مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

توسعه فناوری و نمونه سازی لوله‌های ترمیم‌شونده در محل با پخت فرابنفش (UV-Cured-in-Place Pipe: UV-CIPP)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه اراک، اراک، ایران
10.22034/ijme.2026.588661.2201
چکیده
فرسودگی شبکه‌های زیرساختی نظیر خطوط انتقال فاضلاب و آب، به‌عنوان یک چالش جهانی، نیازمند روش‌های تعمیر و نگهداری با کمترین میزان حفاری و اختلال در محیط شهری است. فناوری لوله ترمیم‌شونده در محل با پخت فرابنفش (UV-Cured-in-Place Pipe)، یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های بازسازی بدون حفاری است که در آن یک لاینر آغشته به رزین درون لوله آسیب‌دیده قرار گرفته و با تابش اشعه فرابنفش به‌صورت درجا پخت می‌شود. با وجود موفقیت این روش، طراحی و ساخت نمونه‌های اولیه آزمایشگاهی که امکان کنترل دقیق پارامترهای عملیاتی و ارزیابی عملکرد پیش از اجرای میدانی را فراهم سازد، همچنان با چالش‌هایی همراه است. در این پژوهش یک نمونه اولیه کامل از فرایند UV-CIPP در مقیاس آزمایشگاهی توسعه داده شد. نخست، یک بستر آزمون مهندسی شامل دو نیم‌لوله گالوانیزه به طول ۲ متر و قطر ۳0۰ میلی‌متر طراحی و ساخته شد. سپس، یک سیستم رزینی پلیمریزاسیون رادیکالی مقاوم به رطوبت، فرمول‌بندی و آماده‌سازی گردید. همچنین، یک مکانیزم متحرک حمل‌کننده لامپ‌های UV با قابلیت کنترل سرعت و زاویه تابش، طراحی و ساخته شد. در ادامه، نمونه‌های کامپوزیتی اولیه با استفاده از الیاف فایبرگلاس و رزین فرمول‌بندی‌شده تحت تابش فرا بنفش پخت شدند. نتایج نشان داد که نمونه‌های ساخته‌شده از کیفیت ظاهری مطلوب (عدم وجود ترک، پوکی یا نواحی نرم) برخوردار بوده و استحکام نهایی کششی ۱۴۳ مگاپاسکال و استحکام خمشی ۴/۲۷ مگاپاسکال ثبت گردید؛ فرآیند پخت در مدت زمان ۸ دقیقه به انجام رسید. تحلیل‌ها حاکی از آن است که کنترل دقیق سرعت حرکت مکانیزم و زاویه تابش، تأثیر بسزایی بر کیفیت نهایی پخت دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Technology Development and Prototyping of UV-Cured-in-Place Pipe: UV-CIPP

نویسندگان English

Hamid Ghasemi meyghani 1
Hasan Fathi Gheshlaghi 2
Masoud Rahimi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 M.Sc. Student, Department of Manufacturing Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
3 Ph.D. Student, Department of Manufacturing Engineering, Arak University, Arak, Iran.
چکیده English

The deterioration of underground infrastructure, such as wastewater and water transmission pipelines, is a global challenge that demands repair and maintenance methods with minimal excavation and urban disruption. UV-Cured-in-Place Pipe (UV-CIPP) technology is one of the most advanced trenchless rehabilitation methods, in which a resin-impregnated liner is placed inside the damaged pipe and cured in situ using ultraviolet radiation. Despite the success of this method, the design and construction of laboratory-scale prototypes that enable precise control of operational parameters and performance evaluation prior to field implementation remain challenging. In this study, a comprehensive laboratory-scale prototype of the UV-CIPP process was developed using an integrated approach. First, an engineering test bed consisting of two galvanized half-pipes, each 2 m in length and 300 mm in diameter, was designed and fabricated. Next, a radical-polymerizing resin system with suitable performance under laboratory environmental conditions was formulated and prepared. Additionally, a mobile UV lamp carriage mechanism with controllable speed and irradiation angle was designed and fabricated. Subsequently, composite specimens were fabricated using E-glass fiber impregnated with the formulated resin, placed inside the test bed, and cured under UV irradiation. Results indicated that the fabricated specimens exhibited acceptable surface quality (free from cracks, voids, or soft spots upon visual inspection) and achieved an ultimate tensile strength of 143 MPa and a flexural strength of 27.4 MPa. The curing process was completed in 8 minutes. The findings suggest that precise control of carriage speed and irradiation angle significantly affects the final curing quality.

کلیدواژه‌ها English

Cured-in-Place Pipe (CIPP)
Ultraviolet (UV) Curing
Pipe Repair
Pipe Liner
Moisture-Resistant Resin

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 مهر 1405