Сварка нагретым инструментом при монтаже трубопроводов

Нагрев свариваемых поверхностей производится металлическим нагретым инструментом.

Из-за прямого контакта с нагретым инструментом теплоперенос гораздо более интенсивный, чем в случае сварки горячим воздухом; распределение тепла в массе свариваемого материала в этом случае также более благоприятно, никакие зоны материала не получают большего термического стресса, чем необходимо для сварки. Получаемые в результате сварные швы не имеют зон термически поврежденного материала. Прочность соединения труб при таком способе сварки не ниже, чем прочность исходной трубы.

Труба и соединительный элемент (фитинг) свариваются в раструб. Нагретый инструмент состоит из двух частей ? муфты и дорна ? которые крепятся на нагревателе сварочного аппарата. После нагрева инструмента до рабочей температуры внешняя поверхность трубы нагревается муфтой нагретого инструмента, одновременно с этим внутренняя поверхность фитинга нагревается дорном нагретого инструмента. По достижении оплавления внешней поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга нагретый инструмент удаляется из зоны сварки, а труба и фитинг совмещаются и остужаются.

Внешний диаметр трубы незначительно выше номинального диаметра, а внутренний диаметр фитинга ? незначительно меньше номинального диаметра трубопровода.

Например, труба диаметром 20 мм на самом деле имеет наружный диаметр 20,3-20,5мм, а фитинг соответствующего размера имеет внутренний диаметр 19,5-19,7мм. При этом диаметры рабочих поверхностей сварочных насадок в их средней части соответствуют номинальному диаметру.

Таким образом, труба и фитинг без нагрева не могут быть совмещены ни со сварочными насадками, ни друг с другом.

По мере совмещения трубы с муфтой нагретого инструмента наружный слой трубы оплавляется и выдавливается наружу в форме валика (грата), а внутренние слои прогреваются достаточно, чтобы упруго сжаться и позволить трубе войти в муфту нагретого инструмента.

Похожий эффект наблюдается при совмещении фитинга с дорном нагретого инструмента. При совмещении трубы и фитинга после нагрева труба упруго сжимается, а фитинг упруго растягивается.

В результате нагретые свариваемые поверхности давят друг на друга, вытесняя воздух и обеспечивая перемешивание расплавленного материала.

Сравнительно сложное описание принципа раструбной сварки, однако, выражается для монтажника в выполнении довольно простых действий, не отнимающих много времени для выполнения соединения.

Свариваемую внешнюю поверхность трубы рекомендуется подготовить с помощью калибратора и фаскоснимателя. Калибратор устраняет т.н. эллипсность трубы и, в случае необходимости, уменьшает ее внешний диаметр до нормы, при этом удаляявозможные загрязнения и оксидный слой.

СП 40-102-200 рекомендует на концах труб снимать наружную фаску под углом 45? на 1/3 толщины стенки трубы с помощью т.н. фаскоснимателя. Для труб небольшого диаметра (до 40мм) этой рекомендацией обычно пренебрегают.

Для труб диаметром 50мм и выше ? пренебрегать не стоит.

Фаскосниматель позволяет также снять внутреннюю фаску с торца трубы для уменьшения возможного внутреннего грата и риска уменьшить внутреннее сечение трубопровода в месте сварки.

Замечание: В подавляющем большинстве случаев нет необходимости делать на внешней стороне трубы отметку глубины входа трубы в муфту сварочной насадки.

Эта глубина, так же как и глубина погружения нагретого дорна сварочной насадки в фитинг, ? величина стандартизованная для каждого диаметра трубопровода. На практике труба вставляется в муфту сварочной насадки, пока не упрется в дно муфты.

Фитинг надевается на нагретый дорн, пока не упрется в основание дорна ? в этот же момент вершина дорна касается внутреннего ограничителя фитинга.

Внимание! После того как труба уперлась в дно муфты сварочной насадки, а внутренний ограничитель фитинга уперся в вершину дорна сварочной насадки, не следует продолжать давить на трубу и фитинг с прежней силой. Просто зафиксируйте положение трубы и фитинга на время нагрева. Продолжая прилагать усилие, вы рискуете смять торец трубы и внутренний ограничитель фитинга в процессе нагрева.

Если по какой-либо причине глубина фитинга не соответствует размерам нагретого инструмента, следует измерить глубину фитинга вручную и сделать отметку на внешней стороне трубы.

В отличие от стыковой сварки, где нагрев свариваемых поверхностей производится невысокой температурой в течение длительного времени для избежания внутренних напряжений в материале, при раструбной сварке температура нагретого инструмента завышена, и нагрев происходит быстро. Выбор температуры нагретого инструмента при разработке технологии раструбной сварки основывался на нескольких ограничениях:

• Оплавление свариваемых поверхностей (наружной поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга) должно осуществляться быстро, чтобы труба и фитинг не успели прогреться насквозь. Иначе они потеряют форму, совместить их будет невозможно. Поэтому температура нагретого инструмента должна быть высокой.
• Излишний перегрев нагретого инструмента ведет к существенной термической деградации материала трубы и фитинга.
• Политетрафторэтилен (тефлон), которым покрыты рабочие поверхности нагретого инструмента, длительно работоспособен при температурах до 260?С, при более высоких температурах он постепенно деградирует.

С учетом всех ограничений для раструбной сварки принята температура нагретого инструмента 260?С с допустимыми отклонениями ?10?С, которая не зависит от диаметра свариваемого трубопровода.

Такой режим нагрева приводит к последующему созданию некоторого вредного внутреннего напряжения материала в зоне соединения. Однако это компенсируется почти двойной толщиной стенки полученного трубопровода в зоне соединения и большой площадью сварки (гораздо больше площади торца трубы при сварке встык).

Температура нагретого инструмента задается оператором на панели управления (если таковая имеется у аппарата), автоматика аппарата поддерживает ее на постоянном уровне в пределах погрешности этого аппарата.

Фитинг совмещается с дорном нагретого инструмента до упора, одновременно труба совмещается с муфтой нагретого инструмента до упора (или, как в вышеописанном случае, до отметки на трубе).

Замечание: Если одновременное совмещение невозможно, следует начать с фитинга.

После упора не следует прилагать дальнейших усилий по совмещению трубы и фитинга с нагретым инструментом ? при дальнейшем нагреве это может привести к деформации торца трубы и внутреннего упора фитинга, и в конечном счете ? к уменьшению внутреннего сечения трубопровода в месте сварки. От момента достижения упора начинается отсчет времени нагрева (см. табл. 1).

Таблица 1    Технологические интервалы для раструбной сварки трубопроводов из ПП Тип 3 (согласно DVS 2207-1)

Диаметр, мм	16	20	25	32	40	50	63	75	90	110	125
Нагревгрев, сек.:	PN20	5	5	7	8	12	18	24	30	40	50	60
NP10	1)	1)	1)	1)	1)	1)	1)	15	22	30	35
Перестановка, сек.	4	4	4	6	6	6	8	8	8	10	10
Фиксация, сек	6	6	10	10	20	20	30	30	40	50	60
Полное остывание, мин.	2	2	2	4	4	4	6	6	6	8	8

1) Ввиду слишком малой толщины стенки раструбная сварка для этих труб не рекомендуется.

Замечание: Указанные в таблице временные интервалы носят только рекомендательный характер и только для трубопроводов из ПП Тип3 (PPRC). Точные значения интервалов следует уточнять у производителя трубы и фитингов.

После нагрева следует быстро (в течение времени перестановки) снять фитинг и трубу с нагретого инструмента, ввести трубу в фитинг до упора (или до отметки), избегая искривлений, и удерживать неподвижно для остывания в течение времени фиксации, которое указано в табл. 1. На практике время фиксации используется монтажником для выравнивания соединения руками. По истечении этого времени соединение теряет эластичность, изменять его форму уже невозможно.

Удерживать трубу и фитинг до полного остывания (см. табл. 1) не обязательно. Достаточно пока не прикладывать нагрузок. После полного остывания сварное соединение готово.

Замечание: Без больших усилий (вручную) совместить трубу и фитинг с нагретым инструментом для нагрева, а затем ? совместить трубу с фитингом для остывания удается только при сварке трубопроводов небольших диаметров ? до 40-50мм включительно. Для облегчения и обеспечения качества сварки диаметров больше 50 мм лучше использовать специальные центраторы для раструбной сварки.

Раструбная сварка наиболее часто применяется при монтаже трубопроводов из ПП сравнительно небольших диаметров. Вс? дело в том, что основные преимущества сварки в раструб перед сваркой встык следующие:

• Простота и невысокая цена ручного оборудования для раструбной сварки трубопроводов небольших диаметров. Для сварки больших диаметров приходится использовать специальные центраторы, сопоставимые по цене с аппаратами стыковой сварки.
• Дополнительные затраты на соединительные детали вполне оправдываются удобством и простотой технологии ручной раструбной сварки трубопроводов небольших диаметров. К тому же, трубопроводы небольших диаметров, как правило, применяются для внутренних коммуникаций зданий и имеют сложную форму с изгибами и ответвлениями, т.е. соединительные угольники и тройники в любом случае необходимы. В то же время, трубопроводы больших диаметров, как правило, укладываются длинными прямыми участками, где в сложных соединительных деталях нет нужды, и сварка встык предпочтительнее.
• Внутренние трубопроводы зданий, как правило, рассчитаны на транспортировку горячей воды с температурой выше 40?С, поэтому сравнительно дешевый, но не теплостойкий ПНД для их производства неприменим. Список оставшихся термопластов, применяемых для производства трубопроводов, включает ПП (полипропилен), ПВДФ (поливинилиденфторид) и ПБ (полибутен). Последние два материала практически не применяются в России из-за их высокой стоимости.

Сварка нагретым инструментом раструбная

Наибольшее применение раструбная сварка нагретым инструментом нашла для соединения труб из полиолефинов. Последовательность процессов раструбной сварки (рис 1.

) аналогична стыковой , но при этом используется инструмент, состоящий из гильзы для оплавления наружной поверхности трубы и дорна для оплавления внутренней поверхности раструба.

Размеры инструмента зависят от геометрических характеристик свариваемых труб.

Внутренний диаметр гильзы должен равняться наружному диаметру трубы, наружный диаметр дорна на 0,2-0,5 мм должен быть меньше внутреннего диаметра гильзы, поэтому для соединения труб различных типоразмеров должен применяться свой инструмент.

Раструбная сварка возможна с применением литых соединительных деталей, формованных раструбных муфт, а также с помощью раструба, отформованного на одной из соединяемых труб.

Основные технологические параметры сварки и их оптимальные значения приведены в таблице 1.

Оптимальные значения основных технологических параметров раструбной сварки нагретым инструментом при 20 С

Материал труб	Температура инструмента, С	Продолжительность нагрева, с, при толщине стенки, мм	Продолжительность технологической паузы, с, не более	Продолжительность охлаждения стыка под осевой нагрузкой, с
4-5	До 8	Свыше 8
ПВД	250 – 280	1 – 2	12 -30	45 – 50	3	20 – 30
ПНД	230 – 250	1 – 2	12 – 25	40 – 45	3	20 – 30
ПП	250 – 280	1,5 – 2	15 – 30	45 -50	3	20 – 30
Примечание: При изменении температуры окружающей среды технологические параметры корректируются путем проведения пробных сварок.

Раструбная сварка рекомендуется для соединения труб наружным диаметром до 160мм при любых значениях толщины стенки. По сравнению со стыковой сваркой нагретым инструментом, раструбная сварка не требует высокой квалификации сварщика, кроме того, значительно большая площадь сварки позволяет увеличить прочность соединения.

Для раструбной сварки труб из термопластов разработаны устройства УЭСЩ-1, ЭСО-2, и УСТТР-50 (рис.2)

Технические характеристики устройства для раструбной сварки нагретым инструментом

Тип устройства	Наружный диаметр свариваемых труб, мм	Напряжение питания нагревательного инструмента, В	Мощность, кВт	Максимальная температура нагрева	Масса,
Нагревательного инструмента	Блока управления
УЭСО-1	20 – 75	36	0,7	370	3,2	14
ЭСО-2	110	36	0,8	370	4,1	14
УСТТР-50	16 – 50	42	1	350	4	24

Список литературы:

Зайцев К.И., Мацюк Л.Н. Сварка пластмасс.- М.: Машиностроение,1978.-222с. Комаров Г.В. Способы соединения деталей из пластических масс.- М.: Химия,1979.-288с.

Шестопал А.Н., Шишкин В.А., Новиков В.А Способы соединения элементов конструкций из листовых полимерных материалов.- К.: О-во «Знание» УССР,1982.-31с.

Шестопал А.Н., Васильев Ю.С., Минеев Э.А. и др Источник: Справочник по сварке и склеиванию пластмасс Дата в источнике: 1986 год

Соединение пластмасовых труб сваркой

Главная / Аппараты

• Назад
• Время на чтение: 2 мин
• 91

В строительстве сейчас редко встречаются металлические трубы. В основном применяют трубы из полипропилена.

Они легки, долговечны, удобны и просты в монтаже, устойчивы к коррозии и практически не требуют ремонта. Логично, что при сборке систем водоснабжения, чаще всего выбирают полимерные материалы.

Среди разнообразия методов пайки полипропиленовых труб лидирует сварка в раструб. Такой способ предусматривает герметичное соединение с применением фитингов.

Поэтому при монтаже водопровода зачастую выбирают этот вид сварки. Он более надежен, чем способ холодной сварки или с пластмассовыми прутками.

Для успешных сварочных работ нужно знать, какие комплектующие могут понадобиться, как выбрать аппарат для раструбного сваривания и специфику выбранного метода.

• Краткая информация
• Виды устройств
• Комплектующие
• Специфика техники
• Заключение

Краткая информация

Прежде чем приступать к работе, давайте вникнем в суть. Чем характерен метод раструбной или как еще называют, муфтовой сварки?

Технология элементарно проста – локальный нагрев конца полипропилена и фитинга. Несмотря на незамысловатость, этот способ очень надежен. Он позволяет герметично образовывать прочный и долговечный шов.

Существует не один вид сварочных устройств и все имеют определенные функции и технические свойства. Чтобы выбрать оптимальный вид устройства раструбного сваривания, рассмотрим их преимущества.

Виды устройств

Процесс раструбного сваривания

В зависимости от поставленной задачи можно использовать механический либо ручной аппарат раструбного сваривания.

Для раструбного сваривания труб диаметром менее 50 мм используются приборы ручного типа. Они наиболее широко применяются в быту и для выездных работ. Обычно его возможностей хватает для монтажа разводки системы водоснабжения.

Однако, ручной прибор вполне способен справиться и с большим диаметром. Заводы-изготовители производят модели сварочных аппаратов, которые можно использовать при работе с диаметром до 125мм.

Такой охват популярных размеров труб делает ручной аппарат универсальным и компактным бытовым устройством.

Роль раструбной сварки в монтаже трубопровода

В строительстве водоснабжающих систем нередко применяются полипропиленовые трубы. И монтаж таких труб происходит посредством двух видов сварки, одним из которых является раструбная сварка.

Принцип соединения при сварке враструб

Сваривание деталей враструб

Данная разновидность сварочного процесса осуществляется нагретым до определенного показателя инструментом. В практической деятельности сварка враструб используется при осуществлении монтажа систем отопления, технологических трубопроводов, а также систем напорного водоснабжения и ряда иных систем, создаваемых с применением полипропилена.

Подробнее о раструбной сварке

Сварку враструб иначе именуют муфтовой. Дело в том, что прямое соединение труб происходит посредством фитинга, который называется «муфта».

Нагревание подлежащих свариванию поверхностей осуществляется при помощи металлического нагретого прибора – особых насадок с тефлоновым покрытием для проведения сварки враструб. Свариваемыми поверхностями являются внутренняя поверхность муфты и наружная сторона трубы.

Необходимо обратить внимание на то, что нагретая сварочная насадка включает в себя две части:

• «дорн» — та половина, та которую прикрепляется фитинг;
• «гильза» — а на эту половину закрепляется конец трубы.

Процесс сварки враструб выглядит так: муфта из полипропилена соединяется с «дорном» предварительно нагретого устройства (соединение осуществляется до упора); одновременно с этим полипропиленовая труба совмещается с «гильзой» (здесь также до упора). Совершение всех этих действий должно произойти весьма оперативно.

Когда происходит совмещение труб с нагретыми элементами сварочной насадки, то их поверхность оплавляется. Муфта входит в «дорн» в виде валика (грата), а из «гильзы» наблюдается выдавливание труб наружу в аналогичной форме (валик).

Характеристики оборудования

Аппарат для осуществления раструбной сварки отличается следующими характеристиками:

• Колебание напряжения происходит в пределах 110-230 В;
• Мощность при этом составляет 650-1800 Вт;
• Показатель частоты при сварке равен 50/60 Гц;
• Температура нагрева колеблется в пределах 200-295 градусов;
• Применяются свариваемые трубы и фитинги диаметром 20-160 мм;
• Работы осуществляются в температурном режиме 5-45 градусов.

Какой же именно аппарат необходимо использовать? Если осуществляется сварка враструб элементов, диаметр которых не превышает 40 мм, то, как правило, можно использовать ручной аппарат – паяльник. При большем диаметре труб для сварки рекомендуется соответствующий механический аппарат.

Выбирая аппарат для раструбной сварки, следует учитывать тип используемого в нем терморегулятора. Так, самым совершенным считается электронный либо микропроцессорный регулятор.

Температурный датчик размещается внутри нагревателя, за счет чего инерционность системы регулирования уменьшается.

Благодаря электронному регулятору, нагреватель достаточно быстро достигает заданной температуры и предельно точно поддерживает ее.

Аппарат сваривания пластиковых труб

Бюджетный аппарат для проведения раструбной сварки отличается использованием капиллярного термостата, который действует по принципу типичного утюга: когда температура достигает заданного значения, работа нагрева прекращается; при снижении температур нагрев вновь начинает функционировать.

Наименее предпочтительным считается аппарат раструбной сварки с биметаллическим термореле. В таком случае биметаллическая пластина, которая является чувствительным элементом, в силу своих размеров не помещается внутри нагревателя, а потому датчик может достаточно поздно отреагировать на температурные изменения.

Важно также обращать внимание на качество выбираемых сварочных насадок, а конкретнее – на их покрытие. Качество тефлона, его свойства запросто проверяются при помощи подтекающей шариковой ручки.

Если тефлон действительно хороший, то капля пасты даже не сможет прилипнуть к нему, она просто остается на ручке.

А вот если капелька все же осталась на тефлоне, то это говорит о низком качестве тефлонового покрытия.

Важно

Очевидно, что сварка враструб требует соблюдения элементарных требований безопасности. Наряду с ними важно ответственно подходить к качеству выполнения работ.

Так, необходимо до упора вводит трубу в муфту. В противном случае данный участок в уже готовом трубопроводе будет отличаться меньшей по толщине стенкой и, соответственно, большим диаметром внутри.

В результате здесь будет более низкое давление.

Если же при совмещении деталей прилагалось излишнее усилие, то внутри может образоваться слишком большой валик (грат), который будет препятствовать потоку газа либо жидкости.

Такова специфика раструбной сварки. При грамотном подходе к выполнению работ соединение труб будет предельно качественным и долговечным.

zavarimne.ru

Комплектующие

Механическое раструбное сваривание

Для работы с аппаратом муфтовой сварки, вам понадобятся дополнительные комплектующие: особые насадки и режущие инструменты.

Насадки для сварочных аппаратов нужны для нагрева деталей. В основном они покрыты тефлоном и достаточно долго служат. Но всё равно, периодически требуется их менять.

Это расходной материал, поэтому у вас должна быть замена устаревшей насадке. Подбор насадок для сварки зависит от диаметра трубы.

Для порезки труб необходимо иметь режущие инструменты. Эти комплектующие помогут смонтировать водопровод в соответствии с вашими размерами.

Но помните, что есть трубы, на которые в качестве армирующего слоя может быть нанесен алюминий. Перед началом проведения сварочных работ, алюминиевый слой необходимо удалить.

Специфика техники

Метод сварки в раструб — доступен и прост. Даже не имея опыта, можно получить достойный результат, не говоря уже о квалифицированном мастере.

Сердцевиной сварочного аппарата является тэн – нагревательный элемент, на который фиксируется насадка. С одной стороны, к тэну подсоединяют фитинг, с другой – трубу.

При включении устройства, с помощью тэна, начинается нагрев насадки. Насадка, в свою очередь, нагревает внутреннюю часть фитинга и край трубы. После того, как полипропилен начнет плавиться, труба легко соединяется с фитингом вручную.

В этом заключается вся суть раструбной сварки. Этот способ доступен каждому, даже неопытный рабочий быстро справится со свариванием и получит надежный и герметичный шов.

Способы сварки полиэтиленовых труб

Сварные соединения на полиэтиленовых трубопроводах можно получить несколькими способами:

• Раструбный метод с использованием фитингов.
• Сварка встык. Требуется специальное оборудование. Метод является наиболее применяемым при монтаже полиэтиленовых труб диаметром более 110 мм.
• Сварка экструдером. Удобно использовать для изменения направления трубопровода без дополнительных фитингов.
• Электросварка с использованием специальных фитингов.

Все перечисленные способы сварки полиэтиленовой трубы основаны на молекулярной диффузии (взаимное проникновение, смешивание) полимера при нагревании его до температуры плавления. Отсюда название методов – диффузионные.

Обратите внимание! Для качественного соединения требуются детали из одного производителя! Только это может гарантировать полную идентичность соединяемых полимеров.

Раструбный метод

Выполняется раструбная сварка полиэтиленовых труб с использованием специальных соединительных фитингов.

Инструменты для сварочных работ:

• труборез;
• фаскосниматель;
• калибратор;
• сварочный аппарат с регулируемым нагревом для полимерных материалов;
• набор соответствующих насадок для нагревания трубы и фитинга.

Обратите внимание! Если работы проводят при минусовой температуре, то время нагрева соединяемых элементов увеличивают на 1-2 секунды от норматива.

Сварка в раструб выполняется следующим образом:

• Трубу нарезают на необходимые сегменты.
• Край, который планируют соединять, обрабатывают фаскоснимателем до получения непрерывной стружки, равной по длине двум окружностям.
• Калибруют до получения идеальной окружности.
• Протирают детали и обезжиривают.
• Закрепляют сварочный аппарат на устойчивую подставку и нагревают. Температуру регулируют при помощи штрих кода фитинга. Если аппарат не оснащен подобной функцией, то температуру нагрева выставляют в 210 градусов. Когда сварочник нагреется до заданной температуры, на нем загорится индикатор.
• Одновременно на насадки электросварочного аппарата надевают трубу, соединительную муфту и нагревают.
• Снимают разогретые детали и соединяют физическим усилием.
• Фиксируют неподвижно до остывания.

Обратите внимание! Сварочное соединение враструб для полиэтиленовых материалов используют на трубопроводах с небольшим диаметром и толщиной стенки до 5 мм.

Этот метод в частном строительстве не находит большого распространения, так как затратен, требует специального оборудования. Соединение на пресс-фитингах проще и достаточно надежно для индивидуальных водопроводных или отопительных коммуникаций.

Рекомендуем ознакомиться: Оцинкованная стальная труба для обустройства дымохода

Сварка встык

Соединение встык проводят для деталей, толщина стенки которых более 5 мм Работы проводят чаще всего на магистральных трубопроводах. Оборудование для такой сварки кардинально отличается от сварки в раструб.

Для сварочных соединений методом «встык» потребуется следующее оборудование:

• Центратор – устройство для неподвижного, соосного закрепления соединяемых концов труб. Имеет два неподвижных и два передвигающихся зажима.
• Торцеватель – инструмент для обработки среза. Подготовленные срезы должны соприкасаться друг с другом полностью. Допустимый зазор составляет не более 0,5 мм, для трубопроводов большого диаметра это расстояние допустимо увеличить до 0,7 мм. Если зазор при примерке больше, то трубы вновь следует обработать.
• Сварочный аппарат для торцевой сварки. Он представляет собой нагревательную пластину, покрытую тефлоном.
• Специальный привод, который сближает и соединяет оплавленные концы трубопровода. Есть гидравлические или механические разновидности.
• Редукционные вкладыши, которые противодействуют деформации мягкой полиэтиленовой трубы.
• Блок управления, если процесс автоматизирован.

Сварку проводят в автоматическом режиме. Алгоритм операций следующий:

• концы трубопровода закрепляют в центровочной станине;
• снимают фаску и зачищают (операция выполняется одновременно);
• соединяемые концы одновременно нагревают специальным сварочным «зеркалом», глубина расплавления материала около 2 мм;
• удерживают под давлением до остывания.

В результате манипуляций должно получиться герметичное соединение с внешним наплавленным валом.

Обратите внимание! Отход от технологии грозит перегревом материала и образованием внутреннего наплыва. Это уменьшает проходимость трубопровода и считается браком в работе.

Сварка встык является недорогой (при наличии собственного оборудования) и повсеместно используется при монтаже централизованных магистралей. Для прокладки индивидуальных коммуникаций оборудование можно взять напрокат.

Сварка экструдером

Сварка с использованием экструдера (специальный инструмент для расплавления гранулированного полимера) применяется в промышленном строительстве для монтажа криволинейных трубопроводов. Это удешевляет работы, поскольку не требует соединительных фитингов.

Рекомендуем ознакомиться: Герметики для прочного соединения канализационных труб

Соединение полиэтиленовых труб экструдером схематично выглядит так:

• Трубы обрезают под необходимым углом, очищают от стружки и заусенец.
• Ветошью стирают грязь с места среза, обезжиривают раствором на спиртовой основе.
• Вручную сводят срезы встык и фиксируют в необходимом положении точечной сваркой – прихватывают.
• Тщательно проваривают шов экструдером.

Обратите внимание! Экструдер расплавляет органический полимер, что в результате может выглядеть не слишком аккуратно. Не следует трогать мягкую пластмассу руками. Следует дать ей остыть, после чего можно ножом и наждачной бумагой зачистить полученный шов.

Сварка электросварными фитингами

Монтаж при помощи электросварных фитингов требует закупки дорогостоящих комплектующих. Для работы потребуется особый сварочный аппарат без нагревающегося сегмента.

Электросварные фитинги – это детали для соединения труб из полимерных материалов, внутрь которых вмонтированы нагревательные элементы для расплавления внешней части трубы и внутренней части фитинга. Результатом является сплавление составляющих в одно целое. Для подключения к сварочному аппарату на детали есть готовые контакты.

По технологии выполнения работ монтаж трубопровода на электросварных фитингах является самым простым. Достаточно вставить концы соединяемых труб в фитинг и подсоединить его к сварочному аппарату. Процесс нагрева, расплавления материала трубы и муфты является автоматическим. Для этого на каждой детали имеется особый штрих код с информацией о температуре и времени нагрева.

Недостаток у этого метода соединения полиэтиленовых труб один – его дороговизна.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Стыковая сварка полиэтиленовых труб: цикл работ, расчет параметров

Стыковая сварка полиэтиленовых труб относится к неразъемным способам соединения и производится путем нагрева при помощи специального сварочного оборудования торцов свариваемых частей, трубы и (или) фитинга до вязкотекучего состояния полиэтилена, и последующего их соединения под давлением.

Встык можно варить только трубы и фитинги одинакового диаметра и SDR, изготовленные из одной марки полиэтилена. Рекомендуемая толщина трубы при сварке должна быть не менее 4,5 см. Стыковую сварку разрешено проводить при температуре воздуха от -15ºС до +45ºС.

Сварка в стык — достаточно сложный технологический процесс, требующий высокой квалификации персонала и высококачественного оборудования. В месте с тем, данный способ обладает рядом несомненных преимуществ:

• Для сварки полиэтиленовых труб не требуется тяжелая техника;
• Сваривать полиэтиленовые трубы может бригада из 1 — 2 человек;
• Значительно ниже потребление электроэнергии (либо топлива) по сравнению со сваркой стальных труб. При применении так называемых “длинномерных труб” (на катушках или в бухтах) снижает количество сварных соединений в 50- 100 раз. Все это значительно ускоряет строительство трубопровода и снижает стоимость монтажа.

Способ стыковой сварки

Сварка встык — это способ, используемый для соединения труб и фитингов одного диаметра и толщины.

В этом процессе свариваемые поверхности труб выравниваются таким образом, чтобы достигался идеальный контакт, затем нагреваются до температуры плавления. После этого расплавленные поверхности труб соединяются под давлением.

Сварочное давление, температура и длительность регулируются таким образам, чтобы сохранить физические и химические свойства исходного материала.

Сварочный цикл можно разделить на следующие этапы:

• Оплавление торцов трубы;
• Нагрев;
• Удаление нагревателя из зоны сварки;
• Сварка;
• Охлаждение.

Перед началом сварки зоны соединения труб выравниваются с помощью электроторцевателя — инструмента для механической обработки торцов свариваемых труб.

Инструмент выравнивает торцы труб под прямым углом относительно оси и удаляет все сколы и неровности сечения.

Торцевание должно производиться до тех пор, пока стружка, образуемая в результате торцевания, начнет выходить непрерывной, ровной лентой.

Максимальные допуски по зазорам между свариваемыми поверхностями после торцевания указаны в таблице:

Далее свариваемые поверхности нагреваются до температуры плавления с помощью специаль­ного нагревательного элемента.

Оплавление торцов

Во время цикла «Оплавление» происходит образование первичного грата.

Нагрев трубы

Во время цикла «Нагрев» тепло распространяется вглубь материала. Давление на сва­риваемые части при этом близко к нулю (оно только обеспечивает контакт между торцами труб и нагревателем).

Затем нагревательный элемент удаляется из области сварки. Нагревательный элемент необходимо удалять так, чтобы не загрязнить и не повредить нагретые для сварки поверхности трубы.

Контактные поверхности нужно быстро соединить, не допуская других соприкосновений.

Время перехода должно быть настолько кратким, насколько это возможно, иначе нагретые поверхности застынут, что негативно повлияет на качество сварки.

Вывод нагревательного элемента

Цикл сварка

Во время цикла «сварка» образуется окончательный грат и молекулярные связи, обеспечивающие однородность соединения. Свариваемые части трубы соединяются под давлением равным давлению цикла «Оплавление торцов»

Охлаждение стыка

Во время заключительного цикла «Охлаждение» происходит осадка стыка и стык приобретает максимальную прочность.

После соединения должен появиться симметричный буртик. Одинаковый размер правого и левого буртика показывает правильность сварки. Различный размер буртиков показывает различные характеристики вязкости соединяемых материалов, то есть процедура сварки произведена неверно.

Расчет параметров сварки встык

• Для расчета параметров сварки необходимо обладать следующими данными:
• е — толщина трубы; Dn — номинальный (наружный) диаметр трубы; Di — внутренний диаметр (Dn — 2е);
• S — площадь сварки в мм², которую можно рассчитать по формуле:

• S = π(Dn² — Di²)/4, где π = 3,142;

Sc — площадь цилиндра машины в мм².

Также необходимо знать марку полиэтилена. Этот параметр необходим для правильного определения времени протекания циклов сварки.

Поскольку в расчетах задействован такой параметр, как площадь цилиндра машины для сварки ПЭ труб (Sc), рекомендуем использовать готовые таблицы с параметрами сварки для каждого вида и типоразмера труб. Эти таблицы обычно приводятся в инструкциях по эксплуатации машин для сварки ПЭ труб.

Приведенные ниже формулы для расчета давления циклов: «Оплавление стыка» и «Сварка» носят справочный характер.

• Давление Р1 : «Оплавление стыка» = 0,15 (S/Sc) х 10 (бар)
• Давление Р2 : «Нагрев» = 0,02 (S/Sc) х 10 (бар)
• Давление Р5 : «Сварка» — «Охлаждение» = 0,15 (S/Sc) х 10 (бар)

где:

значение 0,15 для Р1 и Р5 является постоянной величиной, соответствующей 0,15 N/mm²; значение 0,02 для Р2 является постоянной величиной, соответствующей 0,02 N/mm².

Температура нагревательного элемента во время циклов «Оплавление стыка» — «Нагрев» должна находится в пределах от 200 ºС до 220 °С.

Время сварки также рассчитывается индивидуально для каждого типоразмера труб, в зависимо­сти от диаметра трубы и толщины стенки.

В качестве справочной информации временные параметры сварки приведены в таблице.

Рекомендуемые временные параметры при сварке ПЭ труб и фитингов встык при внешней температуре окружающей среды 20 °С и умеренном воздушном потоке

Номинальная толщина стенки, мм	Оплавление стыка, мм	Нагрев, сек	Вывод нагревательного элемента, сек (max время)	Осадка, время процесса сварки, сек	Охлаждение стыка под давлением Р = 0,15 ± 0,01 N/mm2 сек (min время)
Оплавление стыка до образования грата Р = 0,15 N/mm2	Время нагрева, рассчитывается как толщ, стенки х 10. Р = 0,02 N/mm2
4,5	0,5	45	5	5	6
4,5 … 7	1,0	45 … 70	5 … 6	5 … 6	6 … 10
7 … 12	1,5	70 … 120	6 … 8	6 … 8	10 … 16
12 … 19	2,0 .	120 … 190	8 … 10	8 .. 11	16 … 24
19 … 26	2,5	190 … 260	10 … 12	11 … 14	24 … 32
26 … 37	3,0	260 … 370	12 … 16	14 … 19	32 … 45
37 … 50	3,5	370 … 500	16 … 20	19 … 25	45 … 60
50 … 70	4,0	500 … 700	20 … 25	25 … 35	60 … 80

Важно!

Не каждый стыковой сварочный аппарат может варить газовые трубы. Это зависит от нескольких факторов:

Во-первых, аппарат должен быть гидравлическим, так как от силы сжатия зависит прочность стыка и величина максимально допустимого давления транспортируемой жидкости.

Ручные механические аппараты годятся для сварки только водопроводных труб, тем более, чем выше диаметр труб у механических аппаратов, тем меньшее показатель сжатия на стык и тем меньше максимальное давление потоков транспортируемой жидкости.

Во-вторых, сварочный аппарат должен иметь блок протоколирования всего сварочного процесса.

Проектирование трубопроводов

Вам также может понравиться

Сварка прямым нагревом при монтаже трубопроводов

Предупредительный контроль включает в себя контроль качества свариваемых материалов, выбор сварочного оборудования с учетом показателей его эффективности, проверку квалификации сварщиков и контроль технологической подготовки производства.

При поступлении на склад необходимо сортировать трубы так, чтобы на сборку поступали трубы, близкие по геометрическим параметрам. На их поверхности и по торцам не должно быть трещин, пузырей, раковин и посторонних включений, видимых простым глазом, следов холодных спаев и разложения материала.

Условия хранения труб должны исключить попадание на них прямых солнечных лучей, так как при этом возможно не только снижение прочности материала труб, но и значительное ухудшение их свариваемости.

Перед сваркой трубы подвергаются механическим и термомеханическим испытаниям.

Гарантийный срок хранения труб — два года со дня изготовления. По истечении указанного срока трубы перед использованием должны подвергаться повторной проверке.

Большое значение имеет подготовка труб к сборке и сварке.

Внутреннюю и наружную поверхности концов свариваемых труб на расстоянии не менее 30 мм от торца очищают от пыли, масла, технического углерода и других загрязнений, отрицательно влияющих на свариваемость и вызывающих растрескивание сварного шва в процессе эксплуатации.

Соединяемые поверхности труб, зажатых в сварочной установке, после очистки подвергают торцовке. Стружку, образовавшуюся при торцовке, удаляют чистой тряпкой или другим способом, исключающим загрязнение торцов заготовок.

В некоторых случаях применяется обезжиривание свариваемых концов растворителем (ацетоном, спиртом). Деформированные, порванные или имеющие забоины концы труб обрезаются. Режущий инструмент перед обработкой кромок должен быть обезжирен. Запрещается применять при этом охлаждающие эмульсии и смазки.

Следующими важными операциями являются сборка и центровка труб перед сваркой. Эти операции должны осуществляться на специальном устройстве или на установке, на которой будет вестись сварка.

Концы стыкуемых труб должны крепиться в кольцевых зажимах (центраторах) сварочной установки таким образом, чтобы вылет труб составлял 60-70 мм.

После сборки между обработанными торцами труб, приведенных в соприкосновение, не должно быть зазоров, превышающих 0,5 мм при диаметрах труб до 110 мм и 0,7 мм — при диаметрах более 110 мм. Смещение соединяемых концов труб, подготовленных к сварке, по наружному периметру не должно превышать 10% толщины стенки труб.