Сварка полиэтиленовых труб: сравнение способов + инструкция по монтажу

Сварочный аппарат

Аппарат для сварки ПНД труб состоит из нескольких элементов. Каждый элемент выполняет свои функции. К примеру, для зажима и центровки труб используется центратор. Он оснащен двумя или четырьмя хомутами. Рубанок применяется, чтобы обработать торцы. А сварочное зеркало – нагревает трубы до температуры плавления.

Кроме того, аппарат оснащен устройством, которое позволяет создать требуемое усилие для прижатия трубы к сварочному зеркалу, а также для прижатия двух отрезков трубы при прессовке. Блок управления устройством позволяет обеспечить необходимое напряжение, а также поддержание параметров устройства в определенном интервале.

Плюсы и минусы

Как и любая другая профессиональная деятельность, работа сварщика пластмасс характеризуется своими отличительными характеристиками. Причем они носят не только положительный, но и отрицательный характер. Со всеми особенностями профессиональной деятельности специалиста нужно ознакомиться заранее, чтобы в дальнейшем не пожалеть о выборе карьеры.

К плюсам можно отнести:

  • высокий уровень востребованности (получив профессиональную подготовку сварщика пластмасс, вы не останетесь без работы);
  • достойную оплату труда;
  • кратковременный период обучения (так как сварщики обучаются не в высших, а в средних профессиональных учебных заведениях) и т. д.

При этом нельзя не отметить имеющиеся недостатки, основным из которых является тот факт, что работать придется в неблагоприятных, нередко опасных условиях. Например, вредные испарения могут негативно сказаться на здоровье сотрудника.

4 Нормативная база сварки встык

Как видно из , 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 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 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!

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!

  Пред.

    

  2  

    

    

    

След.  

Подготовка к сварочным работам

Перед началом сварочных работ нужно заблаговременно подготовить все необходимое оборудование и инструменты. Вам понадобится:

  • сварка с кабелями и держателем;
  • маска (чаще всего забывается);
  • рукавицы или краги (холщевые, брезентовые, замшевые);
  • щетка по металлу;
  • молоточек для удаления шлака.

Визуально проверьте сварочные кабеля, не повреждена ли у них изоляция, иначе может произойти короткое замыкание или возникнет большой риск поражения током. Выберите для себя лучший вариант: сварочная маска или сварочный щиток с ручкой, так как каждый из них имеет свои преимущества (новичкам советуется использовать щиток). Рукавицы ни в коем случае не должны быть из легко воспламеняемого материала или синтетики. При попадании брызг они мгновенно плавятся (воспламеняются), тяжело снимаются и могут прикипеть к коже.

5 Входной контроль труб, фитингов и сварочных насадок

СП 40-102-2000, кроме проверки упаковки, маркировки труб и фитингов, внешнего осмотра, предписывает «измерение и сопоставление наружных и внутренних диаметров и толщины стенок труб с требуемыми». Что такое «требуемые» размеры, указано далее: «результаты измерений должны соответствовать величинам, указанным в технической документации на трубы и соединительные детали».

А теперь внимание: казус! В России по сегодняшний день нет ГОСТа, точно описывающего геометрию полипропиленовых труб и фитингов, предназначенных для сварки враструб. Даже долгожданный ГОСТ Р 52134-2003 «ТРУБЫ НАПОРНЫЕ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ К НИМ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ», принятый, наконец, весной 2004г., не учитывает, что наружный диаметр труб для раструбной сварки должен обязательно быть больше номинального диаметра трубопровода на вполне конкретную величину

А геометрия полипропиленовых фитингов в указанном ГОСТе вовсе не описана.

Все Российские полипропиленовые трубы и фитинги производятся на основании ТУ, разработку которых сам же производитель для себя заказывает уполномоченным организациям. Так с чем же сравнивать размеры труб и фитингов при входном контроле?

Всё очень просто! Эталонный нормативный документ, описывающий геометрию нагретого инструмента (сварочных насадок) для раструбной сварки – DVS 2208-1 (Германия). Главная идея – в том, что и дорн, и гильза нагретого инструмента в своей средней части имеют диаметр, соответствующий номинальному диаметру свариваемого трубопровода (рис.15). Обе рабочие поверхности насадок – конические, конусность – около 0,5º.

Эталонный нормативный документ, описывающий геометрию полипропиленовых труб и фитингов для сварки враструб – DIN 16962 «Соединения и компоненты напорных трубопроводов из полипропилена». Главная идея – в том, чтобы пластиковая труба могла быть введена в гильзу нагретого инструмента только через силу и только при оплавлении наружной поверхности трубы (рис.16). И чтобы дорн нагретого инструмента мог быть введен в фитинг также только через силу и только при оплавлении внутренней поверхности фитинга.

Рис. 15 Геометрия сварочной насадкиРис. 16 Геометрия трубы и фитинга

Поэтому самая актуальная и самая простая часть входного контроля полипропиленовых труб и фитингов – проверка, что холодную трубу невозможно ввести в холодный фитинг. Кроме того, необходимо убедиться, что ни холодный фитинг, ни холодная труба не могут быть совмещены с холодной насадкой.

Если это не так, соединение вашей трубы с вашими фитингами по технологии раструбной (муфтовой) сварки невозможно.

На практике сварочные насадки, даже китайские или турецкие, крайне редко имеют неправильную геометрию. Все они обрабатываются на станках с ЧПУ согласно требованиям DVS 2208-1. Если полипропиленовый фитинг (или труба) свободно совмещаются, то в 99,99% случаев причина – в бракованном фитинге (или трубе).

При выборе насадок имеет смысл обращать внимание, прежде всего, на качество тефлонового покрытия. Антиадгезионные свойства тефлона можно проверить с помощью подтекающей шариковой ручки

Если удается оставить капельку пасты на тефлоне – плохо. К хорошему тефлоновому покрытию капля пасты не прилипнет, останется на стержне ручки. А насколько покрытие долговечно – покажет только время.

Другой признак дешевой насадки – когда рабочая поверхность не гладкая, а в рельефных кольцах. Низкокачественная токарная обработка приведет к быстрому износу тефлона на выпуклых ребрах.

И еще. Все приличные насадки имеют в боковой части сквозной воздушный канал. Например, полипропиленовую заглушку просто невозможно надеть на сварочную насадку, если нет воздушного канала.

Монтаж враструб

Нужно отметить, что в отечественных документах Вы не найдете никаких стандартов для проведения растубной пайки. Она описывается только в европейских стандартах DVS 2207-15. Пошаговая инструкция, как провести сварку труб ПНД муфтами:

Перед началом работы потребуется подготовить коммуникацию. Для этого наружная поверхность очищается от различных загрязнений: пыли, жира. Это можно сделать влажной тряпкой и спиртовым раствором или специальной смесью. Она продается в сантехнических магазинах;
После приводится в порядок место стыка. От гладкости среза зависит плотность крепления. Следует пройтись по торцу трубы наждачной бумагой или зачистить её при помощи смятой газеты
После стык труб ПНД подрезается для образования фаски 1 мм на 45 градусов, это очень важно для плотного крепления; Фото – стыковка
Далее, нужно отводы установить в муфту

Она разделяется на две половины: первая надевается на трубу (это дорн), а во вторую вставляется второй отрезок (это гильза)
Нужно отметить, что надевание муфты нужно начинать только после нагрева инструмента; Фото – соединение

Предварительно прогретая насадка максимально быстро вдевается на коммуникацию, после чего в неё вставляется второй отвод;
Продвигать отрезки нужно очень осторожно, но быстро, иначе можно перегреть полиэтилен. Если все делается правильно, то из-под муфты начнет выходить жидкая пластмасса.

После окончания нагрева и сварки нужно снять муфту и зафиксировать трубы на твердой поверхности.

Фланцами работать еще проще. Они представляют собой резьбовые соединения для установки. Соответственно, на одном конце коммуникации вырезается резьба, в которую вкручивается элемент, а уже на него надевается труба. Место стыка прогревается феном или муфтой.

Фото – фланец пнд

Требования к квалификации

Для того чтобы получить должность сварщика пластмасс, необходимо пройти профессиональную подготовку. При этом обучиться профессии можно практически в любом колледже или техникуме технического направления. Период обучения составляет 3 года

При этом в ходе образовательного процесса вы должны не только делать акцент на теоретической подготовке, но и уделять внимание получению необходимых для дальнейшей работы навыков и умений. Так, работодатель в процессе поиска сотрудника принимает в расчет не только формальные признаки (наличие диплома), но и реальные умения

Специалист по сварке пластмасс должен уметь:

  • производить технологический процесс сварки;
  • изготавливать усилительные ленты;
  • осуществлять необходимую маркировку изделия;
  • производить сборку сварочного оборудования;
  • осуществлять ремонтные работы (при необходимости);
  • уметь применять на практике различные методы сварки;
  • осуществлять блинтовое тиснение изделий и т. д.

Работник должен знать:

  • технологические особенности процесса сварки;
  • физические и химические свойства пластмассовых материалов;
  • конструкцию и технические характеристики используемого сварочного оборудования;
  • технику безопасности;
  • законодательные документы, регулирующие деятельность сварщика пластмасс и т. д.

При этом данный перечень требований не является окончательным. Он может изменяться и дополняться в зависимости от конкретного места работы, а также от пожеланий работодателя. Именно поэтому для того чтобы выделиться среди общей массы соискателей на должность сварщика пластмасс и чтобы быстро продвигаться по карьерной лестнице, нужно постоянно совершенствовать свой практический и теоретический уровни. Таким образом, вы будете оставаться востребованным и актуальным специалистом на рынке труда.

Способы монтажа полиэтиленовых труб

Существует два основных типа соединения трубопроводов. Это сварные неразъемные и разъемные соединения. При выборе одного из типов соединений необходимо в первую очередь учитывать эксплуатационные условия трубопровода. К примеру, при постройке магистрали используется сварка встык. А при монтаже трубопровода с небольшим давлением в нем применяются разъемные соединения по причине более простой установки.

Сварка встык полиэтиленовых труб применяется, чтобы надежно соединить отдельные элементы трубопровода. При этом может использоваться способом соединения деталей встык либо с помощью электромуфты.

Достоинства и недостатки

Несомненным достоинством раструбной сварки полипропиленовых труб является стопроцентная гарантия качества шва. Фактически получается монолитное изделие. Часто при намеренном разрушении излом происходит где угодно, но только не по месту сварки.


К оператору сварки не предъявляются никакие требования по квалификации, ее может сделать любой человек.

Для изделий диаметром до 40 мм используется дешевое ручное сварочное оборудование.

Требует высокую температуру нагрева соединяемых поверхностей (до 260 ⁰С). При этом имеет малое время нагрева и высокую скорость сварки.

Невозможно сваривать тонкостенные изделия из-за чрезмерно быстрого нагрева, который приводит к таким деформациям, что нет возможности ввести трубу в муфту.

При совмещении трубы и фитинга с нагревателем или друг с другом после нагрева требуется значительное усилие. При диаметрах более 50 мм соединение вручную практически невозможно, требуется использование механических и других приспособлений.

Неэкономично при строительстве магистрального трубопровода.

Правила проведения сварочных работ на ПЭ трубах

Когда производится сварка ПЭ труб встык, различают три основных способа:

  • в торец;
  • в раструб;
  • через муфту.

У каждого из способов имеются свои технологические особенности, но сварочный процесс в любом случае должен проводиться с соблюдением ряда требований:

Для начала нужно правильно закупить полиэтиленовые трубы. Все они должны принадлежать одной партии и производителю. Разница между качественным и бракованным изделием может быть незаметна, потому в любом случае нужно отдавать предпочтение заводскому производству. Даже миллиметровое расхождение в диаметре двух стыкуемых труб может привести к дефектам последующей эксплуатации системы.
Также использование изделий, произведенных в идентичных условиях, обуславливает полное соответствие труб по химическому составу и толщине. Данные показатели влияют на время выполнения сварочных работ, а точнее – на этап разогрева. Несоответствие двух труб друг другу может привести к тому, что одна из них расплавится сильнее, а вторая, наоборот, не достигнет нужных кондиций

В этом случае стыковочный шов будет недостаточно прочным.
То, насколько материал будет чистым, также очень важно. Любая технология сварки ПЭ труб предполагает работу с идеально чистой поверхностью

Мельчайший песок, пыль, грязь и прочие твердые частицы могут привести к образованию недостаточно герметичного шва.
Также важно учитывать погодные условия при работе на открытом воздухе, ведь повышенная влажность во время выпадения осадков, перегрев элементов под открытыми лучами солнца и переохлаждение на морозе могут привести к ухудшению прочностных характеристик шва.
Наконец, очень важным этапом работ является остывание созданного шва. Вплоть до полного остывания разогретого полимера нужно зафиксировать изделия относительно друг друга.

Теоретические основы

Экструзионная сварка применима только к материалам с большим диапазоном температуры, при которой сохраняется их вязко-текучее состояние, таким как полиэтилены, фторлоны, пластифицированный поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы, способные нагреваться при температуре выше температуры текучести, называются термопластами. Диапазон температур между плавлением и термодеструкцией (разрушением материала) у термопластов составляет 50-180°С градусов.

Прочность соединения, полученного экструзионным способом, достигает 80-100% от расчетной прочности самих деталей, но при этом сильно зависит от температуры присадки. Нагрев присадочного материала осуществляется до температуры, превышающей его температуру текучести (Тт) на 30-60°C градусов. Расход теплоты присадки производится на потери в окружающую среду, на расплавление соединяемых кромок деталей и на сохранение вязкого состояния самой массы.

Следует заметить, что при этом температура нагрева деталей не должна превышать температуру термодеструкции материала, поскольку это приведет к снижению прочности соединения снизится.

На схеме ниже представлен процесс изменения структуры полимера при повышении температуры.

Соединению подлежат только соединения из термопластов, выполненных из одинакового материала. При этом присадка должна быть выполнена из того же вещества, что и соединяемые поверхности. В случае, если свариваемые детали обладают разными пределами текучести, предел текучести присадки должен быть равен среднему значению ПТ соединяемых деталей.

ПВХ и ПВДФ имеют небольшой интервал температур плавления и разрушения, поэтому их соединение должно проходить при тщательном контроле за температурным режимом. Для сварки таких материалов требуются экструдеры со шнеком, который тщательно перемешивает вязкую массу, а сварка должна производиться в один прием, без периодических выключений и нагревов экструдера.

Экструзионная сварка может применяться для формирования непрерывных протяженных швов на армированных материалах и пленках. При таком соединении экструзионная масса поступает на соединение пленок, которые протягиваются через прокатные валки. Затем соединяемый шов пропускается через прижимные валки, формируя сварочный шов.

Чтобы свести потери тепла к минимуму, экструзионная сварка должна проводиться при максимально большом диаметре присадочного прутка и высокой скорости подачи присадки.

Следует учитывать, что сварка экструдером запрещена для применения на трубопроводах, работающих под давлением.

В России правила проведения экструзионной сварки регламентируются стандартом ГОСТ 16310-80, этот стандарт регламентирует типы соединений, диапазон рабочих температур, толщины деталей, размеры кромок и другие технические параметры.

В мировой практике широко распространено применение немецкого стандарта DVS 2207-4, который более широко регламентирует проведение экструзионной сварки.

Примеры технических параметров сварки приведены в таблице.

Инструкция: как сварить пластиковые трубы

Учиться сварке пластиковых трубопроводов враструб нужно на практике. Трубные заготовки и комплектующие для систем всегда покупают с запасом. Для приобретения навыков работы на оборудовании пластиковые элементы нарезают небольшими отрезками. Технологический процесс состоит из нескольких этапов, каждый из них рассмотрен отдельно.

Подготовка труб под сварку

Нарезают пластик на фрагменты в соответствии со схемой разводки. Кромки делают под прямым углом. Сначала делают разметку, затем врезаются в пластик. Только после этого резким усилием разрезают заготовку окончательно. Элементы раскладывают на чистой ровной поверхности в удобном для сварки порядке. Рядом размещают необходимые соединительные элементы: фитинги, отводы, тройники, муфты.

Каждый стык перед сваркой зачищают, чтобы не оставалось заусениц, обезжиривают. Трубы с фольгированным слоем обязательно фальцуют – слой металла полностью срезают в месте стыка.

Настройка сварочного аппарата

На паяльнике закрепляют насадки необходимого диаметра. Инструмент для сварки прочно устанавливают на ровной поверхности, чтобы он не качался. Регулятор нагрева переводят в нужное положение. Для сваривания пластиковых труб паяльник разогревают от +255 до 280°С вне зависимости от толщины трубопроводов. Меняется только время нагрева деталей при сварке, интервал выдержки соединения до затвердевания.

В комплекте со сварочным аппаратом идут насадки под трубы различного диаметра

Нагрев деталей

При сварке одновременно нагревают оба элемента: трубные заготовки снаружи (их вставляют в нагревательный элемент), фитинги – изнутри (их насаживают на нагреватель). Детали продвигают с умеренным усилием до упора – площадки утюга. От момента касания отсчитывается время нагрева, интервал зависит от диаметра трубной заготовки:

Диаметр заготовки, ммВремя нагрева, секГлубина насадки, мм
20814
25916
321020
401221
501822,5
632424

Время выдержки стыка от 4 до 8 секунд. Данные, приведенные в специальных таблицах сварки пропилена ориентировочные. Перед монтажом трубопровода время нагрева и выдержки устанавливают экспериментальным путем. Пластик должен разогреваться не на всю глубину стенки, чтобы не было внутренних наплывов. Опытные заготовки делают небольшими, чтобы просматривалась внутренняя поверхность раструбного соединения.

Соединение деталей

Разогретые на насадках полимерную трубу и фитинг нужно соединять быстро, с усилием, не допуская перекосов. Делают это одним движением, без проворачивания. Заготовки для сварки диаметром больше 50 мм (для системы водоотведения) соединяют с применением центровщика, вручную качественных соединений не получить. Заготовки удерживают в руках до затвердевания пластика. После этого образованный узел оставляют до полного охлаждения на 3-10 минут в зависимости от толщины заготовок.

Разогретые на насадках детали нужно соединять быстро, с усилием, не допуская перекосов

Зачистка

Напильником аккуратно снимают наружные наплывы полимера. Они не должны быть большие при правильном разогреве и сжатии. Внутренних наплывов на швах не должно быть, это брак. После монтажа водопровода нужно удостовериться в надежности швов. Воду в систему подают не раньше часа выдержки. Если обнаружена протечка, стык вырезают, на его месте делают новое фланцевое соединение.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий

Adblock
detector