Все о технологии сварки полиэтиленовых труб

Особенности технологии

Технология сварки полиэтиленовых труб имеет свои особенности. Прежде всего необходимо отметить, что, в отличие от сварки металлических изделий, влекущих за собой применение газовых баллонов с горелками или инверторов с электродами, здесь всё происходит по-другому (как именно – будет описано в разделах, посвящённых методологии и способам сварки).

Специфические особенности сварки в основном определяются условиями выполнения работ и композитным составом используемых материалов и изделий. Вот почему так важно закупать всё необходимое от одного производителя. Так как это не всегда получается, то настоятельно рекомендуется предварительно произвести пробную сварку с целью устранения возможных проблем и получения гарантированного положительного результата.

Учитывая тот факт, что часто сварка производится в условиях пониженных температур и в труднодоступных местах, необходимо принимать соответствующие меры. В первом случае это будет увеличение время нагрева на 1-2 секунды от норматива, во втором потребуются специальные навыки, помощь напарника, а также использование различных приспособлений (не лишней будет и разработка плана проведения работ, сопровождающаяся формированием необходимых заготовок).

При этом подразумевается, что выполнением сварки будут заниматься специалисты, имеющие практический опыт работы и тщательно ознакомленные с действующими ГОСТами и инструкциями. В противном случае ошибок и недочётов не избежать, а это приведёт к нарушению режимов работы трубопроводов.

Методы сварки полиэтиленовых труб

Технологический процесс сварки в основном состоит из ряда последовательно выполняемых и должным образом организованных действий:

1. Нагрев соединяемых деталей до состояния вязкой текучести.
2. Соединение их под давлением.
3. Охлаждение места сочленения, сопровождающееся образованием прочного соединения.

Все выполняемые операции должны сопровождаться обеспечением чистоты свариваемых изделий и их полной неподвижностью до завершения процедуры остывания.

Естественно, что для выполнения всех описанных операций требуется специальный сварочный аппарат и необходимый инструментарий. Обычно всё это комплектуется в единый набор, включающий в себя оснащённое термостатом электронагревательное устройство, нагревательные насадки, подбираемые под диаметр сочленяемых труб, ножницы, предназначенные для разрезания труб.

Воспользовавшись им и исходя из конкретных условий, выбирают приемлемый способ сварки, основанный на явлении молекулярной диффузии – взаимном проникновение нагретых до температуры плавления молекул полимеров в свариваемые части соединяемых изделий.

Виды и характеристики способов сварки

Прежде всего необходимо отметить несколько очень важных моментов:

• Обращаем особое внимание читателей на то, что в статье речь идёт именно о сварке труб, выполненных из полиэтилена, а не из других полимеров, хотя подчас методы сварки тех и других материалов могут быть идентичны друг другу.
• Процесс сварки полиэтиленовых труб вследствие широкого диапазона состояний вязкой текучести материала на практике мало чем ограничен. Тем не менее, во избежание ошибок, недоразумений и брака при различных обстоятельствах выполнения работ следует руководствоваться рядом нормативных документов, перечень которых будет приведён ниже.
• Стандартная для любой инструкции по эксплуатации сварочного оборудования (а оно очень часто бывает импортным) фраза звучит следующим образом: «Дальнейшее описание правил эксплуатации аппарата не может заменить обязательного обучения сварке полиэтиленовых труб в специализированном учебном центре». Здесь хотелось бы обратить внимание на два момента. Первый заключается в том, что значительное количество российских учебных центров ориентируются на своих создателей (коммерческие организации, стремящиеся реализовать свою продукцию) и потому не ставят главной целью дать глубокие и прочные знания по технологиям сварки полиэтиленовых труб и научить ориентироваться в широком ассортименте выпускаемого сварочного оборудования. Второй – это необходимость специального обучения сварщиков работе на эксплуатируемых в организации сварочных установках, то есть получение специальных навыков, что возможно далеко не в каждом учебном центре.

Технология сварки полиэтиленовых труб только на первый взгляд представляется достаточно простой, а на деле содержит множество тонкостей и нюансов (особенно когда речь идёт о строительстве трубопроводных магистралей и крупных промышленных объектов), осваиваемых в процессе обучения и приобретения опыта.

Перечень руководящих нормативных документов:

• СНиП 3.05.4-85* в случае наружных водопроводов.
• СП 62.13330.2011 в случае наружных подземных газопроводов. Непосредственно технология стыковой сварки для таких случаев описана в документе Газпрома СТО 2-2.1-411-2010.
• СНиП 3.05.05-84 в случае технологических трубопроводов.
• ГОСТ Р 55276, ГОСТ Р ИСО 12176 (все части), представляющие собой нормативную базу для организации сварки в стык.

Сварка полиэтиленовых труб встык

Наиболее распространённым способом сварки является сварка полиэтиленовых трубок встык. Обычно проводится в автоматическом режиме и включает:

• процедуры, выполняемые при единственном низком давлении;
• процедуры, выполняемые при двойном низком давлении, применяемые для труб с 20 мм и более толщиной стенки;
• процедуры при единственном высоком давлении, применяемые для труб с толщиной стенки в 5-70 мм включительно.

Для выполнения сварки встык потребуются:

• центратор, соосно закрепляющий трубы в неподвижном состоянии;
• торцеватель, предназначенный для обработки обрезанных концов труб;
• сварочный аппарат;
• привод сближения и соединения свариваемых частей трубопровода;
• редукционные вкладыши, препятствующие деформации труб;
• блок автоматики управления.

Закреплённые в станине центратора трубы очищают, одновременно снимая с их концов фаску. Затем концы нагревают с помощью сварочного зеркала до глубины в 2 мм, соединяют и оставляют в прижатом состоянии до полного остывания. В результате чего должно получиться герметичное соединение. Способ достаточно эффективный и недорогой по причине отсутствия необходимости привлечения устройств и аппаратуры.

Сварка с применением электросварных фитингов

Самым простым и надёжным, но и самым затратным способом сварки полиэтиленовых труб является сварка с применением электросварных фитингов. Для этого требуется приобретение дорогостоящих изделий и материалов. Суть заключается в том, что вставленные в фитинг концы труб совместно с муфтой разогреваются и расплавляются, что и приводит к образованию надёжного неразъёмного сварочного соединения. Происходит это потому, что внутрь фитингов вмонтированы нагревательные элементы, подключаемые к специальному сварочному устройству. Процесс, как правило, автоматизирован, для чего на всех изделиях нанесён штрихкод, несущий информацию о времени нагрева и необходимой температуре.

Раструбный метод сварки труб из полиэтилена

Суть метода заключается в одновременном нагревании двух свариваемых предварительно подготовленных деталей. Одну из них натягивают на дорн, а другую вставляют в гильзу. При этом необходимо обеспечить устойчивость сварочного аппарата, выполняющего автоматический нагрев до температуры, считанной с штрихкода фитинга, или 210°С. После разогретые детали снимают и соединяют (нужно приложить физические усилия). Затем готовую конструкцию фиксируют и дают ей возможность остыть. Наибольшее распространение данный способ сварки получил при монтаже внутренних трубопроводов небольшого диаметра с поворотами и изгибами.

Сварка с помощью экструдера

При прокладке криволинейных участков трубопроводов, достаточно часто встречающихся при возведении промышленных зданий и сооружений, гораздо проще и экономичнее воспользоваться экструдером (расплавляющим полимер устройством), чем приобретать дорогостоящие изделия.

Предварительно стыкованные и зафиксированные посредством точечной сварки (прихвата) трубы в местах соединения провариваются экструдером. Получаемый шов после остывания при необходимости очищают от излишков материала ножом или наждачной бумагой.

Правила проведения сварки и контроль качества швов

Правила проведения сварки полиэтиленовых труб регламентируются ГОСТами, СНиПами и технологическими инструкциями, предусматривающими выполнение всех необходимых мероприятий, направленных на обеспечение безопасности и качества выполняемых работ. Результатом должно стать, согласно требованиям ГОСТов, «гарантированное образование герметичных соединений, не уступающих техническим характеристикам бесстыковым участкам трубопроводов».

Контроль качества швов производится посредством визуальной оценки на соответствие параметрам полиэтилена, а также условиям проведения сварочных работ. Кроме того, в соответствии с требованиями:

• ИСО 13953 – проводится тест на растяжение;
• ISO 1167-1,2,3,4 – выполняется в течение 1000 часов при температуре в 80°С проверка устойчивости на противостояние гидравлическому давлению;
• регламента АСТМ Ф2634 – исследуются показатели процесса высокоскоростного растяжения.

При необходимости используются средства ультразвуковой диагностики и рентгенографии, позволяющие обнаружить пустоты, наплывы и инородные тела. Результатом становится заключение о качестве выполнения сварочных работ в соответствии с требованиями нормативов. В случае выявления недостатков, место соединения необходимо будет перепаять. Только такой подход даёт гарантию работы инженерных сетей, выполненных из полиэтиленовых труб, на протяжении всего срока эксплуатации.