Игорь Волков - Сварка полимерных труб и фитингов с закладными электронагревателями

• Название: Сварка полимерных труб и фитингов с закладными электронагревателями
• Автор: Игорь Волков
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-7882-1519-8

Рассмотрены научно-технические основы сравнительно нового метода электродиффузионной сварки, сфера применения которого постоянно расширяется. Развитие процесса внедрения сварки с закладными электронагревателями в России недостаточно обеспечено научно-технической и учебно-методической литературой, что приводит к снижению качества сварных соединений и дискредитации метода. Этот пробел предназначена заполнить настоящая монография.

---

Профилированные (спиральновитые) трубы различных конструкций производятся в России до 2400 мм, а мировой рекорд составляет 5000мм. Для соединения витых труб их часто снабжают муфтами с закладными электронагревателями.

Технические характеристики труб и фитингов должны определенным образом соответствовать между собой, что должно отражаться в указаниях производителей фитингов. Так, например, производитель сварочных работ должен получить ясные рекомендации относительно допустимой толщины труб, которые можно сваривать с данным фитингом. Несоблюдение рекомендаций производителя фитингов недопустимо, поскольку приводит к неизбежному браку: перегревам или непроварам.

Важным параметром муфты с закладным нагревателем является глубина вставки трубы. Она включает зону сварки: поверхность гомогенного соединения фитинга с трубой. Чем больше длина зоны сварки, тем больше прочность и надежность сварного соединения. Внутренняя и наружная холодные зоны компенсируют небольшие несоосности, выравнивают естественные на практике отклонения формы трубы от идеального состояния, например, овальность, конусообразность концов труб либо неперпендикулярность среза трубы.

Полимер, расплавившийся в процессе сварки, охлаждается в холодных зонах. В результате в зоне сварки создается равномерное давление расплава, необходимое для качественной сварки.

Толщина стенки фитинга должна выбираться таким образом, чтобы фитинг выдерживал давление расплава в процессе сварки. Если толщина стенки недостаточна, прочность детали снизится, и она может увеличиться в объеме из-за действующего давления сварки, тогда фактор давления расплава не используется в полной мере. Напряжение усадки, которое должно использоваться для создания сварочного давления, уменьшается и не оказывает должного влияния на сварку.

Чтобы гарантировать создание давления расплава во время сварки, следует предотвращать расширение фитинга. Улучшения качества сварного соединения можно добиться, например, армированием внешней цилиндрической поверхности муфты (рис 2.1) Этот прием обеспечивает устойчивый рост давления расплава за счет сдерживания расширения корпуса муфты.

Рис. 2.1. Монтаж армированной муфты [5]

Национальные и международные нормы не предъявляют к техническим и геометрическим параметрам фитингов с закладным электронагревателем исчерпывающие требования в части допуска величины внутреннего диаметра раструбных деталей с ЗН. Этот параметр отражается обычно в конструкторской документации производителя. Производитель несет ответственность за то, чтобы фитинги, предлагаемые клиенту, были надежны и практичны.

Приемо-сдаточные испытания, используемые при промышленном производстве фитингов, невозможно воспроизвести в условиях строительства. Поэтому потребителям необходимо планировать и выполнять мероприятия по контролю фитингов в форматах входного контроля и отбраковки в условиях монтажа, а также предпринимать меры по гармонизации труб и фитингов разных производителей.

2.1. Термины и определения

В современной нормативной документации [1] применяют следующие термины с соответствующими определениями.

Термины и определения, относящиеся к геометрическим характеристикам:

– номинальный диаметр детали dn: числовое обозначение диаметра детали, равное номинальному наружному диаметру присоединяемой трубы d, соответствующему минимальному среднему наружному диаметру трубы;

– номинальная толщина стенки детали еn, мм: номинальная толщина стенки детали, принимаемая равной номинальной толщине стенки трубы e соответствующего стандартного размерного отношения SDR;

– толщина стенки детали Е, мм: толщина стенки в любом месте детали, которая может подвергаться воздействию напряжения, вызванного давлением в трубопроводе;

– стандартное размерное отношение детали SDR:

SDR= dn/en

SDR детали принимают равным SDR трубы: SDR= d/e.

– средний наружный диаметр трубного конца детали D1 мм: частное от деления значения наружного периметра трубного конца детали, измеренного в любом поперечном сечении, параллельном торцу детали, на число π (3,142), округленное в большую сторону до 0,1 мм;

– овальность трубного конца трубы, детали, мм: разность между максимальным и минимальным наружными диаметрами свариваемого конца, измеренными в одном и том же поперечном сечении, параллельном торцу детали на расстоянии не более L2 (длина трубного конца) от торца;

– овальность раструбного конца детали, мм: разность между максимальным и минимальным внутренними диаметрами раструбного конца в одном и том же поперечном сечении, параллельном торцу детали, на расстоянии не более L1 (расчетная глубина захода).

Термины и определения конструкции деталей:

– деталь с трубным концом: деталь из полиэтилена, у которой наружный диаметр трубного конца равен номинальному наружному диаметру dn соединяемой трубы, предназначенная для сварки встык с использованием нагретого инструмента и для сварки деталями с закладными электронагревателями;

– деталь с раструбным концом с закладными электронагревателями: деталь из полиэтилена, имеющая один или более закладных электронагревательных элементов, для получения сварного соединения с трубой или деталью с трубным концом;

– седловой отвод с закладными электронагревателями: деталь из полиэтилена, устанавливаемая на наружную поверхность трубы, имеющая один или более закладных электронагревательных элементов, для получения сварного соединения с трубой, в том числе:

– седловой т-образный отвод с закладными электронагревателями: седловой отвод с закладными электронагревателями со встроенным режущим инструментом для вырезки отверстия в трубе. После монтажа инструмент остается в теле детали;

– седловой прямой отвод с закладными электронагревателями: седловой отвод с закладными электронагревателями без встроенного режущего инструмента.

Детали классифицируют по конструкции присоединительной части: детали с трубным концом и с закладными электронагревателями (электросварные).

В свою очередь, детали с ЗН делят на детали с раструбным концом с закладными электронагревателями и седловые отводы с закладными электронагревателями (т-образные и прямые).

Детали изготавливают в виде муфт, седловых отводов, заглушек, отводов, равнопроходных и неравнопроходных тройников, переходов, крестовин, втулок под фланец и других видов. Конструкция деталей должна соответствовать конструкторской документации изготовителя.

Условное обозначение состоит из названия производителя или его товарного знака; наименования детали; сокращенного обозначения материала (ПЭ 80, ПЭ 100); вида транспортируемой среды; номинального диаметра(ов) (присоединительной) детали; стандартного размерного отношения (SDR) трубы, с которой деталь соединяется; обозначения стандарта (ТУ). Пример условного обозначения: Тройник неравнопроходный ПЭ 80 ГАЗ 160 × 110 SDR 11 ГОСТ Р 52779-2007.

Трубы изготовляют из полиэтилена минимальной длительной прочностью MRS 3,2; 6,3; 8,0; 10,0 МПа (ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100). Условное обозначение труб состоит из названия производителя или его товарного знака; слова «труба»; сокращенного наименования материала (ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100); стандартного размерного отношения (SDR), тире, номинального наружного диаметра, номинальной толщины стенки трубы, назначения трубы (газопроводные обозначают словом «ГАЗ», хозяйственно-питьевого назначения – «питьевая», в остальных случаях – «техническая») и обозначения стандарта (ТУ).

По согласованию с потребителем допускается изготовление труб технического назначения с использованием вторичного сырья той же марки, образующегося при собственном производстве труб.

2.2. Размеры деталей с трубным концом

Некоторые виды деталей с трубным концом, предназначенные как для стыковой, так и для сварки с ЗН, называемые еще «спиготы», показаны на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Примеры деталей с трубным концом, предназначенных для стыковой сварки, и сварки с ЗН.

Размеры трубных концов деталей приведены на рис. 2.3 и в табл. 2.1.

Рис. 2.3. Размеры трубных концов деталей: D1 – средний наружный диаметр трубного конца, измеренный в любой плоскости, параллельной плоскости торца на расстоянии не более L2; D2 – проходное сечение, то есть минимальный внутренний диаметр проходного сечения детали. (данный диаметр не учитывает диаметр упора при его наличии); D3 – средний наружный диаметр детали; Е – толщина стенки детали в любом месте; Es – толщина стенки в любом месте зоны сварки на максимальном расстоянии L1 от торца детали; L1 – длина зоны сварки, то есть исходная глубина трубного конца детали, необходимая для сварки встык или деталями с закладными электронагревателями; L2 – длина трубного конца по наружной поверхности