أنبوب حديد مطاوع

طلاءات الأنابيب المائية

إضافةً إلى ذلك، بدأ استخدامها في أوائل التسعينيات، لتحل محل الطلاءات القائمة على المذيبات الخطرة والضارة بالبيئة، مثل البنزين والتولوين والهكسان وغيرها من المركبات العضوية المتطايرة.

وفي هذا السياق، تُعدّ طلاءات الأنابيب المائية طلاءً صديقًا للبيئة يُطبّق على القطرين الداخلي والخارجي لأنابيب الحديد المطاوع. فهي تحمي من التآكل من الداخل والخارج، كما تحمي المنتج من التلوث. يتكون هذا الطلاء من مستحلب يُصنع أساسًا من الأسفلتين والماء، فضلًا عن مواد خام أخرى بحسب مواصفات الشركة المصنّعة.

أستراليا ونيوزيلندا

ومن ناحية أخرى، تبنت أستراليا في وقت مبكر معيار الأنابيب الحديدية المصبوبة البريطاني الإمبراطوري BS 78، وعندما تم إلغاؤه مع اعتماد بريطانيا لمعيار ISO 2531، بدلاً من التوافق مع أوروبا، اختارت أستراليا تحويلا "مرناً" من الوحدات الإمبراطورية إلى النظام المتري، نُشر تحت مسمى AS/NSZ 2280، مع بقاء الأقطار الخارجية دون تغيير، مما يضمن استمرارية التصنيع والتوافق مع الإصدارات السابقة. ولذلك، تختلف الأقطار الداخلية للأنابيب المبطنة اختلافاً كبيرا عن القطر الاسمي، وتتطلب الحسابات الهيدروليكية معرفة دقيقة بمعيار الأنابيب.

وفي السياق ذاته، يتم تحديد أحجام الأنابيب الأسترالية والنيوزيلندية بحسب مواصفات مستقلة، AS / NZS 2280، وهي غير متوافقة مع الأنابيب الأوروبية على الرغم من استخدام نفس التسمية.

الأثر البيئي

وفي هذا السياق، من حيث التأثير البيئي، قامت الكثير من الدراسات بمقارنة تأثير أنابيب حديد الدكتايل على البيئة مع تأثير مواد الأنابيب الأخرى. دراسة قام بها جيشار وآخرون. في عام 1995، تمت مقارنة استخدام الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) الناتجة في تصنيع الأنابيب من مواد مختلفة بما في ذلك الخرسانة والحديد المرن والحديد الزهر والـ PVC، بناءً على الأنابيب ذات القطر الاسمي من 100 ملم إلى 500 ملم. بلغت الطاقة المستهلكة في تصنيع أنابيب حديد الدكتايل 19.55 ميجا جول لكل كجم وحجم الانبعاثات المنبعثة أثناء التصنيع 1.430 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل كجم، مقارنة بـ 68.30 ميجا جول لكل كجم من الطاقة و4.860 كجم من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل كجم للأنابيب البلاستيكية، و1.24 ميجا جول لكل كجم و0.148 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل كجم للأنابيب الخرسانية ذات القطر نفسه.

مراجع

من جانب آخر، في نوفمبر 2012، حصلت أنابيب الحديد المطاوع المصنعة في الولايات المتحدة على شهادة كمنتج مستدام من معهد تحويل السوق إلى الاستدامة.

وفي السياق ذاته، أظهرت دراسة أخرى أجراها معهد أبحاث الكيمياء والبيئة في العام التالي نتائج مماثلة، مع مراعاة عمر الأنابيب. وخلصت هذه الدراسة إلى تحسن الأداء البيئي لأنابيب الحديد المطاوع من حيث الطاقة المستهلكة والانبعاثات الناتجة أثناء التصنيع، وذلك بفضل عمرها الطويل. وفي دراسة أحدث، نُشرت في أغسطس 2012، أجرى دو وآخرون تحليلًا لدورة حياة ستة أنواع من المواد المستعملة في أنابيب المياه والصرف الصحي، بما في ذلك الحديد المطاوع، والبولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والخرسانة. ووجدوا أن أنابيب الحديد المطاوع ذات الأقطار ≤ 24 بوصة تتمتع بأعلى "إمكانية للاحترار العالمي" بناءً على الانبعاثات الناتجة عن التصنيع والنقل والتركيب. أما عند الأقطار الأكبر، ≥ 30 بوصة، فإن أنابيب الحديد المطاوع تتمتع بـ"إمكانية للاحترار العالمي" أقل، بينما يتمتع البولي فينيل كلوريد (PVC) بأعلى إمكانية.

إضافةً إلى ذلك، تُصنع أنابيب الحديد المطاوع في الدول المتقدمة عادةً من مواد مُعاد تدويرها، بما في ذلك خردة الصلب والحديد المُعاد تدويره. ويمكن إعادة تدوير الأنبوب بعد استخدامه.

في هذا الإطار، بحسب دراسة أجراها كو وآخرون عام 2008، كان لأنابيب الحديد المطاوع أقل تأثير على استنزاف الموارد الطبيعية، مقارنة بأنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة وأنابيب البولي فينيل كلوريد.

الزنك

وفي هذا السياق، في أوروبا وأستراليا، يتم تصنيع أنابيب الحديد المطاوع عادةً بطبقة من الزنك مغطاة بطبقة نهائية من البيتومين أو البوليمر أو الإيبوكسي. ينص المعيار EN 545/598 على حد أدنى لمحتوى الزنك يبلغ 200 جم/م2 (بنسبة نقاء 99.99%) والحد الأدنى لمتوسط سمك طبقة التشطيب 70 ميكرومتر (مع حد أدنى محلي 50 ميكرومتر). يفرض AS/NZS 2280 حدًا أدنى لمحتوى الزنك يبلغ 200 جم/م2 (مع حد أدنى محلي يبلغ 180 جم/م2 بنقاء 99.99%) والحد الأدنى لمتوسط سمك الطبقة النهائية يبلغ 80 ميكرومتر.

وفي السياق ذاته، لا توجد معايير حالية متاحة من AWWA للطلاءات الملتصقة (الزنك، إيبوكسي قطران الفحم، أنظمة لف الشريط كما هو الحال في الأنابيب الفولاذية) لأنابيب الحديد المطاوع، ولا تؤيد DIPRA الطلاءات الملتصقة، وتنظر إليها AWWA M41 بشكل عام نظرة سلبية، وتوصي باستخدامها فقط بالتزامن مع الحماية المهبطية.

أمريكا الشمالية

من جانب آخر، في الولايات المتحدة، تتراوح أحجام الأنابيب الاسمية من 3 بوصات إلى 64 بوصة، بزيادات لا تقل عن بوصة واحدة، ويتم توحيدها بحسب المعيار الأمريكي AWWA C-151.

الطلاءات البيتومينية

ومن ناحية أخرى، لا يتم استخدام طلاءات الزنك بشكل عام في الولايات المتحدة. ومن أجل حماية أنابيب الحديد المطاوع قبل التركيب، يتم تزويد الأنابيب بدلاً من ذلك بطبقة مؤقتة من البيتومين بسمك 1 مل أو 25 ميكرومتر. هذه الطبقة ليست مصممة لتوفير الحماية بعد تركيب الأنبوب.

الأبعاد

ومن جهة أخرى، تُوحّد أبعاد الأنابيب بحسب معايير غير متوافقة، وهي: معيار AWWA C151 (الوحدات الأمريكية التقليدية) في الولايات المتحدة، ومعيار ISO 2531 / EN 545/598 (الوحدات المترية) في أوروبا، ومعيار AS/NZS 2280 (الوحدات المترية) في أستراليا ونيوزيلندا. وعلى الرغم من عدم توافق النظامين المتري والأوروبي والأسترالي، فإن الأنابيب ذات الأقطار الاسمية المتطابقة تختلف أبعادها اختلافا كبيرا.

وفي هذا الصدد، يُحدد حجم أنابيب الحديد المطاوع بحسب مصطلح لا بُعدي يُعرف باسم حجم الأنبوب أو القطر الاسمي (يُختصر بالفرنسية إلى DN). يُعادل هذا على وجه التقريب القطر الداخلي للأنبوب بالبوصة أو المليمتر. مع ذلك، يبقى القطر الخارجي للأنبوب ثابتا عند تغيير سُمك جداره، وذلك لضمان التوافق في الوصلات والتجهيزات. ونتيجةً لذلك، يختلف القطر الداخلي، أحيانا بشكل ملحوظ، عن حجمه الاسمي.

CEN/TR 16017:2010 – دليل استخدام EN 598

إضافةً إلى ذلك، EN 545:2010 – أنابيب الحديد المطاوع، والتجهيزات، والملحقات، ووصلاتها لخطوط أنابيب المياه – المتطلبات وطرق الاختبار

وفي السياق ذاته، EN 14628:2005 – أنابيب ووصلات وملحقات الحديد المطاوع – الطلاء الخارجي من البولي إيثيلين للأنابيب – المتطلبات وطرق الاختبار

ومن جهة أخرى، EN 969:2009 – أنابيب الحديد المطاوع، والتجهيزات، والملحقات، ووصلاتها لخطوط أنابيب الغاز – المتطلبات وطرق الاختبار

وعلى صعيد آخر، EN 14525:2004 – وصلات حديد مطاوع ذات تفاوت واسع ومحولات شفة للاستخدام مع أنابيب من مواد مختلفة: حديد مطاوع، حديد رمادي، فولاذ، PVC-U PE، أسمنت ليفي

كذلك، EN 598:2007+A1:2009 – أنابيب ووصلات وملحقات حديد الدكتايل ووصلاتها لتطبيقات الصرف الصحي – المتطلبات وطرق الاختبار

وعلى صعيد آخر، CEN/TR 16470:2013 – الجوانب البيئية لأنظمة أنابيب الحديد المطاوع لتطبيقات المياه والصرف الصحي

وعلى صعيد آخر، EN 14901:2014 – أنابيب ووصلات وملحقات الحديد المطاوع – طلاء الإيبوكسي (للخدمة الشاقة) لوصلات وملحقات الحديد المطاوع – المتطلبات وطرق الاختبار

ومن جهة أخرى، EN 12842:2012 – وصلات حديد الدكتايل لأنظمة أنابيب PVC-U أو PE – المتطلبات وطرق الاختبار

علاوةً على ذلك، EN 15189:2006 – أنابيب ووصلات وملحقات من الحديد المطاوع – طلاء البولي يوريثان الخارجي للأنابيب – المتطلبات وطرق الاختبار

علاوةً على ذلك، EN 15542:2008 – أنابيب ووصلات وملحقات الحديد المطاوع – طلاء خارجي من ملاط الأسمنت للأنابيب – المتطلبات وطرق الاختبار

وفي هذا السياق، EN 877:1999 – أنابيب ووصلات الحديد الزهر، ومفاصلها وملحقاتها لتصريف المياه من المباني – المتطلبات، وطرق الاختبار، وضمان الجودة

وفي هذا السياق، EN 877:1999/A1:2006/AC:2008 – أنابيب ووصلات الحديد الزهر، ومفاصلها وملحقاتها لتصريف المياه من المباني – المتطلبات، وطرق الاختبار، وضمان الجودة

البطانات الداخلية

من جهة ثانية، يُعد البولي يوريثان خيارًا مُتاحًا كبطانة داخلية لأنابيب الحديد المطاوع بدلاً من الملاط الأسمنتي. ومع ذلك، نظرًا لأن البولي يوريثان يوفر حماية سلبية فقط، فمن الأهمية بمكان عدم تلف الطلاء أثناء المناولة والتركيب. يحدد المصنّعون إجراءات صارمة للمناولة والنقل والتركيب لضمان حماية طلاءات البولي يوريثان. في حال تشوه الأنابيب، تسمح مرونة البولي يوريثان، في بعض الحالات، ببقاء الطلاء سليما. خبراء التآكل.

البولي يوريثان (PUR)

ومن جهة أخرى، البولي يوريثان هو بلاستيك حراري لا يحتوي على مذيبات، يتميز ببنية جزيئية ثلاثية الأبعاد تمنحه ثباتًا ميكانيكيًا. تتمتع بطانة البولي يوريثان المستعملة في الطلاء الداخلي بالخصائص القياسية التالية، والمُحددة بحسب المعيار الأوروبي EN 15655:2009 (أنابيب ووصلات وملحقات الحديد المطاوع - بطانة البولي يوريثان الداخلية للأنابيب والوصلات - المتطلبات وطرق الاختبار).

وعلى صعيد آخر، تتميز أنابيب الحديد المطاوع بمقاومتها العالية للتآكل الداخلي في مياه الشرب ومياه الصرف الصحي الأقل تآكلا، وذلك بفضل البطانات المستعملة أثناء التصنيع. وقد تم القضاء إلى حد كبير على ظاهرة التآكل، أو ترسب نواتج التآكل على الجدار الداخلي للأنبوب، بفضل بطانة الملاط الإسمنتي التي توفر حاجزًا فيزيائيا وكيميائيا أمام المياه المسببة للتآكل. تم تركيب أول أنبوب حديدي مبطن بالإسمنت في تشارلستون (كارولاينا الجنوبية)، عام 1922، واستمر في العمل لمدة 100 عام دون انقطاع حتى تم استبدال الشبكة الرئيسية خلال عملية تحديث دورية للبنية التحتية للمدينة عام 2022.

ومن ناحية أخرى، استُخدمت طلاءات البولي يوريثان لأول مرة في عام 1972. بالمقارنة مع الطلاءات الأخرى، فإن البطانة الداخلية المصنوعة من البولي يوريثان تُظهر مقاومة عالية لمختلف الوسائط المختلفة مثل مياه الشرب، ومياه الصرف الصحي، والمياه منزوعة المعادن، والمياه الصناعية والغاز، وكذلك للمحاليل العدوانية مثل حمض الكبريتيك.

الجمعيات الصناعية والسوق

في هذا الإطار، بعد الأزمة المالية عام 2008، شهدت صناعة الأنابيب ككل انخفاضًا في المبيعات في الولايات المتحدة نتيجة لتأجيل البلديات استبدال شبكات المياه الرئيسية وتراجع بناء المنازل الجديدة. وبحسب تقرير نشرته مجموعة فريدونيا عام 2011، من المرجح أن يؤدي الانتعاش الاقتصادي من أزمة 2008 إلى زيادة حصة الحديد المطاوع في سوق الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة.

من جانب آخر، في الولايات المتحدة، تمثل جمعية أبحاث أنابيب الحديد المطاوع مصنعي هذه الأنابيب. وتُجري الجمعية أبحاثًا حول استخدام أنابيب الحديد المطاوع في مشاريع المرافق (المياه والصرف الصحي)، وتشجع على استخدامه، مع التركيز على متانته وقابليته لإعادة التدوير وتكلفته خلال دورة حياته مقارنةً بالمنتجات البديلة مثل البولي فينيل كلوريد (PVC). كما يُمثل الصناعة الأمريكية كذلك الرابطة الوطنية لمصنعي الأنابيب. أما خارج الولايات المتحدة، فتحظى صناعة أنابيب الحديد المطاوع بدعم من جمعيات، منها الرابطة الأوروبية لأنظمة أنابيب الحديد المطاوع.

ملاط أسمنتي

ومن جهة أخرى، يُعدّ الملاط الإسمنتي، الذي يُطبّق بالطرد المركزي أثناء التصنيع، الشكلَ السائد لتبطين أنابيب المياه. ويتكوّن هذا الملاط من خليط من الإسمنت والرمل بنسبة تتراوح بين 1:2 و1:3.5. يُستعمل الإسمنت البورتلاندي لمياه الشرب، بينما يُستعمل الإسمنت المقاوم للكبريتات أو الإسمنت عالي الألومينا لمياه الصرف الصحي.

علاوةً على ذلك، أظهرت الدراسات أن بطانات الملاط الأسمنتي تقلل بدرجة كبيرة من التآكل الداخلي. وقد أظهرت دراسة أجرتها شركة (DIPRA) أن معامل هازن-ويليامز لبطانة الأسمنت يبقى بين 130 و151 مع انخفاض طفيف فقط مع مرور الوقت.

طرق للحد من التآكل

من جانب آخر، يمكن كذلك استخدام الحماية المهبطية لمنع التآكل، ويميل مهندسو التآكل إلى التوصية بها للأنابيب الموجودة في التربة المسببة للتآكل كإضافة إلى الطلاءات العازلة الخارجية.

من جهة ثانية، تُطلى الأنابيب المصنعة بحسب معايير المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) عادةً بالزنك لحمايتها من التآكل. وفي حالات التربة الأكثر تآكلا، يُركّب غلاف من البولي إيثيلين فوق الأنبوب المطلي بالزنك لتوفير حماية إضافية.

وفي هذا السياق، استنادًا إلى تحليل شامل أُجري عام 2005 على 1379 عينة من الأنابيب، تبيّن أن استخدام غلاف البولي إيثيلين غير المُحكم فعال للغاية في الحد من التآكل. البيئة الوحيدة التي لم يُظهر فيها التحليل فعالية غلاف البولي إيثيلين في مكافحة التآكل هي البيئات "شديدة التآكل بشكل استثنائي"، وهي تصنيف يُشير إلى بيئة نادرة ولكنها شديدة التآكل. وخلص التحليل إلى أنه يُمكن توقع عمر افتراضي يصل إلى 37 عامًا في هذه البيئات "شديدة التآكل بشكل استثنائي"

ومن جهة أخرى، يتباين رأي المهندسين وهيئات المياه في الولايات المتحدة حول استخدام أنواع الطلاء المختلفة أو الحماية الكاثودية. وقد تباينت نتائج جميع طرق الحماية. إلا أن هذا قد يعود إلى تأثير اختلافات درجة تآكل التربة المحلية ودرجة الحرارة، أو إلى التلف الذي قد يحدث أثناء التركيب، مما قد يؤثر على فعالية الطلاءات الواقية.

ومن ناحية أخرى، في الولايات المتحدة، قام المعهد الأمريكي للمعايير الوطنية وجمعية أعمال المياه الأمريكية بتوحيد استخدام أغطية البولي إيثيلين لحماية أنابيب الحديد المطاوع من آثار التآكل. وأشار تقرير صادر عام 2003 عن باحثين من المجلس الوطني الكندي للبحوث إلى وجود تقارير عن "أداء جيد وأخرى ضعيفة" لأغطية البولي إيثيلين. ومع ذلك، وجدت دراسة أجريت في موقع اختبار جمعية أبحاث أنابيب الحديد المطاوع في فلوريدا أنه بالمقارنة مع الأنابيب غير المطلية المعرضة لبيئة أكالة، كانت الأنابيب المغلفة بأغطية بولي إيثيلين فضفاضة "في حالة ممتازة".

ومن ناحية أخرى، يتأثر احتمال تآكل الأنابيب، الذي يؤدي إلى تلفها، بدرجة كبيرة بدرجة تآكل التربة. تميل الأنابيب غير المحمية في التربة شديدة التآكل إلى أن يكون عمرها أقصر. قد يتراوح عمر أنابيب الحديد المطاوع المركبة في بيئة عدائية دون حماية مناسبة بين 21 و40 عاما. يمكن أن يقلل تطبيق أساليب الحد من التآكل لأنابيب الحديد المطاوع، بما في ذلك استخدام أغطية البولي إيثيلين، من التآكل عن طريق التحكم في تأثير التربة المسببة للتآكل على الأنابيب.

الحواف

من جانب آخر، الفلنجات عبارة عن حلقات مسطحة تُحيط بنهايات الأنابيب، وتتصل بفلنجة مماثلة من أنبوب آخر، حيث تُثبّت الفلنجتان معا بواسطة براغي تُمرّر عادةً عبر ثقوب محفورة في الفلنجات. وتُستعمل حشية قابلة للتشكيل، عادةً ما تكون من مادة مطاطية، توضع بين الأسطح المرتفعة على الفلنجات المتصلة لتوفير الإحكام. تُصمّم الفلنجات بحسب عدد كبير من المواصفات التي تختلف بسبب التباينات في أبعاد الأنابيب ومتطلبات الضغط، وبسبب تطوير معايير مستقلة. في الولايات المتحدة، تُركّب الفلنجات إما عن طريق التثبيت اللولبي أو اللحام على الأنبوب. أما في السوق الأوروبية عادة ما يتم لحام الشفاه على الأنبوب. في الولايات المتحدة، تتوفر الشفاه بنمط مسمار قياسي يبلغ وزنه 125 رطلًا إلى جانب نمط مسمار يبلغ وزنه 250 رطلًا (وأثقل) (نمط مسمار فولاذي). يتم تصنيف كلاهما عادةً عند 250 رطل لكل بوصة مربعة (1700 كيلو باسكال). المفصل ذو الحواف صلب ويمكن أن يتحمل الشد والضغط، إلى جانب درجة محدودة من القص والانحناء. كما يمكن تفكيكها بعد التجميع. نظرًا للطبيعة الصلبة للمفصل وخطر فرض عزم انحناء مفرط، يُنصح بعدم دفن الأنابيب ذات الحواف.

في هذا الإطار، المعايير الحالية المستعملة في صناعة المياه هي ANSI B16.1 في الولايات المتحدة، و EN 1092 في أوروبا، و AS/NZS 4087 في أستراليا ونيوزيلندا.

الطلاءات الخارجية

ومن ناحية أخرى، يتمتع الحديد المطاوع غير المحمي، على غرار الحديد الزهر، بمقاومة ذاتية للتآكل في أغلب أنواع التربة، وإن لم يكن جميعها. ومع ذلك، ونظرًا لنقص المعلومات في كثير من الأحيان حول مدى تآكل التربة، ولإطالة عمر الأنابيب المدفونة، تُحمى أنابيب الحديد المطاوع عادةً بطبقة أو أكثر من الطلاءات الخارجية. في الولايات المتحدة وأستراليا، يُفضل استخدام أغطية البولي إيثيلين السائبة. أما في أوروبا، فتوصي المعايير باستخدام نظام أكثر تطورًا من طلاءات الزنك الملتصقة مباشرةً، والمغطاة بطبقة نهائية، بالتزامن مع أغطية البولي إيثيلين.

وفي هذا الصدد، طُوِّرت تقنية التغليف بالبولي إيثيلين السائب لأول مرة من قِبَل شركة CIPRA (التي أصبحت تُعرف منذ عام 1979 باسم DIPRA) في الولايات المتحدة عام 1951 لاستخدامها في التربة شديدة التآكل. وانتشر استخدامها على نطاق أوسع في الولايات المتحدة في أواخر الخمسينيات، ثم في المملكة المتحدة عام 1965، وفي أستراليا في منتصف الستينيات. ولا تزال تقنية التغليف بالبولي إيثيلين السائب (LPS) تُعتبر من أكثر طرق الحماية من التآكل فعالية من حيث التكلفة، ولها سجل حافل بالموثوقية والكفاءة.

وفي هذا السياق، يتكون نظام LPS من غلاف فضفاض من البولي إيثيلين يحيط بالأنبوب بالكامل، بما في ذلك فتحات الوصلات. يمنع هذا الغلاف التآكل عبر عدة آليات. فهو يفصل الأنبوب فعليًا عن جزيئات التربة، مانعًا التآكل الجلفاني المباشر. كما أنه، بتوفيره حاجزًا غير منفذ للمياه الجوفية، يمنع انتشار الأكسجين إلى سطح الحديد المطاوع، ويحد من توافر الإلكتروليتات التي من شأنها تسريع التآكل. ويوفر بيئة متجانسة على طول سطح الأنبوب، مما يضمن حدوث التآكل بشكل متساوٍ. كما يحد الغلاف من توافر العناصر الغذائية التي قد تدعم نمو البكتيريا المختزلة للكبريتات، مما يمنع التآكل الناتج عن الميكروبات. لم يُصمم نظام LPS ليكون مانعًا لتسرب الماء تمامًا، بل لتقييد حركة الماء من وإلى سطح الأنبوب إلى حدّ كبير. يتم إزالة الأكسجين من الماء الموجود أسفل الغلاف والملامس لسطح الأنبوب بسرعة، كما ينضب من العناصر الغذائية، مما يُشكل بيئة مستقرة يحدث فيها تآكل محدود. إن الغلاف المثبت بشكل غير صحيح والذي يستمر في السماح بالتدفق الحر للمياه الجوفية ليس فعالاً في منع التآكل.

في هذا الإطار، تُعاني أغلفة البولي إيثيلين من بعض القيود. ففي الممارسة الأوروبية، يُنصح بتجنب استخدامها في حال عدم وجود طبقات حماية إضافية من الزنك والإيبوكسي، وذلك عندما تكون مقاومة التربة الطبيعية أقل من 750 أوم/سم. أما في حال كانت المقاومة أقل من 1500 أوم/سم، وكان الأنبوب مُثبّتًا عند مستوى المياه الجوفية أو أسفله، أو في حال وجود ملوثات اصطناعية إضافية في التربة، وخاصةً التيارات الشاردة، فيُوصى باستخدامها إلى جانب طبقة الزنك والإيبوكسي. ونظرًا لحساسية البولي إيثيلين للتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، يجب عدم تخزين الأغلفة أو الأنابيب المُغلّفة تحت أشعة الشمس، على الرغم من أن أصباغ الكربون المُدمجة في الغلاف قد تُوفّر حماية محدودة.

علاوةً على ذلك، يتم توحيد تغليف البولي إيثيلين بحسب معيار ISO 8180 دوليًا، ومعيار AWWA C105 في الولايات المتحدة، ومعيار BS 6076 في المملكة المتحدة، ومعياري AS 3680 و AS 3681 في أستراليا.

غلاف بولي إيثيلين فضفاض (LPS)

من جهة ثانية، تتوفر أغطية البولي إيثيلين في عدد من المواد. أكثر التركيبات شيوعًا في الوقت الحاضر هي أغشية البولي إيثيلين الخطية منخفضة الكثافة والتي تتطلب سمكًا يبلغ 8 مل أو 200 ميكرومتر وغشاء بولي إيثيلين متصالب عالي الكثافة والذي يتطلب سمك 4 مل أو 100 ميكرومتر فقط. وقد يتم تعزيز الطبقة الأخيرة بطبقة داعمة أو لا.

العمر الافتراضي ومقاومة التآكل

وفي هذا السياق، في أواخر خمسينيات القرن الماضي، طُرحت أنابيب الحديد المطاوع في الأسواق، والتي تميزت بقوة أعلى ومقاومة مماثلة للتآكل مقارنةً بالحديد الزهر. وبحسب دراسة أجريت عام 2004، يُرجح أن يصل العمر الافتراضي لأنابيب الحديد المطاوع إلى 100 عام، استنادا إلى نتائج الاختبارات وعمليات الفحص الميداني والتشغيل الفعلي لأكثر من 50 عاما. وفي سنة 2012، أفادت الجمعية الأمريكية لأعمال المياه أن أنابيب الحديد المطاوع في التربة غير المتأثرة بالتآكل أو المركبة في تربة أكثر تآكلًا باستخدام "ممارسات تركيب متطورة" تتمتع بعمر افتراضي يُقدر بـ 110 أعوام، وذلك استنادًا إلى تحليل على مستوى الولايات المتحدة لأنابيب المياه.

علاوةً على ذلك، على مدى المئة عام الماضية، انخفض متوسط سمك أنابيب الحديد نتيجة لزيادة قوة المعدن، بفضل التطورات المعدنية وتحسين تقنيات الصب.

ومن ناحية أخرى، كغيره من المواد الحديدية، يُعدّ الحديد المطاوع عرضةً للتآكل، ولذلك يعتمد عمره الافتراضي على مدى تأثير التآكل. يمكن أن يحدث التآكل في أنابيب الحديد المطاوع بطريقتين: التغرافيت، وهو تسرب محتوى الحديد بفعل التآكل مما يؤدي إلى إضعاف بنية الأنبوب بشكل عام، والتنقر الناتج عن التآكل، وهو تأثير موضعي يُسبب كذلك إضعاف بنية الأنبوب.

أوروبا

تُقدّم معايير أوروبية أخرى مواصفات لمنتجات أكثر تخصصاً:

في هذا الإطار، تُصنّع الأنابيب الأوروبية بحسب معيار ISO 2531 والمواصفات اللاحقة له EN 545 (للمياه الصالحة للشرب) وEN 598 (للصرف الصحي). تُصمّم الأنابيب الأوروبية بحيث يتناسب قطرها الداخلي، بعد تبطينها الداخلي، على وجه التقريب مع القطر الاسمي. يحافظ معيار ISO 2531 على التوافق البُعدي مع أنابيب الحديد الزهر الألمانية القديمة. أما الأنابيب البريطانية القديمة، التي كانت تستعمل المعيار الإمبراطوري غير المتوافق BS 78، فتتطلب قطعًا محوّلة عند توصيلها بأنابيب جديدة. ومن المصادفة أن التوافق البريطاني مع معايير الأنابيب الأوروبية تزامن على وجه التقريب مع انتقال بريطانيا إلى استخدام الحديد المطاوع، لذا فإن أغلب أنابيب الحديد الزهر تستعمل النظام الإمبراطوري، بينما تستعمل جميع أنابيب الحديد المطاوع النظام المتري.

CEN/TR 15545:2006 – دليل استخدام EN 545

وفي هذا السياق، EN 15655:2009 – أنابيب ووصلات وملحقات من الحديد المطاوع – البطانة الداخلية من البولي يوريثان للأنابيب والوصلات – المتطلبات وطرق الاختبار

كذلك، EN 877:1999/A1:2006 – أنابيب ووصلات الحديد الزهر، ومفاصلها وملحقاتها لتصريف المياه من المباني – المتطلبات، وطرق الاختبار، وضمان الجودة

وصف

وعلى صعيد آخر، يتميز الحديد المطاوع المستعمل في تصنيع الأنابيب بطبيعة الغرافيت الكروية أو العقدية داخل الحديد. عادةً ما تُصنع الأنابيب باستخدام الصب بالطرد المركزي في قوالب مبطنة بالمعدن أو الراتنج. غالبا ما تُطبق بطانات داخلية واقية وطلاءات خارجية على أنابيب الحديد المطاوع لمنع التآكل: البطانة الداخلية القياسية هي ملاط أسمنتي، وتشمل الطلاءات الخارجية القياسية الزنك المُلصق أو الأسفلت أو الطلاء المائي. في البيئات شديدة التآكل، قد يُستعمل كذلك غلاف بولي إيثيلين فضفاض (LPS) لتغليف الأنبوب.

من جهة ثانية، يعتمد العمر الافتراضي لأنابيب الحديد المطاوع غير المحمية على مدى تآكل التربة، ويميل إلى أن يكون أقصر في التربة شديدة التآكل. ومع ذلك، فقد قُدِّر عمرٌ افتراضيٌّ يزيد عن 100 عام لأنابيب الحديد المطاوع المُركَّبة باستخدام "ممارسات التمديد المُطوَّرة"، بما في ذلك استخدام غلاف البولي إيثيلين المُثبَّت بشكل صحيح. وقد توصلت الدراسات التي تناولت الأثر البيئي لأنابيب الحديد المطاوع إلى نتائج متباينة فيما يتعلق بالانبعاثات والطاقة المُستهلكة. وقد حصلت أنابيب الحديد المطاوع المُصنَّعة في الولايات المتحدة على شهادة منتج مستدام من معهد تحويل السوق نحو الاستدامة.

صنبور ومقبس

علاوةً على ذلك، تتوفر أنواع عديدة من المقابس والحلقات المانعة للتسرب. أحدثها هو "المفصل الضاغط" أو "المفصل المنزلق"، حيث يُصمم المقبس والحلقة المطاطية بحيث يُمكن دفع طرف الأنبوب داخل المقبس بعد تزييته. تبقى تصاميم المقابس الضاغطة حصرية. كما تتوفر أنظمة حشوات مانعة للتسرب. تسمح هذه الأنظمة بضغط الأنبوب معًا، لكنها تمنع انفصال الوصلة إلا باستخدام أداة خاصة أو شعلة لحام على الحشوة.

وعلى صعيد آخر، كانت أولى أنابيب الحديد الزهر ذات الوصلات المخروطية تُوصل بملء التجويف بمزيج من الماء والرمل وبرادة الحديد وكلوريد الأمونيوم. ثم تُدفع حلقة مانعة للتسرب داخل التجويف حول الوصلة المخروطية لاحتواء المزيج، الذي يُدق في التجويف باستخدام أداة مانعة للتسرب، ثم يُغلق. استغرقت هذه العملية عدة أسابيع حتى تجف، مما أدى إلى وصلة صلبة تماما. غالبا ما تُرى أنظمة الأنابيب هذه في كنائس القرن التاسع عشر ضمن نظام التدفئة.

وفي هذا الصدد، تتضمن وصلات الصنبور والمقبس إدخال طرف أنبوب عادي، وهو الصنبور، في مقبس أو جرس أنبوب أو وصلة أخرى، مع إحكام الإغلاق بينهما داخل المقبس. لا تسمح وصلات الصنبور والمقبس العادية بالتلامس المباشر بين المعدنين، حيث تنتقل جميع القوى عبر مانع التسرب المطاطي. ونتيجة لذلك، يمكنها الانثناء والسماح بدرجة معينة من الدوران، مما يسمح للأنابيب بالتحرك وتخفيف الإجهادات الناتجة عن حركة التربة. وبالتالي، فإن وصلات الصنبور والمقبس غير المقيدة لا تنقل أي ضغط أو شد على وجه التقريب على طول محور الأنبوب، وقليلًا من القص. لذلك، تتطلب أي انحناءات أو وصلات على شكل حرف T أو صمامات إما وصلة مقيدة أو، وهو الأكثر شيوعًا، كتل دفع، والتي تنقل القوى على شكل ضغط إلى التربة المحيطة.

المفاصل

وعلى صعيد آخر، يتم توصيل أطوال فردية من أنابيب الحديد المطاوع إما عن طريق الحواف أو الوصلات أو شكل من أشكال ترتيب الصنبور والمقبس.