اتصالات تزریقی پلی اتیلن

اتصالات تزریقی پلی اتیلن به قطعاتی گفته می‌شود که به کمک دستگاه‌های تزریق پلاستیک (Injection Molding) و قالب‌های فولادی مخصوص، از جنس پلی اتیلن تولید می‌شوند. در این فرآیند، گرانول‌های پلی اتیلن (معمولا از نوع HDPE100) حرارت داده شده و به صورت مذاب تحت فشار زیاد به داخل قالب تزریق می‌شوند تا شکل اتصال مورد نظر (مانند زانو، سه‌راهی، تبدیل و غیره) را به خود بگیرند. پس از تزریق و پر شدن قالب، با سیستم خنک‌کننده آب، قطعه سرد و جامد شده و سپس از قالب خارج می‌گردد. نتیجه این فرآیند، اتصالی یکپارچه و بدون درز جوش داخلی است که مستقیما آماده استفاده در خط لوله می‌باشد.

اتصالات تزریقی یکی از زیرمجموعه‌های اتصالات جوشی پلی اتیلن محسوب می‌شوند و به صورت گسترده در شبکه‌های لوله‌کشی پلی اتیلن کاربرد دارند. این اتصالات از پیش به شکل نهایی تولید شده و برای نصب آن‌ها از روش جوشکاری لب به لب (بات فیوژن) بهره گرفته می‌شود. استاندارد DIN 16963 (شامل 15 بخش تخصصی) یکی از مراجع اصلی طراحی و تولید این نوع اتصالات است که جزئیات فنی مربوط به ابعاد و الزامات ساخت اتصالات پلی اتیلن را تشریح می‌کند. به طور کلی، اتصالات تزریقی پلی اتیلن به دلیل تولید صنعتی انبوه، ابعاد یکنواخت و آماده به کار، از رایج‌ترین انواع اتصالات پلی اتیلن در پروژه‌های مختلف هستند.

با این حال، باید توجه داشت که اتصالات تزریقی پلی اتیلن محدودیت‌هایی نیز دارند. به طور معمول، استفاده از آن‌ها در اقطار بسیار بزرگ یا در خطوط با فشار و دمای بسیار بالا توصیه نمی‌شود. دلیل این امر آن است که در سایزهای بزرگ، تهیه قالب تزریق و تولید قطعه با کیفیت دشوار و پرهزینه است و احتمال وجود نقایص پنهان (مانند حفره‌های هوا در بافت اتصال) افزایش می‌یابد. بنابراین در پروژه‌هایی مانند سامانه‌های آتش‌نشانی یا خطوط انتقال سیالات با فشار و حرارت بالا، بیشتر از سایر روش‌های اتصال (مانند اتصالات دست‌ساز جوشی یا الکتروفیوژن) استفاده می‌گردد. در ادامه، به مزایا و کاربردهای اتصالات تزریقی و همچنین جنبه‌های فنی تولید و استانداردهای مرتبط با آن می‌پردازیم.

مزایای اتصالات تزریقی پلی اتیلن

اتصالات تزریقی پلی اتیلن به خاطر ویژگی‌های منحصر به فرد فرآیند تولیدشان، از چندین جهت نسبت به دیگر روش‌های اتصال لوله پلی اتیلن برتری دارند:

• ساختار یکپارچه و بدون درز جوش: بر خلاف برخی اتصالات جوشی دست‌ساز که در محل‌های جوش ممکن است پشته جوش (بید جوش) ایجاد شود، اتصالات تزریقی به صورت یکپارچه قالب‌گیری می‌شوند و داخل آن‌ها هیچ درز یا برآمدگی جوش وجود ندارد. این ساختار یک‌تکه علاوه بر استحکام مناسب، احتمال نشت را کاهش داده و از تجمع رسوبات در داخل اتصال جلوگیری می‌کند. سطح داخلی صاف این اتصالات مانع از گرفتگی و افت فشار در طول زمان می‌گردد.
• همگنی جنس اتصال با لوله: اتصالات تزریقی از جنس پلی اتیلن مشابه لوله‌ها ساخته می‌شوند و نیازی به استفاده از مواد دیگر برای ساخت اتصال نیست. به عبارت دیگر، جنس لوله و اتصال یکسان است و پیوستگی مواد باعث سازگاری کامل در هنگام جوشکاری و کارکرد بلندمدت می‌شود. (در بهترین حالت، لوله و اتصال از یک نوع مواد خام تولید می‌شوند تا یکپارچگی شبکه حفظ شود.)
• تنوع گسترده و آماده مصرف: یکی از مزایای برجسته اتصالات تزریقی، تنوع بسیار بالا در اشکال و سایزهای تولیدی است. تقریبا تمامی شکل‌های مورد نیاز در خطوط لوله (انواع زانوها، سه‌راهی‌ها، تبدیل‌ها، فلنج‌ها، درپوش‌ها و غیره) را می‌توان به روش تزریقی تولید کرد. این اتصالات در سایزهای پرکاربرد به صورت آماده در بازار موجودند و نیاز به ساخت سفارشی برای سایزهای معمول را برطرف می‌کنند. بدین ترتیب تامین اتصال مناسب برای پروژه به سرعت انجام می‌شود و تاخیرهای زمانی کاهش می‌یابد.
• سرعت تولید و عرضه بالا: فرآیند تولید اتصالات به روش تزریقی کاملا صنعتی و خودکار است. با داشتن قالب‌های مربوط به هر سایز و نوع اتصال، کارخانه می‌تواند در زمانی کوتاه تعداد زیادی اتصال را تولید کند. تولید انبوه باعث می‌شود امکان تحویل فوری اتصالات به مشتریان فراهم باشد، چرا که اتصالات پرفروش را می‌توان از پیش تولید و در انبار ذخیره کرد. این ویژگی در پروژه‌هایی که زمان‌بندی فشرده دارند، بسیار ارزشمند است.
• سبک‌وزن و نصب آسان: اتصالات پلی اتیلن تزریقی نسبت به برخی اتصالات دیگر وزن کمتری دارند که حمل‌ونقل و جابجایی آن‌ها را ساده‌تر می‌کند. همچنین به دلیل شکل‌دهی دقیق در قالب، این اتصالات معمولا ابعاد کاملا دقیقی دارند و به خوبی با لوله‌ها جفت می‌شوند. عملیات جوشکاری لب به لب این قطعات در محل پروژه نیز به سرعت و سهولت انجام می‌شود و نیازی به آماده‌سازی پیچیده نیست. در نتیجه سرعت نصب اتصالات تزریقی در پروژه بالاست و هزینه‌های اجرای شبکه را کاهش می‌دهد.
• مقاومت شیمیایی و دوام مناسب: پلی اتیلن موادی با مقاومت عالی در برابر خوردگی شیمیایی، زنگ‌زدگی و واکنش‌های الکتروشیمیایی خاک است. اتصالات تزریقی نیز از این ویژگی بهره‌مند بوده و در برابر طیف وسیعی از سیالات (آب آشامیدنی، فاضلاب، مواد شیمیایی کشاورزی و …) دچار خوردگی یا آسیب نمی‌شوند. همچنین اتصالات پلی اتیلن در برابر ارتعاشات و حتی زمین‌لرزه مقاوم‌اند و انعطاف‌پذیری ذاتی پلیمر، اتصالات را در برابر شکست ناشی از نشست زمین یا ضربه ناگهانی مقاوم می‌سازد. طول عمر این اتصالات بالا بوده و در صورت اجرای صحیح جوش، می‌توانند چندین دهه در سرویس باقی بمانند.
• قیمت مقرون‌به‌صرفه: به طور کلی هزینه تولید انبوه اتصالات تزریقی به ازای هر قطعه کمتر از روش‌های ساخت دستی است، چرا که اتلاف مواد کمتر بوده و سرعت تولید بالاتر است. در بازار نیز قیمت خرید اتصالات تزریقی نسبت به اتصالات دست ساز جوشی پایین‌تر است، لذا برای پروژه‌هایی با بودجه محدود انتخاب مناسبی به شمار می‌آیند. افزون بر این، هزینه نصب پایین (بدلیل سرعت اجرا و عدم نیاز به اتصالات مکانیکی اضافی) صرفه‌جویی کلی پروژه را به دنبال دارد.

با توجه به مزایای فوق، روشن است که چرا اتصالات تزریقی پلی اتیلن محبوبیت گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. البته در کنار این مزایا، محدودیت‌ها و معایبی نیز وجود دارد که در بخش‌های بعدی به آن‌ها اشاره خواهد شد، اما در کاربردهای مناسب، این اتصالات راهکاری ایده‌آل و اقتصادی برای اتصال لوله‌های پلی اتیلن محسوب می‌شوند.

کاربردها در صنایع مختلف

اتصالات تزریقی پلی اتیلن در طیف گسترده‌ای از صنایع و پروژه‌های زیرساختی به کار می‌روند. در ادامه به مهم‌ترین زمینه‌های کاربرد این اتصالات اشاره می‌کنیم:

• شبکه‌های انتقال و توزیع آب: یکی از اصلی‌ترین کاربردهای اتصالات تزریقی در خطوط آبرسانی شهری و روستایی است. برای اتصال لوله‌های پلی اتیلن در شبکه‌های آب شرب تحت فشار متوسط (معمولا تا 16 بار)، انواع زانو، سه‌راهی و تبدیل تزریقی به‌کار گرفته می‌شود. این اتصالات به دلیل آب‌بندی مناسب و عدم خوردگی، در شبکه‌های آب آشامیدنی عمر طولانی دارند. همچنین در خطوط انتقال آب کشاورزی و سیستم‌های آبیاری تحت فشار (مانند آبیاری قطره‌ای و بارانی) که معمولا قطر لوله‌ها کمتر از 90 میلی‌متر است، استفاده از اتصالات تزریقی ایده‌آل گزارش شده است. سبکی و نصب آسان این قطعات، اجرای سریع شبکه‌های آبیاری را میسر می‌کند.
• صنعت کشاورزی و آبیاری: در سامانه‌های آبیاری زمین‌های کشاورزی، باغ‌ها و فضاهای سبز، معمولا از لوله‌ها و اتصالات پلی اتیلن استفاده می‌شود. اتصالات تزریقی مانند انواع سه‌راهی و زانو در اندازه‌های کوچک و متوسط (مثلا 63 تا 125 میلی‌متر) برای انشعاب‌گیری و تغییر مسیر لوله‌های آبیاری بسیار متداول هستند. مقاومت شیمیایی این اتصالات در برابر کودها و سموم کشاورزی مزیت دیگر در این کاربرد است. همچنین، به علت قیمت مناسب، در پروژه‌های وسیع کشاورزی که تعداد زیادی اتصال نیاز است، گزینه اقتصادی به شمار می‌آیند.
• شبکه‌های فاضلاب و زهکشی: هرچند بسیاری از خطوط فاضلاب ثقلی نیاز به اتصالات با جوشکاری ندارند (بلکه از اتصالات واشردار استفاده می‌کنند)، اما در مواردی که لوله‌های پلی اتیلن تک‌جداره برای زهکشی یا فاضلاب تحت فشار استفاده شوند، اتصالات تزریقی گزینه مناسبی هستند. به علاوه، برای اتصال لوله‌های دوجداره کاروگیت (مثلا اتصال لوله دوجداره به لوله تک‌جداره پلی اتیلن) می‌توان از قطعات تزریقی مخصوص مانند تبدیل‌های دوجداره به تکجداره و کوپلرها استفاده کرد. شرکت‌های تولیدی، این نوع اتصالات خاص را جهت استفاده در سیستم‌های فاضلاب دوجداره طراحی کرده‌اند تا انتقال سیال بین لوله‌های ساختار متفاوت به خوبی انجام شود.
• صنعت گاز (در موارد محدود): در شبکه‌های گازرسانی پلی اتیلن، معمولا از اتصالات الکتروفیوژن یا جوشی دست‌ساز که دارای استانداردهای ویژه گاز هستند استفاده می‌گردد. اتصالات تزریقی به علت محدودیت در تحمل تنش‌های بسیار بالا کمتر در خطوط اصلی گاز به‌کار می‌روند. با این وجود برای خطوط فشار پایین یا انشعابات کوچک گاز (مثلا زیر 4 بار و سایزهای کم)، برخی اتصالات تزریقی که مطابق استاندارد گاز (مانند ISO 4437) تولید شده‌اند ممکن است استفاده شوند. به طور کلی در صنایع نفت و گاز حساسیت بالا بوده و هر جزئی باید دارای تاییدیه‌های مخصوص باشد، لذا کاربرد اتصالات تزریقی در این حوزه محدود و مشروط به رعایت الزامات سخت‌گیرانه است.
• صنایع معدنی و انتقال دوغاب: پلی اتیلن به دلیل مقاومت سایشی خوب، در خطوط انتقال دوغاب معادن (دوغاب آب و مواد معدنی) نیز کاربرد دارد. برای اتصال لوله‌های پلی اتیلن در این خطوط، اتصالات تزریقی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، خصوصا در سایزهای متوسط. اما اگر فشار پمپ‌های انتقال بسیار بالا باشد، ممکن است از روش‌های اتصال فلنجی (ترکیب پلی اتیلن و رینگ فلزی) بهره گرفته شود. برخی فلنج‌های پلی اتیلن تزریقی به همراه رینگ‌های فولادی تقویت‌شده، برای این منظور در بازار موجودند.
• کاربردهای عمومی دیگر: هر جا لوله پلی اتیلن تک‌جداره تحت فشار یا نیاز به جوش وجود داشته باشد، اتصالات تزریقی نیز حضور دارند. از شبکه‌های اطفا حریق در باغ‌ها و پارک‌ها (با فشار متوسط) گرفته تا سیستم‌های لوله‌کشی موقت در کارگاه‌ها و معادن، همواره در صورت تناسب شرایط کاری، این اتصالات انتخاب اول به شمار می‌آیند. البته مجددا تاکید می‌شود در سیستم‌های حساس مانند لوله‌کشی آتش‌نشانی با فشار بالا یا خطوط اصلی انتقال آب شهری با اقطار بزرگ، بهتر است سراغ روش‌هایی با ضریب اطمینان بالاتر رفت. ترکیب دانش مهندسی و شناخت محدودیت‌های هر نوع اتصال، باعث می‌شود در هر صنعت از مناسب‌ترین اتصال استفاده شود.

روش‌های تولید و فرآیند تزریق

فرآیند تولید اتصالات تزریقی پلی اتیلن به دلیل نیاز به تجهیزات پیشرفته و دانش فنی، نسبت به برخی دیگر از روش‌های تولید اتصالات پیچیده‌تر اما بسیار دقیق‌تر است. برای تولید این اتصالات، به سه عنصر اساسی نیاز است: مواد اولیه پلی اتیلن (گرانول HDPE)، دستگاه تزریق پلاستیک و قالب فولادی مخصوص هر قطعه.

• مواد اولیه و آماده‌سازی: مواد اولیه معمول برای اتصالات تزریقی، گرانول‌های HDPE100 (پلی اتیلن چگالی بالا گرید لوله) است. در حالت ایده‌آل، باید از گرید ویژه Injection Molding استفاده شود که فرمولاسیون آن برای فرآیند تزریق بهینه شده است. اما در ایران به دلیل محدودیت تامین، بیشتر تولیدکنندگان از همان مواد گرید اکستروژن (مورد استفاده در تولید لوله) بهره می‌گیرند. این امر ممکن است ظاهر سطحی اتصال را کمی تحت تاثیر قرار دهد (اتصالات تزریقی تولید شده با مواد اکستروژن معمولا سطحی زبرتر یا با جزئیات کمتر دارند)، اما بر کیفیت مکانیکی و کارایی اتصال تاثیر منفی قابل توجهی ندارد. مواد اولیه پلی اتیلن ممکن است به صورت خودرنگ مشکی (حاوی مستربچ مشکی از پتروشیمی) یا به شکل طبیعی (بی‌رنگ) تهیه شوند که در صورت دوم، تولیدکننده هنگام فرایند تزریق به مواد بی‌رنگ مقدار معینی مستربچ مشکی می‌افزاید تا اتصال نهایی مشکی و مقاوم در برابر UV باشد. یکنواختی اختلاط مستربچ با پلیمر خام اهمیت دارد، زیرا توزیع مناسب دوده (کربن سیاه) در ساختار پلی اتیلن برای مقاوم‌شدن در برابر نور خورشید و افزایش عمر محصول ضروری است.
• دستگاه تزریق پلاستیک: دستگاه تزریق مورد استفاده برای ساخت اتصالات پلی اتیلن شامل دو بخش اصلی است: واحد بستن قالب و واحد تزریق مواد. در بخش اول، قالب فولادی که از دو کفه تشکیل شده، با نیروی هیدرولیکی به هم چفت می‌شود و محفظه‌ای بسته به شکل قطعه مورد نظر ایجاد می‌گردد. بخش دوم شامل یک اکسترودر تزریقی است که مواد پلی اتیلن را ذوب کرده و با فشار به داخل قالب پمپ می‌کند. تفاوت اکسترودر دستگاه تزریق با اکسترودر معمولی خط لوله در این است که مارپیچ (ماردون) علاوه بر چرخش، حرکت خطی رو به جلو نیز دارد تا مانند پیستون عمل تزریق را انجام دهد. چرخه عملیات به این صورت است که ابتدا مقدار معینی گرانول پلی اتیلن از مخزن (قیف) وارد سیلندر دستگاه شده، در اثر حرارت هیترها ذوب می‌شود و توسط چرخش مارپیچ به جلو رانده می‌شود. زمانی که جلوی مارپیچ از مواد مذاب پر شد، مارپیچ با نیروی هیدرولیکی به جلو رانده شده و پلی اتیلن مذاب را تحت فشار بالا از طریق نازل به درون حفره‌های قالب تزریق می‌کند. پس از پر شدن قالب، مرحله خنک‌کاری آغاز می‌شود؛ آب سرد از کانال‌های تعبیه‌شده در اطراف حفره‌های قالب عبور کرده و پلیمر مذاب را به حالت جامد تبدیل می‌کند. وقتی قطعه به اندازه کافی استحکام یافت، دستگاه فشار را آزاد کرده و قالب باز می‌شود تا قطعه خارج گردد. این سیکل ممکن است برای هر قطعه چند ده ثانیه تا چند دقیقه طول بکشد (بسته به حجم قطعه و ظرفیت دستگاه).
• قالب‌های تزریق و محدودیت‌های تولید: تهیه قالب فولادی برای هر نوع اتصال و هر سایز مشخص، بخش مهم و هزینه‌بر در تولید اتصالات تزریقی است. هر قالب باید با دقت بالا ماشین‌کاری شود تا شکل داخلی دقیق اتصال (از جمله ضخامت دیواره‌ها، زاویه زانو یا انحنای سه‌راهی، محل قرارگیری اتصالات تقویتی مانند فلنج و غیره) را ایجاد کند. برای سایزهای کوچک تا متوسط، ساخت قالب عملی و اقتصادی است، اما با افزایش قطر لوله و ضخامت جداره اتصال، ساخت قالب‌های بزرگ بسیار پرهزینه و پیچیده می‌شود. به همین دلیل معمولا حداکثر سایز اتصالات تزریقی برای اقلامی مانند زانو و سه‌راهی در حدود 400 تا 500 میلی‌متر است. در سایزهای بزرگ‌تر، از روش‌های اتصالات دست‌ساز (مایتری) استفاده می‌گردد که در آن از برش لوله‌ها و جوش دادن قطعات بریده‌شده، اتصال ساخته می‌شود. همچنین برخی اشکال پیچیده یا کم‌مصرف ممکن است به صورت تزریقی تولید نشوند. در جدول مقایسه انتهای مطلب، جزئیات بیشتری درباره تفاوت سایز و کاربرد اتصالات تزریقی در مقابل روش‌های دیگر آمده است.
• کنترل کیفیت در تولید: فرآیند تزریق اگرچه خودکار است، اما نیازمند نظارت دقیق اپراتور مجرب می‌باشد. تنظیم صحیح دمای ذوب، فشار تزریق، زمان نگهداری تحت فشار و زمان خنک‌کاری برای هر قطعه جهت جلوگیری از ایجاد عیب بسیار مهم است. اگر دمای ماده کافی نباشد یا فشار تزریق کم باشد، ممکن است قطعه پر نشده یا لایه‌بندی ناقص ایجاد شود. اگر فشار بیش از حد یا تخلیه هوا ناقص باشد، احتمال محبوس شدن هوا در قطعه و ایجاد حفره وجود دارد. این حفرات می‌توانند مقاومت اتصال را در برابر فشار تضعیف کنند و در هنگام بهره‌برداری منجر به شکست ناگهانی شوند. به همین دلیل، تولیدکنندگان معتبر آزمون‌های کنترل کیفیت دقیقی روی اتصالات تزریقی انجام می‌دهند؛ از جمله آزمون‌های فشار هیدرواستاتیک، آزمون ابعادی، بازرسی چشمی برای یافتن حفره یا سوختگی، تست دانسیته و پراکنش دوده جهت اطمینان از کیفیت مواد و یکنواختی آن. رعایت استانداردهای تولید (که در بخش بعد خواهد آمد) تضمین می‌کند اتصالات تزریقی تولید شده، از نظر ساختاری سالم و برای استفاده ایمن هستند.

در مجموع، روش تولید تزریقی امکان ساخت سریع و دقیق اتصالات پلی اتیلن را فراهم می‌کند، اما مستلزم سرمایه‌گذاری اولیه بالا برای ماشین‌آلات و قالب‌ها و همچنین دانش فنی کافی است. کارخانه‌هایی که توانایی تولید طیف گسترده‌ای از اتصالات تزریقی را دارند، معمولا در صنعت از مزیت رقابتی برخوردارند، زیرا می‌توانند نیازهای پروژه‌ها را به سرعت و با کیفیت برآورده کنند. در مقابل، کارخانه‌هایی که فقط اتصالات دست‌ساز جوشی تولید می‌کنند، در تولید انبوه و تنوع ممکن است محدودتر باشند. با پیشرفت فناوری ساخت قالب و افزایش تقاضا برای اتصالات پلی اتیلن، انتظار می‌رود تولید اتصالات تزریقی در سال‌های آینده گسترده‌تر نیز بشود.

استانداردها و الزامات فنی

به منظور اطمینان از کیفیت و عملکرد مناسب، تولید اتصالات تزریقی پلی اتیلن باید مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی مربوطه انجام پذیرد. رعایت این استانداردها تضمین می‌کند که اتصال تولیدشده از نظر ابعادی، جنس مواد، استحکام و دوام، پاسخگوی نیاز پروژه‌ها بوده و قابلیت اتصال ایمن به لوله‌های پلی اتیلن را دارد. در زیر به مهم‌ترین استانداردها و الزامات فنی مرتبط با اتصالات پلی اتیلن تزریقی اشاره می‌کنیم:

• استاندارد ملی ایران INSO 14427: این استاندارد ملی (منتشر شده توسط سازمان ملی استاندارد ایران) الزامات تولید و آزمون انواع اتصالات پلی اتیلن جوشی را مشخص می‌کند. برای مثال طبق INSO 14427، در تولید اتصالات دست‌ساز (مایتری) باید از ضریب کاهنده در ضخامت استفاده شود (یعنی اتصالات دست‌ساز باید کمی تقویت شده‌تر باشند تا جوشکاری جبران شود)، در حالی که همین استاندارد برای اتصالات تزریقی چنین الزامی را مطرح نکرده است. بخش‌هایی از استاندارد INSO 14427 منطبق با استاندارد بین‌المللی ISO 4427 تدوین شده است.
• استاندارد بین‌المللی ISO 4427: استاندارد ISO 4427 مجموعه‌ای چند قسمتی است که به سیستم لوله‌کشی پلی اتیلن برای آب‌رسانی می‌پردازد. بخش سوم این استاندارد (ISO 4427-3) مشخصا مربوط به اتصالات پلی اتیلن است و الزامات ساختاری، مواد اولیه و آزمون‌های کیفی اتصالات تزریقی و سایر انواع اتصالات جوشی را پوشش می‌دهد. تولیدکنندگان ایرانی معمولا استاندارد ملی معادل (INSO 14427) را که برگرفته از ISO 4427 است، ملاک کار قرار می‌دهند. برای خطوط گاز نیز استاندارد ISO 4437 وجود دارد که البته اتصالات مورد استفاده در گاز (معمولا الکتروفیوژن) را شامل می‌شود.
• استاندارد DIN 16963: همان‌طور که در بخش معرفی اشاره شد، استاندارد آلمانی DIN 16963 مرجع مهمی برای طراحی ابعاد و اتصالات تزریقی پلی اتیلن است. این استاندارد در چندین بخش مجزا به انواع اتصالات (زانویی، سه‌راهی، فلنج و غیره) می‌پردازد و ابعاد اسمی، ضخامت‌ها، تلرانس‌ها و الزامات تست هر یک را تعیین می‌کند. اتصالاتی که بر اساس DIN 16963 ساخته شوند، از نظر تطابق ابعادی با لوله‌های استاندارد (DIN 8074 برای لوله‌های PE) اطمینان‌بخش هستند.
• سایر استانداردهای مربوط به قطعات خاص: برخی اتصالات تزریقی شامل قطعات فلزی یا ترکیبی هستند که استانداردهای خاص خود را دارند. برای نمونه، فلنج‌های پلی اتیلن تزریقی باید مطابق استاندارد ISO 9624 (مربوط به اتصالات فلنجدار PE) تولید شوند. همچنین رینگ‌های فولادی تقویت‌شده با پوشش پلی اتیلن که جهت اتصال فلنجی به کار می‌روند باید با استاندارد EN 1092 / DIN 2501 (استاندارد فلنج‌های فولادی) مطابقت داشته باشند. رینگ‌های بکاپ کلاس 150 نیز تابع استاندارد ASME B16.5 Class 150 هستند. هر کارخانه تولیدکننده اتصالات موظف است برای هر نوع اتصال، استاندارد مرتبط را رعایت کند.
• الزامات مواد اولیه (گرید PE100): طبق استانداردهای ذکر شده، مواد اولیه مورد استفاده برای اتصالات باید از نوع تاییدشده جهت کاربرد فشار باشد (معمولا گرید PE80 یا PE100 برای آب، که امروزه PE100 مرسوم است). شاخص جریان مذاب (MFI/MFR) مواد، درصد دوده (بین 2 تا 2.5%)، میزان OIT (زمان القای اکسایش) و سایر خواص باید مطابق استانداردهای مواد اولیه (مانند ISO 4427-1 یا استانداردهای ملی معادل) باشد. استفاده از مواد بازیافتی یا غیراستاندارد در ساخت اتصالات تحت فشار اکیدا ممنوع است، چرا که می‌تواند به ترک‌خوردگی و شکست اتصال بینجامد.
• آزمون‌های کنترل کیفیت: استانداردها مجموعه‌ای از آزمون‌ها را برای تایید کیفیت اتصالات تعیین کرده‌اند. از جمله این آزمون‌ها می‌توان به تست فشار هیدرواستاتیک بلندمدت (مثلا 1000 ساعت) بر روی اتصال جوش‌خورده به لوله، آزمون کششی روی محل جوش، آزمون انعطاف‌پذیری و ضربه برای اطمینان از چقرمگی اتصال و آزمون اندازه‌گیری ابعادی (قطر داخلی/خارجی، زوایا و…) اشاره کرد. تنها در صورتی که یک اتصال تزریقی کلیه آزمون‌های استاندارد را با موفقیت پشت سر بگذارد، می‌توان آن را به عنوان محصولی مطابق استاندارد به بازار عرضه کرد.

در نهایت، نشان‌های استاندارد حک شده روی اتصالات (نظیر کد استاندارد، نام سازنده، تاریخ تولید و مواد) برای مصرف‌کنندگان اطمینان‌بخش است. توصیه می‌شود خریداران هنگام تهیه اتصالات تزریقی پلی اتیلن، حتما به وجود استاندارد ملی یا بین‌المللی معتبر بر روی محصول و همچنین گواهی‌های آزمایش توجه کنند. تنها اتصالاتی که استانداردهای لازم را رعایت کرده باشند در شرایط کاری سخت و طولانی‌مدت عملکرد مطلوبی خواهند داشت.

جدول مقایسه‌ای: اتصالات تزریقی در برابر سایر روش‌های اتصال

برای درک بهتر جایگاه اتصالات تزریقی پلی اتیلن، در جدول زیر ویژگی‌های کلیدی این اتصالات با دو روش متداول دیگر اتصال لوله‌های پلی اتیلن مقایسه شده است. سایر روش‌ها عبارتند از اتصالات جوشی دست‌ساز (مایتری) که از برش و جوشکاری لوله‌ها ساخته می‌شوند، و اتصالات الکتروفیوژن که در محل نصب با کوپلرهای دارای المنت حرارتی، لوله‌ها را به هم متصل می‌کنند:

ویژگی‌ها	اتصالات تزریقی پلی اتیلن (قالب‌گیری)	اتصالات جوشی دست‌ساز (مایتری)	اتصالات الکتروفیوژن (کوپلری)
حداکثر سایز تولید	معمولا تا حدود 500 میلی‌متر برای زانو و سه‌راه (قطعات ساده‌ای مانند فلنج و درپوش تا 1000+ mm)	امکان تولید در سایزهای بسیار بزرگ (تا قطرهای بالای 1000 میلی‌متر) با برش و جوش لوله‌ها	محدود به سایزهای متوسط (کوپلرهای الکتروفیوژن معمولا تا حدود 400 میلی‌متر رایج هستند)
روش ساخت	تولید کارخانه‌ای با قالب‌گیری تزریقی یکپارچه، بدون جوشکاری در ساخت قطعه	ساخت توسط برش قطعات لوله و جوش لب‌به‌لب آن‌ها به یکدیگر (فرآیند دستی/کارگاهی)	تولید کارخانه‌ای کوپلرها + جوشکاری در محل پروژه به کمک دستگاه الکتروفیوژن
نیاز به تجهیزات نصب	دستگاه جوش لب‌به‌لب برای اتصال به لوله در محل نصب	دستگاه جوش لب‌به‌لب برای اتصال به لوله‌ها در محل نصب	دستگاه جوش الکتروفیوژن و برق برای اتصال کوپلر به لوله در محل نصب
استحکام و کیفیت جوش	اتصال نهایی بدون درز جوش داخلی، یکنواخت و همجنس لوله؛ وابسته به کیفیت جوش لب‌به‌لب در محل	اتصال نهایی دارای خطوط جوشکاری در بدنه اتصال؛ درزهای جوش ممکن است نقاط تمرکز تنش باشند ولی در صورت اجرای صحیح استحکام خوبی دارند	اتصال نهایی در محل به صورت جوش الکتروفیوژنی داخل کوپلر؛ همجنس بودن اتصال و لوله، استحکام بالا در صورت اجرای صحیح (اما کوپلر باقی می‌ماند)
تنوع شکل‌ها	بسیار متنوع (زانویی، انواع سه‌راهی، چهارراهی، تبدیل‌ها، کپ، فلنج و غیره) تولید کارخانه‌ای در دسترس است	نسبتا متنوع ولی محدود به اشکالی که با برش لوله قابل ساخت باشند (ساخت چهارراهی یا زانوهای خاص دشوار است)	محدود به انواع کوپلر، زانو 90°، سه‌راهی و تبدیل‌هایی که با الکتrofusion طراحی شده‌اند؛ تنوع کمتر از تزریقی
محدودیت‌ها	محدودیت در حذف کامل عیوب تولید (مثلا حفره هوا)؛ عدم صرفه اقتصادی در سایزهای خیلی بزرگ؛ نیازمند سرمایه‌گذاری قالب	امکان وجود پُرزبری داخل اتصال (به دلیل جوشکاری قطعات) که می‌تواند محل تجمع رسوب باشد؛ زمان‌بر بودن ساخت؛ نیاز به ضخامت بیشتر (ضریب اطمینان بالاتر)	هزینه بالاتر هر اتصال؛ نیاز به منبع برق و تجهیزات خاص؛ حساسیت به تمیزی سطح لوله و مهارت نصب؛ مناسب نبودن برای شرایط خیلی سرد بدون تجهیزات گرمایشی
مزایا	تولید انبوه ارزان و سریع؛ قطعات آماده و استاندارد؛ نصب آسان و سریع؛ قیمت پایین‌تر؛ سطح داخلی صاف و بدون مانع جریان	قابلیت ساخت هر سایز بسیار بزرگ بدون نیاز به قالب؛ امکان تقویت موضعی در صورت نیاز (مثلا جوش ورق تقویتی)؛ تطبیق با شرایط خاص پروژه به صورت سفارشی	اتصال بسیار مطمئن و آب‌بند (مناسب گاز و آب با فشار بالا)؛ عدم نیاز به جوش لب‌به‌لب انتهای لوله (اتصال به وسیله کوپلر انجام می‌شود)؛ کاربرد عالی در تعمیر خطوط موجود (می‌توان روی لوله موجود اتصال الکتروفیوژن نصب کرد)

(توضیح: اتصالات پیچی (مکانیکی) نیز روش دیگری برای وصل کردن لوله‌های پلی اتیلن است که عموما در سایزهای کوچک و مصارف آبرسانی موقت یا سیستم‌های آبیاری کاربرد دارد. در مقایسه با روش‌های بالا، اتصالات پیچی بدون نیاز به جوش، نصب آسان‌تری دارند ولی برای فشارهای خیلی بالا مناسب نبوده و در سایزهای بزرگ عملی نیستند.)

داده‌ها و مشخصات فنی مرتبط با اتصالات تزریقی

در این بخش به برخی داده‌های فنی کلیدی درباره اتصالات تزریقی پلی اتیلن اشاره می‌کنیم که در طراحی و انتخاب آن‌ها موثر هستند:

• دامنه ابعاد و فشار کاری: اتصالات تزریقی استاندارد معمولا در سایزهای 63، 75، 90، 110، 125، 160، 200، 250، 315، 400 و 500 میلی‌متر تولید می‌شوند (منظور قطر لوله متصل شونده است). اقلامی مانند فلنج و تبدیل ممکن است تا سایزهای بزرگ‌تر (حتی 800 یا 1000 میلی‌متر) نیز به روش تزریقی ساخته شوند، اما زانوها و سه‌راهی‌ها اغلب حداکثر تا 500 میلی‌متر موجود هستند. کلاس‌های فشار قابل تحمل این اتصالات طبق استاندارد شامل 6 بار (PN6)، 10 بار (PN10)، 16 بار (PN16) و 20 بار (PN20) است. برای مثال، سه‌راهی 90 درجه 110 میلی‌متری ممکن است در هر چهار رده فشاری فوق تولید شود، در حالی که یک اتصال کپ (درپوش انتهایی) 400 میلی‌متری معمولا در فشار 6 یا 10 بار کفایت نیاز اکثر پروژه‌ها را می‌دهد.
• ضخامت جداره و نسبت ابعاد: اتصالات تزریقی به گونه‌ای طراحی می‌شوند که ضخامت دیواره آن‌ها متناسب با لوله‌هایی باشد که به آن متصل می‌شوند. این یعنی اگر لوله مورد استفاده دارای شاخص استاندارد ابعادی مشخص (مثلا SDR11 یا SDR17) باشد، اتصال تزریقی متناظر نیز ضخامت کافی برای جوش خوردن به آن لوله را دارد. در استانداردهای طراحی (DIN 16963 و ISO 4427) ضخامت بخش‌های مختلف هر اتصال (بدنه اصلی، انشعاب سه‌راهی، گردن فلنج و…) مشخص شده است تا استحکام مکانیکی و تطابق با لوله تضمین گردد. گاهی در اتصالات بزرگ، بخش‌هایی از اتصال ممکن است ضخیم‌تر از لوله باشند تا تنش‌های متمرکز در محل تغییر جهت یا انشعاب جبران شود.
• مواد به کار رفته و مشخصات آن‌ها: همان‌طور که بیان شد، ماده اولیه بیشتر اتصالات تزریقی گرید HDPE100 است که دارای تنش طراحی مجاز بالاتر و مقاومت ترک‌خوردگی طولانی‌مدت بهتر نسبت به گریدهای قدیمی‌تر (مانند PE80) می‌باشد. رنگ اتصالات معمولا مشکی است که حاوی 2% الی 2.5% دوده برای مقاومت در برابر نور UV خورشید است. چگالی این مواد حدود 0.95-0.96 گرم بر سانتی‌مکعب، استحکام کششی آن‌ها حداقل 25 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول تا شکست بالای 600% است (این خواص مربوط به مواد خام است و در استاندارد مواد اولیه قید می‌شود). اتصالات تزریقی نباید از مواد بازیافتی یا مستعمل تولید شوند، زیرا کیفیت جوش و دوام آن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
• شناسنامه و نشانه‌گذاری روی اتصالات: بر روی هر قطعه اتصال تزریقی معمولا اطلاعاتی به صورت برجسته حک یا چاپ می‌شود. این اطلاعات شامل نام یا کد اختصاری سازنده، اندازه اسمی (قطر)، فشار طراحی (PN16 etc)، جنس مواد (مثلا PE100)، کد یا تاریخ تولید و استاندارد مرجع می‌باشد. وجود این شناسنامه روی قطعه نشان‌دهنده ردیابی‌پذیری آن است و به مهندسان اجازه می‌دهد در صورت نیاز به اطلاعات تکمیلی (مثلا گزارش آزمون یا بچ تولید مواد) به سازنده مراجعه کنند. همچنین تطابق این مشخصات با نیاز پروژه (مثلا فشار کاری) قبل از نصب باید بررسی شود.
• وزن اتصال: یکی از معیارهای فنی، وزن هر قطعه اتصال است که به طور غیرمستقیم نشان‌دهنده میزان مواد به‌کاررفته و کیفیت ساخت آن است. اتصالات تزریقی استاندارد عموما وزن مشخصی دارند که در جداول محصول ذکر می‌شود. به عنوان نمونه، یک زانو 90 درجه تزریقی 110 میلی‌متر PN16 ممکن است وزنی در حدود 1.5 کیلوگرم داشته باشد. اگر وزنی بسیار کمتر از مقدار معمول باشد، می‌تواند دلالت بر کاهش ضخامت یا استفاده از مواد با چگالی کمتر (احیانا نامرغوب) داشته باشد. بنابراین خریداران حرفه‌ای به وزن اتصالات نیز دقت می‌کنند تا از استاندارد بودن آن مطمئن شوند.
• سازگاری با انواع لوله‌ها: اتصالات تزریقی پلی اتیلن عمدتا برای لوله‌های پلی اتیلن تک‌جداره (HDPE) طراحی شده‌اند. با این حال، می‌توان از آن‌ها برای اتصال لوله پلی اتیلن به سایر قطعات نیز استفاده کرد؛ مثلا اتصال پلی اتیلن به شیرآلات فلزی از طریق فلنج امکان‌پذیر است که فلنج پلی اتیلن تزریقی به همراه رینگ فولادی این کار را انجام می‌دهد. یا برای اتصال لوله‌های دوجداره کاروگیت به لوله‌های تک‌جداره، از تبدیل‌های تزریقی مخصوص بهره می‌برند. در هر حال، رعایت استاندارد مربوط به هر ترکیب الزامی است (برای مثال فلنج پلی اتیلن باید با استاندارد فلنج فلزی متناظر همخوان باشد تا نشتی ندهد).

در پایان لازم به یادآوری است که انتخاب نوع اتصال مناسب (تزریقی، دست‌ساز، الکتروفیوژن یا پیچی) بایستی بر اساس شرایط کاری پروژه صورت گیرد. اتصالات تزریقی پلی اتیلن به عنوان گزینه‌ای پرکاربرد، وقتی در محدوده کاربردی مناسب خود (سایزهای کوچک تا متوسط و فشارهای معمول) به کار گرفته شوند، عملکردی بسیار رضایت‌بخش دارند. با درنظرگرفتن استانداردها، مزایا و محدودیت‌های ذکر شده، می‌توان از این اتصالات برای ایجاد شبکه‌های پلی اتیلن مطمئن، بادوام و اقتصادی بهره برد و از مزایای آنها در پروژه‌های مختلف بهره‌مند شد.