Сварка полиэтиленовых труб встык

Vodakanazer.ru » Трубопровод » Методы соединения трубопроводов из полиэтилена

Методы соединения трубопроводов из полиэтилена

На производстве и в быту для создания трубопроводов различного функционального назначения все чаще вместо дорогостоящих стальных труб используют полимерные. Одним из видов пластика, применяемого для изготовления трубных изделий, является полиэтилен. Для формирования трубопровода необходимо соединять отдельные трубные фрагменты, для чего используется сварка полиэтиленовых труб встык, а также технология, предусматривающая применение соединительных термоэлектрических фитингов, — муфт. Особенности каждого способа сварки полиэтиленовых (ПЭ) трубных изделий рассмотрим в статье.

Сферы применения труб из полиэтилена

Сварка полиэтиленовых труб встык

В производственной сфере полиэтиленовые трубопроводы применяются для прокладки водных, канализационных, газовых и нефтяных магистралей

В производственной сфере полиэтиленовые трубопроводы применяются для прокладки водных, канализационных, газовых и нефтяных магистралей. Там, где раньше применялись стальные или чугунные трубы, сейчас используются полимерные изделия. Это объясняется такими характеристиками полиэтиленовых трубопроводов:

  • прочность материала;
  • эластичность трубных изделий;
  • небольшой вес, что на порядок ниже, чем у металлических труб;
  • высокая скорость прокладки и формирования сварных стыков;
  • низкая стоимость полимерных материалов;
  • меньшая трудоемкость процесса формирования трубопровода и его прокладки.

Используются ПЭ-трубы для прокладки бытовых наружных трубопроводов (водопровод, канализация). Для монтажа внутренних коммуникаций и систем отопления применяют изделия из более прочного и темостойкого сшитого полиэтилена.

Способы соединения ПЭ-труб

Сварка полиэтиленовых труб встык

Резьбовые фитинги применяются при соединении полиэтиленовых труб небольшого диаметра

При монтаже наружных магистральных и местных коммуникаций приходится соединять отдельные трубные участки, формировать разветвления сетей, делать переходы между трубопроводами разных диаметров и выполненных различными материалами. Для этого применяются несколько способов соединения полимерных трубных изделий, среди которых:

  • стыковка резьбовыми переходными деталями;
  • сварка элементов трубопровода встык;
  • применение термоэлектрических соединительных и переходных муфт.

Резьбовые фитинги применяются при соединении полиэтиленовых труб небольшого диаметра при формировании бытовых сетей водоснабжения с невысоким давлением. Для стыковки ПЭ-труб больших диаметров применяются два других способа, которые рассмотрим подробнее.

Сварка встык

Сварка полиэтиленовых труб встык

Этот метод сварки полиэтиленовых изделий основан на свойстве полиэтилена образовывать прочное монолитное сращение двух предварительно расплавленных поверхностей

Этот метод сварки полиэтиленовых изделий основан на свойстве полиэтилена образовывать прочное монолитное сращение двух предварительно расплавленных поверхностей. При плотном соприкосновении термически размягченный пластик образует молекулярные связи с другим участком полимера. При остывании сращенный таким способом стык по свойствам ничем не отличается от исходного материала на других участках полиэтиленового трубопровода.

Для того, чтобы качественно провести такую сварку, необходимо выполнение нескольких условий:

  • одинаковый диаметр и химическая структура сращиваемых фрагментов (полиэтилен бывает разным, что обозначается при маркировке изделий);
  • правильная геометрия торцов (должна быть идеальная окружность);
  • достаточная толщина стенки (не менее 5-6 мм, в зависимости от диаметра трубы);
  • полное совпадение осей при сварочной стыковке;
  • ровный, очищенный от пыли и максимально выровненный трубный торец с обеих сторон;
  • соблюдение определенного периода нагрева (при заданной температуре) и остывания сварного шва.

Выполнить все перечисленные условия без применения специального оборудования очень проблематично.

Оборудование для сварки встык

Сварка полиэтиленовых труб встык

Приспособления, применяемые для стыкового термического соединения полиэтиленовых труб сложные и дорогостоящие

Приспособления, применяемые для стыкового термического соединения полиэтиленовых труб сложные и дорогостоящие, поэтому сварочными работами обычно занимаются специализированные организации. В комплект необходимых устройств входят:

  • центратор (станина с полозьями, по которым с двух сторон перемещаются зажимные устройства со стыкующимися отрезками трубопровода);
  • гидравлический аппарат, регулирующий давление сжатия и температуру нагрева;
  • триммер для торцовки труб;
  • нагревательный двусторонний прибор.

Все рабочие операции проводятся в центраторе, где трубы закреплены специальными зажимами. Последовательность процесса стыковой сварки труб из полиэтилена рассмотрим дальше.

Описание процесса стыковой сварки

Сварка полиэтиленовых труб встык

Недостаток такого метода сварки в том, что для его проведения сварочных работ необходимо пространство для установки оборудования

  1. Стыкуемые трубы после проверки округлости торцов и толщины стенок фиксируются в подвижных зажимных устройствах центратора.
  2. Трубные торцы очищаются от пыли и воды, после чего с помощью гидропривода зажимные устройства сближаются для торцовки труб триммером, который устанавливается и закрепляется посредине. Торцеватель снимается, после чего проверяется плотность прилегания торцов.
  3. Стыкуемые торцы обезжириваются. По центру центратора устанавливается нагревательное «зеркало». Температура нагрева для сварки ПЭ-труб равна 210˚С. Зажимы снова сдвигаются гидравликой, какая в начале процесса нагрева обеспечивает давление, значение которого определяется по данным специальной таблици. В ней также указаны период нагрева и остывания для изделий определенного диаметра, толщины стенки и типа пластика.
  4. После периода нагрева, во время которого происходит расплавление полимера, нужно дать соединению остыть в неподвижном состоянии. Остывшую трубу вынимают из центратора, отпустив зажимы и переходят к сварке следующего стыка.

С помощью описанного оборудования производится соединение встык полиэтиленовых труб любого диаметра. Недостаток такого метода сварки в том, что для его проведения сварочных работ необходимо пространство для установки оборудования. Для стыковки полимерного трубопровода прямо в траншее или для формирования перехода с пластика на трубу, выполненную другим материалом, удобнее применять следующий способ.

Сварка ПЭ-труб термоэлектрическими фитингами

Сварка полиэтиленовых труб встык

Муфты для соединения полиэтиленового трубопровода имеют в своем корпусе, ближе к внутренней поверхности, витки нагревательной спирали, что соединена с электрическими клеммами, установленными сверху на самой детали

Муфты для соединения полиэтиленового трубопровода имеют в своем корпусе, ближе к внутренней поверхности, витки нагревательной спирали, что соединена с электрическими клеммами, установленными сверху на самой детали. При подключении к контактам электротока с определенными параметрами, спираль разогревается до определенной температуры, расплавляя при этом внутренний полимерный слой муфты и поверхность вставленной трубы. Когда подача тока прекращается, происходит молекулярное сращение поверхностей стыкуемых изделий.

Для подачи тока на клеммы термоэлектрической муфты используется специальный инвертор, который сам задает режим процесса сварки в зависимости от типа фитинга (информация считывается датчиком прибора со штрихкода соединительной муфты).

Автоматический режим термического муфтового соединения полиэтиленовых труб минимизирует влияние человеческого фактора на процесс сварки. Однако перед стыковкой муфтовым способом соединяющуюся часть трубы следует подготовить. Сначала с трубной поверхности снимается небольшой слой окисленного полимера специальным скребком, после чего наружная поверхность трубы и внутренняя фитинга тщательно обезжиривается.

Соединительные термоэлектрические муфты выпускаются для разного диаметра и типа ПЭ-труб. Есть переходные фитинги, в которых с одной стороны расположено отверстие для стыковки полиэтиленового трубопровода, с другой же в тело впаян резьбовой переход для соединения с трубами из других материалов.

Термоэлектрические фитинги достаточно дорогостоящи, как и сварочный инвертор. Однако сварка полиэтиленовых труб муфтами намного надежнее стыкового соединения (рассчитана на давление до 15 Атм), к тому же работу можно проводить на ограниченном пространстве (непосредственно в траншее).

Сварка полиэтиленовых труб

Эксплуатационные и технологические свойства полиэтиленовых труб во многом схожи со свойствами труб из полипропилена — неподверженность коррозии, незарастание внутренней поверхности, химическая стойкость, экологичность, долгий срок службы при правильной эксплуатации. Однако имеются и отличия — как положительного свойства, так и отрицательного. Относительно низкая термостойкость полиэтилена не позволяет использовать трубы из него для транспортирования сред с температурой выше 40-50°C. Их применяют в основном для холодного водоснабжения, газопроводов, систем вентиляции и т.п. Исключение составляет сшитый полиэтилен (PE-X, XLPE, ПЭ-С), который можно эксплуатировать при температуре до +95°C. Высокая морозостойкость полиэтиленовых труб (до -70°C) делает их отличным материалом для строительства наружных трубопроводов.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Сварка пластиковых труб встык

Способы сварки полиэтиленовых труб

Полиэтилен относится к группе хорошо свариваемых материалов из-за широкого температурного интервала вязкотекучего состояния (более 70°С) и относительно малой вязкости расплава.

Полиэтиленовые трубы сваривают тремя способами — стыковой, раструбной и электромуфтовой (с закладными нагревателями) сваркой.

Сварка враструб

Сварка полиэтиленовых труб враструб не получила такого широкого распространения, как раструбная сварка труб из полипропилена, хотя сам по себе этот способ является таким же технически простым в реализации и надежным, как и в отношении полипропиленовых труб. Связано это, скорее всего, с тем, что полиэтиленовые трубы используются в основном для прокладки наружных трубопроводов с большой протяженностью линий и малым числом поворотов. А раструбная сварка, как известно, максимально проявляет свои достоинства именно при монтаже внутренних трубопроводов, выполняемых из труб небольшого диаметра и прокладываемых в помещениях с обилием поворотов во всевозможных направлениях.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Сварка пластиковой трубы враструб через муфту

И тем не менее раструбная сварка полиэтиленовых труб — технологичный и надежный способ соединения. Параметры ее режима практически не отличаются от параметров сварки полипропиленовых труб (см. Сварка полипропиленовых труб ). Применяемое оборудование, все основные приемы, значения температуры нагрева паяльника и временных интервалов операций остаются такими же (или почти такими же), как и для сварки полипропиленовых труб.

Электромуфтовая сварка

Сварка с использованием закладных нагревателей (электромуфтовая сварка) удобна для применения в местах с ограниченным пространством, где затруднительно или невозможно размещение оборудования для стыковой сварки. Для нее не существует ограничений в отношении минимального диаметра соединяемых труб. Ее можно применять, начиная с самых малых диаметров — 20-ти мм.

При сварке труб фитингами с закладными нагревателями, нагрев места стыка и расплавление материала осуществляется спиралью из металлической проволоки, заделанной в фитинг, по которой пропускается электрический ток. Давление в зоне сварки и герметизация соединения создается за счет теплового расширения трубы. Чтобы осуществить электромуфтовую сварку, необходимо иметь саму электросварную муфту и аппарат для сварки полиэтиленовых труб, с помощью которого подают напряжение на нагревательную проволоку.

Сварка встык

Как и в случае с раструбной сваркой, технология сварки полиэтиленовых труб стыковым способом в основном не отличается от сварки труб из полипропилена. Разница заключается лишь в том, что для полиэтилена применяются несколько меньшие значения давлений (при нагреве и осадке) и времени (при нагреве и охлаждении), чем для полипропилена. Сравнительные данные этих параметров приведены в таблице ниже.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Параметры режима стыковой сварки для труб из полиэтилена (ПЭНП и ПЭВП) и полипропилена (ПП)

Сварка встык является основным способом неразъемного монтажа полиэтиленовых труб, начиная с диаметра 50 мм. Выбор этого значения в качестве начального, обусловлен тем, что толщина стенки 50-ти миллиметровых труб достигает 5-ти мм — как раз того значения, при котором гарантируется надежное соединение. Использование стыковой сварки для труб меньших диаметров нецелесообразно еще и потому, что образующийся при этом способе внутренний грат слишком сильно сужает и без того небольшой проход.

Стыковой сваркой рекомендуется сваривать трубы с одинаковой толщиной стенки. Иногда из этого правила делают исключения. В этом случае у трубы с большей толщиной стенки снимают фаску под углом 15±3° к оси трубы, обеспечивая, таким образом, одинаковую площадь контактных поверхностей.

Сущность стыковой сварки полиэтиленовых труб состоит в том, что оплавленные нагретым инструментом, до состояния вязкотекучести, торцы труб соединяются между собой под давлением и выдерживаются в таком положении до полного охлаждения соединения.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Схема стыковой сварки полиэтиленовых труб

Полученное стыковое соединение имеет прочность выше, чем прочность самой трубы. При испытании образца с фрагментом стыкового соединения на разрывной машине, его разрыв происходит по месту целого материала, а не по сварному шву (1 — целый образец, 2 и 3 — стадии растяжения).

Сварка полиэтиленовых труб встык
Испытание полимерного образца сваренного стыковой сваркой

В качестве оборудования для стыковой сварки полиэтиленовых труб применяются сварочные аппараты, состоящие из нескольких узлов, каждый из которых выполняет определенные функции.

Центратор с четырьмя или двумя подвижными и неподвижными хомутами служит для зажима, центровки и сведения труб. Торцеватель (рубанок) предназначен для обработки их торцов. С помощью нагревательного инструмента (сварочного зеркала) осуществляется нагрев труб. Аппарат имеет устройство, создающее усилие, прижимающее трубы к сварочному зеркалу (при нагреве) и друг к другу (при опрессовке). Блоки электропитания и управления обеспечивают подачу напряжения на узлы и поддержание всех параметров в необходимом интервале.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Аппарат для стыковой сварки пластиковых труб: 1 — торцеватель с ножами по обе стороны, 2 — нагреватель.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Маленькое приспособление для стыковой сварки пластиковых труб

Для резки труб используются труборезы.

Для стыковой сварки выпускаются всевозможные фитинги (спиготы).

Основные параметры стыковой сварки. К основным параметрам стыковой сварки относятся: температура нагрева инструмента, усилие прижатия труб к сварочному зеркалу и друг другу и продолжительность операций. Изменение давления удобно представлять в виде циклограммы.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Циклограмма стыковой сварки полимерных труб: tоп — время оплавления торцов, tн — время нагревания (прогрева), tтп — время технологической паузы на удаление нагревателя, tд — время подъема давления осадки, tохл — время охлаждения сварного соединения под давлением, tсв — общее время сварки, Роп — давление нагревательного инструмента на торцы труб при оплавлении, Рн — давление нагревательного инструмента на торцы труб при нагревании (прогреве), Рос — давление на торцы труб при осадке.

Контроль за давлением осуществляют с помощью манометра гидравлического насоса, создающего усилие сжатия. Если давление создается вручную или устройством без манометра, контроль осуществляется визуально по форме и размерам образующихся валиков грата. Время операций контролируют по секундомеру.

Последовательность операций сварки. Стыковую сварку осуществляют в следующем порядке.

  • Очищают и обезжиривают концы соединяемых труб.
  • Закрепляют трубы в центраторе сварочного устройства и обрабатывают их торцы резцом (осуществляют торцевание) с целью обеспечения их перпендикулярности оси. После торцевания заготовки сводят друг с другом для проверки отсутствия зазора. Для труб диаметром менее 110 мм допускается наличие зазоров не более 0,3 мм.
  • Между торцами труб устанавливают сварочное зеркало, нагретое до рабочей температуры — согласно инструкции на оборудование и материал труб. Для всех марок полиэтилена, температура нагрева инструмента укладывается в интервал 205-230°C.
  • Прижимают торцы труб к зеркалу с усилием Pоп. создающим давление 4-6 кг/см 2. — до появления по периметру торцов грата высотой 0,5-2,0 мм. После этого снижают давление до величины 0,2-0,5 кг/см 2 и поддерживают его таким в течение всего времени нагрева. Точные значения давлений и продолжительности нагрева содержатся в инструкциях на оборудование и трубы. Ориентировочные величины приведены в таблице выше. Сварка ПЭ труб при холодной погоде может потребовать увеличения времени на их прогрев (увеличивать температуру инструмента недопустимо). Оптимальное значение продолжительности нагрева для различных внешних условий лучше всего определять, производя пробную сварку на ненужных обрезках труб.
  • После истечения времени прогрева, подвижный зажим центратора с трубой отводят на расстояние 5-6 см, убирают сварочное зеркало из зоны сварки и сводят трубы до соприкосновения, создавая давление осадки Pос 1-3 кг/см 2. При этом визуально контролируют размеры и конфигурацию образующегося грата. Давление осадки выдерживается в ходе всего времени охлаждения соединения.
  • Извлекают трубы из зажимов центратора.

Требования к качеству сварных соединений

Внешний вид и параметры правильно выполненного сварного соединения должны отвечать определенным требованиям, в числе которых следующие.

  • Размеры валиков грата должны соответствовать значениям, приведенным на рисунке ниже.
  • Грат должен быть равномерно и симметрично распределен по окружности стыка.
  • Взаимное смещение стенок свариваемых труб в радиальном направлении не должно превышать 10% от их толщины.
  • Впадина (А) между валиками грата (линия сплавления) не должна располагаться ниже наружной поверхности труб.
  • Цвет грата должен быть идентичен цвету труб. Наличие трещин, пор и инородных включений не допускается.

На рисунке ниже изображен сварной шов, выполненный с соблюдением всех технологических параметров. Его отличают гладкие, симметричные валики с округлыми формами и размерами, не выходящими за рамки установленных значений.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Правильная форма грата

А вот так выглядят швы, выполненные с нарушениями технологии.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Слишком маленький грат

Слишком малые размеры валиков грата говорят о заниженном давлении при осадке труб или недостаточном времени прогрева.

Чрезмерно большие размеры валиков свидетельствуют о завышенном времени прогрева или слишком высокой температуре нагревателя.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Слишком большой грат

Смещение торцов труб друг относительно друга происходит при плохой центровке или отсутствии фиксации труб в центраторе.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Смещение торцов труб

Некачественное торцевание (наличие зазора между сомкнутыми торцами труб) приводит к неравномерности распределения грата по периметру труб.

Некоторые особенности монтажа полиэтиленовых труб

Как и все материалы, полиэтиленовые трубы подвержены температурному расширению и сжатию. Трубы, уложенные в траншеи и засыпанные грунтом, изменяют размеры в меньшей степени, чем проложенные на поверхности. Для компенсации температурных расширений при монтаже труб в траншеях используют укладку «змейкой».

Сварка полиэтиленовых труб встык
Укладка трубы змейкой

Монтаж полиэтиленовых труб необходимо производить с учетом снижения их гибкости при низких температурах. Нельзя допускать слишком малых радиусов изгиба. В таблице ниже приведены значения минимально допустимых радиусов изгиба в зависимости от наружного диаметра трубы и температуры окружающего воздуха.

Сварка полиэтиленовых труб встык
Минимально допустимые радиусы изгиба труб из ПЭ в зависимости от наружного диаметра трубы

Сварка полиэтиленовых труб встык
Значения геометрических параметров дуги при радиусе равном единице

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Инструкция по технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб

Авторство и авторские права на статью принадлежат компании «АДР-Технология9raquo;
При использовании материалов – обязательна активная ссылка на www.adr-t.ru

1 Монтаж полиэтиленовых труб своими руками

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?

Сварка полиэтиленовых труб встык

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 «проталкивания9raquo; 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.

Рис. 1 Сварка труб встык

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 «узаконенное9raquo; 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 – «9hellip;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.

Монтаж технологических трубопроводов из пластиковых труб подчиняется СНиП 3.05.05-84. Трубы из полимерных материалов здесь собирательно называются «пластиковыми9raquo;. 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:

  • ГОСТ Р ИСО 55276 – на технологию стыковой сварки ПЭ труб при монтаже водопроводов и газопроводов, на основе перевода международного стандарта ISO 21307;
  • ГОСТ Р ИСО 12176-1 – 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 ИСО 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 ИСО 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 ИСО 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!

Рекомендации по проведению сварки полиэтиленовых труб

Полиэтиленовые трубы обладают множеством неоспоримых достоинств. Самые явные из них:

  • Трубы не подвержены коррозии;
  • Полиэтиленовые трубы обладают высоким уровнем химической стойкости;
  • В ПЭ не сформируются внутренние «зарастания»;
  • Полиэтиленовые трубы прослужат длительный срок;
  • Обладают высокой экологичностью.

За счет своих реологических свойств и не особо большой вязкости расплава ПЭ трубы поддаются свариваемости (интервал вязкости имеет широкий диапазон, где температурный максимум составляет 70 0 С).

Сварка полиэтиленовых труб встык

Сварка полиэтиленовых труб встык на снимке.

Параметры сварки

Несмотря на разнообразие способов и методов сваривания ПЭ труб параметры при работе с материалом остаются одни и те же. Они указаны в Таблице №1

Таблица №1. Рекомендуемые временные параметры при сварке ПЭ труб и фитингов встык при внешней температуре окружающей среды 20 0 С и умеренном воздушном потоке.

Сварка полиэтиленовых труб встык

На таблице рекомендуемые временные параметры при сварке ПЭ труб.

Способы сварки

Существует три основных способа сваривания полиэтиленовых труб:

  • Сварка встык. Эта сварка наиболее популярна и востребована при сваривании неразъемных соединений. По прочности она не уступает без стыковых участков, отличается высокой степенью герметичности и гибкости.
  • Электромуфтовая сварка полиэтиленовых труб. При сварке ПЭ труб этим способом используют электромуфтовой сварочный аппарат, который стоит значительно дороже стыкового. Связано это с тем, что в работе применяются более дорогие фитинги с дополнительно встроенными нагревательными элементами. Сварка полиэтиленовых труб муфтами имеет ряд достоинств, главное из которых это пространственное превосходство над стыковым аппаратом. Также он потребляет мало электроэнергии.

Сущность работы: используется муфта, которая надевается на стык, а далее при подаче напряжения на нагревательный элемент происходит сваривание.

Помимо прочего электромуфтовую сварку называют еще и терморезисторной сваркой ПЭ труб.

  • Экструзионная сварка полиэтиленовых труб применяется в том случае, если существует необходимость сваривать полиэтиленовые трубы при сантехнических работах. Данный способ сварки отдаленно напоминает сварку металлических труб, где применяются дополнительные накладки. Накладка должна быть выполнена из того же материала что и магистраль.

Технология сварки

Сварку полиэтиленовых труб можно выполнить самостоятельно, для этого необходимо следовать пошаговой инструкции. В качестве примера приведена инструкция по свариванию ПЭ труб способом встык.

Сварка полиэтиленовых труб встык происходит следующим образом:

  1. Выполняется оплавление торцов.
  2. Затем нагревают торцевую часть трубы.
  3. Далее необходима технологическая пауза.
  4. Следующий момент – осадка.
  5. Заключение – остывание объекта.

Технология сварки полиэтиленовых труб большого диаметра практически ничем не отличается от сварки труб одного диаметра, вот только в качестве фиксаторов используются специальные комплекты прижимных пластин.

Сварка полиэтиленовых труб встык

Терморезисторная сварка на фото.

Оборудование для сварки

Для проведения сварочных работ помимо самого сварочного аппарата применяют позиционер для сварки полиэтиленовых труб, который позволяет фиксировать трубу при помощи фасонных деталей. Ко всему прочему предназначается для придачи трубе закругленной формы.

Если полиэтиленовая труба будет фиксироваться механическим способом, применяют электромуфту для сварки ПЭ труб.

Если все будет выполнено правильно стык будет максимально герметичен.

Обучение сварке

Обучиться сварочному делу любой желающий может на семинарах и практических уроках различных обучающих центров. Самым популярным из них является учебный центр Группы Компаний ПОЛИПЛАСТИК. Стоимость обучения варьируется от девяти до семнадцати тысяч рублей.

Стоимость аппарата для сварки полиэтиленовых труб

Сварка полиэтиленовых труб встык

На снимке показан аппарат для стыковой сварки ПЭТ труб.

Цена аппарата для сварочных труб зависит от качества и метода сварки. Диапазон цен невероятно большой. Самый доступный аппарат обойдется потенциальному покупателю в три тысячи рублей, а самый дорогостоящий может достигнуть цены в один миллион рублей.

Если финансов на покупку дорогостоящего оборудования не хватает, а хочется получить высокий уровень качества, можно взять аппарат в аренду.

Стоимость аренды оборудования обойдется от восьми ста до пятнадцати тысяч рублей.

Сварка полиэтиленовых труб встык

Процесс сварки ПЭ труб на изображении.

Смотрите видео руководство по сварке полиэтиленовых труб встык:

Сварка полиэтиленовых труб

Сварка полиэтиленовых труб встык

Сварка полиэтиленовых труб встык заключается в нагреве торцов свариваемых изделий до вязкотекучего состояния полиэтилена, в результате контакта с нагревателем и последующим соединением торцов под давлением после удаления нагревателя. Встык можно сваривать только трубы и фитинги одинакового диаметра и SDR, изготовленные из одной марки полиэтилена. Рекомендуемая толщина стенки трубы при стыковой сварке должна быть не менее 4,5 мм. Стыковую сварку разрешено проводить при температуре воздуха от -15°С до +45°С.

Сварка встык – достаточно сложный технологический процесс, требующий высокой квалификации персонала и высококачественного оборудования. Вместе с тем, данный способ обладает рядом несомненных преимуществ:

  • Сварка полиэтиленовых труб не требует тяжелой техники
  • Сваривать полиэтиленовые трубы может бригада из 1 — 2 человек
  • Значительно ниже потребление электроэнергии (либо топлива) по сравнению со сваркой стальных труб

При применении так называемых “длинномерных труб” (на катушках или в бухтах) снижает количество сварных соединений в 50 — 100 раз. Все это значительно ускоряет строительство трубопровода и снижает стоимость монтажа.

Сварка полиэтиленовых труб инструкция

Сварка встык — это способ, используемый для соединения труб и фитингов одного диаметра и толщины. В этом процессе свариваемые поверхности труб выравниваются таким образом, чтобы достигался идеальный контакт. Затем соединяемые поверхности нагреваются до температуры плавления. После этого расплавленные поверхности труб соединяются под давлением. Сварочное давление, температура и длительность регулируются таким образам, чтобы сохранить физические и химические свойства исходного материала.

Стыковая сварка полиэтиленовых труб

Сварка полиэтиленовых труб встык

Рис. 1. Циклограмма процесса сварки встык нагретым инструментом. Сварочный цикл можно разделить на следующие этапы (cм рис. 1):

  1. Оплавление торцов трубы
  2. Нагрев
  3. Удаление нагревателя из зоны сварки
  4. Сварка
  5. Охлаждение

Процесс сварки полиэтиленовых труб

Сварка полиэтиленовых труб встык

Перед началом сварки зоны соединения труб выравниваются с помощью электроторцевателя — инструмента для механической обработки торцов свариваемых труб. Инструмент выравнивает торцы труб под прямым углом относительно оси и удаляет все сколы и неровности сечения. Торцевание должно производиться до тех пор, пока стружка, образуемая в результате торцевания, начнет выходить непрерывной, ровной лентой. Максимальные допуски по зазорам между свариваемыми поверхностями после торцевания указаны в таблице 1.

Таблица 1. Допустимая величина зазора между обработанными торцами свариваемых труб

Наружный диаметр трубы, D, мм

Сварка полиэтиленовых труб встык

Далее свариваемые поверхности нагреваются до температуры плавления с помощью специального нагревательного элемента, как показано на рис. 2 и 3. Во время цикла «оплавление» (рис. 2) происходит образование первичного грата. Во время цикла «нагрев» (рис. 3) тепло распространяется вглубь материала. Давление на свариваемые части при этом близко к нулю (оно только обеспечивает контакт между торцами труб и нагревателем). Затем нагревательный элемент удаляется из области сварки как показано на рис. 4 (цикл «удаление нагревателя»). Нагревательный элемент необходимо удалять так, чтобы не загрязнить и не повредить нагретые для сварки поверхности трубы. Контактные поверхности нужно быстро соединить, не допуская других соприкосновений. Время перехода должно быть настолько кратким, насколько это возможно, иначе нагретые поверхности застынут, что негативно повлияет на качество сварки. Во время цикла «сварка» (рис. 5.) образуется окончательный грат и молекулярные связи, обеспечивающие однородность соединения. Свариваемые части трубы соединяются под давлением равным давлению цикла «оплавление торцов», как показано на рис. 5. Во время заключительного цикла «охлаждение» (рис. 6) происходит осадка стыка и стык приобретает максимальную прочность. После соединения должен появиться симметричный буртик (см. рис. 6). Одинаковый размер правого и левого буртика показывает правильность сварки. Различный размер буртиков показывает различные характеристики вязкости соединяемых материалов, то есть процедура сварки произведена неверно.

Расчет параметров сварки встык.

Для расчета параметров сварки необходимо обладать следующими данными:
e — толщина трубы; Dn — номинальный (наружный) диаметр трубы; Di — внутренний диаметр (Dn — 2e); S— площадь сварки в мм2, которую можно рассчитать по формуле:S = (Dn2 – Di2)/4, где S = 3,142; Sc — площадь цилиндра машины в мм2. Также необходимо знать марку полиэтилена. Этот параметр необходим для правильного определения времени протекания циклов сварки. Поскольку в расчетах задействован такой параметр, как площадь цилиндра машины для сварки ПЭ труб (Sc), рекомендуем использовать готовые таблицы с параметрами сварки для каждого вида и типоразмера труб. Эти таблицы обычно приводятся в инструкциях по эксплуатации машин для сварки полиэтеленовых труб. Приведенные ниже формулы для расчета давления циклов: ОПЛАВЛЕНИЕ СТЫКА и СВАРКА носят справочный характер.

Давление P1. ОПЛАВЛЕНИЕ СТЫКА = 0,15 (S/Sc) Ч 10 (бар).

Давление P2. НАГРЕВ = 0,02 (S/Sc) Ч 10 (бар).

Давление P5. СВАРКА — ОХЛАЖДЕНИЕ = 0,15 (S/Sc) Ч 10 (бар) где: значение 0,15 для Р1 и P5 является постоянной величиной, соответствующей 0,15 N/mm2; значение 0,02 для Р2 является постоянной величиной, соответствующей 0,02 N/mm2. Температура нагревательного элемента во время циклов ОПЛАВЛЕНИЕ СТЫКА — НАГРЕВ должна находится в пределах от 200 °С до 220 °С. Время сварки также рассчитывается индивидуально для каждого типоразмера труб, в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки. В качестве справочной информации временные параметры сварки приведены в таблице 2.

Таблица 2. Рекомендуемые временные параметры при сварке полиэтиленовых труб и фитингов встык при внешней температуре окружающей среды 20 °С и умеренном воздушном потоке.

Номинальная толщина стенки, мм

Оплавление стыка, мм

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *