מבוא
צנרת HDPE (High-Density Polyethylene) היא אחת מצורות הצנרת הנפוצות והאמינות ביותר בתעשייה המודרנית. החומר מתאפיין בצפיפות גבוהה, גמישות יחסית, עמידות גבוהה לשחיקה ולכימיקלים, ואורך חיים ארוך מאוד בתנאי שטח קשים.
מהנדסים בוחרים ב־HDPE בעיקר בפרויקטים של הולכת מים, מערכות תשתית, קווי ביוב, מערכות השקיה ותחומים נוספים שבהם נדרשים שילוב של עמידות מכאנית גבוהה, התקנה פשוטה ויכולת תפקוד בסביבה חיצונית מאתגרת.
מאפיינים טכניים
הטבלה הבאה מציגה נתונים אופייניים של HDPE:
| פרמטר | ערך טיפוסי | יחידות |
|---|---|---|
| צפיפות | 0.94-0.96 | g/cm³ |
| חוזק מתיחה | 25-30 | MPa |
| מקדם התפשטות תרמית ליניארית α | 0.15-0.20 | mm/m·K |
| טמפרטורת שירות רציף בלחץ | עד 60 | °C |
| חשיפה קצרה ללא לחץ | עד כ־82 | °C |
צנרת HDPE מתאימה במיוחד לסביבות חיצוניות: היא שומרת על גמישות בטמפרטורות נמוכות, ולכן אינה נסדקת גם באקלים קר, אך יש לה מגבלת עבודה בטמפרטורות גבוהות יחסית.
קטרים ודרגות לחץ
צנרת HDPE זמינה במגוון רחב של קטרים, החל מ־DN20 ועד DN1200, ובדרגות לחץ שונות (PN6-PN25).
| קוטר חיצוני (DN) | עובי דופן - PN10 | עובי דופן - PN16 |
|---|---|---|
| 32 מ"מ | 3.0 מ"מ | 4.4 מ"מ |
| 90 מ"מ | 8.2 מ"מ | 13.4 מ"מ |
| 160 מ"מ | 14.6 מ"מ | 23.2 מ"מ |
| 400 מ"מ | 36.3 מ"מ | 58.8 מ"מ |
צנרת בקטרים גדולים נפוצה במיוחד בפרויקטי מים ותשתיות עירוניות.
עמידות כימית
HDPE מתאפיין בעמידות גבוהה מול מגוון רחב של חומצות, בסיסים ומלחים, אך רגיש יחסית לממסים ארומטיים והלוגנים.
| כימיקל | ריכוז טיפוסי | טמפ' עבודה | עמידות |
|---|---|---|---|
| חומצה חנקתית | 30% | עד 50°C | טובה |
| חומצה גופרתית | 30% | עד 50°C | טובה |
| סודה קאוסטית | 20% | עד 60°C | מצוינת |
| כלור חופשי | - | עד 25°C | נמוכה |
| טולואן / בנזין | - | טמפ' חדר | לא מומלץ |
שחיקה ועמידות מכאנית
אחד היתרונות הגדולים של HDPE הוא עמידותו לשחיקה. בדיקות מראות שהוא עמיד בכ־15% יותר מ־PP תחת תנאי זרימה עם חלקיקים:
| חומר | שחיקה יחסית לאחר 1000 שעות |
|---|---|
| HDPE | 85% |
| PP | 100% (בסיס להשוואה) |
| PVC | 140% |
תוצאה זו הופכת את HDPE למועדף במערכות הולכת מים עם חול, משקעים או סחף.
טמפרטורות עבודה
צנרת HDPE מתאימה לעבודה רציפה בין -20°C ל־60°C. בטווח זה היא שומרת על גמישות, ולכן מתאימה מאוד להתקנות חוץ גם במזג אוויר קר. בטמפרטורות גבוהות יותר הצנרת מתחילה לאבד מחוזקה, ולכן לא מתאימה למערכות מים חמים לאורך זמן.
התקנה וחיבורים
צנרת HDPE ניתנת להתקנה באמצעות:
- ריתוך שקצה לקצה (Butt Welding) - השיטה הנפוצה בקטרים גדולים.
- ריתוך חשמלי (Electrofusion) - מקנה חיבור מדויק ועמיד.
- מצמדים מכאניים - מתאימים להתקנות זמניות או תיקונים מהירים.
בפרויקטים גדולים מקובל לשלב מכונות ריתוך אוטומטיות להבטחת איכות אחידה לאורך המערכת.
יישומים בתעשייה
צנרת HDPE משמשת בעיקר ב:
- מערכות מים עירוניות ותעשייתיות
- קווי ביוב וניקוז
- מערכות השקיה חקלאיות
- תחנות שאיבה ותשתיות אנרגיה
- תעשיות כימיות עם נוזלים קורוזיביים בטמפ' נמוכה
יתרונות מרכזיים
- עמידות גבוהה לשחיקה ונזקים מכאניים
- גמישות מצוינת בטמפרטורות נמוכות
- משקל נמוך והתקנה פשוטה
- עלות משתלמת בפרויקטי תשתית רחבי היקף
- עמידות טובה לכימיקלים רבים
השוואה בין סוגי צנרת תעשייתית
| פרמטר | PP (פוליפרופילן) | PVC (פוליוויניל כלוריד) | HDPE (פוליאתילן בצפיפות גבוהה) | PVDF (פוליווינילידן פלואוריד) | מתכת (נירוסטה / פלדה) |
|---|---|---|---|---|---|
| טמפ' עבודה רציפה | 0-90°C | 0-60°C | -20-60°C | -40-140°C | עד 200°C+ |
| עמידות כימית | מצוינת | טובה | טובה מאוד | מצוינת | טובה אך רגישה לקורוזיה |
| חוזק מכאני | בינוני | בינוני | גבוה יחסית | גבוה מאוד | גבוה מאוד |
| משקל | קל | קל | קל מאוד | בינוני | כבד |
| התקנה | קלה, ריתוך/הברגה | קלה, הדבקה/הברגה | קלה, ריתוך/הברגה | דורשת ציוד מתקדם | מורכב, ריתוך מתכתי |
| עלות | נמוכה | נמוכה מאוד | נמוכה | גבוהה | גבוהה מאוד |
| אורך חיים | 25-30 שנה | 15-20 שנה | 25-30 שנה | 30+ שנה | 30+ שנה |
| רגישות UV | בינונית | גבוהה מאוד | גבוהה מאוד | נמוכה | נמוכה |
סיכום
צנרת HDPE היא פתרון מצוין למהנדסים בתכנון מערכות מים, ביוב ותשתיות מורכבות. היא משלבת גמישות מכאנית, עמידות לשחיקה, התקנה פשוטה ועלות תחרותית - לצד אמינות לאורך עשרות שנים.
