Podstawowe przepisy dotyczące przygotowania i spawania rur polietylenowych przy użyciu kształtek z wbudowanymi grzejnikami. Spawanie elementów łączących z wbudowaną nagrzewnicą. Badania wibracyjne

Obecnie organizacje budowlane i instalacyjne zajmujące się układaniem rurociągów zewnętrznych zaczęły coraz częściej stosować rury wykonane z materiałów polimerowych. Zdecydowanie więcej jest niezaprzeczalnych zalet rur polimerowych w porównaniu z rurami metalowymi i są one dobrze znane. Są to łatwość instalacji, długa żywotność, przyjazność dla środowiska itp. Znając wszystkie te pozytywne cechy rury polimerowej, a zwłaszcza fakt, że spawanie jest znacznie łatwiejsze i szybsze, organizacje instalacyjne często zapominają, że technologia procesu spawania przewiduje pewne zasady, których należy przestrzegać.

Na przykład podczas zgrzewania doczołowego rur należy ściśle ustalić i przestrzegać parametry procesu spawania:

• temperatura elementu grzejnego w zależności od spawanego materiału;
• wskaźniki ciśnienia i czasu topienia końców rur;
• czas trwania przerwy technologicznej na usunięcie grzejnika ze strefy spawania;
• wskaźniki ciśnienia i czasu chłodzenia spoiny.

Jeśli te parametry zostaną spełnione, jakość spoiny będzie zbliżona do wytrzymałości materiału podstawowego rury.

Podczas spawania rurociągów z polietylenu (PE) za pomocą kształtek z wbudowanymi grzejnikami (armatury elektryczne) proces zgrzewania odbywa się automatycznie, bez ingerencji człowieka, dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na prace przygotowawcze.

Tylko ścisłe przestrzeganie przez spawacza obowiązkowych przepisów dotyczących przygotowania przed spawaniem zapewni wysoką jakość spawania rurociągów.

O jakich przepisach dotyczących prac przygotowawczych mówimy? Co powinien zrobić certyfikowany spawacz podczas przygotowań przed zgrzewaniem elektrooporowym? Jakich narzędzi lub dodatkowego wyposażenia należy użyć, aby połączenie spawane było wysokiej jakości?

Rozważmy cały proces spawania przy użyciu dodatkowego sprzętu etapami.

Przygotowanie i badanie wydajności sprzętu spawalniczego

Spawarkę ustawia się na wcześniej zaplanowanym i oczyszczonym terenie.

W miejscu, w którym będzie prowadzone spawanie, instalowana jest markiza lub namiot, aby zapobiec przedostawaniu się pyłu i opadów atmosferycznych do obszaru spawania. Kable elektryczne spawarki są rozwinięte i podłączone do źródła prądu. Sprawdzane jest uziemienie ochronne i izolacja kabla elektrycznego.

Namiot polowy

Obróbka mechaniczna końców powierzchni rur przeznaczonych do spawania

Końce rur polietylenowych muszą być suche, czyste i mieć równe, prostopadłe cięcie.

Rura jest cięta obcinaki do rur Lub nożyce w zakresie średnic od 20 do 160 mm.

Do rur o średnicy do 225 mm lub do 315 mm gilotyna.

Do rur o średnicach od 160 do 355 mmelektryczna piła tarczowa.

Do rur o średnicy 400 mm i większejelektryczna piła łańcuchowa.

Do tej operacji przygotowawczej należy podchodzić bardzo ostrożnie, ponieważ Spawanie rur o nadmiernym skosie może prowadzić do przemieszczenia i zwarcia zwojów spiralnych oraz przedostania się stopionego materiału pomiędzy końce rur. W takim przypadku istnieje możliwość, że ciśnienie spawania nie zostanie wytworzone, co będzie miało wpływ na jakość spoiny.

Przykład z ukośnym cięciem rury

Przykład zwarcia międzyzwojowego

Kolejnym czynnikiem wpływającym na jakość spawania jest dokładność powierzchni współpracujących rury polietylenowej i kształtki elektrycznej. Dlatego po oczyszczeniu i przycięciu rury poddaje się je obróbce mechanicznej (odpędzaniu). Celem tego czyszczenia jest usunięcie zewnętrznej warstwy zanieczyszczeń i filmu tlenkowego. Do tych prac wykorzystuje się mechaniczne urządzenia odizolowujące, które zapewniają szybkie i równomierne usunięcie warstwy tlenku z powierzchni rur. Brak usunięcia warstwy tlenku wpływa negatywnie na jakość złącza spawanego i prowadzi do braku przetopu.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (środowiskowego) na powierzchni rury szybko pojawia się utleniona warstwa. Dlatego czyszczenie rur należy przeprowadzić bezpośrednio przed procesem spawania.

Mechaniczne odizolowanie rur za pomocą urządzenia do ściągania izolacji przeprowadza się na długości równej co najmniej 0,5 długości kształtki z wbudowaną grzałką. Grubość warstwy usuwanej z rury polietylenowej wynosi 0,1–0,2 mm. W przypadku rur o średnicy do 63 mm stosuje się skrobak ręczny (skrobak). Przed przystąpieniem do usuwania izolacji mechanicznej należy zmierzyć średnicę ściąganej rury, jeżeli rura nie ma dodatnich tolerancji średnicy, zaleca się użycie skrobaka, który pozwala usunąć wióry o grubości do 0,1 mm. Jeśli z powierzchni rury polietylenowej zostanie usunięta zbyt gruba warstwa wiórów, wpłynie to negatywnie na jakość spoiny.

Urządzenie do usuwania	Średnica obrabianych rur, mm
	63–225
	110–500
	450–1200

Według SP 42-103-2003:

„Szczelina pierścieniowa pomiędzy rurą a króćcem powinna z reguły nie przekraczać 0,3 mm, a po montażu na rurze powinny być widoczne ślady mechanicznej obróbki powierzchni.”

W przypadku zagięć siodełka przestrzeń na rurze jest czyszczona z naddatkiem od 5 do 10 mm po każdej stronie siodełka.

Sama armatura elektryczna nie jest poddawana obróbce mechanicznej ze względu na możliwość uszkodzenia spirali.

Montaż i mocowanie spawanych rur i części

Aby zabezpieczyć przed przypadkowym poślizgiem podczas spawania i chłodzenia, rury mocowane są w obejmach pozycjonera. Pozycjoner zapobiega uginaniu się rury oraz zapewnia odpowiednie ustawienie spawanych rur i kształtek elektrycznych podczas procesu spawania, aby uniknąć braku przetopu. Pozycjoner zapobiega także działaniu sił zginających na końcówki rur przedostających się w obszar spawania armatury elektrycznej. Warunkiem rozpoczęcia procesu spawania jest zabezpieczenie rur w pozycjonerze.

W zależności od mechanizmu mocowania rury Pozycjonery dzielą się na dwa typy:

pozycjonery pasów;

pozycjonery z funkcją usuwania owalności rur.

Pozycjoner taśmy przeznaczony jest do rur o maksymalnej średnicy do 500 mm. Służy wyłącznie do mocowania rur z dowolną armaturą elektryczną (złączką, kolanem, trójnikiem) w procesie spawania. Składana rama pozycjonera umożliwia spawanie rur o dowolnym kącie zagięcia.

Dodatkowe wkładki w podporach głównych rozwiązują problem jednoczesnego spawania rur o różnych średnicach ze złączkami przejściowymi, a także z nierównymi trójnikami.

Pozycjonery mogą być wyposażone w urządzenie do precyzyjnego cięcia rur w terenie za pomocą piły ręcznej.

Najprostszy i najbardziej niezawodny mechanizm taśmowy do mocowania rur w pozycjonerze ułatwia jedynie prace przygotowawcze spawacza.

Pozycjoner paska do zginania siodełka

Przeznaczone do montażu kolan siodłowych, wykładzinowych rur do rury głównej.

Podczas spawania umożliwia ścisłe dociśnięcie kolanka do spawanej rury i zapobiega wysunięciu siodła ze strefy spawania. Pozycjoner przeznaczony jest do wszystkich typów siodeł z montażem na rurze spawanej o średnicy 63–500 mm:

Jeśli ten pozycjoner nie będzie używany podczas montażu, istnieje ryzyko, że siodło nie zostanie zespawane.

Pozycjoner z funkcją usuwania owalności rury

Pozycjonery te przeznaczone są do pracy z rurami o dużej owalności. Po zabezpieczeniu w pozycjonerze końce rur układają się po właściwym okręgu i tym samym są zabezpieczone przed przypadkowym przesunięciem podczas procesu zgrzewania.

Pozycjonery z funkcją niwelowania okrągłości końców rur produkowane są do długości 1200 mm.

Wygląd pozycjonera	Średnica rur stałych, mm
	63–180
	110–250
	225–315
	315–500
	400-1200

Pozycjonery są niezbędne, aby osie spawanych rur i części były instalowane równolegle i bez zniekształceń. Podczas spawania nie należy przenosić obciążeń zewnętrznych na końcówki spawanych rur znajdujących się w elektrozłączce.

Rury muszą pozostać w ustawniku do czasu zakończenia procesu spawania. Rury należy zdejmować z obejm pozycjonera dopiero po całkowitym ostygnięciu złącza spawanego (armatury elektrycznej).

Zaokrąglone płytki

Na prawidłowy montaż rur współosiowo względem siebie wpływa owalność spawanych rur. Ze względu na dużą owalność rur niemożliwy jest prawidłowy montaż armatury elektrycznej. Jeśli podczas instalacji zostanie użyta rura owalna, między rurą a kształtką powstanie szczelina, co może negatywnie wpłynąć na jakość spawania (ponieważ nie zostanie wytworzone ciśnienie spawania). Owalność występuje w wyniku długotrwałego przechowywania rur lub gdy są one dostarczane w zwojach. Aby usunąć owalność rur PE, stosuje się płytki zaokrąglające.

Istnieją dwa rodzaje podkładek:

• mechaniczne z obejmą ręczną, stosowane do rur PE średnica 63–400 mm;

• z napędem hydraulicznym, stosowana do rur PE o średnicy 400–1200 mm.

Według SP 42-103-2003:

„Jeżeli zespawane końce rur mają owalność większą niż 1,5% średnicy zewnętrznej rury lub ≥ 1,5 mm, to przed zmontowaniem złącza, aby nadać im zaokrąglony kształt, należy zastosować inwentaryzacyjne obejmy kalibracyjne (podkładki zaokrąglające), które instaluje się na rurach w odległości 15–30 mm od znaków.”

Łożyska toczne

Przeznaczone do utrzymywania rur w pozycji poziomej oraz do wyrównywania ich z kształtką podczas spawania.

Celowe i wygodne jest stosowanie wsporników rolkowych z możliwością regulacji wysokości rury.

Obowiązkową procedurą przewidzianą w przepisach dotyczących przygotowania rur przed zgrzewaniem elektrooporowym jest odtłuszczanie zewnętrznych powierzchni zgrzewanych rur PE. Powierzchnię rury odtłuszcza się bezpośrednio przed montażem kształtki na rurze, a ciecz odtłuszczająca musi całkowicie odparować przed rozpoczęciem spawania. Wyciera się tylko oczyszczony obszar rury polietylenowej.

Do wycierania należy używać niestrzępiących się ściereczek nasączonych alkoholem przemysłowym lub specjalnych ściereczek zawierających alkohol.

Do odtłuszczania rur polietylenowych niedopuszczalne jest stosowanie benzyny lakowej i acetonu.

Podczas montażu nie wolno dopuścić do przedostania się brudu, kurzu lub wody do strefy spawania.

Oznaczenie złącza spawanego

Każde złącze spawane na rurociągu polietylenowym musi być oznaczone.

Początkowo oznaczenie wykonuje się przed montażem kształtki na rurze, znacznikiem zaznacza się głębokość, na jaką należy umieścić kształtkę na rurze. Głębokość lepiej zaznaczyć po oczyszczeniu i odtłuszczeniu. Jeśli wcześniej wykonasz oznaczenia, istnieje ryzyko, że podczas odtłuszczania oznaczenia zostaną zamazane. Kolejne – ostateczne – znakowanie należy wykonać po spawaniu. W obszarze połączenia wskazany jest numer połączenia (połączenia) i kod operatora, który wykonał to spawanie.

DO marker ołówkowy

Zaznaczanie odbywa się za pomocą jasnego markera ołówkiem.

Spawalniczy

Przygotowaną wcześniej spawarkę podłącza się do sieci elektrycznej lub generatora elektrycznego o wymaganym napięciu i mocy. Do styków oprawy z wbudowaną grzałką podłączony jest przewód spawalniczy.

Spawarki mają funkcja wprowadzania dodatkowych danych w protokole spawania, a mianowicie:

• nazwa organizacji instalującej rurociąg;
• adres, pod którym wykonywane jest spawanie;
• nazwisko, imię lub kod spawacza-operatora itp.

Za pomocą skanera dołączonego do urządzenia odczytywany jest główny kod kreskowy. Po odczytaniu kodu kreskowego na wyświetlaczu urządzenia pojawiają się podstawowe dane dotyczące procesu montażu i spawania.

Spawarki posiadają także funkcję awaryjnego, ręcznego wprowadzania informacji.

Zatem jeśli np. nie ma kodu kreskowego lub jest on uszkodzony, istnieje możliwość ręcznego wprowadzenia do zgrzewarki podstawowych parametrów spawania (czasu i napięcia).

Informacje o procesie spawania (protokół) są rejestrowane i przechowywane w pamięci spawarki.

Po zakończeniu spawania i schłodzeniu powstałe złącze spawane wyjmuje się z pozycjonera i następuje zaznaczenie złącza, o czym była mowa wcześniej.

Załadunek ciśnieniem roboczym lub próbę ciśnieniową rurociągu można wykonać 10-30 minut po schłodzeniu.

Przestrzeganie niniejszych przepisów dotyczących przygotowania i spawania rur PE gwarantuje, że spawany rurociąg będzie służył niezawodnie i przez długi czas oraz nie doprowadzi do poważnych wypadków dyskredytujących rury polimerowe.

–––¤¤¤¤–––

! Weź udział w bezpłatnych kursach mistrzowskich przy montażu rurociągów z różnych materiałów (co tydzień w środy)

Bieżąca strona: 1 (książka ma w sumie 6 stron) [dostępny fragment do czytania: 2 strony]

Volkov I. V., Kimelblat V. I., Stoyanov O. V.
Spawanie rur i kształtek polimerowych z wbudowanymi grzejnikami elektrycznymi

WSTĘP

Główny kierunek postępu technicznego w dziedzinie budowy systemów rurociągów o różnym przeznaczeniu związany jest ze stosowaniem rur polimerowych. Problemy produkcyjne spowodowane kryzysem 2008 roku zostały już wyeliminowane. Globalny wolumen wykorzystania rur polimerowych w 2011 roku powrócił do poziomu sprzed kryzysu i nadal rośnie. Rosyjski rynek rur polimerowych rozwija się pod względem ilościowym i jakościowym. W 2011 roku opanowano produkcję superdużych rur monolitycznych o średnicy do 1600 mm. Pojawiają się nowe odmiany rur skręcanych o średnicy do 2400 mm oraz rur elastycznych preizolowanych. Na najbliższe 3-5 lat prognozuje się roczny wzrost na poziomie 10-15%. W Rosji najszerzej stosowane są rury poliolefinowe, przede wszystkim polietylenowe (PE) i polipropylenowe (PP), a także, w znacznie mniejszych ilościach, rury polibutenowe (PB).

Ważnym aspektem sprawności i funkcjonalności rurociągów jest ich niezawodność. Szacowana żywotność rurociągów polimerowych wynosi wiele dziesięcioleci, ale niezawodność systemów rurociągów jest ograniczona przede wszystkim jakością połączeń.

Główną metodą wytwarzania trwałych połączeń rur poliolefinowych jest spawanie.

Przy budowie najbardziej rozpowszechnionych rurociągów z polietylenu najbardziej ekonomiczne jest zgrzewanie doczołowe oporowe. Przy ścisłym przestrzeganiu standardowych parametrów technologicznych zgrzewania doczołowego uzyskuje się złącza spawane, które mają wyższą wytrzymałość niż materiał bazowy rur, a ich trwałość zależy od struktury polimerów i warunków pracy. W szeregu prac przeprowadzono dość szczegółową analizę czynników wpływających na niezawodność połączeń doczołowych.

Spawanie z wbudowanymi grzejnikami elektrycznymi (ZH), zwane inaczej: spawaniem elektrycznym, impulsowym, elektrotermicznym, spawaniem elektrodyfuzyjnym, spawaniem elektrooporowym i wbudowanymi grzejnikami elektrycznymi, zyskuje coraz więcej zwolenników. Analiza czynników decydujących o niezawodności połączeń spawanych z uszczelkami jest słabo reprezentowana w literaturze.

Za istotną wadę spawania elektrycznego uznano wysoki koszt złączek. Jednak zwolennicy spawania ZN logicznie zauważają, że cena złączek jest niewielka w przypadku łączenia długich rur (do kilkuset metrów) nawiniętych w zwoje lub na szpule. Ponadto złącza są wygodne do spawania w ciasnych warunkach i podczas naprawy rurociągów. W niektórych przypadkach za pomocą złączy elektrycznych możliwe jest także spawanie części o różnej grubości oraz detali wykonanych z różnych gradacji polimerów, a także polietylenu usieciowanego.

Kształtki siodłowe znalazły szerokie zastosowanie jako zamiennik nierównych trójników, jako połączenia z istniejącymi rurociągami, także pod ciśnieniem, jako łatki naprawcze i do innych celów.

Należy zaznaczyć, że jest to typowy błąd wielu sprzedawców armatury z uszczelkami i spawarek. Czasami zaletą metody spawania ZN jest słaby wpływ „czynnika ludzkiego” na jakość połączenia. Argument ten nie wytrzymuje jednak ścisłej krytyki, zarówno z punktu widzenia teoretycznego, jak i z punktu widzenia praktyki produkcyjnej.

Proces technologiczny spawania rur ZN o małych średnicach sprawia naprawdę wrażenie nieskomplikowanego, choć wymaga skrupulatnego przestrzegania wszelkich norm. Jeśli chodzi o spawanie rur o średnich i dużych średnicach, wykonawca (spawacz-operator zgrzewarek) zobowiązany jest nie tylko do ścisłego przestrzegania wymagań, ale także posiadania dość skomplikowanych procedur przygotowania części do spawania i optymalizacji podstawowych parametrów spawania przy udziale specjalistów (inżynierów technicznych i inspektora).

Automatyzacja spawarek i informatyzacja rejestracji procesu spawania nie eliminuje całkowicie „czynnika ludzkiego”, szczególnie w zakresie przygotowania części do spawania, ale niewątpliwie podnosi poziom techniczny technologii spawania do dotychczasowych procesów wytwarzania i przetwarzania polimerów.

Należy zauważyć, że istniejąca dokumentacja normatywno-techniczna (NTD), która odzwierciedla zagadnienia spawania spawalniczego, zawiera szereg przepisów zaczerpniętych z wiarygodnych norm zagranicznych, ale przestarzałych i niezaktualizowanych z uwzględnieniem nowych dużych rozmiarów spawanych produktów.

Pewną niepewność wprowadzają normy, które są wygodne dla producentów rur i części, ale zmniejszają skuteczność kontroli przez konsumentów.

W wyniku niewystarczającego zaufania praktyków do takich norm często obserwuje się liczne improwizacje technologiczne, które z reguły obniżają jakość spawania. W efekcie koszty ekonomiczne poniesione na poprzednich etapach produkcji podlegają amortyzacji.

W związku z szybkim rozwojem produkcji i, w związku z tym, zastosowaniem rur i części do zgrzewania elektrooporowego, a także części z GL w Rosji, problem podniesienia poziomu technicznego w zakresie spawania GL staje się bardzo istotny.

Wysoki wskaźnik wypadków w przypadku rurociągów montowanych z rażącymi naruszeniami technologii spawania jest nieunikniony. Wypadki połączeń spawanych z elementami ochronnymi spowalniają wprowadzenie tej metody do praktyki. Tak więc, po poważnej awarii złącza sprzęgającego o średnicy 800 mm, Mosvodokanal w 2011 roku zakazał stosowania takich połączeń w swoich obiektach.

Organizacja kontroli procesu jako najważniejszy element technologii ma decydujący wpływ na jakość złączy spawanych. Ponieważ nie ma jednej i bezwzględnej metody monitorowania złączy spawanych, wysoką jakość złączy gwarantuje wieloetapowy system kontroli prewencyjnej, operacyjnej i inspekcji gotowych złączy.

Poniżej zostaną szczegółowo omówione zasady kontroli technologicznej spawania spawalniczego.

Niniejsza publikacja nie zastępuje obowiązującej dokumentacji normatywno-technicznej (NTD), lecz uzupełniając ją, stanowi próbę rozwiązania problemu podniesienia poziomu technologii spawania w oparciu o pomysły naukowe i analizę zgromadzonego przez autorów doświadczenia praktycznego. .

Materiał źródłowy tej książki to wydania rozszerzone i poprawione, uzupełnione o nowe działy, dane obliczeniowe i analityczne oraz inne informacje naukowo-techniczne.

Merytoryczną pomoc w przygotowaniu niniejszej monografii zapewnili Eduard Krause (SKZ Niemcy), Dmitry Alexandrov (Glinved Russia LLC).

Bibliografia

1. Rozwój rynku rur i gatunków rur PE w 2011 roku. Oczekiwania 2012. /Kirill Trusov, Maria Kuzovkova// Rury polimerowe nr 1(35)/marzec 2012. – s. 28-30.

2. Wpływ struktury poliolefin na trwałość wykonanych z nich rur i ich połączeń spawanych / V.I. Kimelblat [i inne] // Trwałość i ochrona konstrukcji przed korozją, konstrukcja, rekonstrukcja: materiał. międzynarodowy konf. – M., 1999. – s. 332-339.

3. Wpływ jakości surowców na właściwości użytkowe rur PE / V.I. Kimelblat [i inni]//Plast. szerokie rzesze. – 1988. – nr 2. – s. 52,53.

4. Wpływ właściwości polietylenu niskociśnieniowego na trwałość złączy spawanych / V.I. Kimelblat [i in.]//Mechanika materiałów kompozytowych. – 1996. – nr 6. – s. 842-847.

5. Kimelblat, V.I. Rola, miejsce i szkolenie personelu w procesie technologicznym stosowania rur polimerowych / V.I. Kimelblat // Rury polimerowe. – 2008 r. – nr 4 (22). -Z. 70-78.

6. SP 40-102-200 °C Kodeks zasad projektowania i budowy. „Projektowanie i montaż rurociągów wodociągowych i kanalizacyjnych z materiałów polimerowych.”

7. SP 42-103-2003 Kodeks zasad projektowania i budowy. „Projektowanie i budowa gazociągów z rur polietylenowych oraz przebudowa wyeksploatowanych gazociągów.”

8. Spawanie elektrodyfuzyjne rur i kształtek: podręcznik / V.I. Kimelblat, I.V. Wołkow; Federa. Agencja Edukacyjna, Kazań. państwo technologia uniw. – Kazań: KSTU, 2010. – 84 s.

9. Tradycje i innowacje w spawaniu elektrycznym dyfuzyjnym / V.I. Kimelblat, I.V. Volkov, N.V. Prokopyev; Obraz w formacie M. i nauki, Kazań. krajowy badania technologia uniw. – Kazań: KNRTU, 2011.-108 s.

1. POSTANOWIENIA OGÓLNE

Spawanie tworzyw sztucznych

Pod pojęciem „spawanie tworzyw sztucznych” rozumie się proces uzyskiwania trwałych połączeń części wykonanych z termoplastycznych materiałów polimerowych. Aby przeprowadzić spawanie, części polimerowe podgrzewa się do temperatury zapewniającej przejście polimeru w stan lepkiego płynięcia i łączy się pod pewnym ciśnieniem.

Charakterystyczną cechą spawania jest możliwość uzyskania w obszarze połączenia materiału najbliższego składem i właściwościami materiałowi bazowemu spawanych produktów.

Naturalnie procesy reologiczne zachodzące podczas spawania pozostawiają ślad na orientacji makrocząsteczek w obszarze spawania i tworzeniu się formacji supramolekularnych, ale właściwości chemiczne materiału złącza spawanego są podobne do właściwości materiału podstawowego.

Spawanie nie wiąże się z ukierunkowanymi reakcjami chemicznymi. Jednak podczas ogrzewania polimerów niepożądane reakcje chemiczne nieuchronnie przyspieszają, w szczególności termooksydacyjne niszczenie poliolefin, a także sieciowanie charakterystyczne dla polietylenów o małej gęstości, co negatywnie wpływa na właściwości złączy spawanych.

Zgodnie z ogólnie przyjętymi poglądami na jakość złączy spawanych wpływa rodzaj i właściwości spawanych polimerów, konstrukcja złącza oraz technologia jego wykonania.

Podstawowe technologie spawania różnią się sposobem nagrzewania łączonych powierzchni, specyficznymi procedurami i podstawowymi parametrami spawania. Konstrukcja spawarek musi zapewniać ścisłe przestrzeganie norm spawalniczych.

Niezależnie od cech technologicznych spawania, jakość złączy spawanych zależy od zjawisk powierzchniowych pomiędzy spawanymi częściami, procesów reologicznych (odkształcenia lepkosprężyste, wysokoelastyczne i plastyczne, a także płynięcia stopionych polimerów), kinetyki spawania. dyfuzja makrocząsteczek i ich segmentów, orientacja makrocząsteczek w obszarze złącza oraz naprężenia wewnętrzne pochodzenia spawalniczego.

Wszystkie te przepisy dotyczą spawania z wbudowanymi grzejnikami (ZH).

Zasady spawania ZN

Podczas spawania ZN spawane powierzchnie zachodzą na siebie. Źródłem ciepła jest zwykle drut metalowy o wysokiej rezystancji, podgrzewany prądem elektrycznym. Podczas produkcji złączki drut (W) umieszcza się na powierzchni roboczej złączki (rysunek 1.1).

Ryż. 1.1. Umieszczenie drutu w złączce

Znane są próby stosowania elementów paliwowych wykonanych z polimerowych kompozycji przewodzących prąd elektryczny, jednak nie upowszechniły się one.

Energia cieplna rozprowadzana jest w strefie spawania przez cały okres spawania. W takim przypadku najpierw topi się materiał złączki lub kielicha, a następnie materiał rury. Mechanizm ten jest najbardziej widoczny w przypadku kształtek z zamkniętymi spiralami zagłębionymi w korpusie oprawy.

Jeśli spirale znajdują się na powierzchni części, nagrzewanie spawanych powierzchni rozpoczyna się niemal jednocześnie.

W przestrzeni pomiędzy spawanymi powierzchniami tworzy się pewna objętość stopionego materiału, która rozszerza się wraz ze wzrostem temperatury. Rozprężając się, stop przepływa z gorącej strefy działania spiral elektrycznych do strefy zimnej, gdzie zamarza w szczelinie pomiędzy spawanymi częściami, tworząc „korek” uniemożliwiający dalszy przepływ stopu. Dalsze nagrzewanie stopu prowadzi do powstania ciśnienia zgrzewania, które zapewnia niezawodne spawanie detali.

Materiały na rury i złączki

Spawanie ZN najczęściej stosuje się do łączenia elementów z następujących materiałów:

– polietylen niskociśnieniowy (PE) (wysoka, średnia gęstość) – PE-HD (HDPE);

– polietylen usieciowany – PEX (PES);

– statystyczny kopolimer propylenu i etylenu, – PP-RC (PP-R lub PP typ 3);

– polibuten – RV (PB).

Rury i kształtki polimerowe zawierające ZN nie mogą być wykonane z polimerów bazowych. Czyste, oryginalne polimery nie posiadają niezbędnego zestawu właściwości, w szczególności odporności na niszczenie termooksydacyjne, fotostarzenie i degradację mechaniczną. Zgodnie z obowiązującymi normami do produkcji rur i elementów łączących stosowane są wyłącznie specjalne materiały kompozytowe.

Kompozycja jest jednorodną granulowaną mieszaniną bazowego polimeru z dodatkami (przeciwutleniaczami, pigmentami, stabilizatorami UV itp.) wprowadzanymi na etapie wytwarzania kompozycji (mieszania) w stężeniach niezbędnych do przetworzenia materiału i wykorzystania produktu. Najważniejszą cechą składu rury jest minimalna długoterminowa wytrzymałość materiału (minimalna wymagana wytrzymałość (MRS)). Zgodność polimeru ze standardami MRS gwarantuje jego parametry w zakresie trwałości rur. MRS jest stosowany w obliczeniach ciśnienia roboczego rurociągów.

Kształtki z ZN produkowane są głównie metodą wtrysku, ale z mieszanek przeznaczonych do wytłaczania.

Kompozycje poliolefinowe mają dobre właściwości spawalność, tj. możliwość formowania złączy spawanych o wymaganej jakości w dość szerokim zakresie parametrów technologicznych spawania.

Struktury molekularne, makrocząsteczkowe i supramolekularne polimerów mają tak znaczący wpływ na właściwości złączy spawanych, że wpływ parametrów strukturalnych może znacznie przewyższać wpływ parametrów technologicznych spawania. Podczas badania wypadków w rurociągach często konieczna jest analiza struktury polimerów.

Minimalne wymagania dotyczące materiałów spawanych części można sformułować w następujący sposób: ten sam charakter materiału i podobne wartości lepkości stopu polimeru. W praktyce przemysłowej lepkość ocenia się na podstawie wskaźnika szybkości płynięcia (MFI) w g/10 min przy stałej temperaturze i wielkości wsadu. Zatem dla różnych gatunków rur z polietylenu o małej gęstości (HDPE) zakres IFR wynosi 0,2–1,2 przy 190°C i obciążeniu 5 kgf.

Podczas spawania ZN pozycje te ulegają znaczącym zmianom. W niektórych przypadkach metodą tą można spawać wszystkie gatunki rur PE (gatunki PE32-100), częściowo usieciowany, a nawet usieciowany polietylen – PEX. Jednak najczęściej praktyczne jest spawanie części nie tylko z tych samych materiałów, ale także z polimerów o identycznej lub podobnej gradacji, na przykład polietylenu o minimalnej wytrzymałości długoterminowej PANI. 8 MPa (PE 80) i PANI. 10 MPa (PE 100).

Złączki polipropylenowe z ZN służą do łączenia produktów wykonanych z tego samego polimeru. Spawanie wyrobów wykonanych z innych polimerów (np. PCV) z armaturą polietylenową jest niedozwolone.

Złączki polibutenowe (rysunek 1.2) do zgrzewania elektrooporowego rur polibutenowych ciśnieniowych i preizolowanych stanowią innowacyjny i obiecujący system połączeń. Zastosowanie tych okuć pozwala uzyskać najlepsze połączenie łatwości montażu i maksymalnej niezawodności systemu.

Ryż. 1.2. Złącze polibutenowe z ZN

Powierzchnie spawalne. Ciała obce, które dostaną się na powierzchnie spawanych części, mogą nieodwracalnie uszkodzić złącza spawane. Dlatego powierzchnię spawanych części należy oczyścić z naturalnego lub sztucznego pyłu, olejów, tłuszczów, wilgoci i innych zanieczyszczeń. Większość rozpuszczalników organicznych, gdy znajdą się na powierzchni części, zakłócają spawanie. Rzadkie wyjątki obejmują etanol, który służy do odtłuszczania. Jednakże musi on również całkowicie odparować przed rozpoczęciem spawania. Dlatego do obróbki powierzchni spawanych zwykle zaleca się stosowanie 98%, a nawet 99,8% etanolu.

Odtłuszczenie spawanych powierzchni jest konieczne, ale nie wystarczające do spawania ZN. Podczas przechowywania na zewnętrznej powierzchni rur i części adsorbują się zanieczyszczenia, których nie można zmyć rozpuszczalnikiem. Dodatkowo zewnętrzna powierzchnia rur i części ulega procesowi utleniania i fotostarzenia, co stymuluje zarówno niszczenie, jak i tworzenie struktur usieciowanych. W wyniku sieciowania materiał traci zdolność spawania. Mechaniczna obróbka powierzchni spawanych rur i kształtek do spawania złączkami z ZN zapewnia doprowadzenie średnicy zewnętrznej do wartości nominalnej, co pozwala na montaż połączenia bez dużych naprężeń. Dlatego z pewnością konieczna jest obróbka mechaniczna zewnętrznych powierzchni spawanych bezpośrednio przed spawaniem, której wykonanie jest ściśle sprawdzane podczas kontroli eksploatacyjnej i kontroli gotowych połączeń.

Wewnętrzne powierzchnie złączy i siodeł nie są poddawane obróbce w celu zapobiegania uszkodzeniu nagrzewnicy, ale w celu uniknięcia zabrudzenia części z uszczelkami są hermetycznie pakowane i wyjmowane z opakowania bezpośrednio przed spawaniem.

Rola procesów reologicznych. Spawaniu ZN towarzyszą znaczne odkształcenia. Odkształcenia plastyczne rozpoczynają się podczas nagrzewania wstępnego (jeśli jest to zalecane), które przeprowadza się w celu zmniejszenia nadmiernych szczelin pomiędzy spawanymi częściami. Dalsze ogrzewanie prowadzi się w celu uzyskania wystarczająco płynnego stopu, który wypełnia szczelinę pomiędzy spawanymi częściami. Zgodnie z ogólnymi poglądami na temat roli temperatury podczas spawania należy zwrócić uwagę na następujące kwestie.

Gdy temperatura w obszarze spawania jest niższa od temperatury topnienia kryształów poliolefiny, spawanie części po prostu nie nastąpi.

Gdy temperatura wzrasta do optymalnego poziomu, polimer topi się, jego objętość wzrasta, zarówno na skutek topnienia kryształów, jak i na skutek objętościowej rozszerzalności cieplnej. W wyniku wzrostu objętości w stopie powstają naprężenia, które stanowią siłę napędową procesów reologicznych niezbędnych do wypełnienia szczelin i wykonania spawania. Ponadto przy dalszym ogrzewaniu lepkość stopu osiąga się na tyle niską, że w okresie ogrzewania mogą zachodzić procesy reologiczne. W pewnych granicach zwiększenie temperatury stopu ma pozytywny wpływ na jakość spawania.

Gdy temperatura stopu wzrasta powyżej optymalnej, reakcje łańcuchowe termicznego rozkładu oksydacyjnego i depolimeryzacji gwałtownie przyspieszają, czemu towarzyszy niepożądane tworzenie się gazów i sieciowanie. W konsekwencji, choć wraz ze wzrostem temperatury stopu lepkość maleje, a procesy samodyfuzji makrocząsteczek przyspieszają, to zniszczenie i sieciowanie może znacząco pogorszyć jakość spawania.

Procesy te należy uwzględnić przy optymalizacji parametrów spawania takich jak napięcie prądu spawania i czas nagrzewania w niesprzyjających warunkach spawania. Przydatne jest uwzględnienie informacji o stabilności termicznej materiałów spawanych części, którą ocenia się na przykład w praktyce produkcyjnej polegającej na syntezie i przetwarzaniu PE przez okres indukcji utleniania. W normalnych warunkach należy ściśle przestrzegać instrukcji producenta części z uszczelką. Podczas korzystania z przyspieszonych trybów ogrzewania trudno jest dokładnie kontrolować parametry, a tryby wolne powodują utratę stabilności części.

W przypadku złego zamocowania części podczas procesu spawania powstają niepożądane odkształcenia złącza.

Napięcia spawania. Po zakończeniu spawania w miarę stygnięcia złącza nieuchronnie powstają promieniowe naprężenia spawalnicze, ponieważ zewnętrzne powierzchnie złącza stygną przed elementami wewnętrznymi. Napięcia spawania naturalnie rosną wraz z dużymi odstępami między częściami i przegrzaniem. Sztuczne i przyspieszone chłodzenie złącza spawanego prowadzi do wzrostu naprężeń spawalniczych, powstawania pęknięć i ubytków, a zatem jest niepożądane.

Wymiary i konstrukcje połączeń z ZN. Wcześniej zakres stosowania złączy elektrycznych ograniczał się do małych średnic, jednak w ostatnich latach przemysł opanował produkcję złączy do łączenia rur monolitycznych (gładkich) o dużych średnicach (do 1200 mm). Producenci części z ZN deklarują plany produkcji złączek o bardzo dużych średnicach do 1600 mm.

Ze względu na ułożenie spiral rozróżnia się kształtki ze spiralą otwartą i zamkniętą.

Ze względu na konstrukcję połączeń okucia z wbudowanymi grzejnikami dzielimy na sprzęgło i siodło (rys. 1.3 i 1.4).

Obecnie na rynku dostępne są łuki siodłowe służące do łączenia odgałęzień z rurami o średnicy do 1000 mm i większej.

Oczywiście najbardziej popularne są siodła o różnej konstrukcji do rur o małych średnicach.

Ryż. 1.3. Podłączenie rur za pomocą złączki do ZN

Ryż. 1.4. Połączenie rury polietylenowej i odgałęzienia siodłowego z klimatyzatorem

Wężownicę grzejną mocuje się wewnątrz dzwonu za pomocą wsporników.

Ryż. 1.16. Kielich skręconych rur o dużych średnicach z umieszczoną w nim spiralą

Zasady monitorowania procesu spawania złączek ze ZN

Ponieważ nie ma jednej i bezwzględnej metody monitorowania złączy spawanych rur polietylenowych ze sobą i z kształtkami, wysoką niezawodność i trwałość rurociągów zapewnia pełne wdrożenie opisanego poniżej pięciostopniowego systemu kontroli procesu zgrzewania.

Klasyfikacja złączy spawanych ze względu na zastosowanie w układzie sterowania:

Połączenia testowe. Wykonuje się je przed rozpoczęciem głównych prac spawalniczych przy odbiorze nowej partii rur i kształtek w celu:

– sprawdzenie spawalności rur i kształtek;

– optymalizacja podstawowych parametrów spawania (jeśli są ustawione ręcznie);

– debugowanie technologii spawania.

Dopuszczalne połączenia. Wykonuje się je przed rozpoczęciem głównych prac spawalniczych, w celu sprawdzenia kwalifikacji spawacza w następujących przypadkach:

– rozpoczyna pracę po raz pierwszy;

– przerwa w pracy trwająca dłużej niż 30 dni;

– zmiana średnicy spawanych rur;

– wprowadzenie do pracy, opanowanie nowego sprzętu spawalniczego.

Połączenia kontrolne. Wykonywany podczas podstawowych prac spawalniczych w celu potwierdzenia uprawnień spawaczy. Wybierane są przez laboratorium organizacji budowy i dodatkowo na życzenie klienta. Jako związki kontrolne należy wybrać związki o najgorszym wyglądzie.

Etapy kontroli procesu spawania

System kontroli procesu spawania podczas budowy i przebudowy rurociągów z rur polietylenowych składa się z trzech etapów wstępnych (kontrola jakości przychodzącej rur, elementów łączących i innych zastosowanych materiałów, kontrola zgrzewarek, urządzeń pomocniczych oraz sprawdzanie kwalifikacji spawaczy ), sterowanie operacyjne i kontrola złączy spawanych rurociągu. Wszystkie etapy kontroli przeprowadza organizacja - producent robót spawalniczych. Wyniki monitoringu, przeglądów i badań muszą być dokumentowane zgodnie z obowiązującymi standardami dokumentacji produkcyjnej powykonawczej.

Dopuszczalne jest angażowanie wykonawców (wyspecjalizowanych organizacji) do wykonywania poszczególnych czynności badawczych. W kontroli biorą udział przedstawiciele klientów i organów nadzoru, żądając wdrożenia wymaganych przez nich procedur kontrolnych.

Osoby odpowiedzialne za realizację etapów kontroli procesu spawania i rejestrację wyników kontroli podano w tabeli. 1.1.

Tabela 1.1.

Etapy kontroli, wykonawcy i wyniki kontroli

Bibliografia

1. Spawanie materiałów polimerowych: podręcznik/K.I. Zaitsev, L.N. Matsyuk, A.V. Bogdaszewski i inni; pod generałem wyd. K.I. Zaitseva, L.N. Matsiuk. – M.: Mashinostroenie, 1988. – 312 s.

2. Kimelblat, V.I. Charakterystyka relaksacyjna stopów polimerowych i ich związek z właściwościami kompozycji: monografia / V.I. Kimelblat, I.V. Wołkow; - Kazań. państwo technologia uniw. – Kazań, 2006. – 187 s.

3. Kimelblat, V.I. Ruchliwość molekularna w stopach, charakterystyka i właściwości mechaniczne kompozycji poliolefinowych monografia / V.I. Kimelblat [i in.] Kazań. państwo energia nie. – Kazań, 2003. – 254 s.

4. Kimelblat, V.I. Aktualne przepisy dotyczące badań rurociągów polietylenowych/ V.I. Kimelblat // Rury polimerowe. – 2006 r. – nr 1(10)/kwiecień. – s. 42-48.

5. GOST 18599-2001 Rury ciśnieniowe wykonane z polietylenu. Warunki techniczne.

Spawanie rur za pomocą elementów łączących z wbudowanymi grzejnikami odbywa się:

• przy układaniu nowych gazociągów głównie z długich rur (splotów) lub w ciasnych warunkach;
• przy rekonstrukcji zużytych gazociągów poprzez wciągnięcie w nie rur polietylenowych (w tym profilowanych);
• przy łączeniu rur i części łączących o różnej grubości ścianki lub o grubości ścianki mniejszej niż 5 mm lub wykonanych z różnych gatunków polietylenu;
• do wkładania odgałęzień do wcześniej zbudowanych gazociągów;
• podczas budowy szczególnie krytycznych odcinków gazociągu (ciasne warunki, skrzyżowania dróg itp.).

Do spawania rur za pomocą elementów łączących z wbudowanymi grzejnikami stosuje się spawarki zasilane z sieci prądu przemiennego o napięciu 230 V (190–270 V), z akumulatorów lub z mobilnych źródeł zasilania (minielektrownie).

Proces technologiczny łączenia rur za pomocą elementów łączących z wbudowanymi grzejnikami obejmuje:

• przygotowanie końców rur (oczyszczenie z zanieczyszczeń, obróbka mechaniczna – skrobanie powierzchni spawanych, znakowanie i odtłuszczanie);
• spawanie złączek (montaż i mocowanie końcówek spawanych rur w zaciskach pozycjonera (urządzenia centrującego) z jednoczesnym osadzeniem części ze złączem, połączeniem części ze złączem ze zgrzewarką);
• spawanie (ustawienie programu procesu spawania, nagrzewanie, chłodzenie złącza).

Aby uniknąć nieprawidłowego rozkładu ciepła wewnątrz złącza, prowadzącego do silnego stopienia polietylenu, nie zaleca się przekraczania wartości ukośnego nacięcia końca rury a wskazanej w poniższej tabeli. Czyszczenie końców rur z zanieczyszczeń odbywa się w taki sam sposób, jak podczas zgrzewania doczołowego. Końce rur zabezpieczone osłoną polipropylenową usuwa się z niej za pomocą specjalnego noża. Długość czyszczonych końców rur powinna z reguły wynosić co najmniej 1,5 długości części kielichowej części używanych do spawania.

Obróbkę mechaniczną powierzchni końców spawanych rur przeprowadza się na długości równej co najmniej 0,5 długości użytej części. Polega na usunięciu warstwy o grubości 0,1-0,2 mm z powierzchni zaznaczonego końca rury. W przypadku rur o średnicy do 75 mm, a także do usuwania zadziorów z końca rury, z reguły stosuje się skrobak ręczny (skrobak). W przypadku rur o średnicy większej niż 75 mm, a także rur wykonanych z PE100, niezależnie od średnicy, zaleca się stosowanie narzędzia mechanicznego (trzpienia obcinającego), które zapewnia szybkie i równomierne usunięcie warstwy tlenku z powierzchnię rur. Szczelina pierścieniowa pomiędzy rurą a króćcem powinna z reguły nie przekraczać 0,3 mm, a po montażu na rurze powinny być widoczne ślady mechanicznej obróbki powierzchni.

Schemat łączenia rur ze złączką z wbudowaną grzałką

a - przygotowanie elementów do połączenia; b, c, d - etapy wspólnego montażu; złącze typu D zmontowane do spawania; 1-rurowy; 2-znak za montaż złącza i obróbkę powierzchni rury; 3-sprzęgło; 4-krotny grzejnik; zaciski 5-przewodowe; 6-pozycyjny; Zgrzewarka do kabli 7-żyłowych

Rozmiar ukośnego nacięcia końca rury

a to maksymalna tolerancja dla ukośnego cięcia rury; e - maksymalna szczelina między dwoma końcami rur w złączce

Aby zapewnić prawidłowe ustawienie złącza po obróbce mechanicznej, na końcach spawanych rur zaznacza się znaczniki głębokości złącza (części łączącej) równe połowie jego długości. Nie zaleca się przekraczania szczeliny pomiędzy końcami rur w złączce e (patrz rysunek powyżej) wskazanej w poniższej tabeli.

Powierzchnie zgrzewanych rur po skrobaniu i złączki odtłuszcza się poprzez przetarcie bawełnianą szmatką nasączoną alkoholem lub innym specjalnym środkiem odtłuszczającym, który całkowicie odparowuje z powierzchni.

Części z wbudowanymi grzałkami, dostarczane przez producenta w jednostkowych, zapieczętowanych opakowaniach, otwieranych bezpośrednio przed montażem, nie mogą być poddawane odtłuszczaniu.

Obróbkę mechaniczną i wycieranie rur i części przeprowadza się bezpośrednio przed montażem i spawaniem. Części z wbudowanymi grzejnikami nie są poddawane obróbce mechanicznej.

Montaż złącza polega na nałożeniu złączki na końce zgrzewanych rur i zamontowaniu jej według wcześniej naniesionych oznaczeń, wzdłuż ogranicznika lub do ogranicznika w pozycjonerze. Do montażu złączek rurowych dostarczanych w odcinkach zaleca się stosowanie obejm centrujących i pozycjonerów, natomiast do montażu złączek rurowych dostarczanych w zwojach lub zwojach należy stosować pozycjonery prostujące.

Proces kompilacji obejmuje:

• nałożenie złączki na koniec pierwszej rury do momentu zrównania się końców złączki z rurą, zabezpieczenie końca rury w obejmie pozycjonera;
• montaż na końcu pierwszej rury i zabezpieczenie końca drugiej rury w obejmie pozycjonera;
• nasunąć złączkę na koniec drugiej rury o 0,5 długości złączki aż do zatrzymania się na zacisku pozycjonera lub do zaznaczonego na rurze znaku;

Podłączenie przewodów zasilających ze spawarki do zacisków sprzęgających.

Jeżeli złączki posiadają ogranicznik wewnętrzny (odsadzenie pierścieniowe), to rury montuje się do momentu, gdy końce rur dotkną kołnierza pierścieniowego i zmontowane połączenie zostaje zabezpieczone w ustawniku.

Jeżeli spawane rury mają owalność większą niż 1,5% średnicy zewnętrznej rury lub >1,5 mm, to przed montażem złącza, aby nadać im zaokrąglony kształt, należy zastosować inwentaryzacyjne opaski kalibracyjne, które montuje się na rurach odległość 15-30 mm od znaków lub wyeliminować owalność za pomocą specjalnych urządzeń.

Aby uniknąć uszkodzenia wbudowanych grzejników (spirali elektrycznych drutowych), część z elementem zabezpieczającym nakładamy na koniec rury lub końcówkę rury wsuwamy w złączkę bez odkształcania. Końce rur wchodzących do części łączących nie powinny być poddawane naprężeniom zginającym i siłom pochodzącym od własnego ciężaru. Po zamontowaniu złączki powinny swobodnie obracać się na końcach rur pod wpływem normalnej siły ręki.

Rury są spawane, zapewniając nieruchomość złącza podczas procesu nagrzewania i późniejszego naturalnego chłodzenia. Parametry trybów spawania ustawia się w zależności od rodzaju i zakresu łączenia części z częściami spawalniczymi i używanymi zgrzewarkami zgodnie z zaleceniami producentów zawartymi w kartach katalogowych produktów. Po włączeniu urządzenia proces spawania przebiega automatycznie.

Połączenie rur i kolan polietylenowych z wbudowanymi grzejnikami

a - wylot siodła z wbudowaną grzałką; b - odgałęzienie ze złączem dzielonym z wbudowaną grzałką, 1 - rura; 2 - znak montażu kolanek i mechanicznej obróbki powierzchni rury; 3 - wylot; 4 — wbudowany grzejnik; 5 - półzacisk; 6 — śruba mocująca; F – siła docisku łuku podczas montażu i spawania

Spawanie kolan siodłowych do rur odbywa się w następującej kolejności:

• zaznaczyć miejsce spawania zakrętu na rurze;
• powierzchnię rury w miejscu spawania zakrętu czyści się za pomocą skrobaka;
• zgrzewana powierzchnia odpływu jest odtłuszczona, a jeżeli jest dostarczany przez producenta w zapieczętowanym opakowaniu jednostkowym, otwieranym bezpośrednio przed montażem, to nie można go odtłuszczać;
• wylot montuje się na rurze i mocuje mechanicznie za pomocą specjalnych opasek, zacisków itp.;
• jeżeli rura w strefie spawania kolanka ma zwiększoną owalność (o więcej niż 1,5% średnicy zewnętrznej rury), to przed montażem kolanka nadajemy rurze prawidłowy kształt geometryczny za pomocą opasek kalibracyjnych mocowanych w pewnej odległości od rury 15-30 mm od oznaczeń (zaciski są usuwane dopiero po zespawaniu i schłodzeniu połączenia);
• podłączyć kable spawalnicze do zacisków stykowych źródła prądu;
• wykonywać spawanie;
• po zakończeniu spawania i schłodzeniu, przed frezowaniem rury, przeprowadza się kontrolę wizualną jakości złącza spawanego. W celu sprawdzenia jakości spawania zaleca się doprowadzenie nadciśnienia powietrza przez przyspawaną rurę odgałęźną do odgałęzienia siodłowego, jednocześnie przemywając połączenie podstawy odgałęzienia z gazociągiem;
• Ściana rury jest frezowana w celu połączenia wewnętrznych wnęk wylotu i rury po całkowitym ochłodzeniu połączenia

Zgrzewanie elektrooporowe oferuje szeroką gamę rozwiązań dla rurociągów z tworzyw sztucznych: od prostego i niezawodnego połączenia dwóch rur, po montaż skomplikowanych jednostek, obejmujący dostęp do metalowych połączeń i włączenie do istniejącej sieci wodociągowej. W tym artykule porozmawiamy o spawanie wyrobów polietylenowych z wbudowanymi grzejnikami dla rurociągów ciśnieniowych wykonanych z polietylenu, bez poruszania kwestii zgrzewania elektrooporowego polietylenowych płaszczy instalacji grzewczych, drenów, a także zgrzewania elektrooporowego polipropylenu, gdyż każdy z nich może stanowić samodzielny temat artykułu.

Uwaga! Podczas kopiowania należy ustawić możliwość odwrotnego indeksowania. Dziękuję!

Zarys artykułu:

Krótki opis zgrzewania elektrooporowego

Na początek krótko opiszemy o co chodzi. zgrzewanie elektrooporowe rurociągów z polietylenu. Tak nazywa się sposób łączenia rur za pomocą specjalnych elementów z wbudowanymi grzejnikami, rzadszą nazwą jest zgrzewanie elektrooporowe. Mówiąc najprościej, jest to spawanie przy użyciu produktów polietylenowych, których korpus zawiera metalową spiralę. Gdy produkt jest zainstalowany w pozycji montażowej, do zacisków doprowadzany jest prąd elektryczny o określonej wielkości, spirala nagrzewa się, a materiał produktu i rura polietylenowa ulegają bezpiecznikowi. Po schłodzeniu połączenie staje się monolityczne, szczelne i mechanicznie mocniejsze niż sama rura. Próba wyciągania zgrzewanego elektrycznie złącza siodłowego wykazuje, że odpada on z rury wraz z odcinkiem samej rury, ściśle wzdłuż zewnętrznego obrysu złącza spawanego.

Konstrukcja produktów z wbudowanymi grzejnikami może mieć otwartą, częściowo otwartą i całkowicie ukrytą spiralę. Każda opcja ma swoje zalety i wady. Być może uniwersalnym rozwiązaniem jest spirala półotwarta, bo... ryzyko uszkodzenia podczas zakładania złączki na rurę jest mniejsze. Dodatkowo spirala półotwarta charakteryzuje się optymalnym rozkładem ciepła pomiędzy rurą a materiałem złączki, co pozytywnie wpływa na jakość wzajemnego przenikania materiału podczas wtapiania.

Dla spawanie wyrobów z wbudowanymi grzejnikami stosuje się specjalny sprzęt, tzw. urządzenia elektrooporowe. Poziom wyposażenia urządzeń jest bardzo zróżnicowany: najprostsze wymagają ręcznego wprowadzenia wszystkich parametrów spawania, większość pozostałych posiada możliwość odczytania tych parametrów z kodu kreskowego spawanego elektrycznie produktu, te najbardziej wyposażone posiadają zaawansowane funkcje wprowadzania i przetwarzania informacji oraz szczegółowe wsparcie na wszystkich etapach procesu spawania. Prawie wszystkie urządzenia posiadają funkcję logowania, gdyż np. przy dostawie gazu zgrzewanie elektrooporowe jest priorytetem, a zachowanie protokołu spawania jest obowiązkowe.

Szeroki arsenał produktów polietylenowych z wbudowanymi grzałkami determinuje zatem ogromne możliwości samego zgrzewania elektrooporowego. Podstawą naszego artykułu będzie ich zestawienie wraz z opisem zastosowania w praktyce.

Zakres zastosowania zgrzewania elektrooporowego

Zgrzewanie elektrooporowe ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie stosowane są rury z polietylenu o małej gęstości. Co więcej, często jest to jedyny możliwy sposób połączenia lub sposób budowy węzła. Produkty spawalnicze z wbudowanymi grzejnikami szeroko stosowane w wodociągach, gazownictwie, kanalizacji, transporcie mediów agresywnych, przy budowie płaszczy rur polietylenowych, budowie obudów sieci słaboprądowych i wielu innych przypadkach.

Zaopatrzenie w wodę

Polietylen niskociśnieniowy zachowuje swoje właściwości użytkowe przez 50 lat lub dłużej tylko wtedy, gdy temperatura transportowanej cieczy nie przekracza 20 stopni, a ciśnienie w instalacji nie jest większe niż ciśnienie robocze zastosowanej rury. Dlatego układanie rur polietylenowych i spawanie ich za pomocą złączy elektrycznych odbywa się głównie w zewnętrznych sieciach wodociągowych, w tym przypadku konstrukcja jest instalowana w ziemi, gdzie będzie niezawodnie chroniona przed przedwczesnym zniszczeniem pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego.

Zapas gazu

Na instalację gazociągów nakładane są zwiększone wymagania dotyczące niezawodności, dlatego spawanie rur gazowych z polietylenu odbywa się pod ścisłym nadzorem organizacji kontrolujących. Głównym dokumentem kontroli spawania są protokoły spawania. Jeżeli dla dużych średnic zastosowanie zgrzewania doczołowego jest ekonomicznie uzasadnione bez istotnej utraty jakości połączenia, to dla gazociągów o średnicach mniejszych niż 225 mm zgrzewanie elektrooporowe używany niemal wszędzie. Nawiasem mówiąc, urządzenie do automatycznego rejestrowania wyników zgrzewania znajduje się w prawie każdej elektrooporowej maszynie, ale sprzęt doczołowy jest wyposażany w takie urządzenia znacznie rzadziej.

Kanalizacja

Oprócz ciśnieniowych sieci kanalizacyjnych, w których zgrzewanie elektrooporowe wykorzystuje się na równi z wodociągami, na rynku dostępne są produkty z wbudowanymi grzałkami przeznaczone specjalnie do zgrzewania bezciśnieniowych rurociągów z polietylenu. Dodatkowo zwracamy uwagę, że przy montażu systemów drenażowych z polietylenu część prac spawalniczych niezmiennie odbywa się na wysokości, gdzie zgrzewanie elektrooporowe jest jedynym rozwiązaniem gwarantującym największe bezpieczeństwo pracy przy niezmiennie wysokiej jakości połączeń.

Główne rodzaje zgrzewania elektrooporowego

Przyjrzyjmy się teraz, jakie rodzaje zgrzewania elektrooporowego stosuje się do montażu rurociągów z polietylenu. Przede wszystkim jest to połączenie rur, a produkty spawane elektrycznie umożliwiają łączenie ze sobą nie tylko rur polietylenowych, ale także ustawienie przejścia na rurę stalową. Część produktów z wbudowanymi grzałkami przeznaczona jest wyłącznie do celów naprawczych, inne natomiast pozwalają na wbudowanie ich w istniejący rurociąg polietylenowy, zarówno odłączony, jak i będący w stanie pracy.

Łączenie rur polietylenowych za pomocą złączek zgrzewanych elektrycznie

Oczywiście główną funkcją złączek spawanych elektrycznie jest łączenie. Oferta kształtek zgrzewanych elektrycznie obejmuje całą gamę kształtek o podobnym zastosowaniu do zgrzewania doczołowego, a także posiada szereg unikalnych pozycji. Być może ograniczenia dotyczą tylko średnicy złączek, ale prowadzone są również aktywne prace w tym kierunku, istnieją przykłady praktycznego zastosowania złączek o średnicy 800 mm w Moskwie przy udziale specjalistów z naszej organizacji .

Często wewnątrz złączki pośrodku znajduje się specjalny ogranicznik niezbędny do precyzyjnego pozycjonowania łączonych rur. Niektórzy producenci posiadają oddzielny rząd złączy naprawczych bez ogranicznika, dzięki czemu można całkowicie wsunąć łącznik na rurę, inni zapewniają możliwość łatwego zdjęcia ogranicznika na złączce w razie potrzeby.

Na szczególną uwagę zasługuje specjalna przedłużona złączka, idealna do łączenia rur o zakrzywionych końcach (wężownica). Spirala takiego złącza jest szczególnie długa, podobnie jak strefa zimna pośrodku, co znacznie zmniejsza ryzyko przepalenia się spirali przed zakończeniem spawania. W konwencjonalnym złączu zagięte końce zwiniętej rury mogą nie pasować ściśle do spirali, co często powoduje jej przegrzanie.

Dla zgrzewanie elektrooporowe Oferujemy łuki o różnych kątach obrotu (30°, 45°, 90°), łuki z dostępem do czopa w celu zgrzewania doczołowego, a nawet łuki podłogowe do łączenia rur na różnych poziomach. Trójniki mogą posiadać wszystkie trzy wyjścia do zgrzewania elektrooporowego, a także wyjście części środkowej na czop, na kołnierz, do różnego rodzaju hydrantów. Trójniki o małych średnicach są najbardziej praktyczne, ponieważ To jedyne niezawodne połączenie małych rur, które można zakopać w ziemi bez obawy konieczności ich ponownego wykopywania w celu naprawy, jak to ma miejsce w przypadku złączek zaciskowych.

Osobno powiedzmy kilka słów o specjalnych złączach do zasilania gazem. W gazociągach polietylenowych o średnicy 32-63 mm można zamontować złączkę z kontrolą przepływu gazu, która automatycznie odetnie dopływ w przypadku uszkodzenia rury np. przez koparkę. W miejscach, gdzie przepływy gazu są rozłożone lub gdzie średnica rurociągu jest zmniejszona, można zastosować złącza przejściowe o podobnych właściwościach.

Zgrzewane elektrycznie połączenia rur polietylenowych ze stalą

W praktyce dość często spotykamy się z koniecznością połączenia rury polietylenowej z rurą stalową. Powszechnie znaną metodą takiego połączenia jest połączenie kołnierzowe, jednak czy to połączenie zawsze jest optymalnym rozwiązaniem problemu? Powiedzmy, że w przypadku rurociągów o średnich średnicach połączenie kołnierzowe jest ekonomicznie korzystne, w przypadku dużych średnic jest to prawie jedyny sposób przejścia na stal. Jeśli mówimy o małych średnicach, to zastosowanie Przejścia zgrzewane elektrycznie polietylen-metal to optymalne rozwiązanie pod względem jakości połączenia, szybkości jego instalacji, oszczędności w kosztach pracy i materiałów.

Najczęstszym rodzajem przejścia jest przejście na gwint metalowy, zewnętrzny lub wewnętrzny, wykonany ze stali, mosiądzu lub brązu. Ekonomiczne jest łączenie w ten sposób rur polietylenowych o średnicy do 63 mm (z gwintami metalowymi do 2"). Aby zaoszczędzić miejsce, przejścia takie można wykonać w formie kolanek pod kątem 45° i 90°; podczas konstruowania skomplikowanych jednostek zmniejszenie rozmiaru konstrukcji jest czasami krytyczną potrzebą. Istnieją również spawane elektrycznie przejścia do zwykłej rury stalowej w celu połączenia za pomocą spawania metalu. Zwłaszcza w przypadku gazu istnieje spawane elektrycznie przejście z polietylenu na miedź, z wylot o średnicy 20 mm, miedziana część tego przejścia jest jednoczęściowa i całkowicie uszczelniona.

Naprawa rurociągów polietylenowych

Naprawa rur polietylenowych to obszar, który trudno sobie wyobrazić bez zastosowania produktów spawalniczych z wbudowanymi grzałkami. Niezależnie od tego, czy chcesz podłączyć wkładkę polietylenową do uszkodzonej rury, czy po prostu wymienić nieszczelne połączenie kołnierzowe, prawie zawsze będziesz potrzebować zgrzewania elektrooporowego. Połączenie sprzęgieł omówiono powyżej, tutaj się na tym skupimy właściwości naprawcze zgrzewania elektrooporowego oraz produkty do wstawiania, które są wykorzystywane zarówno w związku z pracami naprawczymi, jak i jako osobne zamówienie.

Drugą najpopularniejszą metodą naprawy, po zastosowaniu złączek elektrycznych, jest montaż różnego rodzaju wtyczek, czyli tzw. podkładek wzmacniających. Służą do eliminacji punktowych uszkodzeń rurociągów polietylenowych. W zależności od średnicy naprawianej rury, podkładki spawane elektrycznie Istnieją dwie wersje. W przypadku średnic do 225 mm jest to żeńska konstrukcja śrubowa (siodło), za pomocą której produkt jest wstępnie mocowany przed spawaniem. Uszkodzenia punktowe rur o średnicy większej niż 225 mm są spawane za pomocą korka górnego, który mocuje się na rurze za pomocą specjalnego urządzenia zaciskowego. Niektóre typy okładzin pozwalają na naprawę nawet w przypadku nieszczelności transportowanego medium.

Wkładanie do rurociągu polietylenowego

Często przy przeprowadzaniu napraw klient żąda również zamontowania dodatkowego przyłącza do istniejącego rurociągu. Aby wdrożyć to rozwiązanie, dostępne są specjalne produkty do połączenia z rurociągiem polietylenowym niektóre z nich pozwalają na podłączenie się do rurociągu bez jego uprzedniego odłączania. Kształtki do gwintowania w istniejącym rurociągu zostały zaprojektowane w taki sposób, aby podczas wiercenia otworu nie dopuścić do przedostawania się wiórów do rury.

Dla podłączenie do nieaktywnego rurociągu często stosowana jest najbardziej ekonomiczna opcja - podkładka spawana elektrycznie z otwartą rurą polietylenową. Konstrukcja okładzin dla różnych średnic jest podobna do konstrukcji opisanych okładzin wzmacniających. Maksymalna średnica rury wylotowej wynosi 90 mm, nadaje się ona zarówno do zgrzewania doczołowego, jak i zgrzewania elektrooporowego. Z reguły najpierw przyspawana jest sama wykładzina do rury głównej, następnie wierci się w rurze otwór przechodzący przez rurę i rurę łączy się z rurą lub innym produktem za pomocą złącza elektrycznego. Do tego typu wprowadzenia można zastosować nakładkę z wbudowanym obcinakiem, ale tylko dla rury wylotowej o średnicy 32 mm. Istnieją również rozwiązania umożliwiające bezpośrednie podłączenie do wylotu konwencjonalnego zaworu mosiężnego z gwintem zewnętrznym 1,25-2”.

Armatura do gwintowania ciśnieniowego ma bardziej złożoną konstrukcję, ale nie zawsze oznacza to, że staje się droższy. Produkt taki można wbudować w rurę o średnicy do 400 mm włącznie, przy maksymalnym otworze wylotowym 63 mm. Biorąc pod uwagę możliwe straty ekonomiczne wynikające z całkowitego zamknięcia rurociągu podczas wiązania, tego typu produkt w niektórych przypadkach może znacznie obniżyć całkowite koszty podłączenia do głównego rurociągu polietylenowego. W przypadku różnych producentów rura może przebiegać pionowo (w celu zaoszczędzenia miejsca, na przykład w studni) lub poziomo. Ponadto w niektórych produktach poziomą rurę wylotową można przed spawaniem obrócić w płaszczyźnie poziomej o dowolny kąt.

Opisane powyżej produkty nie mają możliwości blokowania przepływu po włożeniu, więc na zakończenie porozmawiamy o możliwościach włożenia z możliwością późniejszego zablokowania przepływu, tj. o aplikacji zawory odcinające z wbudowanymi grzałkami do wprowadzenia do rurociągu polietylenowego pod ciśnieniem. Kształtka ta ma tę samą konstrukcję: do średnicy rury 225 mm wykonana jest w formie zgrzewanego elektrycznie siodła ze śrubami mocującymi, dla rur do 400 mm włącznie - w formie korka górnego. Maksymalna średnica rury wylotowej wynosi również 63 mm, zawór jest umieszczony pionowo. Oprócz tej opcji istnieje opcja wkłady z zaworem kulowym, którego największa średnica rury wynosi 90 mm.

Bezwzględną zaletą takich zaworów odcinających jest to, że po spawaniu nie wymagają dodatkowych środków ochronnych. Te. Wystarczy zamontować drążek teleskopowy, aby sterować zaworem lub zaworem kulowym z powierzchni gruntu i wypełnić miejsce wbicia bez konieczności wykonywania studni. W rzeczywistości takie wprowadzenie do istniejącego rurociągu polietylenowego może wykonać jedna osoba.

Podsumowując o zgrzewaniu elektrooporowym

W artykule staraliśmy się szczegółowo rozważyć główne rozwiązania łączenia rurociągów polietylenowych za pomocą zgrzewania elektrooporowego. To nie wszystkie jego możliwości, a jedynie te, które najczęściej spotyka się w praktyce budowy, naprawy i eksploatacji rurociągów polietylenowych. Ponadto duża liczba produktów, które nie posiadają tzw. wbudowanych grzałek, czyli pozostaje poza opisem. spiralne, ale które z powodzeniem stosuje się w rurociągach polietylenowych w połączeniu ze spawaniem za pomocą złączy elektrycznych. O niektórych z nich postaramy się porozmawiać w kolejnych artykułach na ten temat.

Jeśli masz pytania dotyczące stosowania zgrzewania elektrooporowego do łączenia lub naprawy rurociągów z polietylenu, możesz uzyskać bezpłatną poradę techniczną pod adresem nasza grupa VKontakte.