Сварка труб встык
Пластмассовые трубопроводы получили в последние годы широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом. Такое широкое использование пластмассовых трубопроводов обусловлено тем, что они в-4-5 раз легче стальных, проявляют высокую стойкость к агрессивным средам и имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Затраты труда на монтаж и эксплуатацию трубопроводов из пластмасс в среднем в 2 раза меньше, чем трубопроводов из углеродистых качественных сталей, и в 3-4 раза, — чем трубопроводов из нержавеющих сталей. Наибольшее применение имеют трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности, полипропилена и поливинилхлорида диаметром до 315 мм. В ближайшем будущем намечено применение труб из полиэтилена высокой плотности диаметром до 630 мм. Основной тип соединения таких труб при строительстве трубопроводов — сварка встык. Таблица. Ориентировочные значения параметров режима сварки некоторых термопластов нагретым инструментом (прямым нагревом) Термопласт Температура инструмента, К Время нагрева, с Время выдержки после сварки.с Давление осадки. МПа Полиэтилен высокой плотности* 493-523 25-30 30-40 0.1-0.2 Полиэтилен низкой плотности 473-493 20-25 30-40 0,1-0.15 Полипропилен 513-533 30-50 30 0,2 Полиизобутилен 523 30 30 0.15-0,2 Полиэтилентере-фталат (лавсан) 593 20-25 30 0,15-0,2 Поливинил хлорид (винипласт) 513-523 40-50 30 0,4-0,5 Полиамид 6 673-713 15 30 0,8-1,0. Полистирол 433-453 25-30 30-60 2.0-2,5 *Светостабилизирован техническим углеродом. Высокое качество сварных соединений пластмассовых трубопроводов обеспечивается при проведении комплекса мероприятий по контролю на различных стадиях производства. Этот комплекс включает три этапа: предупредительный контроль (до начала сварки), активный (в процессе сварки) и приемочный (после завершения сварки). Предупредительный контроль включает в себя контроль качества свариваемых материалов, выбор сварочного оборудования с учетом показателей его эффективности, проверку квалификации сварщиков и контроль технологической подготовки производства. При поступлении на склад необходимо сортировать трубы так, чтобы на сборку поступали трубы, близкие по геометрическим параметрам. На их поверхности и по торцам не должно быть трещин, пузырей, раковин и посторонних включений, видимых простым глазом, следов холодных спаев и разложения материала. Условия хранения труб должны исключить попадание на них прямых солнечных лучей, так как при этом возможно не только снижение прочности материала труб, но и значительное ухудшение их свариваемости. Перед сваркой трубы подвергаются механическим и термомеханическим испытаниям. Гарантийный срок хранения труб — два года со дня изготовления. По истечении указанного срока трубы перед использованием должны подвергаться повторной проверке. Большое значение имеет подготовка труб к сборке и сварке. Внутреннюю и наружную поверхности концов свариваемых труб на расстоянии не менее 30 мм от торца очищают от пыли, масла, технического углерода и других загрязнений, отрицательно влияющих на свариваемость и вызывающих растрескивание сварного шва в процессе эксплуатации. Соединяемые поверхности труб, зажатых в сварочной установке, после очистки подвергают торцовке. Стружку, образовавшуюся при торцовке, удаляют чистой тряпкой или другим способом, исключающим загрязнение торцов заготовок. В некоторых случаях применяется обезжиривание свариваемых концов растворителем (ацетоном, спиртом). Деформированные, порванные или имеющие забоины концы труб обрезаются. Режущий инструмент перед обработкой кромок должен быть обезжирен. Запрещается применять при этом охлаждающие эмульсии и смазки. Следующими важными операциями являются сборка и центровка труб перед сваркой. Эти операции должны осуществляться на специальном устройстве или на установке, на которой будет вестись сварка. Концы стыкуемых труб должны крепиться в кольцевых зажимах (центраторах) сварочной установки таким образом, чтобы вылет труб составлял 60-70 мм. После сборки между обработанными торцами труб, приведенных в соприкосновение, не должно быть зазоров, превышающих 0,5 мм при диаметрах труб до 110 мм и 0,7 мм — при диаметрах более 110 мм. Смещение соединяемых концов труб, подготовленных к сварке, по наружному периметру не должно превышать 10% толщины стенки труб. Контроль в процессе сварки проводится с целью строгого соблюдения основных параметров режима и цикла сварки. Ориентировочные значения основных параметров стыковой сварки труб прямым нагревом приведены в табл. 4.2. Основным параметром
процесса является температура нагрева сварочного инструмента, которую необходимо поддерживать постоянной с точностью до ±10 К. Время нагрева — ©плавления торцов свариваемых труб сварочным инструментом — зависит от температуры окружающей среды, толщины стенки труб, подготовки торцов труб под сварку. Сокращение продолжительности нагрева при постоянной температуре инструмента приводит к недостаточному размягчению материала и, как следствие, к ухудшению качества сварного шва. Точное соблюдение времени нагрева не всегда гарантирует стабильную глубину прогрева, она может изменяться в зависимости от условий окружающей среды. При нагреве сварочный инструмент должен касаться кромок труб по всему периметру. При правильном ведении процесса по всему периметру трубы должен образовываться равномерный грат расплавленного материала в виде валика высотой не более 2-3 мм. После оплавления концов труб необходимо быстро удалить нагреватель и произвести осадку труб. Время между удалением нагревателя и осадкой труб не должно превышать 1-2 с, иначе происходит снижение прочности сварного шва в результате быстрого охлаждения свариваемых поверхностей. При увеличении давления происходит чрезмерное выдавливание оплавленного материала наружу и внутрь трубы, что ухудшает качество сварного соединения. Продолжительность охлаждения под давлением определяется с учетом толщины стенки свариваемых труб, температуры окружающего воздуха и типа пластмассы. Сваренный стык необходимо выдерживать под давлением до полного затвердевания материала, так как перемещение концов труб сразу же после сварки может привести к созданию в стыке дополнительных внутренних напряжений. Таблица 4.2. Ориентировочные значения параметров режима стыковой сварки труб нагретым инструментом Параметры Материал труб ПЭНП ПЭВП ПП ПВХ Температура сварки (инструмента), К 493±10 473±10 473±10 482±5 Давление сжатия при нагреве торцов труб, МПа 0,02-0,05 0.02-0,05 0.04-0,08 0,05-0,08 Время нагрева (с) при толщине стенки трубы (мм)**:46810121416 35507085100120160 507090110130160180 608090100150180230 3545506070- Давление осадки, МПа 0,1-0,2 0,2-0,3 0,2-0,3 0.2-0,3 Время (мин) охлаждения стыка под давлением при толщине стенки трубы (мм):4-67-1214-16 3-45-810-15 3-56-910-15 3-56-1012-16 2-33-5- * НП и ПЭВП — полиэтилен низкой и высокой плотности соответственно; ПП — полипропилен; ПВХ — поливинилхлорид. ** при температуре окружающего воздуха 293 К. Оставшийся после сварки на сварочном инструменте расплавленный материал необходимо удалить при помощи скребков, металлических щеток и ветоши. Правильность соблюдения технологического процесса сварки может быть установлена по внешнему виду и форме сварного соединения. Наиболее высокое качество сварного соединения соответствует образованию двойного плавно скругленного валика грата равномерной по всему периметру шва толщины.
