تقرير بحثي لشاشات سلك إسفين من الفولاذ المقاوم للصدأ جيدًا

أداء الغلاف وتصميم الأنابيب

ديسمبر 30, 2017

تحمل بايل, أكوام الأنابيب الملحومة البناء

كانون الثاني 8, 2018

مقدمة

شاشات حسنا تعتبر مكونًا حاسمًا في آبار المياه المستخدمة لاستخراج المياه الجوفية مع منع مرور رواسب التكوين إلى حفرة البئر. على مر العقود, أثبتت شاشات الأسلاك الإسفينية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ فعاليتها العالية ومتانتها لهذا الغرض. في هذا التقرير, سأقدم لمحة شاملة عن تصميم شاشة الأسلاك الإسفينية, مناقشة تحليلية 304 الفولاذ المقاوم للصدأ كمادة البناء المفضلة, مقارنات مع أنواع الشاشات البديلة, واعتبارات للمواصفات والتركيب المناسب. الهدف هو نقل الفهم الفني الشامل لمكونات البئر الحيوية هذه إلى المهندسين, الهيدروجيولوجيين والمقاولين.

1. حجم الفتحة(مم): 0.01~3 ملم

2. منطقة مفتوحة: يصل إلى 60%

3. المواد: منخفض الكربون, الفولاذ المجلفن منخفض الكربون (الواقيات الأساسية لإنقاذ الحياة) الصلب المعالج بطبقة مقاومة للتآكل, الفولاذ المقاوم للصدأ (304, 316إلخ.)

4. طول الوحدة يصل إلى 6 متر

5. قطر: تتراوح من 25 إلى 800 ملم

6. نهاية الاتصال: نهايات مشطوفة عادية للحام بعقب أو اقتران ملولب أو شفة.

حجم الشاشة		القطر الداخلي		القطر الخارجي		OD من نهاية مترابطة الإناث
في	مم	في	مم	في	مم	في	مم
2	51	2	51	25/8	67	23/4	70
3	76	3	76	35/8	92	33/4	95
4	102	4	102	45/8	117	43/4	121
5	127	5	127	55/8	143	53/4	146
6	152	6	152	65/8	168	7	178
8	203	8	203	85/8	219	91/4	235
10	254	10	254	103/4	273	113/8	289
12	305	12	305	123/4	324	133/8	340
14	356	13 1/8	333	14	356	—-	—-
16	406	15	381	16	406	—-	—-
20	508	18 3/4	476	20	508	—-	—-

سلك الملف الشخصي

العرض (مم)

1.5

2.3

1.8

3.0

3.7

3.3

ارتفاع

(مم)

2.2

2.5

2.7

3.6

4.3

4.7

5.6

6.3

سلك الدعم						سلك مستدير ●
العرض(مم)	2.3	2.3	3.0	3.7	3.3	Ø2.5mm - Ø5mm
ارتفاع (مم)	2.7	3.6	4.7	5.6	6.3	Ø2.5mm - Ø5mm

التصميم والبناء

تستمد شاشات الأسلاك الإسفينية اسمها من الأسلاك ذات الشكل الإسفيني الملفوفة بشكل حلزوني حول أنبوب قاعدة أسطواني أو فارغ ( عادة الجدول الزمني 80 PVC أو الكربون الصلب) لتشكيل فتحات مستمرة ( أستم D5978, 2014). تتراوح أحجام الفتحات من 20 إلى 200 ميكرون اعتمادا على توزيع حجم الحبوب من طبقات المياه الجوفية المستهدفة. وهذا يحقق نسبة عالية من المساحة المفتوحة حولها 60-70%, تعظيم التدفق مع استبعاد الجزيئات الدقيقة. الأهم من ذلك, يسمح التكوين الإسفيني بالتنظيف الذاتي حيث يتم ضبط الفجوات أثناء التطوير/الضخ مما يمنع الانسداد. تتوفر الشاشات مجمعة مسبقًا أو للتغليف الميداني بأقطار مختلفة تصل إلى 24 بوصة وأطوال. يضمن التحكم في الجودة حجمًا موحدًا للفتحة والكفاءة الهيدروليكية.

اختيار المواد – الفولاذ المقاوم للصدأ

ستانلس ستيل, اكتب على وجه التحديد 304, برزت باعتبارها المادة الأولى لشاشات الأسلاك الإسفينية بسبب القوة الميكانيكية المتوازنة و تآكل خصائص المقاومة الحيوية لطول العمر بشكل جيد (الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين, 2019). إنه 18% يشكل محتوى الكروم طبقة أكسيد سلبية واقية مقاومة لكيمياء المياه الجوفية والتآكل المتأثر بالميكروبيولوجيا الذي يصيب الفولاذ الكربوني والبدائل المطلية بمرور الوقت.. كما أن التآكل الجلفاني غير موجود أيضًا عند إقرانه بغلاف PVC أو FRP الشائع. بالإضافة إلى, يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ ليونة فائقة مما يسمح بتشكيل الفتحة بسهولة أثناء التصنيع مع الحفاظ على قوة الخضوع خلال الفاصل الزمني الذي تم فحصه. تؤكد الدراسات الميدانية الحديثة الحد الأدنى من معدلات التدهور بعد 30+ سنوات في الأرض (حداد, 2018).

أنواع الشاشات التنافسية

توفر شاشات الفتحات المستمرة استهلاكًا عاليًا ولكنها عرضة للتوصيل دون قدرات التنظيف الذاتي. تعاني الشاشات البلاستيكية من تدهور الأشعة فوق البنفسجية إذا تعرضت لها. تتطلب عبوات الحصى المعبأة مسبقًا خطوات وتكاليف تركيب إضافية. توفر الشاشات المغلفة بالأسلاك غير القابلة للصدأ فتحات مماثلة لأحجام الفتحات ولكن ليس بمتانة تصميم الأسلاك الإسفينية. وبالمثل, تفتقر الشاشات المغلفة بالألياف الزجاجية إلى موصلية المعدن والقوة الميكانيكية. هكذا, لقد برز سلك إسفين الفولاذ المقاوم للصدأ كخيار أول على المدى الطويل, كمية يمكن الاعتماد عليها من المياه الجوفية (برادلي, 2016). ستظل المعايير الهندسية وظروف الموقع هي التي تملي اختيار الشاشة الأمثل في بعض التطبيقات.

عوامل المواصفات

تشمل العوامل الرئيسية للمهندسين الذين يحددون شاشات الأسلاك الإسفينية ما يلي:: احتياجات القدرة الاستيعابية, توزيع حجم الحبوب في طبقة المياه الجوفية, التوافق مع معايير ASTM/NSF, الطول وقياس القطر, اتصال بغلاف / أنبوب الناهض, تدرج/سمك حزمة المرشح وطرق الختم الحلقي. تساعد اختبارات التوصيل الهيدروليكي على ضمان تحقيق أحجام الفتحات المحددة لعائد التصميم. مادة غير قابلة للصدأ, طلاء / يلتف الجودة, وتؤثر الشهادات من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة أيضًا على الأداء على المدى الطويل والامتثال للتعليمات البرمجية. تعتبر هندسة القيمة من الحكمة تحقيق التوازن بين رأس المال وتكاليف التشغيل/الصيانة على مدى عمر تصميم البئر.

اعتبارات التثبيت

هناك حاجة إلى التنسيب والتطوير المناسبين لتحقيق عمر الخدمة الكامل لشاشات الأسلاك الإسفينية. وينبغي وضعها على فترات تحمل المياه المستهدفة لتجنب رسم الغرامات غير المرغوب فيها. حزمة مرشح متدرجة مكملة بـ 2-5% سدادة البنتونيت المنتفخة أعلى/أسفل تحمي البئر وتعزل المناطق. تعمل طرق التطوير على تنشيط خاصية التنظيف الذاتي عن طريق الاندفاع/ الكفالة لتسوية وسائط الترشيح. يضمن اختبار ما بعد التثبيت تحقيق أهداف التصميم الخاصة بقدرة السحب وجودة المياه قبل وضعها في التشغيل على المدى الطويل. اتباع أفضل الممارسات أثناء البناء يمنع الفشل المبكر.

دراسات الحالة الميدانية

تُظهر دراسات الحالة الموسعة من مرافق المياه وبرامج المراقبة على مستوى الولاية/المقاطعة المزايا الممتازة, خدمة طويلة الأمد تقدمها شاشات الأسلاك الإسفينية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بعد عقود من التثبيت (مؤسسة أبحاث المياه, 2020). فمثلا, فيديو إعادة تأهيل أ 70 قسم شاشة القدم مثبت في 1963 أظهر القليل من التآكل أو التوصيل بعد ذلك 57 سنوات من الضخ المستمر في طبقة المياه الجوفية الساحلية المالحة. يوفر هذا الأداء دليلاً دامغًا على طول العمر والموثوقية المتأصلة في هذه التصميمات عند تحديدها بشكل صحيح ووضعها في ظروف مناسبة.

ما هي مزايا استخدام شاشات سلكية إسفينية من الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة بأنواع الشاشات الأخرى?

هناك العديد من المزايا الرئيسية لاستخدام شاشات الأسلاك الإسفينية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنة بأنواع الشاشات الأخرى:

القدرة على التنظيف الذاتي – يسمح تصميم السلك الإسفيني بمرور المواد الصلبة دون أن تتعثر, تقليل خطر الانسداد مع مرور الوقت. هذه فائدة كبيرة مقابل شاشات الفتحات المستمرة.

قدرة استيعاب أعلى – الساعة 60-70% منطقة مفتوحة, تتمتع الشاشات السلكية الإسفينية بإمكانية سحب أكبر من الشاشات المغلفة أو المشقوقة بفضل تكوينها الفعال للمنطقة المفتوحة. وهذا يزيد من العائد جيدا.

المتانه – هيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ يجعل سلك الإسفين مقاومًا جدًا للتآكل والتأثيرات ويتجاوز العمر المتوقع 50+ سنوات على أساس دراسات الحالة. معظم المواد الأخرى مثل البلاستيك سوف تتحلل بشكل أسرع.