Сварка ПЭ труб встык технология

Инструкция по технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб

Русскому человеку, у которого стоит задача проложить ПЭ трубопровод, а знаний и опыта нет, заманчиво найти подробную и корректную инструкцию по сварке ПНД труб своими руками , так сказать в домашних условиях. Это похвальное свойство нашего пытливого ума иногда приводит к массе проблем.

Давайте разберемся, стоит ли делать это своими руками. Если стоит, то как?

Любая инструкция по эксплуатации сварочного оборудования (особенно импортного) содержит фразу типа «Дальнейшее описание правил эксплуатации аппарата не может заменить обязательного обучения сварке полиэтиленовых труб в специализированном учебном центре». Действительно, автору приходилось встречать людей, которым когда-то «дядя Вася показал», как варить. После этого человек проработал несколько лет и считает себя авторитетным профи. А при ближайшем рассмотрении оказывается, что он все эти годы методично вредил народному хозяйству России.

К сожалению, большинство Российских учебных центров образованы при коммерческих фирмах, торгующих сварочным оборудованием какой-либо определенной марки. Учебный центр сам по себе дело не прибыльное, коммерческая фирма содержит его в основном для «проталкивания» своего товара. Вряд ли можно надеяться, что в таком центре вам дадут подробные и объективные знания по технологии сварки полиэтиленовых труб. И уж тем более, вряд ли научат выбирать оборудование среди конкурирующих марок.

Вторая проблема – в учебный центр будущего сварщика калачом не заманишь. Технология сварки полиэтилена ошибочно представляется простой, а времени всем не хватает.

Автор поставил себе несколько задач:

• В меру своих сил способствовать тому, чтобы в нашей стране полиэтиленовые трубопроводы были надежными. А для этого:
• Не просто дать формальное описание различных режимов стыковой сварки, а подробно объяснить, почему так. Иначе русского человека не переубедить.
• На основе объяснения физических принципов стыковой сварки развенчать некоторые популярные мифы. Иначе любой менеджер торгующей организации уверенным голосом делает из нашего человека идиота.
• На основании действующих нормативов объяснить требования к сварочному оборудованию и научить это оборудование выбирать. Иначе, опять же, продавцы обманут.

Автор берет на себя смелость утверждать, что внимательное изучение всего, что написано далее, может служить инструкцией по сварке полиэтиленовых труб своими руками. Только практика потребуется.

2 Общая идея

Сварка пластмассовых труб нагретым инструментом встык заключается, в принципе, в нагреве торцов до расплавления материала и в последующем сжатии торцов для образования стыкового соединения и остывания шва (рис.1).

Нагрев свариваемых поверхностей производится плоским металлическим нагретым инструментом с тефлоновым покрытием, который после нагрева удаляется из зоны сварки.

Однако сварка качественного стыкового соединения требует от оператора аккуратного выполнения целого ряда условий. В итоге процесс сварки встык нагретым инструментом состоит из 5 основных фаз с точно нормированными режимами.

3 Назначение технологии стыковой сварки

Сварка встык – один из трех способов сварки полиэтиленовых (и вообще пластиковых) труб, обеспечивающих прочность сварного соединения не ниже прочности самой трубы. Два других способа – сварка с закладными нагревателями и сварка нагретым инструментом в раструб.

Технология стыковой сварки позволяет соединять трубы из любых термопластов I и II группы – ПЭ, ПП, ПВДФ, ПВХ и пр. Другими словами, из полимеров, которые при нагреве способны перейти в вязко-текучее состояние, а после остывания – снова затвердеть без существенного изменения физико-химических свойств.

Основное достоинство технологии стыковой сварки перед другими видами сварки пластиковых труб – в том, что для прокладки прямых участков трубопроводов не требуются расходы на соединительные детали; свариваются непосредственно отрезки труб.

Недостаток – в том, что, независимо от диаметра свариваемых труб, требуется строгое выполнение многочисленных требований технологии стыковой сварки, а сварка одного стыкового шва занимает сравнительно много времени.

Чем выше диаметр свариваемых труб, тем ощутимее превосходство достоинств технологии стыковой сварки над ее недостатками. Поэтому для диаметров ниже 63 мм сварка встык нагретым инструментом применяется очень редко. Что касается пластиковых труб диаметром выше 110 мм, то это, как правило, трубы из полиэтилена. Поэтому в подавляющем большинстве случаев технология стыковой сварки используется для соединения полиэтиленовых труб.

И наоборот, полиэтиленовые трубы в большинстве случаев соединяются по технологии стыковой сварки. Можно сказать, что «сварка полиэтиленовых труб» и «стыковая сварка труб» – почти синонимы.

Единственное ограничение – сварка стыковых швов не рекомендуется на безнапорных трубопроводах канализации из полимерных труб, т.к. на внутренней поверхности трубопровода в результате сварки стыкового соединения образуется валик оплавленного материала (т.н. грат), который может стать местом скопления твердых частиц и причиной засорения безнапорного трубопровода. Если внутренний грат срезается, то стыковые сварные соединения могут использоваться даже для прокладки канализации. Проблема в том, что на готовом трубопроводе факт удаления внутреннего грата практически невозможно проверить. Вероятно, поэтому основное «узаконенное» применение технологии стыковой сварки – монтаж напорных трубопроводов:

Наружные водопроводы из полиэтиленовых труб

Нормативный документ – СНиП 3.05.04-85*. Материал труб:
— Полиэтилен (ПНД), способы сварки – стыковая или раструбная (п.3.58. СНиП);
— ПВХ, соединение методом склеивания в раструб (п.3.62. СНиП).

В части технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб СНиП 3.05.04-85* ссылается на один из первых Российских нормативных документов, в которых эта технология описана – ОСТ 6-19-505-79.

Наружные газопроводы из полиэтиленовых труб

Нормативный документ – СП 62.13330.2011, который является обновленной версией СНиП 42-01-2002. Речь идет только о подземных газопроводах (п.4.11 СП). Материал труб – только ПЭ, способы сварки полиэтиленовых труб – «…встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями» (п.4.13 СП).

Здесь нет ни собственного описания технологии стыковой сварки, ни ссылки на другой нормативный документ. Зато собственная технология стыковой сварки полиэтиленовых труб описана в Газпромовском СТО 2-2.1-411-2010.

Нефтепроводы из полиэтиленовых и полипропиленовых труб

Монтаж нефтепроводов из пластиковых труб подчиняется ВСН 003-88 Миннефтегазстроя. Материал труб – ПЭ или ПП, способы сварки – нагретым инструментом встык или в раструб (п.7.5.3.1. ВСН).

ВСН 003-88 содержит описание технологии стыковой сварки полиэтиленовых (ПНД) и полипропиленовых труб, сходное с самыми привычными в России технологиями DVS 2207-1 и DVS 2207-11 соответственно.

Технологические трубопроводы

Монтаж технологических трубопроводов из пластиковых труб подчиняется СНиП 3.05.05-84. Трубы из полимерных материалов здесь собирательно называются «пластиковыми». Методы сварки не определены. Однако методы контроля качества сварки пластиковых труб здесь определены, в том числе, для стыковых соединений (п.4.23. СНиП).

4 Нормативная база сварки встык

Как видно из п.3, до недавнего времени в России была значительная неразбериха с технологией стыковой сварки, поскольку несколько действующих нормативных документов давали собственную ее трактовку, и потому большинство сварщиков предпочитали доверять стройной немецкой технологии DVS. А требования к оборудованию стыковой сварки в России вообще не были определены никаким нормативом.

С начала 2013 г. в РФ начали действовать сразу два нормативных документа:

– на технологию стыковой сварки ПЭ труб при монтаже водопроводов и газопроводов, на основе перевода международного стандарта ISO 21307; – на оборудование для стыковой сварки, на основе перевода международного стандарта ISO 12176-1.

Принятие ГОСТа на оборудование было безусловно полезным. К сожалению, это не значит, что самое низкосортное импортное оборудование сразу отсеялось. Но, во всяком случае, немногочисленные Российские производители оборудования теперь вынуждены работать над качеством, а потребитель получил подсказку по оценке качества приобретаемого оборудования.

ГОСТ на технологию стыковой сварки навел относительный порядок. Во всяком случае, привел к единообразию технологии стыковой сварки ПЭ труб на территории РФ. Но проблемы остались.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 наряду с традиционным режимом сварки при низком давлении (схожа с DVS 2207-1 и старыми Российскими нормативами) узаконил режим сварки полиэтиленовых труб при высоком давлении, которая раньше применялась только в США. Этот режим предъявляет повышенные требования к оборудованию, зато позволяет заметно сократить время сварочного цикла.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 вряд ли годится для непосредственного использования на стройплощадке, поскольку ориентирован не на сварщика, а на разработчика технологической карты сварки полиэтиленовых труб.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 не решил проблему ограничений, которыми страдали старые Российские нормативы и по сей день страдают все иностранные нормативы. Во-первых, допустимый диапазон температур воздуха от +5 до +45°С, в то время как огромная часть территории РФ вынуждена начинать сварку когда болота замерзнут. Во-вторых, максимальная толщина стенки труб 70 мм, в то время как толщина стенки фактически производимых труб давно перевалила за 90 мм. И в-третьих, материал труб – только традиционный полиэтилен низкого давления (ПНД) с показателем текучести расплава не ниже 0,2 г/10 мин (при 190/5), в то время как для производства труб большого диаметра давно используются нестекающие марки полиэтилена среднего давления с ПТР ниже 0,1 г/10 мин (при 190/5). Для условий, выходящих за проверенные рамки температуры воздуха и толщин стенок, некоторые производители рассчитали технологию сварки полиэтиленовых труб путем экстраполяции действующих нормативов, но эта теоретическая технология пока не проверена долгосрочными испытаниями. Для нестекающих марок полиэтилена технологии сварки труб нет даже в теории. В итоге в условиях, выходящих за ограничения проверенной технологии, в России выполняется около 80% всех сварок!

Методы сварки для соединения полиэтиленовых труб

Трубы из полимерных материалов активно заменяют привычный металл при монтаже или ремонте бытовых коммуникаций. Трубопроводы из полиэтиленовых труб используют при устройстве отопления, канализации, водопровода, в централизованном строительстве и в частном секторе. Сварка полиэтиленовой трубы – это самый надежный способ соединения, который применяется для строительства коммуникаций, эксплуатирующихся под давлением.

Особенности монтажа труб из полиэтилена

Монтаж трубопроводов из полиэтилена осуществляют с использованием сварки или фитингов. Только в одном случае соединения получаются разборными — при сборке на обжимных фитингах. Их прочность достаточна, чтобы выдерживать нагрузки индивидуального водяного отопления, но не рассчитана на промышленное давление или гидроудары центрального водоснабжения.

Сварные соединения полиэтиленовых труб обладают большей прочностью, однако монтаж требует специального оборудования и некоторых навыков.

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.

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.

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.

Рекомендации для проведения качественной сварки

Для того чтобы качественно сварить полиэтиленовый трубопровод недостаточно хорошего оборудования и навыков работы с полимерами. Ошибки могут быть уже на этапе закупки материалов.

Для качественной сварки полиэтиленового трубопровода следует придерживаться следующих правил:

Сварка ПЭ труб встык технология

ГОСТ Р 55276-2012
(ИСО 21307:2011)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТРУБЫ И ФИТИНГИ ПЛАСТМАССОВЫЕ

Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем

Plastics pipes and fittings. Butt fusion jointing procedures for polyethylene (PE) pipes and fittings used in the construction of gas and water distribution systems

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э.Баумана (ФГАУ "НУЦСК" при МГТУ им.Н.Э.Баумана), Национальным агентством контроля сварки (НАКС) и ООО "ТЭП" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"

4 Настоящий стандарт является модифицированным и включает в себя идентичные основные нормативные положения международного стандарта ИСО 21307:2011* "Трубы и фитинги пластмассовые. Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем" [ISO 21307:2011 "Plastics pipes and fittings — Butt fusion jointing procedures for polyethylene (PE) pipes and fittings used in the construction of gas and water distribution systems", MOD]. При этом дополнительные положения, учитывающие потребности национальной экономики Российской Федерации и современный российский опыт, приведены в приложении ДА.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДБ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Многие композиции бимодальных полиэтиленов (ПЭ), таких как ПЭ-80 и ПЭ-100, сопровождаются специальными указаниями производителей по сварке труб из них.

Указания по сварке часто различаются для материалов одних и тех же градаций. Целью стандартизации является стимулирование использования одинаковых процедур для одинаковых материалов. Существует необходимость рассмотреть общемировую практику и создать наилучшие процедуры стыковой сварки ПЭ, обеспечивающие самое высокое качество сооружения надежных и эффективных трубопроводов.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы, касающиеся процедур сварки, используемых в строительстве, а также подходы к оценке качества сварки соединений нагретым инструментом встык, включая сварку фитингов (ИСО 8085-2) и труб, используемых в строительстве газопроводных (ИСО 4437) и водопроводных (ИСО 4427) распределительных систем, сваренных на оборудовании, которое соответствует ИСО 12176-1. Процедуры сварки должны соответствовать ИСО/ТС 10839, национальным правилам или отраслевым руководящим документам. В частности, этот стандарт устанавливает ряд проверенных процедур сварки для труб и фитингов с толщиной стенки до 70 мм включительно. Стандарт принимает во внимание используемые материалы и компоненты, процедуры сварки, оборудование и оценки качества сварного соединения. Его можно применять в сочетании с соответствующими национальными нормами и стандартами.

Примечание — При проведении сварки нагретым инструментом встык труб и фитингов с толщиной стенки более 70 мм необходимо проконсультироваться с производителями труб, фитингов и сварочного оборудования.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты. Последующие поправки или изменения действительны для датированных ссылок настоящего стандарта только после введения поправок и изменений к нему. Для недатированных ссылок применяется последнее издание ссылочного документа (включая изменения к нему).

ИСО 1167-1 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод (ISO 1167-1, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids — Determination of the resistance to internal pressure — Part 1: General method)

ИСО 1167-3 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 3. Подготовка образцов (ISO 1167-3, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids — Determination of the resistance to internal pressure — Part 3: Preparation of components)

ИСО 1167-4 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 4. Подготовка узлов (ISO 1167-4, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids — Determination of the resistance to internal pressure — Part 4: Preparation of assemblies)

ИСО 4065 Трубы из термопластов. Таблица универсальных толщин стенок (ISO 4065, Thermoplastics pipes — Universal wall thickness table)

ИСO 4427 (все части) Системы пластмассовых трубопроводов. Полиэтиленовые (РЕ) трубы и фитинги для водоснабжения [ISO 4427 (all parts), Plastics piping systems — Polyethylene (PE) pipes and fittings for water supply]

ИСО 4437 Полиэтиленовые (ПЭ) трубы для подземной подачи газообразного топлива. Метрическая серия. Технические характеристики [ISO 4437, Buried polyethylene (РЕ) pipes for the supply of gaseous fuels — Metric series — Specifications]

ИСО 8085-2 Полиэтиленовые фитинги для сварки с полиэтиленовыми трубами используемых для подачи газообразного топлива. Метрическая Серия. Технические характеристики. Часть 2: Удлиненные фитинги для сварки встык, для муфтовой сварки с использованием нагретого инструмента и для использования с электросварными фитингами (ISO 8085-2, Polyethylene fittings for use with polyethylene pipes for the supply of gaseous fuels — Metric series — Specifications — Part 2: Spigot fittings for butt fusion, for socket fusion using heated tools and for use with electrofusion fittings)

ИСО/ТС 10839 Полиэтиленовые трубы и фитинги для транспортировки газообразного топлива — Свод практических правил по проектированию, применению и монтажу (ISO/TS 10839, Polyethylene pipes and fittings for the supply of gaseous fuels — Code of practice for design, handling and installation)

ИСО 12176-1 Пластмассовые трубы и фитинги — Оборудование для сварки полиэтиленовых систем — Часть 1: Сварка нагретым инструментом встык (ISO 12176-1, Plastics pipes and fittings — Equipment for fusion jointing polyethylene systems — Part 1: Butt fusion)

ИСО 13953 Полиэтиленовые (РЕ) трубы и фитинги — Определение прочности на разрыв и характера разрушения образца из сварного соединения встык (ISO 13953 Polyethylene (РЕ) pipes and fittings — Determination of the tensile strength and failure mode of test pieces from a butt-fused joint)

АСТМ Ф 2634 Стандартные методы лабораторных испытаний полиэтиленовых (ПЭ) сварных соединений встык с использованием метода ударного растяжения (ASTM F 2634, Standard test method for laboratory testing of polyethylene (PE) butt fusion joints using tensileimpact method)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 пониженное давление при охлаждении: Пониженное давление, которое используется после соединения оплавленных торцов заготовок при охлаждении в процедуре двойного низкого давления.

3.2 время охлаждения в машине под давлением: Период времени, в течение которого закрепленное в машине соединение остается под давлением.

3.3 время охлаждения в машине без давления или вне машины: Дополнительный период охлаждения, который может потребоваться после охлаждения под давлением до перемещения или монтажа. Используется для обеспечения оптимальной прочности соединения, особенно когда сварка проводится при высоких температурах окружающей среды.

3.4 давление перемещения: Давление в системе привода сварочной машины, необходимое для перемещения подвижного зажима с зафиксированной в нем заготовкой. Давление перемещения определяется экспериментально, зависит от силы трения в машине и трения заготовки о поверхность земли или трения в опорах, на которые уложена заготовка.

3.5 сварочное давление: Фактическое давление в плоскости сварки трубы или фитинга во время соединения.

3.6 измеряемое давление: Фактическое давление, считанное с измерительного прибора сварочной машины.

3.7 технологическая пауза: Время, затраченное на отделение трубы от нагретого инструмента (нагревателя), извлечение нагревателя и сведение оплавленных концов труб или фитинга до образования физического контакта.

3.8 температура нагревателя: Температура поверхности нагревателя, измеренная в области контакта со свариваемой трубой или фитингом.

3.9 давление прогрева: Давление, необходимое для обеспечения полного постоянного физического контакта свариваемых поверхностей трубы или фитинга с нагревателем на всем протяжении времени прогрева.

3.10 время прогрева: Время, на протяжении которого нагреватель контактирует с трубой под давлением прогрева на второй стадии оплавления.

3.11 минимальный размер первичного валика: Минимальная величина размера первичного валика, которая должна быть достигнута после стадии выравнивания.

3.12 давление на стадии выравнивания: Давление, которое оказывают концы трубы или фитинга на нагреватель в период образования первичного валика на первой стадии оплавления. Включает давление перемещения.

3.13 время образования первичного валика (время выравнивания): Время первой стадии оплавления, затраченное на образование непрерывного валика определенного размера, по окружности концов труб и фитингов.

3.14 размер первичного валика: Размер валика формируемого на концах труб или фитингов на стадии выравнивания.

Примечание — Размер первичного валика измеряется в миллиметрах.

3.15 время сварки соединения: Период, выделенный для образования вторичного валика от смыкания оплавленных торцов до охлаждения при пониженном давлении (процедура двойного низкого давления).

3.16 номинальная толщина стенки , мм: Толщина стенки, установленная в ГОСТ ИСО 4065 и соответствующая минимальной допустимой толщине стенки в любой точке .

3.17 оператор: Лицо, наделенное полномочиями сооружать полиэтиленовые (ПЭ) трубопроводы из труб и фитингов на основе письменного соглашения с оператором трубопровода.

3.18 оператор трубопровода: Частная или общественная организация, уполномоченная проектировать, конструировать, эксплуатировать, а также обслуживать трубопроводные системы.

4 Процесс сварки нагретым инструментом встык

4.1 Основные положения

Полиэтиленовые (ПЭ) трубы для сварки в соответствии с этим стандартом должны отвечать требованиям ИСО 4437 (либо ИСО 4427) и Российским нормам. Фитинги должны соответствовать ИСО 8085-2 и Российским нормам.

Сварка соединений в соответствии с этим стандартом должна производиться на оборудовании, отвечающем требованиям ИСО 12176-1 и Российским нормам.

Сварка должна выполняться квалифицированными операторами на машинах, обеспечивающих точную центровку заготовок. Подготовка и уровень квалификации оператора должны соответствовать требованиям сварочной процедуры. Технология сварки должна быть оформлена письменно в виде технологической инструкции (спецификации или проекта производства работ), утверждена организацией по строительству трубопроводов до начала строительства. Технологическая инструкция должна включать технические требования к методу сварки, параметрам сварки, оборудованию для сварки, условиям сварки, квалификации оператора и методам контроля качества, которые должны использоваться.

Указания по контролю качества приведены в разделе 6.

4.2 Принцип сварки

Сварка нагретым инструментом встык заключается в следующем: при помощи нагревателя разогреть концы двух труб или фитинга (заготовок) до заданной температуры, соединить их под давлением и охладить соединение под давлением в течение определенного времени.

Процесс сварки включает следующие основные элементы:

a) очистка концов труб, фитингов, поверхностей торцевателя и нагревателя;

b) крепление соединяемых заготовок;

c) торцовка концов труб или фитингов;

d) контроль качества сборки заготовок под сварку;

e) измерение давления перемещения;

f) оплавление концов трубы или фитинга;

g) соединение концов труб или фитинга;

h) выдержка концов трубы или фитинга под давлением в течение всего времени охлаждения в машине;

i) охлаждение в машине без давления или вне машины, если это предусмотрено инструкцией.

Содержание основных элементов объясняется более подробно в разделах 4.3-4.10.

4.3 Очистка концов труб, фитингов, поверхностей торцевателя и нагревателя

Прежде чем закрепить свариваемые заготовки в машине, следует очистить их внутри и снаружи, протереть совмещаемые поверхности чистой тканью без ворса. Из зоны сварки должны быть удалены все загрязнения.

Правила и особенности сварки полиэтиленовых труб встык, необходимое оборудование и режимы сварки

Полиэтиленовые трубы завоевали заслуженную популярность в качестве материала для холодных водопроводных и канализационных систем. Высокая прочность в сочетании с морозостойкостью (до -70℃) позволяет использовать их в любых регионах на относительно малых глубинах. Но если стальные трубы легко соединить с помощью резьбовой фурнитуры, полиэтиленовые допускают лишь одно надежное соединение – сварку. Причем этот процесс протекает достаточно легко, ведь материал сохраняет вязкость на очень широком температурном диапазоне.

Что представляет собой стыковая сварка полиэтиленовых труб

Основным способом монтажа полиэтиленовых труб стала сварка встык. Она предполагает локальный нагрев торцевых частей труб и последующее их соединение под осевыми нагрузками. Данный метод целесообразно использовать при диаметре трубы не менее 50 мм, так как:

• толщина стенки достигает 5 мм, что обеспечивает надежное соединение и снижает вероятность осевого сдвига;
• исчезает риск перегрева и термической деформации торцевых частей;
• величина внутреннего грата шва слишком мала, чтобы препятствовать движению жидкости в трубе.

Сварка встык используется для соединения труб равного диаметра. Желательно, чтобы и толщина стенки была одинаковой. Если у одной из труб стенка толще, с ее торца снимают фаску под углом 12-18°, обеспечивая этим равную площадь контактных поверхностей.

Образующийся при стыковой сварке полиэтиленовых труб двойной шов имеет отличные показатели твердости и жесткости. Если сварка проводилась с соблюдением всех норм и правил, в процессе испытания участка трубы на растяжение повреждается основной материал труб, шов же остается нетронутым. Аналогичная ситуация наблюдается и при испытании соединения “на излом”.

Необходимое оборудование

Для стыковой сварки полиэтиленовых труб используют узкоспециализированные сварочные аппараты. Эти устройства имеют модульную конструкцию, которая включает:

1. Центратор с одной или двумя парами статичных и динамичных хомутов. Необходим для фиксации, осевого центрирования и сведения труб.
2. Торцеватель. Служит для обработки кромок и формирования контактных поверхностей непосредственно перед свариванием.
3. Сварочное зеркало. Играет роль нагревательного элемента, его задача – перевести пластик в торцевых частях труб из твердого в жидко-вязкое состояние.
4. Привод (ручной или электрический). Необходим для формирования и сохранения усилия сжатия в момент соединения торцевых частей труб.

Для труб небольшого диаметра выпускают и более примитивные системы, которые предполагают ручное механизированное соединение элементов с заранее подготовленными кромками. При работе с подобным оборудованием не обойтись без внешних труборезов.

Параметры режима сварки

Каждая сварочная операция имеет свою технологическую специфику, без знания которой не удастся получить качественное и долговечное соединение. Так, при стыковой сварке полиэтиленовых труб необходимо учитывать:

• температуру нагрева сварочного зеркала;
• силу прижатия торцевых частей труб к зеркалу;
• силу прижатия нагретых торцевых частей друг к другу;
• продолжительность каждой операции.

Эти факторы зависят, в первую очередь, от толщины стенок труб. Основные расчетные параметры даны в таблице ниже. Очевидно, что для контроля точности соблюдения установленных норм требуется использование специализированного измерительного оборудования, в том числе:

• промышленного термометра;
• манометра, установленного на формирующий давление насос;
• интервального секундомера.

Вот некоторые нормативные показатели, которое стоит неукоснительно соблюдать новичкам в стыковой сварке полиэтиленовых труб.