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:

• Трубы, фитинги следует приобретать от одного производителя. Лучше если это будут заводские материалы уже известных производителей. Расхождение в производителе чревато несовпадением диаметров труб, неоднородностью органического полимера. Несмотря на то, что полиэтилен получают одинаковыми способами, разнородность материала может быть даже у разных партий одного производителя.
• Трубы и фитинги от разных брендов могут иметь расхождение во времени нагрева. Перегрев одного из элементов оплавит деталь и сделает соединение бракованным.
• Чистота при проведении работ очень важна. Попадание в место сварочного стыка пыли, взвешенных частиц, песка или следов масляных элементов сделает соединение неспособным выносить нагрузки.
• Обязательно соблюдение полной неподвижности свариваемых деталей до их полного остывания.

Источник

Сварка полиэтиленовых труб

Способы сварки полиэтиленовых труб

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

Сварка враструб

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

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

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.

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).

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.

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.

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 P_оп, 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 P_ос 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

• 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.

А вот так выглядят швы, выполненные с нарушениями технологии.

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.

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

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

Некоторые особенности монтажа полиэтиленовых труб

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.

Видео:

Источник