ බහුඅවයවීකරණ ක්‍රම සහ අණුක දාම සැකැස්ම මත පදනම්ව, පොලිඑතිලීන් අඩු-ඝනත්ව පොලිඑතිලීන් (LDPE), මධ්‍යම-ඝනත්ව පොලිඑතිලීන් (MDPE) සහ අධි-ඝනත්ව පොලිඑතිලීන් (HDPE) ලෙස බෙදිය හැකිය. ඒවා අතර, HDPE, එහි තදින් ඇසුරුම් කරන ලද අණුක දාම සහ ඉහළ ස්ඵටිකතාවයක් නිසා, ප්රධාන ධාරාවේ පයිප්ප සඳහා වඩාත් කැමති ද්රව්ය බවට පත්ව ඇත.
අණුක මට්ටමේදී, HDPE හි රේඛීය දිගු{0}}දාම ව්යුහය වැන් ඩර් වෝල්ස් බල හරහා ඉහළ අනුපිළිවෙලක් ඇති ස්ඵටික කලාප සාදයි, අස්ඵටික කලාප ස්ඵටික කලාප අතර අවකාශය පුරවයි. ස්ඵටික හා අස්ඵටික කලාපවල මෙම සහජීවනය පොලිඑතිලීන් පයිප්ප හොඳ දෘඪතාව (ස්ඵටික කලාප වලින්) සහ දෘඪතාව (අරූපී කලාප වලින්) ලබා දෙයි. තවද, අණුක දාමයේ ඇති -ධ්‍රැවීය නොවන කාණ්ඩ එයට අතිශයින් ඉහළ රසායනික ස්ථායීතාවයක් ලබා දෙන අතර, විවිධ අම්ල සහ ක්ෂාර විඛාදන මාධ්‍යයන්ට ඔරොත්තු දීමට එයට හැකි වේ.
II. නල බිත්තියේ ක්ෂුද්ර ව්යුහාත්මක ලක්ෂණ
අන්වීක්ෂීය නිරීක්ෂණයකින් හෙළි වන්නේ පොලිඑතිලීන් පයිප්පයක බිත්තිය සම්පූර්ණයෙන්ම සමජාතීය නොවන නමුත් ක්ෂුද්ර-ප්‍රාදේශීය අවධි බෙදාහැරීම් වලින් සමන්විත බවයි. සැකසුම් ශිල්පීය ක්‍රම පාලනය කිරීමෙන් (නිස්සාරණ උෂ්ණත්වය සහ සිසිලන අනුපාතය වැනි), නිෂ්පාදකයන්ට නල බිත්තියේ ස්ඵටිකතාවය සහ දිශානතිය සකස් කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහළ-අනුපාත දිගු කිරීමේ ක්‍රියාවලීන් මඟින් අණුක දාම අක්ෂීයව දිශානතියට පත් කළ හැකි අතර එමඟින් පයිප්පයේ පරිධිය ආතන්ය ශක්තිය වැඩි දියුණු කරයි.
පොලිඑතිලීන් පයිප්පවල පාරිසරික ආතති ඉරිතැලීම් (ESCR) ප්රතිරෝධය එහි අන්වීක්ෂීය දෝෂ පාලනය කිරීමට සමීපව සම්බන්ධ වන බව සඳහන් කිරීම වටී. නිෂ්පාදනයේදී ධාන්‍ය සීමාවේ දුර්වලතා හෝ ඔක්සිකාරක දිරාපත්වීමේ ප්‍රදේශ පැවතීම දිගු-කාලීන පීඩනය යටතේ හෝ රසායනික විඛාදනයට ලක්වීම යටතේ නළය ඉරිතලා යාමට හේතු විය හැක. එබැවින්, උසස්-ගුණාත්මක PE පයිප්ප සාමාන්‍යයෙන් කුඩා ප්‍රතිඔක්සිකාරක සහ කාබන් කළු (උදා, 2%–3% සාන්ද්‍රණය) පාරජම්බුල කිරණවලින් ආරක්ෂා කිරීමට සහ වයසට යෑම ප්‍රමාද කිරීමට සහ ඒකාකාරව විසිරුණු කාබන් කළු අංශු හරහා ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණය වළක්වයි.
III. මැක්රොස්කොපික් අන්තර් ස්ථර ව්යුහය නිර්මාණය
නවීන පොලිඑතිලීන් පයිප්ප බොහෝ දුරට විවිධ යෙදුම් අවස්ථා වල අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා බහු-ස්ථර සංයුක්ත ව්‍යුහයන් වේ. සාමාන්‍ය තට්ටු තුනේ{2}}ව්‍යුහයකට ඇතුළත් වන්නේ:
1. අභ්යන්තර ස්තරය: ප්රවාහනය කරන ලද මාධ්යය සමඟ සෘජුවම ස්පර්ශ වන අතර, ඉහළ සුමට (දියර ප්රතිරෝධය අඩු කිරීමට) සහ රසායනික ප්රතිරෝධය අවශ්ය වේ. සමහර පයිප්ප බැක්ටීරියා වර්ධනයට බාධා කිරීම සඳහා මෙම ස්ථරයේ ප්රතිබැක්ටීරීය මාස්ටර්බැච් ඇතුළත් වේ.
2. මැද ස්ථරය (විකල්ප): දෘඪතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වීදුරු කෙඳි හෝ නැනෝ ෆිලර් එකතු කිරීම හෝ විද්යුත් චුම්භක ආවරණ සඳහා ලෝහ කේබල් කාවැද්දීම වැනි පයිප්පයේ සමස්ත කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමට භාවිතා කරයි.
3. පිටත ස්තරය: ආරක්ෂාව කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි, සාමාන්‍යයෙන් කාබන් කළු (UV ප්‍රතිරෝධී) සහ බලපෑම් විකරණකාරක (එතිලීන්-වයිනයිල් ඇසිටේට් කෝපොලිමර් EVA වැනි) වැඩි ප්‍රතිශතයක් අඩංගු වන අතර, භූමියේ පදිංචි වීම හෝ බාහිර බලපෑම් නිසා සිදුවන හානිය වැළැක්වීමට.
විශාල-විෂ්කම්භය සහිත පොලිඑතිලීන් පයිප්ප (උදා, DN600 සහ ඉහළ) සඳහා "රැලි සහිත පයිප්ප" ව්‍යුහයක් ද භාවිතා කළ හැක-ආවර්තිතා අවතල-උත්තල හැඩතල හරහා නල බිත්තියේ නම්‍යතාවය වැඩි කිරීම, පීඩන ප්රතිරෝධය පවත්වා ගනිමින් ද්රව්ය භාවිතය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.
IV. සම්බන්ධතා ව්‍යුහයන්ගේ ඉංජිනේරුමය අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව පොලිඑතිලීන් පයිප්පවල සම්බන්ධතා ක්‍රම (බට් ෆියුෂන් සහ ඉලෙක්ට්‍රෝෆියුෂන් සොකට් වැනි) ඒවායේ ව්යුහාත්මක සැලසුමට ගැඹුරින් සම්බන්ධ වේ. තාප බන්ධන බන්ධනය රඳා පවතින්නේ ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී නල කෙළවරේ ඇති අණුක දාම නැවත-විසරණය කිරීම මත වන අතර එමඟින් හොඳ තාප ස්ථායීතාවයක් සහ ද්‍රවශීලතාවක් සහිත අමුද්‍රව්‍ය අවශ්ය වේ. Electrofusion උපාංග ඇතුළත ප්රතිරෝධක වයර් තැන්පත් කර ඇත; ශක්තිසම්පන්න වූ විට, පයිප්ප හා සවි කිරීම් අතර ස්පර්ශක පෘෂ්ඨය දේශීයව උණු වී, ස්ථිර මුද්රාවක් සාදයි. මෙම "ව්යුහය ක්‍රියාකාරීත්වය" සැලසුම් සංකල්පය සම්ප්‍රදායික ලෝහ පයිප්පවල මුද්‍රා තැබීමේ අවශ්‍යතාවය ඉවත් කරයි, කාන්දු වීමේ අවදානම අඩු කරයි.
පොලිඑතිලීන් පයිප්පවල ව්යුහය ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්රධාන වාහකය වේ-අණුක දාමවල ක්‍රමානුකූලව ගොඩගැසීමේ සිට මැක්රොස්කොපික් බහු{1}}ස්ථර සංයුක්ත සැලසුම දක්වා, සෑම විස්තරයක්ම කල්පැවැත්ම, ආරක්ෂාව සහ ආර්ථිකය අතර සමතුලිතතාවයක් සපයයි. ද්රව්ය විද්‍යාවේ දියුණුවත් සමඟ, අනාගත ෙපොලිඑතිලීන් පයිප්පවල ව්යුහය තවදුරටත් ප්‍රශස්ත කරනු ඇත, නිදසුනක් ලෙස, නැනෝකොම්පොසිට් තාක්‍ෂණය හරහා ශක්තිය-ට-බර අනුපාතය වැඩි දියුණු කිරීමෙන් හෝ සේවා කාලය දීර්ඝ කිරීම සඳහා ස්වයං-සුව කිරීමේ ක්‍රියාකාරී ස්ථර සංවර්ධනය කිරීමෙන්. මෙම ව්යුහාත්මක මූලධර්ම අවබෝධ කර ගැනීම ඉංජිනේරු තේරීමේ පදනම පමණක් නොව නල මාර්ග තාක්‍ෂණයේ නව්‍යකරණයන් සඳහා ප්රධාන ආරම්භක ලක්ෂ්‍යයක් ද වේ.
